混凝土灌注樁基礎工程.ppt

二、混凝土 灌注樁施工,根據成孔方法的不同可以分為： 鉆孔灌注樁、套管成孔灌注樁、人工挖孔灌注樁和爆擴成孔灌注樁等。 灌注樁與預制樁相比由于避免了錘擊應力，樁的混凝土強度及配筋只要滿足使用要求就可以，因而具有節(jié)省鋼材、降低造價、無需接樁及截樁等優(yōu)點。,（一） 鉆孔灌注樁,干作業(yè)鉆孔灌注樁適用于地下水位較低、在成孔深度內無地下水的土質，勿需護壁可直接取土成孔。目前干式成孔一般采用螺旋鉆機，亦有用洛陽鏟成孔的。,1、干作業(yè)鉆孔灌注樁,(1)螺旋鉆機成孔,螺旋鉆機（如圖210所示）成孔效率高、無振動、無噪音，宜用于勻質粘土層，亦能穿透砂層。 全葉片螺旋鉆機成孔直徑一般為300600mm，鉆孔深度為820m。 成孔時螺旋鉆機利用動力旋轉鉆桿，使鉆頭的螺旋葉片旋轉切削土體，切下的土隨鉆頭旋轉并沿螺旋葉片上升而排出孔外，在軟塑土層，含水量大時，可用疏紋葉片鉆桿，以便較快地鉆進。在可塑或硬塑粘土中，或含水量較小的砂土中應用密紋葉片鉆桿。,圖2-10 步履式螺旋鉆機 1-上底盤；2-下底盤；3-回轉滾輪； 4-行車滾輪；5-鋼絲滑輪； 6-回轉軸；7-行車油缸；8-支盤,測定樁位 鉆機就位 鉆孔至規(guī)定要求深度 清孔 安放鋼筋骨架 澆筑混凝土。 螺旋鉆機施工過程見圖2-11。,施工工藝,鉆機就位后，鉆桿垂直對準樁位中心，開鉆時先慢后快，減少鉆桿的搖晃，及時糾正鉆孔的偏斜或位移。 操作時要求鉆桿垂直，鉆孔過程中如發(fā)現鉆桿搖晃或難鉆進時，可能是遇到石塊等異物，應立即停機檢查。在鉆進過程中，應隨時清理孔口積土，遇到塌孔、縮孔等異常情況，應及時研究解決。,1)鉆孔,鉆孔至規(guī)定要求深度后，進行孔底清土。 清孔的目的是將孔內的浮土、虛土取出，減少樁的沉降。 方法是鉆機在原深處空轉清土，然后停止旋轉，提鉆卸土。鉆出的土應及時清除，不可堆在孔口。,2）清孔,鋼筋骨架綁好后，一次整體吊入孔內。如過長可分段吊，兩段焊接后再徐徐沉放孔內。,3）安放鋼筋籠,鋼筋骨架就位后，應立即灌注混凝土，以防塌孔。灌注時，應分層澆筑、分層搗實，每層厚度5060cm。,4）澆筑混凝土,(2)鉆孔壓灌混凝土樁,目前，螺旋鉆孔灌注樁在國內外發(fā)展很快，我國技術人員近年發(fā)展的鉆孔壓漿成孔法較好的解決了不同地質土層中螺旋鉆機成孔的諸多技術難題，是一種先進的施工工藝。,鉆孔壓灌樁工藝原理,先用螺旋鉆機鉆孔至預定深度，通過鉆桿芯管利用鉆頭處的噴嘴向孔內自下而上高壓噴注制備好的混凝土，使混凝土升至地下水位或無塌孔危險的位置處，提出全部鉆桿后，向孔內沉放鋼筋籠。 該法連續(xù)一次成孔，多次由下而上高壓注漿成樁，具有無振動、無噪音、無護壁泥漿排污的優(yōu)點，又能在流砂、卵石、地下水位高、易塌孔等復雜地質條件下順利成孔成樁，而且由于高壓注漿時水泥漿的滲透擴散，解決了斷樁、縮頸、樁間虛土等問題，還有局部膨脹擴徑的特點，因此單樁承載力由摩擦力、支承力和端承力復合而成，比普通灌注樁的承載力大大提高。該法成樁的樁徑為300mm1000mm，深度可達50m。,軟土地基的深層鉆進，會遇到地下水問題。采用泥漿護壁濕作業(yè)成孔能夠解決施工中地下水帶來的孔壁塌落，鉆具磨損發(fā)熱及沉渣問題。泥漿護壁成孔是通過循環(huán)泥漿將切削碎的泥石渣屑懸浮后排出孔外，適用于有地下水和無地下水的土層。 成孔機械有回轉鉆機、潛水鉆機、沖擊鉆、沖抓錐成孔等，其中回轉鉆機是目前灌注樁施工用得最多的施工機械，該鉆機配有移動裝置，設備性能可靠，噪音和振動小，效率高，質量好。適用于松散土層、粘土層、砂礫層、軟巖層等地質條件。,2、濕作業(yè)成孔灌注樁施工,泥漿護壁成孔灌注樁的施工工藝流程： 測定樁位 埋設護筒 樁機就位 制備泥漿 機械(潛水鉆機、沖擊鉆機等)成孔 泥漿循環(huán)出渣 清孔 安放鋼筋骨架 澆筑水下混凝土。,（1）埋設護筒和制備泥漿,鉆孔前，在現場放線定位，按樁位挖去樁孔表層土，并埋設護筒。護筒高2m左右，上部設12個溢漿孔，是用厚48mm鋼板制成的圓筒，其內徑應大于鉆頭直徑200mm。 護筒的作用是固定樁孔位置，保護孔口，防止地面水流入，增加孔內水壓力，防止塌孔，成孔時引導鉆頭的方向。,在鉆孔過程中，向孔中注入相對密度為1.11.5的泥漿，使樁孔內孔壁土層中的孔隙滲填密實，避免孔內漏水，保持護筒內水壓穩(wěn)定；泥漿相對密度大，加大了孔內的水壓力，可以穩(wěn)固孔壁，防止塌孔；通過循環(huán)泥漿可將切削的泥石渣懸浮后排出，起到攜砂、排土的作用。,（2）成孔,回轉鉆機是由動力裝置帶動鉆機的回轉裝置轉動，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。根據泥漿循環(huán)方式的不同，分為正循環(huán)和反循環(huán)。正循環(huán)回轉鉆機成孔的工藝如圖2-15a所示，泥漿由鉆桿內部注入，并從鉆桿底部噴出，攜帶鉆下的土渣沿孔壁向上流動，由孔口將土渣帶出流入沉淀池，經沉淀的泥漿流入泥漿池再注入鉆桿，不斷循環(huán)。當孔深不太深，孔徑小于800mm時鉆進效率比較高。,圖2-15 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；9-鉆機回轉裝置,反循環(huán)回轉鉆機成孔,反循環(huán)回轉鉆機成孔的工藝如圖2-15b所示。泥漿由鉆桿與孔壁間的環(huán)狀間隙流入鉆孔，然后，由砂石泵在鉆桿內形成真空，使鉆下的土渣由鉆桿內腔吸出至地面而流向沉淀池，沉淀后流入泥漿池再流入鉆孔。 反循環(huán)工藝的泥漿上流的速度較高，排放土渣的能力強。這種成孔工藝是目前大直徑成孔施工的一種有效的成孔工藝，因而應用較多。對孔深大于30m的端承型樁，宜采用反循環(huán)。,（3）清孔,鉆孔達到要求的深度后為防止灌注樁沉降加大、承載力降低，要清除孔底沉渣，這個過程稱為清孔。以原土造漿的鉆孔，清孔可用射水法，此時鉆具只轉不進，待泥漿比重降到1.1左右即認為清孔合格；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時方為合格，在特殊情況下泥漿比重可以適當放寬。施工及清孔過程中應經常測定泥漿的相對密度。,（4）水下澆筑混疑土,清孔后，應盡快吊放鋼筋骨架并灌注混凝土。泥漿護壁成孔灌注混凝土的澆筑是在水中或泥漿中進行的，故稱為澆筑水下混凝土。水下混凝土澆筑常用導管法(圖2.17)。 水下混凝土宜比設計強度提高一個強度等級，必須具備良好的和易性，配合比應通過試驗確定。 澆筑時，先將導管內及漏斗灌滿混凝土，其量保證導管下端一次埋入混凝土面以下0.81.3m，然后剪斷懸吊隔水栓的鋼絲，混凝土拌和物在自重作用下迅速排出球塞進入水中。 水下灌注混凝土至樁頂時，應適當超過樁頂設計標高，以保證在鑿除含有泥漿的樁段后，樁頂標高和質量能符合設計要求。,（二） 套管成孔灌注樁,套管成孔灌注樁是利用錘擊打樁設備或振動沉樁設備，將帶有鋼筋混凝土的樁尖(或鋼板靴)或帶有活瓣式樁靴的鋼管沉入土中(鋼管直徑應與樁的設計尺寸一致)，造成樁孔，然后放入鋼筋骨架并澆筑混凝土，隨之拔出套管，利用拔管時的振動將混凝土搗實，便形成所需要的灌注樁。 利用錘擊沉樁設備沉管、拔管成樁，稱為錘擊沉管灌注樁(圖2.18)；利用振動器振動沉管、拔管成樁，稱為振動沉管灌注樁(圖2.19)。,套管成孔灌注樁施工工藝,樁機就位 埋樁尖 沉套管 放置鋼筋籠 灌注混凝土 拔管成樁,沉管灌注樁施工圖片（預制樁尖）,沉管灌注樁施工圖片（活瓣樁尖）,1、錘擊沉管灌注樁,錘擊沉管灌注樁適宜于一般粘性土、淤泥質土和人工填土地基，其施工過程見圖2.20所示。動畫,樁尖與樁管接口處應墊麻(或草繩)墊圈，以防地下水滲入管內和作緩沖層。沉管時先用低錘錘擊，觀察無偏移后，才正常施打。 拔管前，應先錘擊或振動套管，在測得混凝土確已流出套管時方可拔管。 樁管內混凝土盡量填滿，拔管時要均勻，保持連續(xù)密錘輕擊，并控制拔管速度，一般土層以不大于1m/min為宜，軟弱土層與軟硬交界處，應控制在0.8m/min以內為宜。,錘擊沉管灌注樁施工要點,在管底未拔到樁頂設計標高前，倒打或輕擊不得中斷，注意使管內的混凝土保持略高于地面，并保持到全管拔出為止。 樁的中心距在4倍樁管外徑以內或小于2m時，均應跳打施工；即間隔一個或兩個樁位成孔；中間空出的樁須待鄰樁混凝土達到設計強度的50%以后，方可施打。,錘擊沉管灌注樁施工要點,振動沉管灌注樁采用激振器或振動沖擊沉管。 施工前，先安裝好樁機，將樁管下端活瓣合攏或套入樁靴，對準樁位，徐徐放下套管，壓入土中，勿使偏斜，即可開動激振器沉管。樁管受振后與土體之間摩阻力減小，同時利用振動錘自重在套管上加壓，套管即能沉入土中。動畫,2、振動沉管灌注樁,為了提高樁的質量和承載能力，沉管灌注樁常采用單打法、復打法、翻插法等施工工藝。 單打法(又稱一次拔管法)：拔管時，每提升0.51.0m，振動510s，然后再拔管0.51.0m，這樣反復進行，直至全部拔出。 復打法：在同一樁孔內連續(xù)進行兩次單打，或根據需要進行局部復打。施工時，應保證前后兩次沉管軸線重合，并在混凝土初凝之前進行。 反插法：鋼管每提升0.51m，再下插0.30.5m，這樣反復進行，直至拔出。,3、 套管成孔灌注樁的施工方法,4、套管成孔灌注樁容易出現的質量問題及處理方法,(1) 頸縮 動畫 頸縮：指樁身的局部直徑小于設計要求的現象。 當在淤泥和軟土層沉管時，由于受擠壓的土壁產生空隙水壓，拔管后便擠向新灌注的混凝土，樁局部范圍受擠壓形成頸縮。 當拔管過快或混凝土量少，或混凝土拌和物和易性差時，周圍淤泥質土趁機填充過來，也會形成頸縮。 處理方法：拔管時應保持管內混凝土面高于地面，使之具有足夠的擴散壓力，混凝土坍落度應控制在5070mm。拔管時應采用復打法，并嚴格控制拔管的速度。,斷樁：指樁身局部分離或斷裂，更為嚴重的是一段樁沒有混凝土。 原因：樁距離太近，相鄰樁施工時混凝土還未具備足夠的強度，已形成的樁受擠壓而斷裂。 處理方法：施工時，控制中心距離不小于4倍樁徑；確定打樁順序和行車路線，減少對新灌注混凝土樁的影響。采用跳打法或等已成型的樁混凝土達到50%設計強度后，再進行下根樁的施工。,(2) 斷樁,吊腳樁是指樁底部混凝土隔空或松軟，沒有落實到孔底地基土層上的現象。 產生原因：當地下水壓力大時，或預制樁尖被打壞，或樁靴活瓣縫隙大時，水及泥漿進入套筒鋼管內，或由于樁尖活瓣受土壓力，拔管至一定高度才張開，使得混凝土下落，造成樁腳不密實，形成松軟層。 處理方法：為防止活瓣不張開，開始拔管時，可采用密張慢拔的方法，對樁腳底部進行局部翻插幾次，然后再正常拔管。樁靴與套管接口處使用性能較好的墊襯材料，防止地下水及泥漿的滲入。 動畫,(3) 吊腳樁,如果灌樁時混凝土用量比正常情況下大1倍以上，這可能是由于孔底有洞穴，或者在飽和淤泥中施工時，土體受到擾動，強度大大降低，在混凝土側壓力作用下，樁身擴大而混凝土用量增大所造成的。因此，施工前應詳細了解現場地質情況，對于在飽和淤泥軟土中采用沉管灌注樁時，應先打試樁。若發(fā)現混凝土用量過大時，應與設計單位聯系，改用其他樁型。,(4) 混凝土灌注過量,（三）人工挖孔大直徑灌注樁,大直徑灌注樁是采用人工挖掘方法成孔，放置鋼筋籠，澆筑混凝土而成的樁基礎，也稱墩基礎。它由承臺、樁身和擴大頭組成(圖2.21)，穿過深厚的軟弱土層而直接坐落在堅硬的巖石層上。 優(yōu)點是樁身直徑大，承載能力高；施工時可在孔內直接檢查成孔質量，觀察地質土質變化情況；樁孔深度由地基土層實際情況控制，樁底清孔除渣徹底、干凈，易保證混凝土澆筑質量。,（1）人工挖孔護壁方法施工,常用的支護措施有現澆混凝土護壁、沉井護壁、鋼套管護壁等。 1) 現澆混凝土護壁法施工 即分段開挖、分段澆筑混凝土護壁，既能防止孔壁坍塌，又能起到防水作用。 樁孔采取分段開挖，每段高度取決于土壁直立狀態(tài)的能力，一般0.51.0m為一施工段，開挖井孔直徑為設計樁徑加混凝土護壁厚度。 護壁施工段，即支設護壁內模板(工具式活動鋼模板)后澆筑混凝土，其強度一般不低于C15，護壁混凝土要振搗密實；當混凝土強度達到1MPa(常溫下約24h)可拆除模板，進入下一施工段。如此循環(huán)，直至挖到設計要求的深度。,當樁徑較大，挖掘深度大，地質復雜，土質差(松軟弱土層)，且地下水位高時，應采用沉井護壁法挖孔施工。 沉井護壁施工是先在樁位上制作鋼筋混凝土井筒，井筒下搗制鋼筋混凝土刃腳，然后在筒內挖土掏空，井筒靠其自重或附加荷載來克服筒壁與土體之間的摩擦阻力，邊挖邊沉，使其垂直地下沉到設計要求深度。,2）沉井護壁法施工,3）鋼套管護圈,當采用鋼套管護圈時(圖2-30)。是在樁位先測量定位并構筑井圈后，用樁錘將鋼套管強行打入土層中至設計標高，再在鋼套管的保護下，將