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现浇混凝土灌注桩施工工艺方法

时间:2023-08-31 理论教育 版权反馈
【摘要】:灌注桩施工准备工作一般包括以下几点。泥浆护壁成孔灌注桩施工工艺流程如下:测定桩位。回转钻成孔是国内灌注桩施工中最常用的方法之一。

现浇混凝土灌注桩施工工艺方法

灌注桩按成孔方法分为泥浆护壁成孔灌注桩、沉管灌注桩、干作业成孔灌注桩、爆破成孔灌注桩和人工挖孔灌注桩。

灌注桩施工准备工作一般包括以下几点。

(1)确定成孔施工顺序。一般结合现场条件,采用下列方法确定成孔顺序:间隔1个或2个桩位成孔;在相邻混凝土初凝前或终凝后成孔;一个承台下桩数在5根以上时,中间的桩先成孔,外围的桩后成孔。

(2)成孔深度的控制。

摩擦桩:桩管入土深度以标高控制为主,以贯入度控制为辅。

端承桩:沉管深度以贯入度控制为主,以设计持力层标高对照为辅。

(3)钢筋笼的制作。主筋和箍筋直径及间距、主筋保护层、加筋箍的间距等应符合设计要求和规范要求。分段制作接头采用焊接法并使接头错开50%,放置时不得碰撞孔壁。

(4)混凝土的配制。粗骨料可选用卵石或碎石,其最大粒径不得大于钢筋净距的1/3,其他类型的灌注桩或素混凝土见相关规定。混凝土强度等级不小于C15。

(一)钻孔灌注桩

钻孔灌注桩是先成孔,然后吊放钢筋笼,再浇灌混凝土。依据地质条件不同,分为干作业成孔和泥浆护壁(湿作业)成孔两类。

1.干作业成孔灌注桩施工

成孔时若无地下水或地下水很少,基本上不影响工程施工,称为干作业成孔。主要适用于北方地区和地下水位低的土层。

(1)施工工艺流程。场地清理→测量放线,定桩位→桩机就位→钻孔,取土成孔→清除孔底沉渣→成孔质量检查验收→吊放钢筋笼→浇筑孔内混凝土。

(2)施工注意事项。干作业成孔一般采用螺旋钻成孔,还可采用机扩法扩底。为了确保成桩后的质量,施工中应注意以下几点:

①开始钻孔时,应保持钻杆垂直、位置正确,防止因钻杆晃动导致孔径扩大及孔底虚土增多。

②发现钻杆摇晃、移动、偏斜或难以钻进时,应提钻检查,排除地下障碍物,避免桩孔偏斜和钻具损坏。

③钻进过程中应随时清理孔口黏土,遇到地下水、塌孔、缩孔等异常情况,应停止钻孔,同有关单位研究处理。

④钻头进入硬土层时易造成钻孔偏斜,可提起钻头上下反复扫钻几次,以便削去硬土。若纠正无效,可在孔中局部回填黏土至偏孔处0.5 m以上,再重新钻进。

⑤成孔达到设计深度后,应保护好孔口,按规定验收,并作好施工记录。

⑥孔底虚土尽可能清除干净,可用夯锤夯击孔底虚土或进行压注水泥浆处理,然后吊放钢筋笼,并浇筑混凝土。混凝土应分层浇筑,每层高度不大于1.5 m。

2.泥浆护壁成孔灌注桩施工

泥浆护壁成孔灌注桩是利用泥浆护壁,钻孔时通过循环泥浆将钻头切削下的土渣排出孔外而成孔,后吊放钢筋笼,水下灌注混凝土而成桩。成孔方式有正(反)循环回转钻成孔、正(反)循环潜水钻成孔、冲击钻成孔、冲抓锥成孔、钻斗钻成孔等。

泥浆护壁成孔灌注桩施工工艺流程如下:

(1)测定桩位。平整清理好施工场地后,设置桩基轴线定位点和水准点,根据桩位平面布置施工图,确定每根桩的位置,并作好标记。施工前,桩位要检查复核,以防被外界因素影响而造成偏移。

(2)埋设护筒。护筒的作用是:固定桩孔位置,防止地面水流入,保护孔口,提高桩孔内水压力,防止塌孔,成孔时引导钻头方向。护筒用4~8 mm厚的钢板制成,内径比钻头直径大100~200 mm,顶面高出地面0.4~0.6 m,上部开1~2个溢浆孔。埋设护筒时,先挖去桩孔处表土,将护筒埋入土中,其埋设深度在黏土中不宜小于1 m,在砂土中不宜小于1.5 m。其高度要满足孔内泥浆面高度的要求,孔内泥浆面应保持高出地下水位1 m以上。挖坑埋设时,坑的直径应比护筒外径大0.8~1 m。护筒中心与桩位中心线偏差不应大于50 mm,对位后应在护筒外侧填入黏土并分层夯实。

(3)泥浆制备。泥浆的作用是护壁、携砂排土、切土润滑、冷却钻头等,其中以护壁为主。泥浆制备方法应根据土质条件确定:在黏土和粉质黏土中成孔时,可注入清水,以原土造浆,排渣泥浆的密度应控制在1.1~1.3 g/cm3;在其他土层中成孔时,泥浆可选用高塑性(Ip≥17)的黏土或膨润土;在砂土和较厚夹砂层中成孔时,泥浆密度应控制在1.1~1.3 g/cm3;在穿过砂夹卵石层或容易塌孔的土层中成孔时,泥浆密度应控制在1.3~1.5 g/cm3。施工中应经常测定泥浆密度,并定期测定黏度、含砂率和胶体率。泥浆的控制指标为黏度18~22 s、含砂率不大于8%、胶体率不小于90%。为了提高泥浆质量,可加入外掺料,如增重剂、增黏剂、分散剂等。施工中废弃的泥浆、泥渣应按环保有关规定处理。

(4)成孔方法。

①回转钻成孔。回转钻成孔是国内灌注桩施工中最常用的方法之一。按排渣方式不同分为正循环回转钻成孔和反循环回转钻成孔两种。

正循环回转钻成孔由钻机回转装置带动钻杆和钻头回转切削破碎岩土,由泥浆泵往钻杆输送泥浆,泥浆沿孔壁上升,从溢浆孔溢出流入泥浆池,经沉淀处理返回循环池(图1-33)。正循环成孔泥浆的上返速度低,携带土粒直径小,排渣能力差,岩土重复破碎现象严重,适用于填土、淤泥、黏土、粉土、砂土等地层,卵砾石含量不大于15%、粒径小于10 mm的部分砂卵砾石层、软质基岩及较硬基岩也可使用。桩孔直径不宜大于1000 mm,钻孔深度不宜超过40 m。正循环钻进主要参数有冲洗液量、转速和钻压,保持足够的冲洗液(指泥浆或水)量是提高正循环钻进效率关键。一般砂土层用硬质合金钻头钻进时,转速取40~80 r/min,较硬或非均质地层中转速可适当调慢;用钢粒钻头钻进时,转速取50~120 r/min,大桩取小值,小桩取大值;用牙轮钻头钻进时,转速一般取60~180 r/min。在松散地层中钻进时,应以冲洗液畅通和钻渣清除及时为前提,灵活确定钻压;在基岩中钻进时,可以通过配置加重铤或重块来提高钻压;对于硬质合金钻钻进成孔,钻压应根据地质条件、钻杆与桩孔的直径差、钻头形式、切削具数目、设备能力和钻具强度等因素综合确定。

反循环回转钻成孔是指由钻机回转装置带动钻杆和钻头回转切削破碎岩土,利用泵吸、气举、喷射等措施抽吸循环护壁泥浆,挟带钻渣从钻杆内腔抽吸出孔外(图1-34)。根据抽吸原理可分为泵吸反循环、气举反循环和喷射(射流)反循环三种施工工艺。泵吸反循环是直接利用砂石泵的抽吸作用使钻杆的水流上升而形成反循环;喷射反循环是利用射流泵射出的高速水流产生的负压使钻杆内的水流上升而形成反循环;气举反循环是利用送入压缩空气使水循环。钻杆内水流上升速度与钻杆内外液柱高度差有关,随孔深增大,效率提高。当孔深小于50 m时,宜选用泵吸或射流反循环;当孔深大于50 m时,宜选用气举反循环。

图1-33 正循环回转钻成孔工艺原理图

1.钻头;2.泥浆循环方向;3.沉淀池
4.泥浆池;5.泥浆泵;6.水龙头;7.钻杆;8.钻机回转装置

图1-34 反循环回转钻成孔工艺原理图

1.钻头;2.新泥浆流向;3.沉淀池;
4.砂石泵;5.水龙头;6.钻杆;7.钻机回转装置;8.混合液流向

②潜水钻成孔。潜水电钻同样使用泥浆护壁成孔。其排渣方式也分为正循环和反循环两种。

潜水钻正循环是利用泥浆泵将泥浆压入空心钻杆并通过中空的电动机和钻头等射入孔底,然后携带钻头切削下的钻渣在钻孔中上浮,由溢浆孔溢出进入泥浆沉淀池,经沉淀处理后返回循环池。

潜水钻反循环有泵吸法、泵举法和气举法三种。若为气举法出渣,则只能用正循环或泵吸式开孔,钻孔有6~7 m深时,才可改用反循环气举法出渣。反循环泵吸法出渣时,吸浆泵可潜入泥浆下工作,因而出渣效率高。

③冲击钻成孔。冲孔是用冲击钻机把带钻刃的重钻头(又称冲击锤)提高,靠自由下落的冲击力来削切岩层,排出碎渣成孔。冲击钻机有钻杆式和钢丝绳式两种。前者钻孔直径较小,效率低,应用较少。后者钻孔直径大,有800、1000、1200 mm几种。钻头可锻制或用铸钢制造,钻刃用T18号钢制造,与钻头焊接。钻头有十字钻头及三翼钻头等。锤重500~3000 kg。冲孔施工时,首先准备好护壁料,若表层为软土,则在护筒内加片石、砂砾和黏土(比例为3∶1∶1);若表层为砂砾卵石,则在护筒内加小石子和黏土(比例为1∶1)。冲孔时,开始低锤密击,落距为0.4~0.6 m,直至开孔深度达护筒底以下3~4 m时,将落距提高至1.5~2 m。掏渣采用抽筒,用以掏取孔内岩屑和石渣,也可进入稀软土、流砂、松散土层排土和修平孔壁。掏渣每台班1次,每次4~5桶。用冲击钻冲孔,冲程为0.5~1 m,冲击次数为40~50次/min,孔深可达300 m。冲击钻成孔适用于风化岩及各种软土层成孔。但由于冲击锤自由下落时导向不严格,扩孔率大,实际成孔直径比设计桩径要增大10%~20%。若扩孔率增大,应查明原因后再成孔。

④抓孔。抓孔即用冲抓锥成孔机将冲抓锥斗提升到一定高度,锥斗内有压重铁块和活动抓片,松开卷扬机刹车时,抓片张开,钻头便以自由落体冲入土中,然后开动卷扬机提升钻头,这时抓片闭合抓土,冲抓锥整体被提升到地面上将土渣卸去,如此循环抓孔。该法成孔直径为450~600 mm,成孔深度为10 m左右,适用于有坚硬夹杂物的黏土、砂卵石土和碎石类土。

(5)清孔。当钻孔达到设计要求深度并经检查合格后,应立即清孔,目的是清除孔底沉渣以减少桩基的沉降量,提高桩基承载能力,确保桩基质量。清孔方法有真空吸泥渣法、射水法、换浆法和掏渣法。

空气吸泥机或抓斗用于土质较好、不易塌孔的碎石类、风化岩等硬土中清孔。因孔底沉渣颗粒大,采用空气吸泥机或抓斗可将颗粒较大的沉渣吸出或抓出。

射水法是在孔口接清孔导管,分段连接后吊入孔内。清孔靠抽水机和空气压缩机进行。空气压缩机使导管内压力达0.6~0.7 MPa,在导管内形成强大中气流,同时向孔内注入清水,使孔底的泥渣、杂物被喷翻、搅动,随高压气流上涌,从喷嘴喷出。这样可将孔底沉渣清出,直到孔口喷出清水为止。清孔后,泥浆容重为1∶1左右为清孔合格。该法适用于在原土造浆的黏土以及制浆的碎石类土和风化岩土层中清孔。

换浆法又叫置换法,是用新搅拌的泥浆置换孔底泥浆,即用泥浆循环方法清孔。清孔后泥浆容重应控制在1.15~1.25之间,泥浆取样均应选在距孔底0.2~0.5 m处。置换法适用于在孔壁土质较差的软土、砂土以及黏土中清孔。

清孔应达到如下标准才算合格:一是孔内排出或抽出的泥浆,用手捻应无粗粒感,孔底500 mm以内的泥浆密度小于1.25 g/cm3(原土造浆的孔则应小于1.1 g/cm3);二是在浇筑混凝土前,孔底沉渣允许厚度符合标准规定,即端承桩≤50 mm,摩擦端承桩、端承摩擦桩≤100 mm,摩擦桩≤300 mm。

(6)吊放钢筋笼。清孔后应立即安放钢筋笼,浇混凝土。钢筋笼一般都在工地制作,制作时要求主筋环向均匀布置,箍筋直径及间距、主筋保护层、加筋箍的间距等均符合设计要求。分段制作的钢筋笼,其接头采用焊接法且应符合施工及验收规范的规定。钢筋笼主筋净距必须大于3倍的骨料粒径,加筋箍宜设在主筋外侧,钢筋保护层厚度不应小于35 mm(水下混凝土不得小于50 mm)。可在主筋外侧安设钢筋定位器,以确保钢筋保护层厚度。为了防止钢筋笼变形,可在钢筋笼上每隔2 m设置一道加强箍,并在钢筋笼内每隔3~4 m装一个可拆卸的十字形临时加筋架,在吊放入孔后拆除。吊放钢筋笼时应垂直,缓缓放入,防止碰撞孔壁。

若造成塌孔或安放钢筋笼时间太长,应进行二次清孔后再浇筑混凝土。

(7)水下浇筑混凝土。泥浆护壁成孔灌注桩的水下混凝土浇筑常用导管法,混凝土强度等级不低于C20,坍落度为18~22 cm,所用设备有金属导管、承料漏斗和提升机具等。

图1-35 水下浇筑混凝土

1.上料斗;2.储料斗;3.滑道;4.卷扬机;5.漏斗;6.导管;7.护筒;8.隔水栓

导管一般用无缝钢管制作,直径为200~300 mm,每节长度为2~3 m,最下一节为脚管,长度不小于4 m,各节管用法兰盘螺栓连接。承料漏斗利用法兰盘安装在导管顶端,其容积应大于保证管内混凝土必须保持的高度和开始浇筑时导管埋置深度所要求的混凝土的体积。

隔水栓(球塞)用来隔开混凝土与泥浆(或水),可用木球或混凝土圆柱塞等,其直径宜比导管内径小20~25 mm。用3~5 mm厚的橡胶圈密封,其直径宜比导管内径大5~6 mm。

导管使用前应试拼装、过球和进行封闭水压试验,试验压力为0.6~1 MPa,不漏水者方可使用。浇筑时,用提升机具将承料漏斗和导管悬吊起来后,沉至孔底,往导管中放隔水栓,隔水栓用绳子或铁丝吊挂,然后向导管内灌一定数量的混凝土,并使其下口距地基面约300 mm,迅速剪断吊绳(水深在10 m以内可用此法),或让球塞下滑至管的中部或接近底部再剪断吊绳,使混凝土靠自重推动球塞下落,冲向基底,并向四周扩散。球塞被推出导管后,混凝土则在导管下部包围住导管,形成混凝土堆,这时可将导管再下降至基底100~200 mm处,使导管下部能有更多的部分埋入首批浇筑的混凝土中。然后将混凝土通过承料漏斗浇入导管内,管外混凝土面不断被挤压上升。随着管外混凝土面的上升,相应地逐渐提升导管。导管应缓缓提升,每次200 mm左右,严防提升过度,务必保证导管下端埋入混凝土中的深度不小于规定的最小埋置深度。一般情况下,在泥浆中浇混凝土时,导管最小埋置深度不能小于1 m,适宜的埋置深度为2~4 m,但也不宜过深,以免混凝土的流动阻力太大,造成堵管。混凝土浇筑过程应连续进行,不得中断。混凝土浇筑的最终标高应比设计标高高出0.5 m。

(8)常见工程质量事故及处理方法。泥浆护壁成孔灌注桩施工时常易发生孔壁坍塌、偏孔、孔底隔层、夹泥、流砂等问题。水下混凝土浇筑属隐蔽工程,一旦发生质量事故难以观察和补救,所以应严格遵守操作规程,在有经验的工程技术人员指导下认真施工,并作好隐蔽工程记录,以确保工程质量。

①孔壁坍塌。指成孔过程中孔壁土层不同程度坍落。塌孔的主要原因是提升下落冲击锤、掏渣筒或钢筋骨架时碰撞护筒及孔壁;护筒周围未用黏土紧密填实,孔内泥浆液面下降,孔内水压降低等。处理方法为:一是在孔壁坍塌段投入石子、黏土,重新开钻,并调整泥浆容重和液面高度;二是使用冲孔机时,填入混合料后低锤密击,使孔壁坚固后再正常冲击。

②偏孔。指成孔过程中出现孔位偏移或孔身倾斜。偏孔的主要原因是桩架不稳固、导杆不垂直或土层软硬不均。对于冲孔成孔,则可能是导向不严格或遇到探头石及基岩倾斜。处理方法为:将桩架重新安装牢固,使其平稳垂直。如孔的偏移过大,应填入石子黏土,重新成孔;如有探头石,可用取岩钻将其除去或低锤密击将石击碎;如遇基岩倾斜,可以投毛石于低处,再开钻或密打。

③孔底隔层。指孔底残留石渣过厚、孔脚涌进泥砂或塌壁泥土落底。造成孔底隔层的主要原因是清孔不彻底,清孔后泥浆浓度降低或浇筑混凝土、安放钢筋骨架时碰撞孔壁造成塌孔落土。主要防止方法为:做好清孔工作,注意泥浆浓度及孔内水位变化,施工时注意保护孔壁。

④夹泥或软弱夹层。指桩身混凝土混进泥土或形成浮浆泡沫软弱夹层。其形成的主要原因是浇筑混凝土时孔壁坍塌或导管下口埋入混凝土深度太小,泥浆被喷翻,掺入混凝土中。防止方法为:经常观察混凝土表面标高变化,保持导管下口埋入混凝土的深度,并在钢筋笼下放孔内4 h内浇筑混凝土。

⑤流砂。指成孔时发现大量流砂涌塞孔底。流砂产生的原因是孔外水压力比孔内水压力大,孔壁土松散。流砂严重时可抛入碎砖石、黏土,用锤冲入流砂层,防止流砂涌入。

(二)沉管灌注桩

施工方法:锤击沉管灌注桩、振动沉管灌注桩、静压沉管灌注桩、沉管夯扩灌注桩和振动冲击沉管灌注桩等。

施工工艺:使用锤击式桩锤或振动式桩锤将一定直径的钢管沉入土中,形成桩孔,然后放入钢筋笼,浇筑混凝土,最后拔出钢管,形成所需要的灌注桩。

1.锤击沉管灌注桩

锤击沉管灌注桩适用于一般黏性土、淤泥质土、砂土和人工填土地基。(www.xing528.com)

(1)施工设备:桩架、桩锤及动力设备等。

(2)施工方法:有单打法和复打法两种。

①桩管上端扣上桩帽,检查桩管与桩锤是否在同一垂直线上,桩管偏斜≤0.5%时,可锤击桩管。

②拔管要均匀,第一次拔管不宜过高,应保持桩管内有不少于2 m高的混凝土,然后灌注混凝土。

③拔管时应保持连续密锤低击不停,并控制拔出速度,对一般土层,以不大于1 m/min为宜,在软弱土层及软硬土层交界处,应控制在0.8 m/min。

(3)质量要求:成孔、下钢筋笼和灌注混凝土是灌注桩质量的关键工序,每一道工序完成时,均应进行质量检查,上道工序不合格,严禁下道工序施工。

2.振动沉管灌注桩

(1)施工设备:桩架、激振器、动力设备等。

(2)施工方法:有单振法和复振法两种。

①单振法施工:在沉入土中的桩管内灌满混凝土,开动激振器,振动5~10 s,开始拔管,边振边拔。

②复振法施工:施工方法与单振法相同,施工时要注意前后两次沉管的轴线应重合,复振施工必须在第一次灌注的混凝土初凝之前进行,钢筋笼应在第二次沉管后放入;混凝土强度不低于C20,坍落度、钢筋保护层厚度、桩位允许偏差等见混凝土结构规范。

振动沉管灌注桩适用于砂土、稍密及中密的碎石土地基,边振边拔是其主要特征。

3.施工中常见问题及处理

(1)断桩:桩距小,受施打时的挤压影响,软硬土层间传递水平力大小不同。

处理:将断桩拔去,增大桩截面积或加筋后重新浇筑。

(2)瓶颈桩:在含水量较大的软弱土层中沉管时,土受挤压产生很高的孔隙水压,拔管后挤向新灌的混凝土,产生缩颈。

处理:施工时应保持管内混凝土略高于地面,拔管时采用复打法或反插法。

(3)吊脚桩:桩身刚度不够,沉管被破坏变形,造成水或泥砂进入桩管。

处理:拔出桩管,填砂后重打,或密振慢拔。

(4)桩尖进水进泥。

处理:可将桩管拔出,修复改正桩靴缝隙或将桩管与预制桩尖接合处用草绳、麻袋垫紧后,用砂回填桩孔后重打;如果只受地下水的影响,则当桩管沉至接近地下水位时,将水泥砂浆灌入管内约0.5 m做封底,并再灌1 m高的混凝土,然后继续沉桩。若管内进水不多(小于200 mm),可不作处理,只在灌第一槽混凝土时酌情减少用水量即可。

(三)人工挖孔灌注桩

人工挖孔灌注桩是指采用人工挖掘方法进行成孔,然后安放钢筋笼,浇筑混凝土而成的桩。人工挖孔灌注桩结构上的特点是单桩的承载能力高,受力性能好,既能承受垂直荷载,又能承受水平荷载。人工挖孔灌注桩具有设备简单、施工操作方便、占用施工场地小、无噪音、无振动、不污染环境、对周围建筑物影响小、施工质量可靠、可全面施工、工期短、造价低等优点,因此得到广泛应用。

适用范围:人工挖孔灌注桩适用于土质较好、地下水位较低的黏土、亚黏土及含少量砂卵石的黏土层等地质条件。可用于高层建筑、公用建筑、水工结构(如泵站、桥墩)做桩基,起支承、抗滑、挡土作用。软土、流砂及地下水位较高、涌水量大的土层不宜采用。

1.施工机具

(1)电动葫芦或手动卷扬机,提土桶及三脚支架。

(2)潜水泵:用于抽出孔中积水。

(3)鼓风机和输风管:用于向桩孔中强制送入新鲜空气。

(4)镐、锹等挖土工具,若遇坚硬土层或岩石还应配风镐等。

(5)照明灯、对讲机、电铃等。

2.一般构造要求

桩直径一般为800~2000 mm,最大直径可达3500 mm。桩埋置深度一般在20 m左右,最大可达40 m。底部采取不扩底和扩底两种方式,扩底直径1.3~3 d,最大扩底直径可达4500 mm。一般采用一柱一桩,如采用一柱两桩,两桩中心距不应小于3 d,两桩扩大头净距不小于1 m(图1-36),上下设置不小于0.5 m,桩底宜挖成锅底形,锅底中心比四周低200 mm,根据试验,它比平底桩可提高承载力20%以上。桩底应支承在可靠的持力层上。支承桩大多采用构造配筋,配筋率0.4%为宜,配筋长度一般为1/2桩长,且不小于10 m;用作抗滑、锚固、挡土桩的配筋,按全长或2/3桩长配置,由计算确定。箍筋采用螺旋箍筋或封闭箍筋,不小于φ8@200 mm,在桩顶1 m范围内间距加密一倍,以提高桩的抗剪强度。当钢筋笼长度超过4 m时,为加强其刚度和整体性,可每隔2 m设一道φ16~20 mm焊接加强筋。钢筋笼长度超过10 m时需分段焊接。

图1-36 人工挖孔和挖孔扩底灌注桩

(a)圆柱桩 (b)扩底桩 (c)扩底桩群布设

3.施工工艺

人工挖孔灌注桩的护壁常采用现浇混凝土护壁,也可采用钢护筒或沉井护壁等。采用现浇混凝土护壁时的施工工艺如下。

(1)测定桩位,放线。

(2)开挖土方。分段开挖,每段高度取决于土壁保持直立状态的能力,一般为0.5~1 m,开挖直径为设计桩径加两倍护壁厚度。挖土顺序是自上而下,先中间,后孔边。

(3)支撑护壁模板。模板高度取决于开挖土方每段的高度,一般为1 m,由4~8块活动模板组合而成。护壁厚度不宜小于100 mm,一般取D/(10+5)cm(D为桩径),且第一段井圈的护壁厚度应比以下各段增加100~150 mm,上下节护壁可用长1 m左右φ 6~8 mm的钢筋进行拉结。

(4)在模板顶放置操作平台。平台可用角钢和钢板制成半圆形,两个合起来即为一个整圆,用来临时放置混凝土和浇筑混凝土。

(5)浇筑护壁混凝土。护壁混凝土的强度等级不得低于桩身混凝土强度等级,应注意浇捣密实。根据土层渗水情况,可考虑使用速凝剂。不得在桩孔水淹没模板的情况下浇筑护壁混凝土。每节护壁均应在当日连续施工完毕。上下节护壁搭接长度不小于50 mm。

(6)拆除模板,继续下一段的施工。一般在浇筑混凝土24 h之后便可拆模。若发现护壁有蜂窝、孔洞、漏水现象时,应及时补强、堵塞,防止孔外水通过护壁流入桩孔内。当护壁符合质量要求后,便可开挖下一段土方,再支模浇筑护壁混凝土,如此循环,直至挖到设计要求的深度并按设计进行扩底。

(7)安放钢筋笼、浇筑混凝土。孔底有积水时应先排除积水再浇混凝土,当混凝土浇至钢筋的底面设计标高时再安放钢筋笼,后继续浇筑桩身混凝土。

4.施工注意事项

(1)桩孔开挖,当桩净距小于2倍桩径且小于2.5 m时,应间隔开挖。排桩跳挖的最小施工净距不得小于4.5 m,孔深不宜大于40 m。

(2)每段挖土后必须吊线检查中心线位置是否正确,桩孔中心线平面位置偏差不宜超过50 mm,桩的垂直度偏差不得超过1%,桩径不得小于设计直径。

(3)防止土壁坍塌及流砂。挖土如遇到松散或流砂土层,可减少每段开挖深度(取0.3~0.5 m)或采用钢护筒、预制混凝土沉井等做护壁,待穿过此土层后再按一般方法施工。流砂现象严重时,应采用井点降水处理。

(4)浇筑桩身混凝土时,应注意清孔及防止积水,桩身混凝土应一次连续浇筑完毕,不留施工缝。为防止混凝土离析,宜采用串筒来浇筑混凝土。如果地下水穿过护壁流入量较大且无法抽干时,则应采用导管法浇筑水下混凝土。

(5)必须制定好安全措施。

①施工人员进入孔内必须戴安全帽,孔内有人作业时,孔上必须有人监督防护。

②孔内必须设置应急软爬梯供人员上下井;使用的电动葫芦、吊笼等应安全可靠并配有自动卡紧保险装置;不得用麻绳尼龙绳吊挂或脚踏井壁凸缘上下;电动葫芦使用前必须检验其安全起吊能力。

③每日开工前必须检测井下的有毒有害气体,并有足够的安全防护措施。桩孔开挖深度超过10 m时,应有专门向井下送风的设备,风量不宜少于25 L/s。

④护壁应高出地面200~300 mm,以防杂物滚入孔内;孔周围要设0.8 m高的护栏。

⑤孔内照明要用12 V以下的安全灯或安全矿灯。使用的电器必须有严格的接地、接零和漏电保护器(如潜水泵等)。

(四)爆破灌注桩

爆破灌注桩是以爆破方法成孔后再浇筑混凝土的桩基。

1.施工方法

(1)成孔:先用洛阳铲或钢钎打出一个直径为40~70 mm的直孔,然后在孔内吊入玻璃管装的炸药条,管内放置雷管,爆破形成桩孔。

(2)扩大头:宜采用硝铵炸药和电雷管进行,在孔底放入炸药包,上面填盖150~200 mm厚的砂子,再灌入一定量的混凝土,进行扩大头引爆。

2.质量要求

(1)桩孔偏差:人工钻机成孔不大于50 mm,爆扩成孔不大于100 mm。

(2)垂直度偏差:长度3 m以内桩2%,长度3 m以上桩1%。

(3)桩身直径允许偏差±20 mm,桩孔底标高允许低于设计标高150 mm,扩大头直径允许偏差±50 mm。

3.施工中常见质量问题

主要有拒爆、拒落、回落土、偏头等。

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