鉆孔灌注樁的歷史背景

灌注樁是指在工程現(xiàn)場通過機械鉆孔、鋼管擠土或人力挖掘等手段在地基土中形成樁孔，并在其內(nèi)放置鋼筋籠、灌注混凝土而做成的樁，依照成孔方法不同，灌注樁又可分為沉管灌注樁、鉆孔灌注樁和挖孔灌注樁等幾類。鉆孔灌注樁是按成樁方法分類而定義的一種樁型。灌注樁山最早的100多年前的1893年，因為工業(yè)的發(fā)展以及人口的增長，高層建筑不斷增加，但是因為好多城市的地基條件比較差，不能直接承受III高層建筑所傳來的壓力，地表以下存在著厚度很大的軟土或中等強度的黏土層，建造高層建筑如仍沿用當(dāng)時通用的摩擦樁，必然產(chǎn)生很大的沉降。于是工程師們借鑒了掘井技術(shù)發(fā)明了在人工挖孔中澆筑鋼筋混凝土而成樁。于是在隨后的50年之后，即20世紀(jì)40年代初隨著大功率鉆孔機具的研制成功首先在美國問世，二戰(zhàn)后，世界各地特別是歐美發(fā)達(dá)國家經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇與發(fā)展，時至今日，隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異發(fā)展，鉆孔灌注樁在高層、超高層的建筑物和重型構(gòu)筑物中被廣泛應(yīng)用。當(dāng)然，在我國，鉆孔灌注樁設(shè)計及施工水平也得到了長足的發(fā)展。鉆孔灌注樁通常為一種非擠土樁，也有的為部分?jǐn)D土樁。鉆孔灌注樁的類型可以分為：編輯本段分類樁徑大小A.按樁徑大小分，可分為如下兒種：小樁由于樁徑小，施工機械、施工場地、施工方法較為簡單，多用于基礎(chǔ)加固和復(fù)合樁基礎(chǔ)中（如：樹根樁）。中樁成樁方法和施工工藝繁多，工業(yè)與民用建筑物中大量使用，是目前使用最多的一類樁。大樁樁徑大且樁端不可擴大，單樁承載力高，近20年發(fā)展快，多用于重型建筑物、構(gòu)筑物、港口碼頭、公路鐵路橋涵等工程。成樁工藝B.按成樁工藝，鉆孔灌注樁可以分為：干作業(yè)法鉆孔灌注樁；泥漿護(hù)壁法鉆孔灌注樁；套管護(hù)壁法鉆孔灌注樁。鉆孔灌注樁的特點編輯本段技術(shù)特點鉆孔灌注樁具有以下技術(shù)特點：施工時基本無噪音、無振動、無地面隆起或側(cè)移，因此對環(huán)境和周邊建筑物危害??；大直徑鉆孔灌注樁直徑大、入土深；對于樁穿透的土層可以在空中作原位測試，以檢測土層的性質(zhì);擴底鉆孔灌注樁能更好地發(fā)揮樁端承載力；經(jīng)常設(shè)計成一柱一樁，無需樁頂承臺，簡化了基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式；鉆孔灌注樁通常布樁間距大，群樁效應(yīng)??；某些利用“擠擴支盤”鉆孔灌注樁可以有效減少樁徑和樁長，提高樁的承載力，減少沉降量；可以穿越各種土層，更可以嵌入基巖，這是別的樁型很難做到的；施工設(shè)備簡單輕便，能在較低的凈空條件下設(shè)樁；鉆孔灌注樁在施工中，影響成樁質(zhì)量的因素較多，質(zhì)量不夠穩(wěn)定，有時候會發(fā)生縮徑、樁身局部夾泥等現(xiàn)象，樁側(cè)阻力和樁端阻力的發(fā)揮會隨著工藝而變化，且又在較大程度上受施工操作影響；因為鉆孔灌注樁的承載力非常高，所以進(jìn)行常規(guī)的靜載試驗一般難以測定其極限荷載，對于各種工藝條件下的樁受力，變形及破壞機理現(xiàn)在尚未完全被人們掌握。設(shè)計理論有待進(jìn)一步完善。編輯本段施工方法鉆孔灌注樁施工方法鉆孔灌注樁的施工，因其所選護(hù)壁形成的不同，有泥漿護(hù)壁方式法和全套管施工法兩種。泥漿護(hù)壁施工法沖擊鉆孔，沖抓鉆孔和回轉(zhuǎn)鉆削成孔等均可采用泥漿護(hù)壁施工法。該施工法的過程是：平整場地一泥漿制備一埋設(shè)護(hù)筒一鋪設(shè)工作平臺一安裝鉆機并定位一鉆進(jìn)成孔一清孔并檢查成孔質(zhì)量一下放鋼筋籠一灌注水下混凝土一拔出護(hù)筒一檢查質(zhì)量。施工順序施工準(zhǔn)備施工準(zhǔn)備包括：選擇鉆機、鉆具、場地布置等。鉆機是鉆孔灌注樁施工的主要設(shè)備，可根據(jù)地質(zhì)悄況和各種鉆孔機的應(yīng)用條件來選擇。鉆孔機的安裝與定位安裝鉆孔機的基礎(chǔ)如果不穩(wěn)定，施丄中易產(chǎn)生鉆孔機傾斜、樁傾斜和樁偏心等不良影響，因此要求安裝地基穩(wěn)固。對地層較軟和有坡度的地基，可用推土機推平，在墊上鋼板或枕木加固。為防止樁位不準(zhǔn)，施工中很重要的是定好中心位置和正確的安裝鉆孔機，對有鉆塔的鉆孔機，先利用鉆機的動力與附近的地籠配合，將鉆桿移動大致定位，再用千斤頂將機架頂起，準(zhǔn)確定位，使起重滑輪、鉆頭或固定鉆桿的卡孔與護(hù)筒中心在一垂線上，以保證鉆機的垂直度。鉆機位置的偏差不大于2cm。對準(zhǔn)樁位后，用枕木墊平鉆機橫梁，并在塔頂對稱于鉆機軸線上拉上纜風(fēng)繩。埋設(shè)護(hù)筒鉆孔成敗的關(guān)鍵是防止孔壁坍塌。當(dāng)鉆孔較深時，在地下水位以下的孔壁土在靜水壓力下會向孔內(nèi)坍塌、其至發(fā)生流砂現(xiàn)象。鉆孔內(nèi)若能保持壁地下水位高的水頭，增加孔內(nèi)靜水壓力，能為孔壁、防止坍孔。護(hù)筒除起到這個作用外，同時好有隔離地表水、保護(hù)孔口地面、固定樁孔位置和鉆頭導(dǎo)向作用等。制作護(hù)筒的材料有木、鋼、鋼筋混凝土三種。護(hù)筒要求堅固耐用，不漏水,其內(nèi)徑應(yīng)比鉆孔直徑大（旋轉(zhuǎn)鉆約大20cm,潛水鉆、沖擊或沖抓錐約大40cm）,每節(jié)長度約2~3m。一般常用鋼護(hù)筒。（4）泥漿制備鉆孔泥漿山水、粘土（膨潤土）和添加劑組成。具有浮懸鉆渣、冷卻鉆頭、潤滑鉆具，增大靜水壓力，并在孔壁形成泥皮，隔斷孔內(nèi)外滲流，防止坍孔的作用。調(diào)制的鉆孔泥漿及經(jīng)過循環(huán)凈化的泥漿，應(yīng)根據(jù)鉆孔方法和地層情況來確定泥漿稠度，泥漿稠度應(yīng)視地層變化或操作要求機動掌握，泥漿太稀，排渣能力小、護(hù)壁效果差；泥漿太稠會削弱鉆頭沖擊功能，降低鉆進(jìn)速度。鉆孔灌注樁（5）鉆孔鉆孔是一道關(guān)鍵工序，在施工中必須嚴(yán)格按照操作要求進(jìn)行，才能保證成孔質(zhì)量，首先要注意開孔質(zhì)量，為此必須對好中線及垂直度，并壓好護(hù)筒。在施工中要注意不斷添加泥漿和抽渣（沖擊式用），還要隨時檢查成孔是否有偏斜現(xiàn)象。采用沖擊式或沖抓式鉆機施丄時，附近土層因受到震動而影響鄰孔的穩(wěn)固。所以鉆好的孔應(yīng)及時清孔，下放鋼筋籠和灌注水下混凝土。鉆孔的順序也應(yīng)實事先規(guī)劃好，既要保證下一個樁孔的施工不影響上一個樁孔，乂要使鉆機的移動距離不要過遠(yuǎn)和相互干擾。清孔鉆孔的深度、直徑、位置和孔形直接關(guān)系到成樁質(zhì)量與樁身曲直。為此，除了鉆孔過程中密切觀測監(jiān)督外，在鉆孔達(dá)到設(shè)計要求深度后，應(yīng)對孔深、孔位、孔形、孔徑等進(jìn)行檢查。在終孔檢查完全符合設(shè)計要求時，應(yīng)立即進(jìn)行孔底清理，避免隔時過長以致泥漿沉淀，引起鉆孔坍塌。對于摩擦樁當(dāng)孔壁容易坍塌時，要求在灌注水下混凝土前沉渣厚度不大于30cm；當(dāng)孔壁不易坍塌時，不大于20cnu對于柱樁，要求在射水或射風(fēng)前，沉渣厚度不大于5cm。清孔方法是使用的鉆機不同而靈活應(yīng)用。通?？舍娪谜h(huán)旋轉(zhuǎn)鉆機、反循環(huán)旋轉(zhuǎn)機真空吸泥機以及抽渣筒等清孔。其中用吸泥機清孔，所需設(shè)備不多，操作方便，清孔也較徹底，但在不穩(wěn)定土層中應(yīng)慎重使用。其原理就是用壓縮機產(chǎn)生的高壓空氣吹入吸泥機管道內(nèi)將泥渣吹岀。灌注水下混凝土清完孔之后，就可將預(yù)制的鋼筋籠垂直吊放到孔內(nèi)，定位后要加以固定，然后用導(dǎo)管灌注混凝土，灌注時混凝土不要中斷，否則易出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象。全套管施工法全套管施工法的施工順序。其一般的施工過程是：平場地、鋪設(shè)工作平臺、安裝鉆機、壓套管、鉆進(jìn)成孔、安放鋼筋籠、防導(dǎo)管、澆注混凝土、拉拔套管、檢查成樁質(zhì)量。全套管施工法的主要施工步驟除不需泥漿及清孔外，其它的與泥漿護(hù)壁法都類同。壓入套管的垂直度，取決于挖掘開始階段的5?6m深時的垂直度。因此應(yīng)該隨使用水準(zhǔn)儀及鉛垂校核其垂直度。編輯本段鉆孔灌注樁遇到質(zhì)量問題的預(yù)防及處理措施1、 成孔質(zhì)量問題塌孔預(yù)防措施：根據(jù)不同地層，控制使用好泥漿指標(biāo)。在回填土、松軟層及流砂層鉆進(jìn)時，嚴(yán)格控制速度。地下水位過高，應(yīng)升高護(hù)筒，加大水頭。地下障礙物處理時，一定要將殘留的栓塊處理清除?？妆谔鷩?yán)重時，應(yīng)探明坍塌位置，用砂和粘土混合回填至坍塌孔段以上1—2m處，搗實后重新鉆進(jìn)?？s徑預(yù)防措施：選用帶保徑裝置鉆頭，鉆頭直徑應(yīng)滿足成孔直徑要求，并應(yīng)經(jīng)常檢查，及時修復(fù)。易縮徑孔段鉆進(jìn)時，可適當(dāng)提高泥漿的粘度。對易縮徑部位也可采用上下反復(fù)掃孔的方法來擴大孔徑。樁孔偏斜預(yù)防措施：保證施工場地平整，鉆機安裝平穩(wěn)，機架垂直，并注意在成孔過程中定時檢查和校正。鉆頭、鉆桿接頭逐個檢查調(diào)正，不能用彎曲的鉆具。在堅硬土層中不強行加壓，應(yīng)吊住鉆桿，控制鉆進(jìn)速度，用低速度進(jìn)尺。對地下障礙行預(yù)先處理干凈。對已偏斜的鉆孔，控制鉆速，慢速提升，下降往復(fù)掃孔糾偏。2、 鋼筋籠安裝質(zhì)量問題鋼筋籠安裝與設(shè)計標(biāo)高不符預(yù)防措施：鋼筋籠制作完成后，注意防止其扭曲變形，鋼筋籠入孔安裝時要保持垂直，栓保護(hù)層墊塊設(shè)置間距不宜過大，吊筋長度精確計算，并在安裝時反復(fù)核對檢查。鋼筋籠的上浮鋼筋籠上浮的預(yù)防措施：嚴(yán)格控制栓質(zhì)量，坍落度控制在18±3cm,栓和易性要好。栓進(jìn)入鋼筋籠后，栓上升不宜過快，導(dǎo)管在栓內(nèi)埋深不宜過大，嚴(yán)格控制在10m以下，提升導(dǎo)管時，不宜過快，防止導(dǎo)管鉤鋼筋籠，將其帶上等。3、水下栓灌注問題堵管預(yù)防措施：商品栓必須山具有資質(zhì)，質(zhì)量保證有信譽的廠家供應(yīng)，磴的級配與攪拌必須保證栓的和易性、水灰比、坍落度及初凝時間滿足設(shè)計或規(guī)范要求，現(xiàn)場抽查每車栓的坍落度必須控制在鉆孔灌注樁施工規(guī)范允許的范用以內(nèi)。灌注用導(dǎo)管應(yīng)平直，內(nèi)壁光滑不漏水。樁頂部位疏松預(yù)防措施：首先保證一定高度的樁頂留長度。因受沉渣和稠泥漿的影響，極易產(chǎn)生誤測。因此可以用一個帶鋼管取樣盒的探測，只有取樣盒中撈起的取樣物是栓而不是沉淀物時，才能確認(rèn)終灌標(biāo)高已經(jīng)達(dá)到。樁身栓夾泥或斷樁預(yù)防措施：成孔時嚴(yán)格控制泥漿密度及孔底沉淤，第一次清孔必須徹底清除泥塊，栓灌注過程中導(dǎo)管提升要緩慢，特別到樁頂時，嚴(yán)禁大幅度提升導(dǎo)管。嚴(yán)格控制導(dǎo)管埋深，單樁栓灌注時，嚴(yán)禁中途斷料。拔導(dǎo)管時，必須進(jìn)行精確汁算控制拔導(dǎo)管后栓的埋深，嚴(yán)禁憑經(jīng)驗拔管。編輯本段鉆孔灌注樁后汗?jié){法樁端地基加固的應(yīng)用1、 適用的地質(zhì)條件施工方法適用于灌注樁的持力層應(yīng)為碎石層,碎石含量應(yīng)在50%以上,充填土與碎石無膠結(jié)或者為輕微膠結(jié)，碎石的石質(zhì)要堅硬，碎石分布均勻，碎石層厚度要滿足設(shè)計要求。2、 加固機理在灌注樁施工中將鋼管沿樁鋼筋籠外壁埋設(shè)，樁混凝土強度滿足要求后，將水泥漿液通過鋼管山壓力作用壓入樁端的碎石層孔隙中，使得原本松散的沉渣、碎石、土粒和裂隙膠結(jié)成一個高強度的結(jié)合體。水泥漿液在壓力作用下山樁端在碎石層的孔隙里向四周擴散,對于單樁區(qū)域，向四周擴散相當(dāng)于增加了端部的直徑，向下擴散相當(dāng)于增加了樁長;群樁區(qū)域所有的漿液連成一片,使得碎石層成為一個整體，從而使得原來不滿足要求的碎石層滿足結(jié)構(gòu)的承載力要求。在鉆孔灌注樁施工過程中,無論如何清孔，孔底都會留有或多或少的沉渣;在初灌時，混凝土從細(xì)長的導(dǎo)管落