超深泥浆护壁灌注桩施工工法

'超深泥浆护壁灌注桩施工工法1工法特点22工艺流程23施工工艺与操作要领24主要机具设备45质量标准56劳动力组织及安全67工程实例6 1工法特点本工法经过几年来国内多项工程的实践，证明是行之有效的，对于一般地质构造均适合，有较大的应用范围，具有一定的推广价值。本工法具有施工工艺简单、成孔效率高、故障率低、成孔深度与直径均可得到保障等特点。平整场地测量放线定桩位埋设护筒钻机就位调垂直度钻孔首次清孔质量检测吊放钢筋笼吊放导管自拌或商品砼钢筋笼制作拌制护壁泥浆泥浆沉淀池废弃泥浆处理灌注水下砼第一次清孔2工艺流程工艺流程见图2.13施工工艺与操作要领超深灌注桩钻孔机械应具备大功率、高效率的特点，工程上通常采用GPS—15型潜水钻机可满足上述要求，其钻头采用笼式钻头钻进成孔，泥浆护壁，砼采用导管回顶法灌注。具体的工艺过程及操作要领为：3．l平整场地，测量放线定桩位首先进行场地的平整，使现场具备“三通一平” 条件，进而引进由城市规划部门提供的座标点和水准基点进行高程及桩位的测设工作，在不受桩基施工影响处设置桩基轴线的定位点和水准点，确定桩位。成孔前，会同有关部门进行复核测量基线、水准基点及桩位，确保准确无误。3．2钻进成孔3．2．1埋设护筒。为防止钻进施工中护筒外圈返浆造成塌孔和护筒脱落，护筒要埋入自然地面以下1．0m（粘性土）或1．5m（砂土），高出自然地面20cm，与坑外之间空隙用回填土填实，保证护筒的稳定与垂直度。同时，护筒中心与桩位中心线误差不得大于5cm。护筒起定位、保护孔口和承受水头压力等作用，由钢板制成，厚度5mm，内径应大于钻头直径，采用回转钻时，宜大于桩径100mm，采用冲击钻时，宜大于桩径200m。3．2．2钻进成孔。钻机钻进开孔时，为防止桩径超径，应轻压满转，达到护筒底下4m时再加速；在易缩颈的粘土层中钻进时，要配合复钻；粉砂中钻进，应中压满转，并加大泵量，在有倾斜状的软硬土层交接处，应吊住钻杆，严格控制进尺速度，防止桩孔倾斜。在发生斜孔、弯孔、缩孔和塌孔或沿护筒周围冒浆以及地面沉陷等情况时，应立即停止钻进，针对不同情况采取相应措施后方可继续施工。上述方法通过大量工程实践证明是行之有效的，优点在于回转阻力较小，钻进平稳，且有一定的导向能力和钻进效率。护壁泥浆，需结合不同工程的不同地质情况而定，在粘土和亚粘土中成孔时，可用水泵喷射清水，使清水和孔中钻头切削下来的土颗粒混成泥浆（即自造泥浆），排渣泥浆的比重应控制在1．l－1．2；在易塌孔的砂土和较厚的夹层中成孔时，应设置循环泥浆和泥浆泵，用比重1．l－1．3的泥浆护壁；在穿过砂夹卵石层时，须酌情提高泥浆比重或改用膨润土泥浆，以防塌孔。3．2．3清孔:孔底沉渣厚度是灌注桩重要控制指标，孔底沉渣有三方面危害：（1）增加桩的沉降量，降低桩端承载力；（二）沉渣被卷入砼后，使桩身砼强度降低；（3）灌注砼时沉渣上升，钢筋笼所受压力较大，易将钢筋笼拱起，因此清孔后的沉渣厚度必须严格控制在规范容许的范围以内。泥浆护壁成孔的灌注桩清孔时，若孔壁土质较好不易塌孔时，可用空气及泥浆机清孔；用原土造浆的孔，清孔后泥浆比重要控制在1．l左右；若孔壁土质较差时，宜用泥浆循环清孔；清孔后的泥浆比重控制在1．15－1．25之间。在清孔过程中，必须及时补给足够泥浆，保持浆面稳定，并应保持孔内泥浆面高出地下水位1m以上，浇筑砼前，孔底沉渣厚度的控制指标为：当桩以摩擦力为主时，沉渣允许厚度不得大于300mm，桩以端承力为主时，不得大于100mm。大直径超深基础灌注桩工程，一般位于比较繁华的闹市区，施工场地大多狭窄。因此，对于现场的泥浆管理工作必须予以充分重视，设专人负责，加强管理，便于施工顺利进行。3．3制作与吊放钢筋笼超深基础钢筋笼一般都较长，需分节制作，焊接连接。钢筋应进行除锈、除污、调直等工作，主筋连接采用单面搭接焊接，搭接长度≥10d（双面搭接）≥5d）。桩身同一截面的钢筋搭接面积不应超过截面总面积的50％，超过lm桩径的钢筋骨架，箍筋应与主筋点焊以防变形。钢筋笼运转过程中，防止高起猛落，须用双吊车起吊，以防止弯曲和扭曲变形（因直径大自重亦较大），吊放钢筋笼入孔时，应注意勿碰孔壁，防止坍壁和将泥土杂物带入孔内。先将下段挂在孔内，吊高第二段进行焊接，逐段焊接逐段放下，吊入后校正位置垂直，勿使相互扭转和变形，各节焊接连接以前，须使上下节笼各主筋位置相对应校正，且上下笼保持垂直状态，焊接时两边对称施焊。3．4灌注水下混凝土 在浇筑水下砼前须对孔深、孔径、垂直度、孔底沉渣厚度等项指标进行复核，若有不符要求之项，要经过处理后才可浇筑砼，其坍落度应控制在16－22cm。浇筑砼时，各工序连续施工，钢筋笼放入孔中后4小时内必须灌注砼，整个单桩砼的灌注时间不宜超过8小时。导管底部距孔底保持50cm左右，整根导管顶面高出水面3m左右，与漏料连接，导管的第一节底管长度应大于或等于4m，第一次浇筑砼时，应保证导管底端埋入砼中的深度不小于0．8－1．3m，且连续供料，砼的初灌量（见图3．4）根据下式确定：V--不同桩径浇筑砼时砼的初灌量（m3）；d--导管内径（m）；HC--首批砼要求浇灌深度（m）；Hc＝HD＋HEHc--管底至孔底的高度，一般取0．4－0．5m；HD--导管的埋设深度，一般取0．8－1．2m；A—灌注桩浇注后的横截面积（m2），当槽孔扩大时，应用扩孔后的横截面面积；HE—槽孔内砼达到Hc时，导管内砼桩与导管外水压平衡所需高度（m）其中：Hw—预计浇灌砼顶面至护筒顶面高差（m），即桩孔内泥浆深度；Yw—槽孔内水或泥浆的重度，水取10kN／m3，泥浆取12kN／m3；Yc—混凝土拌合物重度，取24kN／m3浇砼导管使用前需经过隔水塞和压水试验确保无漏水、渗水，导管接头连接处需加密封圈并上紧丝扣，灌注砼过程中起拔导管时，严禁将导管提离砼上表面，埋管深度应控制在2－4m，至少不能小于2m。4主要机具设备此类超深基础泥浆护壁桩，工程上经常采用性能较好的GPS—15型钻机。这种由上海探矿机械厂生产的钻机，外型尺寸小，稳定性好，自重相对较轻，成孔质量好，稳动灵活，成孔率高。因此，目前被广泛地应用在超深基础泥浆护壁灌注桩工程上，其最大成孔直径为1．5m，最大钻探深度可达100多米，其主要性能指标如下：a.最大钻孔直径1．5mb．转盘扭矩1．77kN.m c．转盘转速13、23、42转／分（不同型号转速不同）d．水龙头提升能力180KNe．转杆内径1500mmf．排渣方式：砂石泵，正（反）循环法g．电机功率55kwh．外形尺寸47m×2．2m×8．3mi．整机自重15．7t采用GPS—15型钻机每台与之相配套的设备和数量分别为：砂层泵一台（每2－3台钻机配置一台即可满足要求），泥浆泵2台，潜水泵2台，履带吊（15t）l台，（一般每台15t吊车可满足配合两台钻机使用能力），排污泵1台，其他诸如砼制备，钢筋笼制作等设备的配置，可依据工程规模、工期等灵活掌握，只要能满足相应的配套要求即可。一些辅助的测量仪器，如水准仪、经纬仪、井径仪等的配套，能满足生产要求即可。依据上述的设备配备原则，结合不同的工程实际，灵活掌握，即可确定出相应的设备及数量。5质量标准5．1本工法遵循：5．1．l中华人民共和国国家标准《地基与基础工程施工及验收规范》；5．1．2国家建筑工程总局标准《工业与民用建筑灌注桩基础设计与施工规程》（1995年将颁布新的《桩基工程技术规范》，届时应按新规程推行）；5．1．3天津市《桩基础工程暂行技术规定》。5．2关键工序的保证项目为：5．2．l钻孔垂直度误差＜1％桩长，成桩孔深误差控制在10cm以内，成桩后桩中心位置偏差应小于1／6的设计桩径。5．2．2孔底沉渣或虚土厚度必须控制在规范要求范围以内。5．2．3所使用的原材料如钢筋、水泥等，必须有出厂合格证明以及复检合格证。5．2．4实际灌注方量不得小于设计体积，即充盈系数大于1。5．2．5钢筋笼制作允许误差要满足设计与规范要求，各项具体的指标如下：主筋间距允许偏差±10mm；箍筋间距误差±20mm以内，钢筋笼直径允许偏差±10mm；钢筋笼长度误差在±100mm以内。5．2．6砼桩身连续完整，无断桩，缩颈、夹泥等现象，灌浆砼密实度好，桩头砼无松疏现象。5．3保证质量的主要技术管理措施5．3．l实行全面质量管理，建立QC小组，由技术员、质检员对各关键工序进行检查，并做好记录，有权阻止不合格的质量点进入下道工序，具有质量否决权。5．3．2按照工艺要求，健全岗位目标责任制，全工程实行三级检验制度，即班组100％自检，工序交接100％互检，质检员11％专检。5．3．3钻机就位须保证水平，现场配备水平尺，可随时校核机架水平度。5．3．4为预防孔内事故，提高成孔质量，需加强对泥浆的管理，现场应设储浆池，备用足够的性能良好的泥浆，随时测定各层钻进的注入浆和排出浆的性能，并按施工设计要求及时给予调整。5．3．5从第二次清孔结束到浇灌第一斗砼的间隔时间不宜超过30分钟，超过规范的这一时间后在浇筑砼之前应重新清孔，首批灌入的砼须满足初灌量的要求，以保证导管下口埋入砼的深度不小于0．8m。 5．3．6施工原始记录必须认真如实填好，现场资料及时整理，出现问题及时汇报，杜绝各种质量事故的隐患。5．3．7成孔过程中，若发现塌孔且塌孔部较浅，则可采用大比重泥浆护壁，进行清孔，否则，用砂和粘土的混合物回填到塌孔位置以上2m，当回填土沉积密实后再重新钻孔，当发生缩颈如钢筋笼放不下去时，则应进行复钻。5．3．8孔深由钻杆长度保证，并用沉渣厚度测定仪或吊锤复测沉渣厚度，砼浇注高度用吊锤法测，孔径由钻头保证，并配以井径仪抽测孔径。6劳动力组织及安全6．l劳动力情况为有效地利用设备，缩短工期，一般每台钻机均需配备两班人员，每个工作日完成二个台班的工作量。针对GPS—15型钻机，每台钻机配备两班人员，其中行政管理、技术管理，后勤共40人，每个台班投入人数成孔班5人，砼灌注班6人，钢筋笼制作6人，泥浆排污2人，共计60人左右，对于不同工程，可结合实际，按照上述原则，合理灵活地选择设备及其人员的数量。6．2安全本工法应遵守有关建筑安装企业施工的安全标准。6．2．l变压器下的所有施工线路，必须实行“三相五线”制，用电设备必须安装防漏电保护器。6．2．2固定电源线要尽可能架空，无法架空时，须采用防水橡胶电缆，拖地电缆必须符合耐压要求，严格禁止使用已老化的电缆或不合格品。6．2．3必须经常对钻机进行检查，保证各零部件连接紧固，以防空中坠落伤人。6．2．4其余未提及事项，应严格按照建筑企业有关的安全生产的法规，条例等执行。7工程实例无锡商贸中心谈判大厦工程桩，属大直径超深基础桩，桩径为φl000mm，总桩数213根，有效长度63．4m（钻杆深度72．2m），采用的是泥浆护壁钻孔灌注桩，应用本工法组织进行的施工，效果良好。'