第2章 樁基礎(chǔ)工程2課件

二、混疑土灌注樁施工灌注樁：直接在樁位上用機(jī)械成孔或人工挖孔，在孔內(nèi)安放鋼筋、灌注混凝土而成型的樁。

與預(yù)制樁相比，灌注樁具有不受地層變化限制，不需要接樁和截樁，節(jié)約鋼材、振動(dòng)小、噪聲小等特點(diǎn)。灌注樁按成孔方法分為泥漿護(hù)壁成孔灌注樁、沉管灌注樁、干作業(yè)鉆孔灌注樁、人工挖孔灌注樁等。

1干作業(yè)成孔灌注樁2泥漿護(hù)壁成孔灌注樁

3沉管灌注樁

4人工挖孔灌注樁

5鋼筋籠吊放砼灌注樁的施工特點(diǎn)

灌注樁直接在樁位上成孔，然后在孔內(nèi)灌注砼而成。

該工藝能適應(yīng)地層的變化、無需接樁、施工時(shí)無振動(dòng)、無擠壓、噪音小，適用于建筑物密集區(qū)。施工后需要一定的養(yǎng)護(hù)期，不能立即承受荷載1

干作業(yè)成孔灌注樁適用于成孔深度內(nèi)無地下水的一般粘性、砂土及人工填土，勿需護(hù)壁，成孔深度8～20m、成孔直徑300～600mm，不宜用于地下水位以下的各類土及淤泥質(zhì)土。常用螺旋鉆機(jī)成孔，亦可用洛陽鏟成孔。

成孔原理：電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)，使螺旋葉片旋轉(zhuǎn)削土，土隨螺旋葉片上升排出孔外。1.1

孔底清理

鉆至設(shè)計(jì)深度后進(jìn)行孔底清理，方法是只鉆不進(jìn)、空轉(zhuǎn)清土、提鉆卸土。

可在鉆桿上換裝擴(kuò)孔刀片，擴(kuò)底直徑為樁身直徑的2.5～3.5倍，在設(shè)計(jì)要求位置形成葫蘆樁或擴(kuò)底樁。孔底虛土厚度：磨擦力為主的樁不大于300mm，端承力為主的樁不大于100mm；1.2

樁身或樁底擴(kuò)孔鋼筋籠宜一次綁好，吊入孔內(nèi)時(shí)注意勿碰孔壁，鋼筋骨架過長時(shí)，可分段吊放，逐段焊接。砼應(yīng)分層連續(xù)澆筑，分層厚度不大于1.5m。1.3

施工要點(diǎn)2

泥漿護(hù)壁成孔灌注樁

泥漿護(hù)壁成孔是用泥漿保護(hù)孔壁、防止塌孔和排出土渣而成孔，不同土質(zhì)和地下水位高低都適用。多用于含水量高的軟土地區(qū)。

成孔機(jī)械有回轉(zhuǎn)鉆機(jī)、潛水鉆機(jī)、沖擊鉆等，其中以回轉(zhuǎn)鉆機(jī)應(yīng)用最多。

回轉(zhuǎn)鉆機(jī)是由動(dòng)力裝置帶動(dòng)有鉆頭的鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)，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(jù)泥漿循環(huán)方式的不同，分為正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)和反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)。2.1

成孔機(jī)械及工藝2.1.1

回轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔時(shí)泥漿由鉆桿內(nèi)部注入,從鉆桿底部噴出，攜帶鉆下的土渣沿孔壁向上經(jīng)孔口帶出并流入沉淀池，沉淀后的泥漿流入泥漿池再注入鉆桿，由此進(jìn)行循環(huán)。正反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)泥漿正循環(huán)

圖2-8泥漿正循環(huán)成孔工藝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(jī)回轉(zhuǎn)裝置

泥漿的正循環(huán)反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔時(shí)泥漿由鉆桿與孔壁間的間隙流入鉆孔，由砂石泵在鉆桿內(nèi)形成真空，使鉆下的土渣由鉆桿內(nèi)腔吸出至地面而流向沉淀池，沉淀后再流入泥漿池。反循環(huán)工藝的泥漿上流的速度較高，排放土渣的能力強(qiáng)。GW-40型全液壓鉆機(jī)GW-35B型鉆機(jī)FGZ反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)共41頁

第7頁泥漿反循環(huán)圖2-9泥漿反循環(huán)成孔工藝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(jī)回轉(zhuǎn)裝置泥漿的反循環(huán)2.1.2

潛水鉆機(jī)成孔潛水鉆機(jī)是一種旋轉(zhuǎn)式鉆孔機(jī)械，其動(dòng)力、變速機(jī)構(gòu)和鉆頭連在一起，加以密封，因而可以下放至孔中地下水位以下進(jìn)行切削土壤成孔。用正循環(huán)工藝輸入泥漿，進(jìn)行護(hù)壁和將鉆下的土渣排出孔外。KQ系列潛水工程鉆孔機(jī)2.1.3

沖擊鉆成孔沖擊鉆主要用于在巖土層中成孔，成孔時(shí)將沖錐式鉆頭提升一定高度后以自由下落的沖擊力來破碎巖層，然后用掏渣筒來掏取孔內(nèi)的渣漿。沖擊鉆成孔作業(yè)沖擊錐掏碴筒2.2.1泥漿的作用泥漿具有保護(hù)孔壁、防止塌孔、排出土渣及冷卻與潤滑鉆頭的作用。鉆進(jìn)中，護(hù)壁泥漿與鉆孔的土屑混合，邊鉆邊排出攜帶土屑的泥漿；當(dāng)鉆孔達(dá)到規(guī)定深度后，運(yùn)用泥漿循環(huán)進(jìn)行孔底清渣。2.2護(hù)壁泥漿2.2.2泥漿的組成

是由高塑性粘土或膨潤土和水拌合的混合物，也可摻入加重劑、分散劑、增粘劑及堵漏劑等摻合劑。泥漿一般在現(xiàn)場制備，有些粘性土在鉆進(jìn)過程中可形成適合護(hù)壁的漿液，則可利用其作為護(hù)壁泥漿，即“自造泥漿”。泥漿池2.3

施工程序及方法

2.3.1

埋設(shè)鋼護(hù)筒在雜填土或松軟土層中鉆孔時(shí)，應(yīng)在樁位處埋設(shè)鋼護(hù)筒，以起定位、保護(hù)孔口、維持水頭等作用。其內(nèi)徑應(yīng)比鉆頭大100mm，埋入土中不少于1m。2.3.2

泥漿注入粘土中可采用清水鉆進(jìn)、自造泥漿護(hù)壁；砂土中鉆進(jìn)則應(yīng)注入制備泥漿，注入泥漿密度控制在1.1左右，排出泥漿密度宜為1.2～1.4。鉆進(jìn)過程中，應(yīng)保持護(hù)筒內(nèi)泥漿水位高于地下水位。插打鋼護(hù)筒

2.3.3

第一次清孔：鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后應(yīng)進(jìn)行清孔。以原土造漿的鉆孔可用“射水法”，即鉆桿只轉(zhuǎn)不進(jìn)（空轉(zhuǎn)），待泥漿密度降至1.1左右；注入制備泥漿的鉆孔則應(yīng)采用“換漿法”清孔，至換出的泥漿密度小于1.15時(shí)方為合格。

2.3.5

第二次清孔：在鋼筋籠和導(dǎo)管安放后、水下砼澆灌前進(jìn)行，在導(dǎo)管頂部安放泵，用泵將泥漿壓入導(dǎo)管內(nèi)，再從孔底沿著導(dǎo)管外置換沉渣。第二次清孔標(biāo)準(zhǔn)是：孔深達(dá)到設(shè)計(jì)要求，沉渣厚度在100mm以內(nèi)。2.3.4

吊放鋼筋籠及導(dǎo)管

2.3.6水下澆灌砼：1

安放導(dǎo)管2

導(dǎo)管就位3

料斗貯料4連續(xù)澆注5提升導(dǎo)管泥漿護(hù)壁成孔的缺點(diǎn)：施工現(xiàn)場環(huán)境污染嚴(yán)重澆筑水下混凝土

泥漿護(hù)壁成孔灌注混凝土的澆筑是在水中或泥漿中進(jìn)行的，故稱為澆筑水下混凝土。水下混凝土宜比設(shè)計(jì)強(qiáng)度提高一個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，必須具備良好的和易性，配合比應(yīng)通過試驗(yàn)確定。水下混凝土澆筑常用導(dǎo)管法。

澆筑時(shí)，先將導(dǎo)管內(nèi)及漏斗灌滿混凝土，其量保證導(dǎo)管下端一次埋入混凝土面以下0.8m以上，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(jìn)入水中。

2.4鉆孔灌注樁常見問題的處置鉆進(jìn)過程中如發(fā)現(xiàn)排出的泥漿中不斷出現(xiàn)氣泡或泥漿液面突然下降，這表示有孔壁坍陷跡象。

預(yù)防及處理措施：護(hù)筒周圍用粘土填封密實(shí)，鉆進(jìn)過程中及時(shí)添加新鮮泥漿，使其高于孔外水位；遇流砂、松散土層時(shí)適當(dāng)加大泥漿比重，控制鉆進(jìn)速度和空轉(zhuǎn)時(shí)間；孔壁坍陷時(shí)應(yīng)保持孔內(nèi)泥漿液位并加大泥漿比重以穩(wěn)孔護(hù)壁。如孔坍陷嚴(yán)重，應(yīng)提出鉆具立即回填粘土，待孔壁穩(wěn)定后再鉆。2.4.1孔壁塌陷2.4.2鉆孔偏斜鉆進(jìn)過程中鉆桿不垂直、土層軟硬不均或碰到孤石都會(huì)引起鉆孔偏斜；預(yù)防措施是鉆機(jī)安裝時(shí)對(duì)導(dǎo)架進(jìn)行水平和垂直校正，發(fā)現(xiàn)鉆桿彎曲時(shí)應(yīng)及時(shí)更換，遇軟硬土層應(yīng)低速鉆進(jìn)；出現(xiàn)鉆桿偏斜時(shí)可提起鉆頭，上下反復(fù)掃鉆幾次。如糾正無效，應(yīng)于孔中局部回填粘土至偏孔處0.5m以上，穩(wěn)定后再重新鉆進(jìn)?；剞D(zhuǎn)鉆機(jī)的鉆頭擴(kuò)底灌注樁設(shè)備1、樁底形成擴(kuò)大頭增大樁的端承力2、樁端、樁側(cè)壓力注漿1）提高樁端的承載力2）提高樁側(cè)的摩擦力3）使樁上抬，提高樁側(cè)摩擦力，形成預(yù)應(yīng)力4）減小日后豎向壓縮變形2.5提高鉆孔灌注樁承載力的方法3

沉管灌注樁

沉管灌注樁是利用錘擊打樁法或振動(dòng)沉管法將帶有鋼筋砼樁靴(或活辨式樁尖)的鋼樁管沉入土中，然后邊拔管邊灌注砼而成。用錘擊沉樁設(shè)備沉管時(shí)稱為“錘擊沉管灌注樁”利用激振器的振動(dòng)沉管時(shí)，稱為“振動(dòng)沉管灌注樁”立管→對(duì)準(zhǔn)樁位套入樁靴、壓入土中→檢查→低錘輕擊→檢查有無偏移→正常施打至設(shè)計(jì)標(biāo)高→第一次澆灌砼→邊拔管、邊錘擊、邊繼續(xù)澆灌砼→安放鋼筋籠、繼續(xù)澆灌砼至樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高。3.1.1

施工程序3.1錘擊沉管灌注樁砼預(yù)制樁靴3.1.2

就位用樁架吊起樁管，關(guān)閉樁尖活瓣或?qū)?zhǔn)預(yù)設(shè)在樁位處的預(yù)制砼樁靴，套入樁靴。然后緩緩放下套管，壓進(jìn)土中。樁管上端扣上樁帽，檢查樁管與樁錘是否在同一垂直線上，樁管偏斜不大于0.5%時(shí)，即可起錘沉管。先低錘輕擊，觀察如無偏移方可正常施打，直至符合設(shè)計(jì)要求的貫入度或標(biāo)高。3.1.3

沉管關(guān)閉樁管活瓣樁尖樁管套入砼樁靴3.1.4

砼澆灌檢查樁管內(nèi)有無泥漿或水進(jìn)入，即可灌注砼。第一次澆灌砼時(shí)樁管內(nèi)應(yīng)盡量灌滿，拔管過程中應(yīng)向樁管內(nèi)繼續(xù)澆灌砼，并使樁管內(nèi)砼保持略高于地面。3.1.5

拔管在砼灌滿樁管后，拔管即可進(jìn)行。一邊拔管、一邊錘擊，拔管的速度要均勻，一般土層以1m/min為宜，軟弱土層以0.3～0.8m/min為宜。倒打拔管的速度，單動(dòng)汽錘不得少于50次/min，自由落錘不少于40次/min。在管底未拔至樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，倒打和輕擊不得中斷。⑴跳打法

樁的中心距小于4倍樁管外徑或小于2m時(shí)，均應(yīng)跳打。中間空出的樁，須待鄰樁砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50%后方可施打。

為提高樁的質(zhì)量和承載能力，可采用復(fù)打來擴(kuò)大灌注樁的樁徑。方法是：在第一次澆筑砼完畢、拔出樁管，消除管外壁上的污泥和樁孔周圍地面的浮土，立即在原樁位再設(shè)預(yù)制樁靴或合好S樁尖活瓣，第二次復(fù)打沉入樁管，使未凝固的砼向四周擠壓擴(kuò)大樁徑，然后再澆筑第二次砼。⑵復(fù)打法錘擊沉管灌注樁的特殊施工方法有跳打法、復(fù)打法。3.1.6特殊施工方法3.2

振動(dòng)沉管灌注樁

振動(dòng)沉管采用振動(dòng)錘或振動(dòng)沖擊錘沉管，利用樁機(jī)強(qiáng)迫振動(dòng)頻率與土的自振頻率相同時(shí)產(chǎn)生的共振而沉管。沉樁前，將樁管下端活瓣合攏或套入樁靴，對(duì)準(zhǔn)樁位，徐徐放下樁管壓入土中，勿使偏斜，即可開動(dòng)激振器沉管。樁管受振后與土體之間摩阻力減小，同時(shí)利用振動(dòng)錘自重在樁管上加壓，樁管即能沉入土中。振動(dòng)沉管灌注樁可采用單打法、反插法和復(fù)打法施工。在沉入土中的樁管內(nèi)灌滿砼，開動(dòng)激振器振動(dòng)5～10s后開始拔管，邊振邊拔；每拔0.5～1m，停拔振動(dòng)5～10s，如此反復(fù)，直到樁管全部拔出。一般土層內(nèi)拔管速度宜為1.2～1.5m/min，在軟弱土層中宜為0.6～0.8m/min。3.2.1單打法在樁管內(nèi)灌滿砼后，先振動(dòng)再開始拔管，每次拔管高度0.5～1.0m，向下反插深度0.3～0.5m。如此反復(fù)進(jìn)行，直至樁管全部拔出地面。反插法能增大樁的截面，提高樁的承載能力，適宜在較差的軟土地基上應(yīng)用。3.2.2反插法要求與錘擊灌注樁相同。3.2.3復(fù)打法振動(dòng)灌注樁的適用范圍除與錘擊灌注樁相同外,并適用于稍密及中密的碎石土地基。

沉管灌注樁的關(guān)鍵必須嚴(yán)格控制最后兩個(gè)兩分鐘的貫入度，其值按設(shè)計(jì)要求、或試樁數(shù)據(jù)和當(dāng)?shù)厥┕そ?jīng)驗(yàn)確定。3.3沉管灌注樁常見問題的處置

⑴斷樁檢查：露出地面的樁體可用目測觀察，樁體在地下2～3m范圍內(nèi)斷裂，用手或腳輕搖會(huì)有浮振的感覺，深處的斷樁可采用動(dòng)測法檢測。3.3.1斷樁

⑵防止斷樁的措施：主要是控制樁的中心距大于4倍樁徑,合理安排打樁施工順序和樁架行走路線，采用跳打法和控制時(shí)間法使樁身砼終凝前避免振動(dòng)和擾動(dòng)，認(rèn)真控制拔管速度。⑶斷樁的處理：斷樁一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，應(yīng)將斷樁拔去，清理樁孔及接樁面，略增大樁身截面積再重新澆筑樁身砼。3.3.2

樁靴進(jìn)水樁管沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，用浮標(biāo)可測得樁底是否進(jìn)水或進(jìn)泥；預(yù)防措施是樁尖活瓣間隙或預(yù)制樁頭與樁管接觸處要嚴(yán)密，對(duì)縫隙較大的樁尖或樁頭應(yīng)及時(shí)修理或更換；出現(xiàn)樁靴進(jìn)水或進(jìn)泥情況時(shí)可先在樁管內(nèi)灌入0.5m高水泥砂漿，再灌入1m高砼，然后反插打下。3.3.3

縮頸在流塑狀態(tài)的淤泥質(zhì)土打樁時(shí)，拔管過程中要設(shè)置浮標(biāo)觀測每50～100cm高度內(nèi)砼的灌入量，根據(jù)灌入量和樁徑的換算作出樁形圖，根據(jù)樁形圖是否異常來監(jiān)測縮頸現(xiàn)象的發(fā)生；預(yù)防措施是嚴(yán)格控制拔管速度在0.6～0.8m/min以內(nèi)，樁管內(nèi)盡量多裝砼，使管內(nèi)砼高于地面或地下水位1～1.5m以上。發(fā)現(xiàn)樁身出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象及時(shí)采取復(fù)打法進(jìn)行處理。3.3.4

吊腳樁第一次拔管時(shí)，觀測管內(nèi)浮標(biāo)可監(jiān)測樁尖活瓣或預(yù)制樁頭是否打開或脫開；預(yù)防措施是采取“密振慢抽”方法，開始拔管50cm,將樁管反插幾下，然后再正常拔管；同時(shí)保持砼有良好的和易性，防止卡管或堵管，嚴(yán)格控制預(yù)制樁尖的強(qiáng)度和規(guī)格，防止樁尖打碎或壓入管內(nèi)；發(fā)現(xiàn)吊腳樁應(yīng)將樁管拔出后填砂重打。4

人工挖孔灌注樁

人工挖孔灌注樁單樁承載力大、受力性能好、質(zhì)量可靠、沉降量小、無需大型機(jī)械設(shè)備，無振動(dòng)無噪音、無環(huán)境污染。人工挖孔灌注樁直徑一般為0.8-3m，最大可達(dá)4m，深度一般在20m左右，國內(nèi)最深的為72m。人工挖孔樁護(hù)壁有磚護(hù)壁和砼護(hù)壁(直徑1.2m以上樁)兩種，施工方法是分段(每段0.8-1m左右)開挖,分段砌筑或澆筑砼拱圈護(hù)壁，直至設(shè)計(jì)標(biāo)高。為確保人工挖孔樁施工安全，要有預(yù)防孔壁坍塌和產(chǎn)生流砂、管涌的措施，深孔要有可靠的排水、通風(fēng)和照明設(shè)施。

預(yù)防孔壁坍塌的措施：有采用現(xiàn)澆砼護(hù)圈、鋼護(hù)圈和沉井三種。砼孔壁支護(hù)磚砌孔壁支護(hù)

鋼筋籠制作：直徑在1.2m內(nèi)的鋼筋籠制作同一般灌注樁，大直徑和長度大的鋼筋籠，一般在主筋內(nèi)側(cè)每隔2.5m加設(shè)一道Φ25～30mm的加強(qiáng)箍，每隔一箍在箍內(nèi)設(shè)一道井字加強(qiáng)支撐，與主筋焊接組成骨架，便于吊運(yùn)。5鋼筋籠吊放及樁頭處理工人綁扎制作鋼筋籠鋼筋籠長度超過10m應(yīng)分段拼接，每節(jié)主筋為通長鋼筋，接頭對(duì)焊連接，主筋與箍筋點(diǎn)焊固定，主筋保護(hù)層厚70mm，平整度誤差不大于50mm，四側(cè)主筋每隔5m設(shè)置耳環(huán)。鋼筋籠就位應(yīng)采