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1、灌注樁施工工藝和方法何謂灌注樁灌注樁是直接在樁位上就地成孔，然后在孔內(nèi)安放鋼筋籠灌注混凝土而成。根據(jù)成孔工藝不同，分為干作業(yè)成孔的灌注樁、泥漿護(hù)壁成孔的灌注樁、套管成孔的灌注樁和爆擴(kuò)成孔的灌注樁等。灌注樁施工工藝近年來發(fā)展很快，還出現(xiàn)夯擴(kuò)沉管灌注樁、鉆孔壓漿成樁等一些新工藝。灌注樁能適應(yīng)各種地層的變化，無需接樁，施工時(shí)無振動(dòng)、無擠土、噪音小，宜在建筑物密集地區(qū)使用。但其操作要求嚴(yán)格，施工后需較長的養(yǎng)護(hù)期方可承受荷載，成孔時(shí)有大量土渣或泥漿排出。 干作業(yè)成孔灌注樁干作業(yè)成孔灌注樁適用于地下水位較低、在成孔深度內(nèi)無地下水的土質(zhì)，勿需護(hù)壁可直接取土成孔。目前常用螺旋鉆機(jī)成孔，亦有用洛陽鏟成孔的。螺旋2、鉆機(jī)螺旋鉆機(jī)成孔灌注樁是利用動(dòng)力旋轉(zhuǎn)鉆桿，使鉆頭的螺旋葉片旋轉(zhuǎn)削土，土塊沿螺旋葉片上升排出孔外（圖2-10）。在軟塑土層，含水量大時(shí)，可用疏紋葉片鉆桿，以便較快地鉆進(jìn)。在可塑或硬塑粘土中，或含水量較小的砂土中應(yīng)用密紋葉片鉆桿，緩慢地均勻地鉆進(jìn)。操作時(shí)要求鉆桿垂直，鉆孔過程中如發(fā)現(xiàn)鉆桿搖晃或難鉆進(jìn)時(shí)，可能是遇到石塊等異物，應(yīng)立即停機(jī)檢查。全葉片螺旋鉆機(jī)成孔直徑一般為300600mm，鉆孔深度為820m。鉆進(jìn)速度應(yīng)根據(jù)電流值變化及時(shí)調(diào)整。在鉆進(jìn)過程中，應(yīng)隨時(shí)清理孔口積土，遇到塌孔、縮孔等異常情況，應(yīng)及時(shí)研究解決。 圖2-10 步履式螺旋鉆機(jī)1上底盤；2下底盤；3回轉(zhuǎn)滾輪；4行車滾輪；5鋼絲滑輪；63、回轉(zhuǎn)軸；7行車油缸；8支盤 泥漿護(hù)壁成孔鉆機(jī)泥漿護(hù)壁成孔是用泥漿保護(hù)孔壁并排出土渣而成孔，不論地下水位高或低的土層皆適用。多用于含水量高的軟土地區(qū)。泥漿具有保護(hù)孔壁、防止塌孔、排出土渣以及冷卻與潤滑鉆頭的作用。泥漿一般需專門配制，當(dāng)在粘土中成孔時(shí)，也可用孔內(nèi)鉆渣原土自造泥漿。成孔機(jī)械有回轉(zhuǎn)鉆機(jī)、潛水鉆機(jī)、沖擊鉆等，其中以回轉(zhuǎn)鉆機(jī)應(yīng)用最多。1.回轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔回轉(zhuǎn)鉆機(jī)是由動(dòng)力裝置帶動(dòng)鉆機(jī)的回轉(zhuǎn)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)帶有鉆頭的鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)，由鉆頭切削土壤。切削形成的土渣，通過泥漿循環(huán)排出樁孔。根據(jù)泥漿循環(huán)方式的不同，分為正循環(huán)和反循環(huán)。根據(jù)樁型、鉆孔深度、土層情況、泥漿排放條件、允許沉渣厚度等進(jìn)行選擇，但對(duì)孔深4、大于30m的端承型樁，宜采用反循環(huán)。 在陸地上雜填土或松軟土層中鉆孔時(shí)，應(yīng)在樁位孔口處設(shè)護(hù)筒，以起定位、保護(hù)孔口、維持水頭等作用。護(hù)筒用鋼板制作，內(nèi)徑應(yīng)比鉆頭直徑大10cm，埋入土中深度通常不宜小于1.01.5m，特殊情況下埋深需要更大。在護(hù)筒頂部應(yīng)開設(shè)12個(gè)溢漿口。在鉆孔過程中，應(yīng)保持護(hù)筒內(nèi)泥漿液面高于地下水位。于水中施工，在水深小于3m的淺水處，亦可適當(dāng)提高護(hù)筒頂面標(biāo)高，以減少筑島填土量（圖2-11）。如島底河床為淤泥或軟土，宜挖除換以砂土；若排淤換土工作量大，則可用長護(hù)筒，使其沉入河底土層中。在水深超過3m的深水區(qū)，宜搭設(shè)工作平臺(tái)（可為支架平臺(tái)、浮船、鋼板樁圍堰、木排、浮運(yùn)薄殼沉井等），5、下沉護(hù)筒的定位導(dǎo)向架與下沉護(hù)筒見圖2-12。圖2-11 圍堰筑島埋設(shè)護(hù)筒1夯填粘土；2護(hù)筒 圖2-12 搭設(shè)平臺(tái)固定護(hù)筒1護(hù)筒；2工作平臺(tái)；3施工水位；4導(dǎo)向架；5支架 在粘土中鉆孔，可采用自造泥漿護(hù)壁；在砂土中鉆孔，則應(yīng)注入制備泥漿。注入的泥漿比重控制在1.1左右，排出泥漿的比重宜為1.21.4。鉆孔達(dá)到要求的深度后，測(cè)量沉渣厚度，進(jìn)行清孔。以原土造漿的鉆孔，清孔可用射水法，此時(shí)鉆具只轉(zhuǎn)不進(jìn)，待泥漿比重降到1.1左右即認(rèn)為清孔合格；注入制備泥漿的鉆孔，可采用換漿法清孔，至換出泥漿的比重小于1.15時(shí)方為合格，在特殊情況下泥漿比重可以適當(dāng)放寬。鉆孔灌注樁的樁孔鉆成并清孔后，應(yīng)盡快吊放鋼筋骨架并6、灌注混凝土。在無水或少水的淺樁孔中灌注混凝土?xí)r，應(yīng)分層澆筑振實(shí)，每層高度一般為0.50.6m，不得大于1.5m。混凝土坍落度在一般粘性土中宜用5070mm；砂類土中用7090mm；黃土中用6090mm。水下灌注混凝土?xí)r，常用垂直導(dǎo)管灌注法進(jìn)行水下施工，施工方法見第三章有關(guān)內(nèi)容。水下灌注混凝土至樁頂時(shí)，應(yīng)適當(dāng)超過樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高，以保證在鑿除含有泥漿的樁段后，樁頂標(biāo)高和質(zhì)量能符合設(shè)計(jì)要求。施工后的灌注樁的平面位置及垂直度都需滿足規(guī)范的規(guī)定。灌注樁在施工前，宜進(jìn)行試成孔。2. 潛水鉆機(jī)成孔潛水鉆機(jī)是一種旋轉(zhuǎn)式鉆孔機(jī)械，其動(dòng)力、變速機(jī)構(gòu)和鉆頭連在一起，加以密封，因而可以下放至孔中地下水位以下進(jìn)行切削土壤7、成孔（圖2-13）。用正循環(huán)工藝輸入泥漿，進(jìn)行護(hù)壁和將鉆下的土渣排出孔外。 圖2-13 潛水鉆機(jī)1鉆頭；2潛水鉆機(jī)；3電纜；4護(hù)筒；5水管；6滾輪支點(diǎn)；7鉆桿；8電纜盤；9卷揚(yáng)機(jī)；10控制箱 潛水鉆機(jī)成孔，亦需先埋設(shè)護(hù)筒，其他施工過程皆與回轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔相似。3沖擊鉆成孔沖擊鉆主要用于在巖土層中成孔，成孔時(shí)將沖錐式鉆頭提升一定高度后以自由下落的沖擊力來破碎巖層，然后用掏渣筒來掏取孔內(nèi)的渣漿（圖2-14）。圖2-14 沖擊鉆機(jī)1滑輪；2主桿；3拉索；4斜撐；5卷揚(yáng)機(jī)；6墊木；7鉆頭 還有一種沖抓錐（圖2-15），錐頭內(nèi)有重鐵塊和活動(dòng)抓片，下落時(shí)松開卷揚(yáng)機(jī)剎車，抓片張開，錐頭自由下落沖入土中，然后開動(dòng)8、卷揚(yáng)機(jī)拉升錐頭，此時(shí)抓片閉合抓土，將沖抓錐整體提升至地面卸土，依次循環(huán)成孔。 圖2-15 沖抓錐泥漿的作用泥漿具保護(hù)孔壁、防止坍孔的作用，同時(shí)在泥漿循環(huán)過程中還可攜砂，并對(duì)鉆頭具有冷卻潤滑作用。 泥漿護(hù)壁成孔可用多種形式的鉆機(jī)鉆進(jìn)成孔。在鉆孔過程中，為防止孔壁坍塌，在孔內(nèi)注入高塑性粘土或膨潤土和水拌合的泥漿，也可利用鉆削下來的粘性土與水混合自造泥漿保護(hù)孔壁。同時(shí)這種護(hù)壁泥漿與鉆孔的土屑混合，邊鉆邊排出泥漿，同時(shí)進(jìn)行孔內(nèi)補(bǔ)漿。當(dāng)鉆孔達(dá)到規(guī)定深度后，進(jìn)行孔底清渣，然后安放鋼筋籠，在泥漿下灌注混凝土而成樁。 泥漿的組成護(hù)壁泥漿是由高塑性粘土或膨潤土和水拌合的混合物，還可在其中摻入其他摻合劑，如加重劑9、分散劑、增粘劑及堵漏劑等護(hù)壁泥漿一般可在現(xiàn)場(chǎng)制備，有些粘性土在鉆進(jìn)過程中可形成適合護(hù)壁的漿液，則可利用其作為護(hù)壁泥漿，這種方法也稱自造泥漿。護(hù)壁泥漿應(yīng)達(dá)到一定的性能指標(biāo)，膨潤土泥漿的性能指標(biāo)如表1-1所示。 表1-1 膨潤土泥漿的性能指標(biāo)項(xiàng) 次 項(xiàng) 目 性能指標(biāo) 檢驗(yàn)方法 1 相對(duì)密度 1.051.25 泥漿密度計(jì) 2 粘度 1825s 500/700mL漏斗法 3 含砂率 98% 量杯法 5 失水量 30mL/30min 失水量?jī)x 6 泥皮厚度 13mm/30min 失水量?jī)x 7 靜切力 1min 23Pa 10min 510Pa 靜切力計(jì) 8 穩(wěn)定性 0.03g/cm2 9 pH值 7910、 pH試紙 泥漿循環(huán)正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔的工藝如圖2-16a所示。泥漿由鉆桿內(nèi)部注入，并從鉆桿底部噴出，攜帶鉆下的土渣沿孔壁向上流動(dòng)，由孔口將土渣帶出流入沉淀池，經(jīng)沉淀的泥漿流入泥漿池再注入鉆桿，由此進(jìn)行循環(huán)。沉淀的土渣用泥漿車運(yùn)出排放。反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔的工藝如圖2-16b所示。泥漿由鉆桿與孔壁間的環(huán)狀間隙流入鉆孔，然后，由砂石泵在鉆桿內(nèi)形成真空，使鉆下的土渣由鉆桿內(nèi)腔吸出至地面而流向沉淀池，沉淀后再流入泥漿池。反循環(huán)工藝的泥漿上流的速度較高，排放土渣的能力強(qiáng)。 圖2-16 泥漿循環(huán)成孔工藝a）正循環(huán)； b）反循環(huán)1鉆頭；2泥漿循環(huán)方向；3沉淀池；4泥漿池；5泥漿泵；6砂石泵；7水龍頭；8鉆桿11、；9鉆機(jī)回轉(zhuǎn)裝置套管成孔灌注樁 套管成孔灌注樁是利用錘擊打樁法或振動(dòng)沉樁法，將帶有鋼筋混凝土樁靴（又叫樁尖）或帶有活瓣式樁靴（圖2-17）的鋼套管沉入土中，然后邊拔管邊灌注混凝土而成。若配有鋼筋時(shí)，則在澆筑混凝土前先吊放鋼筋骨架。利用錘擊沉樁設(shè)備沉管、拔管時(shí)，稱為錘擊沉管灌注樁；利用激振器的振動(dòng)沉管、拔管時(shí)，稱為振動(dòng)沉管灌注樁。圖2-18為沉管灌注樁施工過程示意圖。 圖2-17 活瓣樁尖1樁管；2鎖軸；3活瓣 圖2-18 沉管灌注樁施工過程a）就位；b）沉套管；c）初灌混凝土；d）放置鋼筋籠、灌注混凝土；e）拔管成樁1鋼管；2樁靴；3樁套管成孔沉管方法 1.錘擊沉管 錘擊灌注樁施工時(shí)，用樁架吊12、起鋼套管，關(guān)閉活瓣或?qū)?zhǔn)預(yù)先設(shè)在樁位處的預(yù)制混凝土樁靴，套入樁靴。套管與樁靴連接處要墊以麻、草繩，以防止地下水滲入管內(nèi)。然后緩緩放下套管，壓進(jìn)土中。套管上端扣上樁帽，檢查套管與樁錘是否在一垂直線上，套管偏斜不大于0.5%時(shí)，即可起錘沉套管。先用低錘輕擊，觀察后如無偏移，才正常施打，直至符合設(shè)計(jì)要求的貫入度或沉入標(biāo)高，并檢查管內(nèi)有無泥漿或水進(jìn)入，即可灌注混凝土。套管內(nèi)混凝土應(yīng)盡量灌滿，然后開始拔管。拔管要均勻，不宜拔管過高。拔管時(shí)應(yīng)保持連續(xù)密錘低擊不停。控制拔出速度，對(duì)一般土層，以不大于1m/min為宜；在軟弱土層及軟硬土層交界處，應(yīng)控制在0.8m/min以內(nèi)。樁錘沖擊頻率，視錘的類型而定：?jiǎn)蝿?dòng)13、汽錘采用倒打拔管，頻率不低于70次/min；自由落錘輕擊不得少于50次/min。在管底未拔到樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高之前，倒打或輕擊不得中斷。拔管時(shí)還要經(jīng)常探測(cè)混凝土落下的擴(kuò)散情況，注意使管內(nèi)的混凝土保持略高于地面，這樣一直到全管拔出為止。樁的中心距小于5倍樁管外徑或小于2m時(shí)，均應(yīng)跳打。中間空出的樁須待鄰樁混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50%以后方可施打。以防止因擠土而使前面的樁發(fā)生樁身斷裂。 為了提高樁的質(zhì)量和承載能力，常采用復(fù)打擴(kuò)大灌注樁。其施工順序如下：在第一次灌注樁施工完畢，拔出套管后，清除管外壁上的污泥和樁孔周圍地面的浮土，立即在原樁位再埋預(yù)制樁靴或合好活瓣第二次復(fù)打沉套管，使未凝固的混凝土向四周擠壓擴(kuò)14、大樁徑，然后第二次灌注混凝土。拔管方法與初打時(shí)相同。施工時(shí)要注意：前后兩次沉管的軸線應(yīng)復(fù)合；復(fù)打施工必須在第一次灌注的混凝土初凝之前進(jìn)行，也有采用內(nèi)夯管進(jìn)行夯擴(kuò)的施工方法。復(fù)打施工時(shí)要注意：前后兩次沉管的軸線應(yīng)重合；復(fù)打施工必須在第一次灌注的混凝土初凝之前進(jìn)行。復(fù)打法第一次灌注混凝土前不能放置鋼筋籠，如配有鋼筋，應(yīng)在第二次灌注混凝土前放置。 錘擊灌注樁宜用于一般粘性土、淤泥質(zhì)土、砂土和人工填土地基。 2.振動(dòng)沉管 振動(dòng)灌注樁采用振動(dòng)錘或振動(dòng)沖擊錘沉管，其設(shè)備見圖2-19。施工前，先安裝好樁機(jī)，將樁管下端活瓣合起來或套入樁靴，對(duì)準(zhǔn)樁位，徐徐放下套管，壓入土中，勿使偏斜，即可開動(dòng)激振器沉管。樁管受15、振后與土體之間摩阻力減小，同時(shí)利用振動(dòng)錘自重在套管上加壓，套管即能沉入土中。 圖2-19 沉管灌注樁設(shè)備1滑輪組；2振動(dòng)器；3漏斗；4樁管；5吊斗；6枕木；7機(jī)架；8拉索；9架底；10卷揚(yáng)機(jī)沉管灌注樁機(jī)械 沉管時(shí)，必須嚴(yán)格控制最后的貫入速度，其值按設(shè)計(jì)要求，或根據(jù)試樁和當(dāng)?shù)氐氖┕そ?jīng)驗(yàn)確定。 振動(dòng)灌注樁可采用單打法、反插法或復(fù)打法施工。 單打施工時(shí)，在沉入土中的套管內(nèi)灌滿混凝土，開動(dòng)激振器，振動(dòng)510s，開始拔管，邊振邊拔。每拔0.51m，停拔振動(dòng)510s，如此反復(fù)，直到套管全部拔出。在一般土層內(nèi)拔管速度宜為1.21.5m/min，在較軟弱土層中，不得大于0.8m/min。 反插法施工時(shí)，在套管內(nèi)灌滿混凝土后，先振動(dòng)再開始拔管，每次拔管高度0.51.0m，向下反插深度0.30.5m。如此反復(fù)進(jìn)行并始終保持振動(dòng)，直至套管全部拔出地面。反插法能使樁的截面增大，從而提高樁的承載能力，宜在較差的軟土地基上應(yīng)用。 復(fù)打法要求與錘擊灌注樁相同。 振動(dòng)灌注樁的適用范圍除與錘擊灌注樁相同外，并適用于稍密及中密的碎石土地基。 沉管灌注樁樁靴