钻孔灌注桩基础施工【钻孔灌注桩施工技术分析】

时间:2019-09-01 09:23:40 来源:易达学习网 本文已影响 易达学习网

钻孔灌注桩施工技术分析

钻孔灌注桩施工技术分析 1.钻孔灌注桩施工工艺选择 在施工准备阶段,选择合适的施工工艺可以获得更好的 技术、经济效果,一般应综合地质条件、工程特点、环境条 件、设备条件、工程造价、施工工期等因素,优选出经济合 理、技术可行、风险较小的方案。通常情况下可分两步选择, 第一步根据一般资料和施工经验初选,第二步通过现场试桩 选出最合适的机具和工艺。例如某桥梁工程[3]设计引桥 桩基为Φ1.5m的钻孔灌注桩,其桩长为40~50m,并且所有 桩都设计成摩擦桩,地层从上至下为第四系人工填土及冲积 层(粉质黏土、粉砂、卵石)、第三系泥灰岩与泥岩(强风化 泥灰岩、半胶结状泥岩夹砂砾岩)。根据工程特点、地质条 件、设备条件和施工经验,分别选择冲击钻正循环成孔工艺 (JK-8钻机)、回旋钻进反循环成孔工艺(GPS-15钻机)和旋 挖钻泥浆静态护壁成孔工艺(ZR250B钻机)。JK-8、GPS- 15、ZR250B最大钻孔直径分别为2.0m、1.5m和2.5m,最 大钻孔深度分别为100m、50m、70m,可见它们都能满足工程 要求。经过现场试桩,施工效率从高到低的顺序是ZR250B、 JK-8、GPS-15,成孔质量由高至低的次序为ZR250B、JK -8、GPS-15,经济效益从大至小的顺序是JK-8、ZR250B、 GPS-15,综合评分结果为ZR250B得8分,JK-8得7分,GPS -15得3分,因此该工程首选旋挖钻泥浆静态护壁成孔工艺 (ZR250B钻机),冲击钻正循环成孔工艺(JK-8钻机)可作为备选,而不宜采用回旋钻进反循环成孔工艺(GPS-15钻机)。

2.钻孔灌注桩关键施工技术分析 2.1施工流程 以泥浆护壁法为例,施工流程一般为:场地平整(围堰筑 岛)→桩位放线→桩机调整就位→埋设护筒→配制泥浆→钻 进成孔→提钻→第一次清孔→孔质量检测→吊放钢筋笼→ 安装导管→第二次清孔→灌注混凝土→拔出导管→拔出护 筒→成桩、移位。

2.2护筒制作与埋设 护筒材质可采用钢材或钢筋混凝土,钢筋混凝土护筒只 适用于陆地小截面桩型,而钢护筒可用于陆地、水上各种桩 型,但钢护筒必须保证足够的刚度,否则施工中易发生变形, 同时护筒圆度也很重要,不然也会影响成孔作业。钢护筒的 壁厚一般不小于直径的1/150,必要时应设环向加劲筋和竖 向加劲筋。沉放作业时必须控制护筒的垂直度,尤其在水中 作业时要考虑水流、波浪等因素,必要时应采用导向架进行 控制。

2.3成孔、清孔泥浆的配制 护壁泥浆主要采用黏土泥浆、膨润土泥浆和混合泥浆三 种类型。膨润土泥浆施工效果最好,但价格较高,如果当地 有满足质量要求的黏土,选用黏土泥浆也是不错的选择,或 者掺入部分膨润土配制成混合泥浆。泥浆配制的性能与所采 用的工艺、地层性质有很大关系,在成孔和清孔换渣时钻渣依靠泥浆带出孔外,更重要的作用是通过平衡土层压力来防 止孔壁坍塌。泥浆的使用有静态和循环两种方式,循环又分 正循环和反循环,反循环再分为泵吸反循环、气举反循环和 射流反循环,每一种方式对泥浆的要求都有些差别。砂层等 稳定性差的土层要求泥浆的稳定性要好,所以要采用钠基膨 润土配制,并掺加甲基纤维素、纯碱等材料稳定泥浆;相反 地质较好的土层可以采用含砂低的黏土造浆[4]。纯碱的 作用是调节pH值为碱性,使黏土颗粒易于分散,而甲基纤维 素具有保水、增粘的作用。制浆时应先加水,再加纯碱,混 匀后再加入膨润土,搅匀后加纤维素。泥浆搅拌时间不少于 10min,新浆要在浆池放置24h再用。在放置期间泥浆必须保 持流动状态,可利用泥浆泵进行循环操作。

2.4钻进技术 钻进是比较复杂的技术,因为钻进成孔质量和效率与众 多因素有关,既与岩土层类别、钻具种类、施钻工艺有关, 也与作业人员的经验、技术水平、操作习惯有关。钻具中最 重要的是选择合适的钻头,以反循环回转钻进为例,翼状钻 头以挤压和切削破坏岩土层钻进,主要用于较软的各种土层 和砂层;牙轮滚刀钻头则以挤压、冲击、剪切破碎岩层,可 用于硬一些的沙砾石层、中硬基岩。翼状钻头又分为两翼钻 头、三翼钻头、四翼钻头,三翼钻头适用于各种土层及含少 量砂砾的砂层,四翼钻头可钻进较硬的土层和带砾石的砂土 层。选好钻头后还要选择合适的钻进参数,包括钻进压力(钻压)、钻进速度(钻速)、洗井参数等。其中最关键的因素是 钻压,应按照地层的岩性和构造进行选择,初钻应低压慢进, 正常后再恒压钻进,在不同地层交界处容易产生井斜,故应 降低钻压或减少钻头刀具数量。钻速应根据岩性、钻压和刀 具性能综合考虑,岩石强度高、耐磨应取小钻速,流沙层容 易塌孔也应取小钻速,钻压高并且刀具耐磨则可适当增加钻 速。泥浆或清水等冲洗液的流量应根据地层而定,孔底渣量 大时可适当加大流量,以提高排渣效率,但流量不能大到把 循环液抽出。难钻的地层可采用静态低速方式,等井底渣量 达到一定数量再排渣。

2.5钢筋笼制作与吊放 钢筋笼应严格按照设计和规范要求制作,除了尺寸偏差 满足要求以外,还要保证足够的刚度,必要时加焊加劲筋和 临时内支撑。对于深孔钢筋笼应全长加工,分拆数段运输、 吊放,再拼接。吊装时应采用多点平衡吊法,避免钢筋笼变 形。

2.6清孔操作 清孔是钻孔灌注桩施工过程中很重要的环节,要保证孔 底渣厚和循环液含渣量满足质量要求,清孔不当会影响到成 桩质量。清孔一般分两次进行,第二次尤其关键,因为灌注 混凝土前下放钢筋笼、导管可能间隔较长时间,沉渣厚度会 超出要求,并且下放钢筋笼也会触碰孔壁掉渣。清孔方法包 括换浆法、抽浆法、淘渣法、喷射法、气举反循环法等,各种方法的特点、效果都不一样,应结合地层特性、工艺要求 选择。例如正循环钻进工艺可采用换浆法进行第一次清孔, 采用喷射法进行第二次清孔。再如软土地基正循环钻进工艺 中,由于钻孔、清孔过程中容易塌孔,故需采用浓泥浆护壁, 第二次清孔方法的选择就很关键;从经济性考虑应采用换浆 法,因为它与正循环钻进设备一致,不额外增加机具;从适 用性分析,抽浆法和气举反循环法清孔时过于激烈而易引起 塌孔,都不适合;从清孔效果考虑,换浆法不比其他方法差;
综合这几点,应选择换浆法进行二次清孔。

2.7混凝土配制与灌注 目前,钻孔灌注桩施工多采用商品混凝土,但各厂家商 品混凝土质量参差不齐,存在鱼龙混珠现象,因此必须仔细 甄别商品混凝土厂家,并安排专人进驻搅拌站监督原材料和 配合比,以便从源头上控制混凝土质量。灌注混凝土时,应 先拔出护管内的球塞,等混凝土落下后确保导管埋入混凝土 的深度不少于1m,再继续灌注;混凝土上升至钢筋笼底部4m 以上后应及时提升导管。每1根桩应在混凝土终凝前灌注完 成,并保证同1根桩连续灌注。

3.结语 钻孔灌注桩是各类工程中应用广泛的深基础结构形式, 由于综合了地质、岩土力学、混凝土、工程机械等多学科, 既有一定的理论性,也是实践性很强的一门技术,只有将经 验与理论结合起来才能不断提高施工技术水平,本文对有关问题进行了探讨,希望同行之间可以相互借鉴和共同提高。

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