鉆孔灌注樁施工方法及工藝-反循環(huán)鉆機

反循環(huán)鉆機施工鉆孔灌注樁施工方法及工藝根據(jù)本項目工程特點，本項目鉆孔樁基礎(chǔ)擬采用循環(huán)鉆機。一般陸地鉆孔樁基礎(chǔ)，將原地整平壓實后采用碎石土填筑鉆機平臺，平臺高過原地面30cm并壓實，在平臺上放樣樁基樁位，鉆機直接就位鉆孔，鉆孔采用泥漿護壁，泥漿采用膨潤土制備；樁身鋼筋籠用鋼筋加工廠集中加工，分現(xiàn)場吊裝焊接就位；混凝土采用耐久性混凝土，混凝土拌和站集中拌制，混凝土輸送車運輸，導(dǎo)管水下灌注。（1）施工工藝流程鉆孔樁施工工藝流程，詳見下圖。鉆孔樁基施工工藝流程圖（2）施工準(zhǔn)備在進(jìn)場道路及場地平整的基礎(chǔ)上，鉆孔的準(zhǔn)備工作主要有樁位測量及放樣、制作和埋設(shè)護筒；泥漿備料調(diào)制、泥漿循環(huán)系統(tǒng)設(shè)置及準(zhǔn)備鉆孔機具等。同時根據(jù)征地拆遷情況，對未勘探的樁位進(jìn)行補勘。1）場地準(zhǔn)備鉆孔場地的平面尺寸應(yīng)按樁基設(shè)計的平面尺寸、鉆機數(shù)量和鉆機底座平面尺寸、鉆機移位要求、施工方法以及其它配合施工機具設(shè)施布置等情況決定。樁基鉆孔前將場地整平，清除雜物。場地的大小要滿足鉆機的放置、泥漿循環(huán)系統(tǒng)及混凝土運輸車等協(xié)調(diào)工作的要求。2）埋設(shè)護筒①護筒用4～8mm的鋼板制作，其內(nèi)徑大于鉆頭直徑200mm～400mm。為增加剛度防止變形，在護筒上、下端口和中部外側(cè)各焊一道加勁肋。②護筒埋深不小于1.5m，高出地面0.5m，其高度滿足孔內(nèi)泥漿面的要求。③樁基護筒埋設(shè)采用挖埋法。埋設(shè)準(zhǔn)確、穩(wěn)定，護筒中心與樁位中心的偏差不大于50mm，垂直度偏差不大于1%，保證鉆機沿著樁位垂直方向順利工作。④護筒內(nèi)存儲泥漿使其高出地面或施工水位至少0.5m，保護樁孔頂部土層不致因鉆頭(鉆桿)反復(fù)上下升降、機身振動而導(dǎo)致坍孔。3）鉆機定位循環(huán)鉆機：利用埋設(shè)的護筒及護樁，恢復(fù)樁位中心點。循環(huán)鉆機安裝到位后，鉆桿中心與樁基中心對中并調(diào)整鉆桿豎直度。4）泥漿的制備及循環(huán)凈化①采用膨潤土制備新鮮泥漿。②根據(jù)樁基的分布位置設(shè)置制漿池、儲漿池及沉淀池，并用循環(huán)槽連接。③施工中鉆碴隨泥漿從孔內(nèi)排出進(jìn)入沉淀池，人工用網(wǎng)篩將石碴撈出。然后使處理后的泥漿經(jīng)泥漿池凈化后返回孔內(nèi)，形成循環(huán)。鉆孔棄碴(廢泥漿)放置到指定地方，不得任意排放在施工場地內(nèi)或直接向水塘、河流排放，以避免污染環(huán)境。（3）鉆孔施工1）反循環(huán)鉆機鉆孔開始鉆孔時，為防止堵塞鉆頭的吸渣口，應(yīng)將鉆頭提高距孔底約20～30cm，將真空泵加足清水，關(guān)緊出水控制閥和沉淀室放水閥使管路封閉，打開真空管路閥門使氣水暢通，然后啟動真空泵，抽出管路內(nèi)的氣體，產(chǎn)生負(fù)壓，把水引到泥漿泵，通過沉淀室的觀察室看到泥漿泵充滿水時關(guān)閉真空泵，立即啟動泥漿泵。當(dāng)泥漿泵出口真空壓力達(dá)到0.2MPa以上時，打開出水控制閥，把管路中的泥水混合物排到沉淀池，形成反循環(huán)，待泥漿均勻后以低檔慢速開始鉆進(jìn)，使護筒角處有牢固的泥皮護壁。鉆至護筒腳下1.0m后，方可按正常速度鉆進(jìn)。如護筒底土質(zhì)松軟發(fā)現(xiàn)漏漿時，可提起鉆頭，向孔內(nèi)投放粘土，再放下鉆頭旋轉(zhuǎn)，使膠泥擠入孔壁堵住漏漿空隙，待不再漏漿時，繼續(xù)鉆進(jìn)。鉆進(jìn)過程中，保證鉆孔垂直。當(dāng)一節(jié)鉆桿鉆完后，先停止鉆盤轉(zhuǎn)動，并使反循環(huán)系統(tǒng)延續(xù)工作至孔底沉渣基本排凈，然后關(guān)閉泥漿泵接長鉆桿；在接頭法蘭盤之間墊3～5mm厚的橡皮圈，并擰緊螺栓，以防漏氣、漏水；然后如上工序，一切正常鉆進(jìn)。鉆孔作業(yè)應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，因故停鉆時，必須將鉆頭提離孔底5m以上以防止坍孔埋鉆。在鉆進(jìn)過程中，應(yīng)注意地層變化，對不同的土層，采用不同的鉆進(jìn)方法。在硬粘土中鉆進(jìn)時，用一檔轉(zhuǎn)速，放松起吊鋼絲繩，自由進(jìn)尺；在普通粘土、砂粘土中鉆進(jìn)時，可用二檔、三檔轉(zhuǎn)速，自由進(jìn)尺；在砂土或含少量卵石中鉆進(jìn)時，宜用一、二檔轉(zhuǎn)速，并控制進(jìn)尺，以免陷沒鉆頭或抽吸鉆渣的速度跟不上；遇地下水豐富容易坍孔的粉砂土，宜用低檔慢速鉆進(jìn)，減少鉆頭對粉砂土的攪動，同時應(yīng)加大泥漿比重和提高水頭，以加強護壁防止塌孔。鉆孔時，必須采取減壓鉆進(jìn)，即使孔底承受的鉆壓不超出鉆錐重力和壓重塊重力之和扣除浮力后的80%，這樣可使鉆桿維持豎直狀態(tài)，使鉆頭豎直平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)，避免或減少斜孔、彎孔和擴孔現(xiàn)象。施工中每鉆進(jìn)1m或地層變化處，應(yīng)及時撈取鉆渣樣品，查明土類并記錄，以便與設(shè)計資料核對。遇地質(zhì)情況與設(shè)計發(fā)生差異及時報請設(shè)計及監(jiān)理單位，研究處理措施后繼續(xù)施工。鉆進(jìn)過程中應(yīng)經(jīng)常測量孔深，并對照地質(zhì)柱狀圖隨時調(diào)整鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)。達(dá)到設(shè)計孔深后及時清孔提鉆，清孔時以所換新鮮泥漿達(dá)到孔內(nèi)泥漿含砂量逐漸減少至穩(wěn)定不沉淀為度。泥漿泵應(yīng)有足夠的流量，以免影響鉆孔速度。如泥漿泵流量不足可用污水泵代替。為了避免泥漿泵損壞時停工，每臺鉆機應(yīng)配備兩套泥漿泵輪換使用。（4）成孔檢查鉆孔灌注樁在成孔過程中及終孔后以及灌注混凝土前，對鉆孔進(jìn)行階段性的成孔質(zhì)量檢查。1）孔徑和孔形檢測孔徑檢測在樁孔成孔后，下入鋼筋籠前進(jìn)行，采用自制的探孔器進(jìn)行。探孔器打用φ16的鋼筋制作，其外徑等于樁徑，長度等于孔徑的4倍，探孔器頂部及底部各設(shè)50cm高的縮徑段，以便探孔時不破壞孔壁。檢測時，將探孔器吊起，孔的中心與起吊鋼繩保持一致，慢慢放入孔內(nèi)，上下通暢表明成孔孔徑滿足樁徑要求，如不滿足時需檢查鉆頭直徑后重新刷孔。2）孔深和孔底沉渣檢測孔深和孔底沉渣采用標(biāo)準(zhǔn)錘檢測。測錘一般采用錐形錘，錘底直徑13cm～15cm，高20～22cm，質(zhì)量4kg～6kg。測繩采用鋼尺進(jìn)行校核。3）成孔豎直度檢測旋轉(zhuǎn)鉆采用鉆桿測斜法，循環(huán)鉆機采用探孔器檢查。（5）第一次清孔清孔處理的目的是使孔底沉渣厚度、泥漿液中含鉆碴量符合質(zhì)量要求和設(shè)計要求。當(dāng)鉆孔達(dá)到設(shè)計高程后，經(jīng)對孔徑、孔深、孔位、豎直度進(jìn)行檢查確認(rèn)鉆孔合格后，進(jìn)行第一次清孔。1）抽漿法清孔：采用反循環(huán)鉆機鉆孔時，可在終孔后停止進(jìn)尺，一邊利用鉆機的反循環(huán)系統(tǒng)的泥石泵持續(xù)抽漿，把孔底泥漿、鉆碴混合物排出孔外，一邊向孔內(nèi)補充經(jīng)泥漿池凈化后的泥漿，使孔底鉆碴清除干凈。2）換漿法清孔：采用旋挖鉆機鉆孔時，鉆孔結(jié)束后保持泥漿正常循環(huán)，以中速將相對密度1.03～1.10的較純泥漿壓入，把鉆孔內(nèi)懸浮鉆碴較多的泥漿換出。直至孔底鉆碴清除干凈。3）清孔達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)：孔內(nèi)排出的泥漿手摸無2～3mm顆粒，泥漿比重不大于1.1，含砂率小于2%，粘度17～20s。同時保證水下混凝土灌注前孔底沉渣厚度：柱樁≯5cm、摩擦樁≯20cm。（6）鋼筋籠加工及吊放1）鋼筋骨架制作鋼筋骨架保護層的設(shè)置采用混凝土預(yù)制塊做為墊塊，預(yù)制塊為15cm的圓型混凝土塊，厚度5cm，中間設(shè)1cm的圓孔用來穿鋼筋產(chǎn)與主筋焊接，豎向每隔2m設(shè)置一道，每道沿圓周對稱的設(shè)置3塊。預(yù)制塊混凝土強度與樁基混凝土強度相同。2）鋼筋骨架的存放、運輸與現(xiàn)場吊裝①鋼筋骨架臨時存放的場地必須保證平整、干燥。存放時，每個加勁筋與地面接觸處都墊上等高的木方，以免受潮或沾上泥土。每組骨架的各節(jié)段要排好次序，掛上標(biāo)志牌，便于使用時按順序裝車運出。②鋼筋骨架吊運至墩位的過程中保持骨架不變形。采用汽車運輸時要保證在每個加筋處設(shè)支承點，各支承點高度相等；采用人工抬運時，多設(shè)抬棍，并且保證抬棍在加筋處靠近骨架中心穿入，各抬棍受力均勻。③鋼筋籠入孔采用吊車吊裝。在安裝鋼筋籠時，采用兩點起吊。第一吊點設(shè)在骨架的下部，第二吊點設(shè)在骨架長度的中點到上三分點之間。鋼筋籠直徑大于1.2m，長度大于6m時，采取措施對起吊點予以加強，以保證鋼筋籠在起吊時不變形。吊放鋼筋籠入孔時對準(zhǔn)孔位，保持垂直，輕放、慢放入孔，入孔后徐徐下放，不左右旋轉(zhuǎn)，嚴(yán)禁擺動碰撞孔壁。若遇阻礙時停止下放，查明原因后處理。第一節(jié)骨架放到最后一節(jié)加勁筋位置時，穿進(jìn)型鋼，將鋼筋骨架臨時支撐在孔口平臺上，再起吊第二節(jié)骨架與第一節(jié)骨架連接，連接采用單面焊接。連接時上、下主筋位置對正，保持鋼筋籠上下軸線一致：先連接一個方向的兩根接頭，然后稍提起，以使上下節(jié)鋼筋籠在自重作用下垂直，再連接其它所有的接頭，接頭位置必須按50％接頭數(shù)量錯開連接。接頭焊好后，骨架吊高，抽出支撐工字鋼后，下放骨架。如此循環(huán)，使骨架下至設(shè)計標(biāo)高。骨架最上端的定位，由測定的孔口標(biāo)高來計算定位筋的長度，為防止鋼筋籠掉籠或在灌注過程中浮籠，鋼筋籠的定位采用螺紋鋼筋懸掛在鋼護筒上。鋼筋籠中心與樁的設(shè)計中心位置對正，反復(fù)核對無誤后再焊接定位于鋼護筒上，完成鋼筋籠的安裝。鋼筋籠定位后，在4h內(nèi)澆注混凝土，防止坍孔。3）聲測管的布置及數(shù)量按設(shè)計要求設(shè)置，與鋼筋籠一起吊放。聲測管要求全封閉(下口封閉、上端加蓋)，管內(nèi)無異物，水下混凝土施工時保證不漏漿進(jìn)管內(nèi)。聲測管與鋼筋籠一起分段連接(采用套管絲扣連接)，連接處應(yīng)光滑過渡，管口高出設(shè)計樁頂20cm，每個聲測管高度保持一致，聲測管上端封閉前灌入清水。標(biāo)段摩擦樁鋼筋籠未伸到底部時，在樁基上部配筋的基礎(chǔ)上，下部設(shè)置單獨的簡易鋼筋籠用于固定聲測管。（7）第二次清孔安放鋼筋籠與導(dǎo)管澆注水下混凝土間間隔時間較長，孔底易產(chǎn)生沉渣，待安放鋼筋籠及導(dǎo)管就序后，采用換漿法清孔，以達(dá)到置換沉渣的目的。待孔底泥漿各項技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計要求，且復(fù)測孔底沉碴厚度在設(shè)計范圍以內(nèi)后，清孔完成，立即進(jìn)行水下混凝土灌注。（8）水下混凝土灌注1）采用導(dǎo)管法進(jìn)行水下混凝土的灌注。導(dǎo)管用直徑30cm的鋼管，每節(jié)長2.0～2.5m，配1～1.5m短管，由管端粗絲扣、法蘭螺栓連接，接頭處用橡膠圈密封防水。導(dǎo)管使用前，進(jìn)行接長密閉試驗。下導(dǎo)管時防止碰撞鋼筋籠，導(dǎo)管支撐架用型鋼制作，支撐架支墊在鉆孔平臺上，用于支撐懸吊導(dǎo)管。2）水下混凝土施工采用罐車運輸混凝土、輸送泵泵送至導(dǎo)管頂部的漏斗中。混凝土進(jìn)入漏斗時的坍落度控制在18～22cm之間，并保持良好的和易性。混凝土初凝時間控制在上批混凝土初凝前。3）先灌入的首批混凝土數(shù)量經(jīng)過計算，保證有一定的沖擊能量把泥漿從導(dǎo)管中排出,并保持導(dǎo)管下口埋入混凝土的深度不少于1m。必要時采用儲料斗。4）使用拔球法灌注第一批混凝土。灌注開始后，連續(xù)地進(jìn)行，嚴(yán)禁中途停工。在灌注過程中，導(dǎo)管埋入混凝土的深度不少于1.0m，一般控制在4m以內(nèi)。5）灌注水下混凝土?xí)r，隨時探測鋼護筒頂面以下的孔深和所灌注的混凝土面高度，以控制導(dǎo)管埋入深度和樁頂標(biāo)高。6）在混凝土灌注過程中，要防止混凝土拌和物從漏斗溢出或從漏斗處掉入孔底，使泥漿內(nèi)含有水泥而變稠凝固，致使測深不準(zhǔn)。同時設(shè)專人注意觀察導(dǎo)管內(nèi)混凝土下降和井孔水位上升，及時測量復(fù)核孔內(nèi)混凝土面高度及導(dǎo)管埋入混凝土的深度，做好詳細(xì)的混凝土施工灌注記錄，正確指揮導(dǎo)管的提升和拆除。探測時必須仔細(xì)，同時以灌入的混凝土數(shù)量校對，防止錯誤。7）施工中導(dǎo)管提升時保持軸線豎直和位置居中，逐步提升。如導(dǎo)管法蘭盤卡住鋼筋管架，可轉(zhuǎn)動導(dǎo)管，使其脫開鋼筋骨架后，移到鉆孔中心。當(dāng)導(dǎo)管提升到法蘭接頭露出孔口以上一定高度，可拆除1節(jié)或2節(jié)導(dǎo)管。拆除導(dǎo)管動作迅速，拆裝一次時間不