大直徑樁、長樁施工工藝(含樁底后壓漿)課件

大直徑長樁施工工藝（一）大直徑樁的定義對大直徑樁各國(地區(qū))和各專業(yè)的定義不盡相同:

我國香港地區(qū)將D≥600mm的灌注樁視為大直徑樁；

我國《建筑樁基技術(shù)規(guī)范將D≥800mm的灌注樁視為大直徑樁；

在《港口工程預(yù)應(yīng)力混凝土大直徑管樁設(shè)計與施工規(guī)程中則將D≥1200m時的預(yù)應(yīng)力混凝土管樁視為大直徑管樁；王伯惠等將D≥2500mm橋梁灌注樁的灌注樁定義為大直徑灌注樁。一.大直徑樁、長樁的定義和特點（一）大直徑樁的定義國內(nèi)建筑工程中，大直徑樁一般是指直徑大于800mm的樁，

工程實際中，對于直徑大于3m的樁，為節(jié)約材料，通常做成空心形式，稱為大直徑空心樁

英、美等國在橋梁工程上廣泛使用的大直徑鉆孔灌注樁一般是指直徑超過760mm的樁。

在我國新橋規(guī)中則把直徑大于或等于2．5m的樁定義為大直徑樁。一.大直徑樁、長樁的定義和特點（二）超長樁的定義樁按長度通常分為短樁、中長樁、長樁和超長樁四類，目前，沒有一種嚴(yán)格的劃分界限，有時很難分清楚。一般規(guī)定為：

短樁：樁長L≤20m

中長樁:20m<L<35m

長樁:35m≤L<50m

超長樁:L≥50m在我國新橋規(guī)中則把樁長大于等于90m的鉆孔灌注樁界定為超長樁。一.大直徑樁、長樁的定義和特點（三）大直徑樁的特點

1、大直徑樁(除大直徑鋼管樁外)均為非擠土樁，施工時噪聲小、無振動，對周圍環(huán)境的影響小，對周圍建筑物和構(gòu)筑物危害小。2、如采用大直徑人工挖孔樁，則不需要大型設(shè)備，施工簡單，可以下孔直接檢驗樁端土的性質(zhì)以及樁孔內(nèi)的土層和巖層性質(zhì)，采用人工清底，不存在沉渣現(xiàn)象，或作必要的原位試驗，這有助于保證樁身質(zhì)量和樁的承載力。采用大直徑樁，可減少水下作業(yè)，加快施工進(jìn)度，綜合經(jīng)濟(jì)效益得到顯著提高。一.大直徑樁、長樁的定義和特點（三）大直徑樁的特點

3、大直徑樁直徑大，入土深，現(xiàn)有機(jī)具和人工挖掘都能進(jìn)入各類地基，且能把樁嵌入于各類新鮮基巖，這均為打、振、壓入式樁所不及。4、大直徑灌注樁可以采用擴(kuò)大底部的形式，更好的發(fā)揮樁端土的作用。5、大直徑灌注樁單樁承載力高，隨地質(zhì)條件、樁身尺寸和混凝土強(qiáng)度等級不同，往往可達(dá)數(shù)千至數(shù)萬千牛頓，?？梢栽O(shè)計一柱一樁，不需樁頂承臺、大大簡化基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。一.大直徑樁、長樁的定義和特點（三）大直徑樁的特點

6、大直徑灌注樁除能承受較大的豎向荷載外，由于樁身剛度大，還能承受較大的橫向荷載，增強(qiáng)建筑物的抗震能力；它能有效地充當(dāng)坡地抗滑樁、堤岸支護(hù)樁以及地鐵或建筑物地下室基坑開挖的支護(hù)樁，還可在基坑開挖后繼續(xù)作為地下室的承重墻等永久性結(jié)構(gòu)使用。7、大直徑灌注樁通常布樁間距大，群樁效應(yīng)微小，對樁的沉降及其對鄰樁和周圍地基的影響，估算也更為簡便。一.大直徑樁、長樁的定義和特點（三）大直徑樁的特點8、大直徑灌注樁，可以采用較小的配筋率，低至O．2％；它與預(yù)制樁相比可節(jié)省鋼材1／2～2／3，不包括因不需要承臺及不致發(fā)生截樁等情況而獲得的節(jié)省。

目前我國大直徑樁每立方米樁身造價大約為預(yù)制樁的2／3。同時，根據(jù)樁身受力特點的需要，可設(shè)計成變截面或大直徑空心形式，更能節(jié)約材料，其經(jīng)濟(jì)效益也是十分明顯的。一.大直徑樁、長樁的定義和特點（四）大直徑長樁的發(fā)展概況

大直徑樁的發(fā)展首先是為適應(yīng)生產(chǎn)需要，從礦產(chǎn)開掘而逐漸興起的。據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)資料介紹，早在18世紀(jì)，德國用沖擊鉆和迪轉(zhuǎn)鉆先后打出直徑為4.5m和1.5m。礦山鉆井至今己有140余年。19世紀(jì)末，美國開始將大直徑樁用于建筑和水利等基礎(chǔ)工程上，并逐漸推廣運用。20世紀(jì)中葉，南美委內(nèi)瑞拉首次在馬拉開波法特大橋的基礎(chǔ)中采用旋轉(zhuǎn)鉆澆注混凝土灌注樁。20世紀(jì)70年代初，日本在本洲一四國聯(lián)絡(luò)線的橋梁深基礎(chǔ)中采用大直徑樁型式(鉆孔直徑為3．6m)，并將樁底置于海底巖層上，之后又于20世紀(jì)70年代中期完成了大鳴門大橋，其橋墩基礎(chǔ)為直徑達(dá)4m及7m的海底鉆孔灌注樁。一.大直徑樁、長樁的定義和特點（四）大直徑長樁的發(fā)展概況

據(jù)文獻(xiàn)報道，日本在海洋和港口建筑中采用的鋼管樁，最大直徑達(dá)2.5m，樁長45m；樁長最大者達(dá)274.5m，樁徑1.829m，入土長度達(dá)96m。

新加坡從70年代開始，采用大直徑灌注樁基礎(chǔ)建造30～50層的高層建筑，其中樁徑最大者達(dá)5～8m，樁長達(dá)40～100m，單樁承載力達(dá)200～250MN(2～2．5萬噸)；1992年，美國采用大直徑鉆孔灌注樁的工程費用約為8億美元，而到1997年則超過了lO億美元，且這一增長主要集中于橋梁樁基工程領(lǐng)域。

在歐洲，非擠土樁與擠土樁的應(yīng)用比例己接近2：3，其中大直徑鉆孔灌注樁占樁基工程總量的15％。迄今挖孔樁的最大直徑達(dá)8m(如湖南瀏陽天馬大橋、奧地利某工程中)，鉆孔樁的直徑逾4m(世界多數(shù)國家)，挖孔樁的入土深度逾40m(英國等)，鉆孔樁已逾150m(日本等)。一.大直徑樁、長樁的定義和特點（四）大直徑長樁的發(fā)展概況我國自20世紀(jì)80年代以來，隨著城市超高層建筑以及交通干線上大跨度橋梁等建(構(gòu))筑物的修建，為滿足上述結(jié)構(gòu)的大跨、高層、重荷載及不同復(fù)雜地質(zhì)條件的要求，工程上越來越多地采用大直徑樁基礎(chǔ)，多高層建筑，大跨度建筑、大型橋梁的發(fā)展都要求提高基礎(chǔ)的承載力，如新近修建的蘇通大橋為提高單樁承載力，對橋下樁基即采用了直徑為2500～3000mm，長度57．5m～118m的大直徑灌注樁。

據(jù)不完全統(tǒng)計，我國年用樁量達(dá)100萬根以上，其中，大直徑樁的年用量達(dá)20萬根以上。我國自1955年開始在武漢長江大橋和南京長江大橋先后以管柱鉆樁下到基巖持力層，之后于20世紀(jì)60年代初，在河南采用人工沖擊鉆或旋轉(zhuǎn)鉆成孔的混凝土灌注樁在橋梁上成功應(yīng)用，進(jìn)而推廣至全國。

后來，隨著我國大型鉆機(jī)的問世，橋梁樁基鉆孔直徑才有逐漸加大的趨勢。近二十年來，大直徑鉆孔或挖孔灌注樁在我國橋梁工程上得到了廣泛的應(yīng)用。一.大直徑樁、長樁的定義和特點從鉆孔灌注樁的施工原理上講，大直徑樁和超長樁與普通樁相比并無本質(zhì)上的區(qū)別，但由于樁徑大、樁孔深，其施工難度要比普通樁大得多，所采用的機(jī)具設(shè)備、施工方法和施工工藝也不盡相同。二.大直徑樁、長樁的施工要點（一）鋼護(hù)筒的制作和設(shè)置1、鋼護(hù)筒內(nèi)徑的確定

d=(D/2+H×i+d’)×2其中：D—設(shè)計樁徑（m）；H—鋼護(hù)筒的長度（m）；i—護(hù)筒設(shè)置傾斜率（%）；d’—護(hù)筒平面位置允許誤差（m）。二.大直徑樁、長樁的施工要點（一）鋼護(hù)筒的制作和設(shè)置2、鋼護(hù)筒壁厚的確定

宜按護(hù)筒的剛度要求計算確定。當(dāng)鋼護(hù)筒長度大于10m，需要錘擊或振動下沉?xí)r，其徑厚比不宜大于120。

如果鋼護(hù)筒較長、直徑較大，則宜按近似的鋼管樁來設(shè)計，其壁厚宜為直徑的1/80～1/100；一般情況下，鋼護(hù)筒的徑厚比可為1/120～150，當(dāng)需要需要錘擊或振動下沉?xí)r，其徑厚比不宜大于120。

例如：某工程的樁長70m，鋼護(hù)筒長37m，直徑2.85m，壁厚25mm，徑厚比為1/114，下沉?xí)r采用液壓振動錘，最大激振力達(dá)6400KN，均無變形。二.大直徑樁、長樁的施工要點（一）鋼護(hù)筒的制作和設(shè)置3、鋼護(hù)筒的制作與運輸

制作鋼護(hù)筒時，其橢圓度應(yīng)小于d/100，且不大于30mm；直徑的允許偏差應(yīng)為±10mm；筒體端面的傾斜度最大允許偏差為3mm；縱軸線彎曲矢高應(yīng)不大于護(hù)筒長的0.1%，且不大于30mm；鋼護(hù)筒對接時的錯邊量應(yīng)不大于0.2倍的鋼板厚度，且不大于4mm。

在制作和運輸時，每節(jié)護(hù)筒上下內(nèi)壁的徑向宜布置一組或多組單向臨時加勁撐架，撐架本身應(yīng)有足夠的剛度。二.大直徑樁、長樁的施工要點（二）鋼護(hù)筒的埋設(shè)

護(hù)筒埋設(shè)定位時，除設(shè)計另有規(guī)定外，護(hù)筒中心與樁平面位置允許誤差為50mm，豎直線傾斜不大于l%；對深水基礎(chǔ)中的護(hù)筒的偏差最大不能超過80mm。

護(hù)筒高度宜高出地面0.3m或水面1.0～2.0m。在有潮汐影響的水域，應(yīng)高出最高施工水位1.5～2.0m，并應(yīng)在施工期間采取穩(wěn)定護(hù)筒內(nèi)水頭的措施；當(dāng)鉆孔內(nèi)有承壓水時，應(yīng)高于穩(wěn)定后的承壓水位2.0m以上。護(hù)筒埋置深度在旱地或筑島處宜為2～4m，在水中或特殊情況下應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求或樁位的水文地質(zhì)情況經(jīng)計算確定；有沖刷影響的河床，應(yīng)沉入局部沖刷線以下不小于1.0～1.5m。二.大直徑樁、長樁的施工要點（三）高性能優(yōu)質(zhì)泥漿

大直徑樁鉆孔宜采用高性能優(yōu)質(zhì)泥漿，泥漿配合比應(yīng)通過試驗確定，配制時膨潤土或聚丙烯酰胺（PHP）水解后靜置24小時。

高性能優(yōu)質(zhì)泥漿是一個籠統(tǒng)的概念，規(guī)范中未對泥漿指標(biāo)做硬性規(guī)定。只要對樁孔的護(hù)壁能起到有效的良好的作用，以及對樁身混凝土不會產(chǎn)生不利影響，各種泥漿均可采用。二.大直徑樁、長樁的施工要點二.大直徑樁、長樁的施工要點二.大直徑樁、長樁的施工要點

PHP泥漿優(yōu)點：

可變性好；相對密度小，含沙率低；粘度高、不分散、失水量少；泥皮??；環(huán)保性好。二.大直徑樁、長樁的施工要點二.大直徑樁、長樁的施工要點二.大直徑樁、長樁的施工要點（四）鉆機(jī)的選擇與鉆進(jìn)作業(yè)

大直徑樁和超長樁的成孔宜采用大扭矩反循環(huán)回旋鉆機(jī)（并不限制在有較高強(qiáng)度巖層采用沖擊鉆機(jī)成孔），鉆孔作業(yè)時，應(yīng)根據(jù)不同土層、不同的鉆孔深度采用不同的鉆壓、轉(zhuǎn)速、配重、進(jìn)尺速度和泥漿指標(biāo)。二.大直徑樁、長樁的施工要點二.大直徑樁、長樁的施工要點水上平臺灌注鉆孔樁直徑3.0M反循環(huán)牙輪鉆頭插打護(hù)筒陸地鉆孔灌注樁二.大直徑樁、長樁的施工要點（四）鉆機(jī)的選擇與鉆進(jìn)作業(yè)

在護(hù)筒內(nèi)鉆進(jìn)時鉆機(jī)的轉(zhuǎn)速控制在14轉(zhuǎn)以下，使進(jìn)尺速率保持在0.8～1.2m/h之間，特別是在開孔鉆進(jìn)時控制在0.8m/h以下；

在鉆頭出護(hù)筒后鉆進(jìn)時轉(zhuǎn)速和鉆壓不宜太高，進(jìn)尺速率可稍快；對粉質(zhì)粘土?xí)r層，加大鉆壓；

在砂性土地層中鉆進(jìn)時，在保證懸吊鉆進(jìn)的前提下保證孔底有最大的鉆壓；

粉細(xì)砂層、含礫中粗砂層和下部的粉質(zhì)粘土中鉆進(jìn)時，一定要防止鉆具有較大的晃動，以免擴(kuò)孔，同時根據(jù)孔內(nèi)泥漿性能的變化不斷進(jìn)行補漿調(diào)整。二.大直徑樁、長樁的施工要點（五）鋼筋籠制作與安裝

大直徑樁和超長樁的鋼筋籠宜在同一胎架上分節(jié)加工制作，主筋的連接宜采用機(jī)械連接接頭。鋼筋骨架吊裝時，應(yīng)制作專門的的吊具，并應(yīng)防止鋼筋骨架變形。二.大直徑樁、長樁的施工要點二.大直徑樁、長樁的施工要點二.大直徑樁、長樁的施工要點二.大直徑樁、長樁的施工要點（五）鋼筋籠制作與安裝

鋼筋籠孔口安裝

鋼筋籠采用兩點吊，吊裝設(shè)備為100t履帶吊，把桿長度30m，最大起重能力達(dá)60t。制作一個鋼筋籠固定架，掛4個20t手拉葫蘆，用以懸掛已完成下放的鋼筋籠。用手拉葫蘆微調(diào)下節(jié)鋼筋籠，使其與吊機(jī)吊住的上節(jié)鋼筋籠的所有主筋完全對中。依次焊接位移管內(nèi)管、外管和聲測管，最后進(jìn)行機(jī)械連接。二.大直徑樁、長樁的施工要點二.大直徑樁、長樁的施工要點二.大直徑樁、長樁的施工要點（六）清孔

采用換漿法進(jìn)行初步清孔，要求用手摸泥漿中無2mm～3mm大的顆粒為止，并使泥漿比重減小到1.15左右。

清孔后用測繩配合標(biāo)準(zhǔn)錘測孔底沉淀厚度，用儀器測泥漿指標(biāo)。

清孔時，注意始終保持孔內(nèi)水位高出地下水位1.5～2.0m，以防止塌孔。不得用加深成孔深度的方法代替清孔。

為了保證清孔徹底，在澆注混凝土前，對孔底進(jìn)行射風(fēng)處理。二.大直徑樁、長樁的施工要點（七）灌注水下混凝土

砼灌注是鉆孔樁最重要環(huán)節(jié)，而往往在施工中難以做到位，關(guān)鍵是出現(xiàn)問題后的處理方法。大直徑鉆孔樁灌注在做到普通小樁徑灌注的同時，重點防范以下幾點：

1、鋼筋籠下放后，下放射風(fēng)管，在灌注前開動空壓機(jī)，利用氣流擾動孔底沉渣，使之懸浮于泥漿中，以減少沉淀物。樁底沉渣厚度不大于規(guī)定值。

摩擦樁：直徑D≤1.5m時，沉淀厚度≤200mm；直徑D>1.5m或樁長>40m或土質(zhì)較差的樁，沉淀厚度≤300mm；

支承樁：不大于設(shè)計規(guī)定，無設(shè)計規(guī)定時≤50mm二.大直徑樁、長樁的施工要點（七）灌注水下混凝土2、首批砼方量確保，其考慮有以下因素：《規(guī)范》要求、砼剪球完后不是呈絕對水平而可能呈錐體、擴(kuò)孔、適當(dāng)增加安全系數(shù)。施工前加工足夠容量的儲料斗，剪球時先將儲料斗儲滿，兩輛罐車就位后，剪球的瞬間，罐車加大馬力放灰，這首先在方量上確保成功。

3、孔深測定：計算孔斷面積，砼可能出現(xiàn)凸凹不平，測孔深取四個直角點，測繩緊靠鋼筋籠，且取最不利值。二.大直徑樁、長樁的施工要點（六）灌注水下混凝土4、砼灌注要連續(xù)，在灌注接近尾聲的時候，砼表面積有大量淤泥，這給測量帶來誤區(qū)，將淤泥或夾砼淤泥當(dāng)成砼，其通過測繩憑手感沒有把握。而用事先準(zhǔn)備竹竿能精確判斷，甚至能測出砼面平整情況，可提供準(zhǔn)確的原始數(shù)據(jù)，確保超灌樁頂1米。5、導(dǎo)管用內(nèi)徑Φ300mm的無縫鋼管，拼接時，對導(dǎo)管進(jìn)行編號，并對管的長度進(jìn)行記錄，另外務(wù)必使導(dǎo)管軸線順直，內(nèi)壁光滑。施工前導(dǎo)管必須通過水密試驗檢測。二.大直徑樁、長樁的施工要點（七）灌注水下混凝土

在灌注混凝土?xí)r應(yīng)注意：

①導(dǎo)管的接頭要嚴(yán)密，必須每次逐個檢查，以防漏水。導(dǎo)管位于孔中央，并在灌注混凝土前進(jìn)行升降試驗。安放時一定要保證導(dǎo)管的長度，灌注時記錄管拆除后的長度，作好灌注記錄。

②混凝土原材料拌和必須均勻，杜絕運輸過程中的離析。每車混凝土均檢測坍落度、和易性，達(dá)不到要求的砼堅決不用。

③為了確保澆筑過程的連續(xù)性，我們將采用部分商品砼，為了確保商品砼與自拌砼的同一性、均勻性，我們自拌砼與商品砼采用相同的砼配合比，并在水泥、外加劑等原材料上采用了同一來源。二.大直徑樁、長樁的施工要點（七）灌注水下混凝土

在灌注混凝土?xí)r應(yīng)注意：

④制備砼的原材料必須符合技術(shù)規(guī)范及施工規(guī)范的要求。在施工過程中砼坍落度控制在18~22cm。

⑤灌注工作須連續(xù)進(jìn)行，盡量避免任何原因的中斷灌樁，由于混凝土數(shù)量大，灌注需要時間較長，通過在混凝土中摻入緩凝劑，以延遲其凝結(jié)時間。

⑥灌注首批混凝土?xí)r應(yīng)注意，導(dǎo)管下口離樁底一般為20~40cm。

⑦澆筑砼前，將聲測管上端用塞子堵死，待樁檢工作完成后，用水泥砂漿將聲測管灌滿且密實。二.大直徑樁、長樁的施工要點（七）灌注水下混凝土

在灌注混凝土?xí)r應(yīng)注意：

⑧灌注過程中隨時檢查混凝土頂面標(biāo)高，作好灌注記錄。推算導(dǎo)管的埋深并及時拆除導(dǎo)管，一般控制導(dǎo)管埋深2～6米。在最后灌注時導(dǎo)管不要急于拆短，而要加大高度，增加混凝土壓力，提高混凝土密實性。砼澆筑的終止高度應(yīng)超出設(shè)計樁頂高程至少不小于1米。

⑨在灌注過程中，將孔內(nèi)溢出的泥漿引流到相鄰的護(hù)筒內(nèi)，以防止污染環(huán)境。灌注的樁頂標(biāo)高應(yīng)比設(shè)計標(biāo)高高出1.0m，此范圍內(nèi)的泥漿和混凝土及時清除并注意防止損壞樁身。當(dāng)砼達(dá)到一定強(qiáng)度時開挖基坑，清理樁頭進(jìn)行樁基檢測，檢測率及檢測方法應(yīng)滿足設(shè)計要求。二.大直徑樁、長樁的施工要點（一）樁底后壓漿定義樁底后壓漿是指鉆孔灌注樁在成樁通過預(yù)埋的注漿通道用一定的壓力把水泥漿壓入樁底，并在樁底形成擴(kuò)大頭，使?jié){液對樁底附近的樁周土層起到滲透、填充、壓密和固結(jié)等作用，從而來提高樁承載力，減少沉降的一項技術(shù)措施。三.樁底后壓漿技術(shù)（二）樁底后壓漿作用機(jī)理

（1）固化沉渣，使水泥土的強(qiáng)度大幅提高；（2）由于高壓作用，樁底土體得到密實；

（3）滲透和劈裂作用提高了樁底土體強(qiáng)度；

（4）形成一個擴(kuò)大頭，提高承載力，減少沉降；

（5）消除泥皮，提高樁側(cè)摩阻力。三.樁底后壓漿技術(shù)（三）樁底后壓漿設(shè)備及工藝注漿泵、攪拌機(jī)、壓力表、流量計、儲漿桶、壓漿管（聲測管）

二.大直徑樁、長樁的施工要點二.大直徑樁、長樁的施工要點（四）壓漿管的布設(shè)

（1）保證壓漿的均勻性（2）便于安裝和保護(hù)（3）根據(jù)上述原則，建議壓漿管均沿鋼筋籠布置，并幫扎在鋼筋籠內(nèi)側(cè)（4）鋼筋籠安防前向孔內(nèi)投少量碎石；安放后投50cm高碎石，埋住花管。

二.大直徑樁、長樁的施工要點二.大直徑樁、長樁的施工要點壓漿管連接按設(shè)計要求拌制水泥漿

儲漿桶內(nèi)設(shè)攪拌器，防止水泥漿沉淀

漿液進(jìn)入儲漿桶前要過濾，防