大直徑樁柱施工(鉆孔灌注樁柱)方法

1、大直徑樁柱施工（鉆孔灌注樁柱）方法 系指樁徑大于250cm，大直徑樁柱按其施工方法的不同可分為鉆孔灌注樁柱，鉆埋空心樁柱和挖空心樁柱三類。1 施工平臺1） 平臺構(gòu)造：鋼管樁工作平臺由鋼管樁與縱橫梁組成，鋼管樁可用成品管或用6mm-10mm鋼板卷制而成，采用振動下沉法安裝到位。直徑0.5-1.2m不等?？v梁常使用六四軍用桁架、萬能桿件桁架、貝雷桁架，使用時要注意設(shè)計鋼管的跨徑最好為節(jié)距的倍數(shù)，以提高支點的剪力。平臺構(gòu)造如圖形3-4-1。2） 鋼管樁施工：鋼管的成品有熱軋無縫鋼管，有縫焊接管和螺旋焊接鋼管三種，為便于長期周轉(zhuǎn)使用，施工時多采用成品管，鋼管分節(jié)，節(jié)的長度一般為4-6m，節(jié)與節(jié)之間的鋼

2、法蘭圈用電焊連接，以增加連接剛度。鋼管樁的底節(jié)刃腳處要貼焊鋼板圈，離刃腳一定高度h要設(shè)內(nèi)橫隔板來提高垂直承載力，以便較容易外拔。鋼管樁常用震（拔）兩用的震動錘，其技術(shù)規(guī)格如表3-4-1。雙頻率震動錘 震動力 項目400KN600KN電動功率（千瓦）5588外 形長(cm)90112寬(cm)9088高(cm)160197重量（KN）4050啟動功率（千瓦）120180拔振動（KN）150250鋼管樁施打在軟弱地層時宜用高頻激震，深層或終振階段宜使用低頻激振，每次震動時間根據(jù)土質(zhì)情況及震動機能力大小來定，一般不超過10-15分鐘，震動時間過多對震動機的零部件易于磨損。鋼管樁沉入施工的極限承載可參

3、考下表： 表3-4-2項目 土壤樁周有限摩阻力樁尖極限承載力K靜止震動靜止震動粘性土IL115-308-1510006001IL0.6530-4515-2216009000.65IL0.3550-7025-35220013000.35IL70-8535-4030001800粉砂中密35-5020-3025002200密實50-6530-4050004500細砂中密50-6530-4030002700密實65-8040-5055005000粗砂中密70-9055-7035003100密實90-10570-8560005400礫石中密80-11065-9040003600密實120-180100-

4、140700063003）鋼管樁施工工序a 定位旋測：在浮吊工作船進入墩位前，先經(jīng)過測量將樁位用浮標形式定位，待定位船拋錨就位后，選用平臺鋼管樁中一根作定位樁，先行震入，以后再以此根做定位的標準。b 施打順序以浮吊移動方便為準，浮吊大致分為三類：汽車（履帶）浮吊，桅桿浮吊，龍門浮吊，其中汽車浮吊是在鋼駁船上裝設(shè)汽車（履帶）吊，考慮到震動錘的沖擊力較大，為穩(wěn)定起見，常將船尾（頭）對準鋼管樁，鋼管樁安裝了震動錘后，頂部用4根風纜固定，纜風繩可設(shè)在工作船上或已施打的鋼管樁上，纜風的作用是控制鋼管樁的豎向傾斜，鋼管樁震沉到工作平臺高程后停止，再接長，依次施工直到設(shè)計位置，一個平臺的鋼管樁要集中施打，才

5、能發(fā)揮效率。c 平臺施工見圖3-4-3，為提高大型高級鉆機功效，在施工組織設(shè)計中至少要安排多套平臺與鋼管樁。d 樁頭處理：按平臺設(shè)計標高將樁頭割平，在端部相當于鋼管1個直徑D的深度內(nèi)，焊一塊水平隔板做底模板，再在端部焊頂蓋板（20mm厚）在其中心留20mm孔來澆封頭砼，藉以保證接頭部位的平穩(wěn)。e 當平臺鋼管樁出水較高或流速較大時，鋼管樁頂要設(shè)橫梁，設(shè)剪力撐，形成框架，然后在橫梁上安裝縱桁梁，在縱桁梁節(jié)間支點上安置工字鋼橫梁，并用抱箍固定，在橫梁上鋪設(shè)木（竹）跳板，在此平臺架設(shè)工作基本完成。2.鋼護筒就位1） 施工前的準備工作護筒制作及運輸?shù)蕉瘴?射水，吸泥機就位 振動沉樁錘，錘座就位 吊裝機械

6、，電源就位 操作平臺完成（或定位船就位） 導(dǎo)向架（或?qū)蚓颍┚臀?復(fù)測完成。2） 接長護筒a 將底節(jié)護筒裝入導(dǎo)向架內(nèi)，并用手拉葫蘆調(diào)整中線位置，用夾具固定在平臺上，再在其上吊放第二節(jié)，鋼護筒頂?shù)撞扛骱赣幸坏浪交貏欧ㄌm圈采用電焊連接方式接長。二節(jié)完成后再放第三節(jié)，直至護筒長度大于水深后，再用吊車將護筒下沉到河床表面。b 護筒放置在河床面上，上端用手拉葫蘆固定在平臺上，下端用鋼絲繩在前方錨碇 上牽引固定，防止水流沖偏。c 護筒頂節(jié)和震動錘座牢固地連成一體（檢接加焊接），在錘座底部接4根風纜，用以調(diào)整護筒傾斜。3） 震動下沉a 采用電動震動錘下沉護筒，當護筒頂距工作面0.8m左右時，停止振沉，解

7、除錘座與頂節(jié)護筒連系，按同樣步驟再接長護筒。b 每錘擊下沉1m左右都要進行護筒垂直度的檢校，如護筒傾斜應(yīng)停振，采用調(diào)整風纜方式糾正。c 施工中發(fā)現(xiàn)護筒有漏水孔洞，應(yīng)采用鋼板和環(huán)氧樹脂封閉。d 護筒先樁錘自重下沉，待取得足夠的穩(wěn)定性后，再行振動下沉，避免在偏載作用下，形成嚴重傾斜偏位。e 當采用高壓射水配合空氣吸泥機吸泥振沉施工時，嚴防不對稱射水，造成刃腳單邊受力傾斜，應(yīng)在護筒內(nèi)土體全斷面對稱均勻沖淘，保留護筒內(nèi)土體表面距刃腳下口50-100cm時再行振沉。f 當護筒下沉未能滿足設(shè)計要求時，可采取以下幾種辦法： 護腳：在護筒外拋尼龍袋裝砂礫或片石護筒底，以減少水流所產(chǎn)生的局部沖刷，此種方法常用在

8、軟弱土層上。 加強護壁：鉆機在護筒下口幾米范圍內(nèi)鉆孔時，要使用粘度大的濃泥漿，（可滲入10%水泥），而且鉆進速度要慢，使泥漿滲入孔壁，形成一道化學(xué)膜護壁。 降低水頭，采用油田泥漿：當護筒埋置深度不足水深度一半時，護筒內(nèi)泥漿水頭不能采用2m高，應(yīng)取0.5-1.0m，因此鉆孔樁孔壁的穩(wěn)定性差，在整個鉆孔過程中都應(yīng)采用高效油田泥漿護壁。g 護筒按要求應(yīng)下沉到?jīng)_刷線以下，滿足設(shè)計與規(guī)范要求。4） 大直徑樁用護筒施工常見事故處理事故事故原因處理意見護筒中心偏位與傾斜 擴展挖造成單測進尺快。 地質(zhì)層面硬度不均，軟的事一側(cè)進尺快。 地質(zhì)層面不平。 護筒因過量單側(cè)超挖而傾斜。 孤石支撐單側(cè)護筒造成振沉過程受力

9、不勻而傾斜。 靜壓過程不均衡，對稱加重。 沉樁錘與護筒兩中心不在一直線上。l 加強施工管理，嚴格操作程序。l 加載均衡、對稱，吹吸掏挖統(tǒng)一。l 偏位或傾斜的護筒不宜強力糾偏以免護筒失圓。應(yīng)用射水排除另側(cè)土體，使護筒在重力作用下回位。l 用微爆法或取石工具，沖擊鉆將孤石擠入周圍土體等去掉障礙方法后，再糾偏。l 太大的偏斜，提出護筒，再回填砂石，粘土到偏位處以上一米左右，靜沉一段時間后重定位。護筒漏水泥漿 水頭過高致反穿孔。 鉆進地層下伏粗卵石（或礫石層）加上泥漿性能差而漏漿。 有承壓水或潮汐變化的鉆孔現(xiàn)象因水頭、泥漿維護不夠，坍塌孔（筒底）而漏漿。 護筒連接位置或加工過程末封閉孔洞而漏漿。 護筒

10、下口末落入不透水層或不透水層厚度不夠，由于孔內(nèi)水頭和泥漿指標控制失當，造成倒灌或反穿孔。 因床面受洪水或超常沖刷造成護筒部分埋入深度不夠。 振動或偏壓護筒造成坍孔。 回填土、雜填土因護筒未能穿過而漏漿。l 回填土、雜填土最好全護筒穿過。l 適當增加沉埋深度。l 調(diào)整水頭高度和泥漿參數(shù)。l 填充護筒孔洞，護筒底穿孔用外側(cè)草袋泥包填充至相應(yīng)標高。l 護筒外填砂壓漿法穩(wěn)定覆蓋層，增強防滲能力。l 沖擊成孔施工時，開孔時回填粘土、片石慢慢造孔，進行堵塞。護筒內(nèi)外水頭不穩(wěn) 水位漲幅過大的河流或潮汐影響河流。 不穩(wěn)定承壓水影響。l 連通管船閥自動水頭穩(wěn)定系統(tǒng)。l 虹吸管自動水頭穩(wěn)定系統(tǒng)。l 泥漿船。l 不

11、穩(wěn)定的承壓水地層一般采用承壓水平平均高度過高的承壓水柱高度將采用增重劑調(diào)節(jié)內(nèi)水面到施工范圍或換用其他成孔方法。2 泥采系統(tǒng)1） 泥漿的選擇原則泥漿類型的選擇是水文、地質(zhì)、樁柱結(jié)構(gòu)、鉆機性能、設(shè)備條件、材料條件和經(jīng)濟等因素綜合比較后確定的。在地層穩(wěn)完成護筒能沉入穩(wěn)定風化基巖時，往往可以采用無泥漿的反循環(huán)清水鉆進。在線水河灘和覆蓋層較薄，而護筒又難沉至基巖時，考慮穿過覆蓋層的孔壁安全，往往使用泥漿。當施工水深，覆蓋層較厚，樁長且護筒不能沉至穩(wěn)定風化巖層的大直徑樁施工時，應(yīng)使用經(jīng)過設(shè)計、試驗而特別配制的高質(zhì)量泥漿（油田泥漿）。2）油田泥漿指標： 造漿用材料a 膨潤土指以鑿脫石為主的粘土AL2Si01

12、0（OH）2，其特點是造漿率高，1噸膨潤土可造10-20m3泥漿，而1噸普通粘土，只能造1-4m3泥漿。b 增粘劑：不增大泥漿比重=1.10以內(nèi)，而增加泥粘度，提高泥漿護壁，攜渣，防止鉆渣沉淀能力，必須采用增粘劑，主要有PHP聚丙烯酰胺（P.A.M）水解產(chǎn)物和CMC即羧甲基纖維素，都具有有效提高粘度功能。c 分散劑：其作用是改善泥漿質(zhì)量和再利用。常用的有：堿類：純堿（Na2CO3）摻量為水重的0.1%-0.5%。復(fù)合磷酸鹽類：常用六甲基磷酸鈉（Na6P6O16）摻量為0.1%-0.5%.d 堵漏劑：當孔壁出現(xiàn)泥漿漏尖時，在鉆孔泥漿中摻入鋸木屑（水量的1%-2%），水泥（17kg/m3），稻草末

13、等堵漏劑。 油田泥漿指標對反循環(huán)鉆孔而言，泥漿性能應(yīng)遵循“三低一適當”的原則。即低密度，低失水，低含砂率，適當粘度。綜合一般鉆孔經(jīng)驗，泥漿性能參數(shù)表如下：參數(shù)名稱單位新鮮泥漿鉆進泥漿終孔前泥漿密度G/cm3101-105110105粘度TS222520222223API失水BMl152018膠體率S%1009810098100含砂率%15（2/3余水+1/2膨潤土）（1/2處理劑）（1/3余水）要求：泥漿材料逐次加入。4）鉆孔泥漿的施工管理a 根據(jù)孔位地質(zhì)的柱狀圖，確定在不同土層中鉆進應(yīng)采用的泥漿性能指標，并通過試驗孔分析泥漿性能的適應(yīng)情況，確定泥漿使用方案做為施工依據(jù)。b 開鉆時新鮮泥漿入孔

14、應(yīng)通過導(dǎo)管（或鉆桿）從孔底灌入，置換鉆孔上部清水。c 在進入某一土層前，應(yīng)調(diào)整泥漿參數(shù)，使抽檢泥漿符合設(shè)計要求后，才允許繼續(xù)進尺。切忌盲目進尺，尤其在易坍塌易漏失地層更應(yīng)引起重視。d 每次泥漿性能的調(diào)整是根據(jù)取樣試驗進行，關(guān)鍵是確定處理劑的加入量，應(yīng)視試驗結(jié)果和孔內(nèi)泥漿數(shù)量以及泥漿循環(huán)速度確定，可在一個循環(huán)周期內(nèi)均勻加完，切忌亂加。e 在施鉆過程中，應(yīng)每隔12小時，測量一次泥漿性能。f 終孔循環(huán)除砂后，從孔底灌入新鮮泥漿35m高，確保樁尖無沉淀。g 泥漿應(yīng)回收利用，經(jīng)檢測加入適量的堿和PHP等處理劑，使其符合設(shè)計后備用。4成孔施工1） 鉆樁就位a 打撈護筒內(nèi)掉落的雜物鐵件，以防開鉆故障。b 大

15、直徑鉆頭往往要先吊置護筒，并用倒鏈臨時定位，鉆機就位后再連接鉆桿與鉆頭。2） 護筒就位和造漿a 將泥漿注入孔內(nèi)并空鉆同時調(diào)節(jié)泥漿各項指標。b 氣舉反循環(huán)鉆機開孔前先用正循環(huán)使其鉆頭吸渣孔上有67m以上的水柱。3） 鉆進a 表面覆蓋層進尺過快，會造成孔壁不穩(wěn)，此段應(yīng)減壓鉆進，（減壓率6070%），全斷面一次成孔，進入巖層后再行分次擴孔。b 開鉆先送風后轉(zhuǎn)動一分鐘后再降鉆頭，不論是首鉆還是續(xù)鉆都應(yīng)減壓、低速，慢給進。c 接長鉆桿前，應(yīng)先提起鉆頭離孔底10cm，繼續(xù)排渣45分鐘，再將鉆具上提接長鉆桿。d 鉆桿連接端面要涂防水油，放橡膠止水圈，螺栓要對稱平衡擰緊上牢。e 鉆進到設(shè)計標高時，以鉆桿長度核

16、實孔深及標高，并提起鉆頭10cm，回轉(zhuǎn)繼續(xù)清孔一個臺班，檢驗?zāi)酀{是否接近技術(shù)指標，（比重1.05-1.08，粘度20-23秒，PH810，膠體率99-100%，含砂量應(yīng)小于4%）。f 檢驗孔深標高及泥漿指標合格后，（監(jiān)理驗收），再從鉆桿中反灌油田泥漿到孔底34m高，用以減少沉淀層厚度，保證巖面的清潔。4） 清孔方法由于大直徑樁，樁底面積大，孔底軟墊層將嚴重影響工程質(zhì)量，因此在成孔的后期，要專門做第二次清底的工作，清底方法有三種：a 鉆機空轉(zhuǎn)清孔，繼續(xù)進行泥漿的循環(huán)，使泥漿中的固相鉆渣外排，空轉(zhuǎn)時間不少于8小時，反復(fù)檢查泥漿是否達到要求。b 換漿懸浮法，將優(yōu)質(zhì)泥漿自鉆桿水籠頭中灌入孔底，換漿量至

17、少應(yīng)有35m高。c 導(dǎo)管氣壓排漿：可以用50mm鋼管做導(dǎo)管，在鋼筋籠中插入，送氣后導(dǎo)管內(nèi)形成氣漿混合，然后從導(dǎo)管中灌入34m高優(yōu)質(zhì)泥漿，即可形成隔離層防止淤沙下沉，接著澆注水下砼。5） 成孔工藝流程5變截面大直徑樁分級擴孔施工無承臺：變截面大直徑鉆孔樁其優(yōu)點是節(jié)省材料，結(jié)構(gòu)受力明確，施工速度快，為解決施工中購置大直徑鉆機的高頻費用，可采用D2.5h），并綜合考慮強度，水化熱，經(jīng)濟性，過高的水泥標號限制了用量，降低了砼的工藝特性。 粗骨料：包括卵石和碎石兩幣，施工宜盡量優(yōu)先選用酸性石料，其順序是：石灰?guī)r，白云巖，花崗巖，玄武巖，砂巖，石英巖等等。碎石通常采用二級級配，即520mm，2040mm，

18、卵石可采用混合級配。 細骨料：選用級配良好的中砂，含泥量3%。 砼外加劑：多采用緩凝劑，其作用在于降低水的表面能力，降低水化速度，延緩凝固時間，緩凝減水劑如下表序號比較項目普通型高效型1成分木質(zhì)素磺酸鈣，鈣化糖荼磺化物2標準摻量3作用機理表面活性，吸附水泥表面阻止水化進行；由于本身親水性，使擴散層水膜增厚，阻礙水化反應(yīng)。通過電質(zhì)與水泥之間離子交換，來控制擴散層水膜厚度與水泥凝固時間的延緩。4延時（小時 ）566105后期強度有所降低有所增長 使用時應(yīng)堅持“提前配制，用前拌勻”制度，取量計量均要準確。 外摻材料：多用粉煤灰或火山灰其質(zhì)量與摻量按規(guī)范GB1344-85執(zhí)行。3）砼澆筑a 二次清孔：驗孔合格后，始灌注前，超厚的沉淀層，可用噴法（可在導(dǎo)管二側(cè)夾箍2根75mm射水管或采用橡皮軟管吸砂器在導(dǎo)管內(nèi)吸取泥砂及鉆渣）。b 導(dǎo)管施工過程中應(yīng)居中提升，為增大砼的流動擴散能力，也可在漏斗上安裝附著振搗器的方法。注意導(dǎo)管使用前一定要進行認真檢查，進行必要的水密，承壓和接斗抗拉力試驗。c 鋼筋籠骨架上浮往往是骨架底口位砼灌注速度太快，管導(dǎo)出口的砼對鋼筋籠的沖擊，頂升力造成的，因此當砼澆筑到此部位時，適當加大導(dǎo)管埋深，（當埋深到鋼筋籠2M左右時）再一次性提管到鋼筋籠內(nèi)灌注。d 孔口注意事項： 大直徑變截面樁上部井孔往往直徑更大，此時宜增大砼供應(yīng)，增加導(dǎo)管埋深，以保證擴散時的半徑。 樁孔內(nèi)