冲孔桩基施工

第一节冲孔桩基施工一、施工工艺过程围堰施工——桩位放线——埋设护筒——桩机就位、冲孔——第一次清孔——吊放钢筋笼——第二次清孔——灌注桩身水下混凝土二、主要工序施工技术方案一）围堰施工该桥0#、1#台均设计4根Φ1.2m柱桩，共计8根。桩基位于既有河道中，施工时采用筑岛围堰作为钻机工作平台，考虑工期紧张，0#、1#台拟采取同时筑岛施工，河道中间留15m作为过水通道，并挖除过水河床淤泥，增大流水断面。二）桩基施工对岩溶地区桩基成孔，只有全套管钻机或冲击钻机适用，普通旋转钻机不能处理溶洞，且对洞底坚硬灰岩层钻进困难，极易损坏钻头，经综合考虑，确定为冲击钻冲击成孔，利用冲击锤尽力冲击，在砂层或溶洞处冲砸、挤压泥石，填塞孔洞形成泥石护壁。（1）测定桩位、埋设护筒根据设计图纸进行测量放线定桩位，然后在桩位上埋设钢护筒，用以定位及保护孔口和提高孔内所存贮的泥浆水头，以防止坍孔。钢护筒直径采用1.5m，高2m，埋设应准确稳定，护筒中心与桩位中心的偏差不得大于500㎜。护筒与土壁之间用粘土填实，埋入深度不应小于1m～1.5m。（2）钻机就位、钻进钻机就位必须水平稳固，并使钻机中心对准护筒中心，其偏差应小于20㎜。在钻进过程中要经常检查钻机平台水平情况，发现倾斜应及时调整，保证孔垂直偏差不大于1%。开工初期，施工人员应对现场地质深入了解，钻孔过程中不可急于求成，以免遇溶洞时漏浆而来不及处理，使整体坍塌，钻机倾覆，锤头被埋住。在软-流塑淤泥层及粘土层钻进时，采用小冲程（50～75厘米），并提高泥浆的粘度和相对密度，抛填小片石反复冲击。尤其护筒底脚下2～4m范围内，应认真施工，使孔壁坚密不塌不漏。此时施工应缓慢渐进，桩孔上部护壁相当于建筑物的基础，如施工质量不好，向下钻进时稍遇问题，有可能整体坍塌。在岩溶层钻进时，应熟悉地质资料，做到“提前预防，及时处理，根治彻底”，将钻至溶洞时，改用小冲程缓慢钻进，防止突然打穿溶洞顶板，造成卡钻，备足粘土、片石、袋装水泥等材料，漏浆时，马上回填，以小冲程反复冲砸，形成泥壁，堵塞洞内的通道，防止孔壁坍塌和泥浆流失。必要时提前对溶洞进行注浆处理。遇溶洞，出现漏浆，立即向孔内回注浆液，同时用装载机配合，向孔内抛粘土止住漏浆，用小冲程缓慢钻进。出现整体坍塌事故经测量定位后，重新埋设护筒，配置锤头重新钻进，将近埋钻位置时，用铁管伸入孔中以高压水冲射，用吊车配合钻机提上锤头。因岩溶层地质复杂，洞内岩面高低不平，或一面有岩，一面悬空，容易造成卡钻和斜孔，此时必须抛填粘土、片石，用低冲程冲砸，反复循环，多次休整桩孔，保证冲孔质量。在溶洞发育地段钻孔，施工时应缓慢钻进，反复冲砸，确保护壁质量，不可急于求进，防止下部岩溶层施工出现隐患。卡钻、掉钻的预防和处理在遇到探头石、落石、梅带孔、岩溶层的溶沟、溶槽或击穿溶洞顶板时，极易发生卡钻，此时应抛填片石，高频低程冲砸。如已发生卡钻，应仔细分析原因，不可妄动，以免造成越卡越紧或掉钻事故，当钻头可活动时，可上下提动钻头，并使钻头转动一个角度，反复尝试，有可能提出，或用吊车配合钻机，同时或交替提动，有时能将锤头提出。用小冲锤（以圆钢或钢轨焊接）在桩孔一侧冲击，并配合高压空气或高压水冲射，使卡点松动后提出钻头。必要时可试用水下爆破法，震松卡锤，吊车配合提出钻头。掉钻的原因主要是大锤的老化破断，或大绳与锤头连接不好，钻孔中应时常检查机具设备防止掉钻，如掉钻后立即打捞，根据不同情况，采用能够适宜的打捞工具。（3）泥浆护壁成孔冲孔的同时应在孔中注入泥浆护壁并使护筒中的泥浆面高于地下水位1.5m以上。在成孔过程中应经常测定泥浆密度。一般注入的泥浆密度宜控制在1.1～1.15，排出的泥浆密度宜为1.2～1.4，对易塌孔的土层排出的泥浆密度可增大至1.3～1.5。（4）清孔当冲孔达到设计深度后，就应及时清孔，对稳定性差的孔壁宜用泥浆循环排渣清孔，对孔壁土质较好不易塌孔时，可用空气吸泥机清孔。清孔分两次进行。第一次清孔是在钻进一到设计深度就立即开始，采用正循环换浆法清孔，将钻杆提离孔就底300～500㎜后，不断置换泥浆，维持正循环清孔30min左右，确认孔内泥浆稠度和孔度沉渣厚度基本符合要求后，即可将钻杆提起，进行吊放钢筋宠工作。第二次清孔是在下导管后，灌注混凝土前进行。可采用泵吸反循环法清孔，清孔过程中必须及时补给足够泥浆使护筒内泥浆面保持稳定。清孔结束后，灌注混凝土前，泥浆性能指标与孔底沉渣厚度应符合以下规定：①孔底500㎜以内泥浆密度应小于1.25，粘度≤28S，含沙率≤4%；②孔底沉渣厚度：柱桩≤100㎜。应特别注意第二次清孔结束与灌注混凝土开始这一段时间隔。不得大于30min，否则重新清孔。（5）吊装钢筋笼钢筋笼所用钢筋均在有资质的实验室实验合格后方可使用。钢筋笼宜分段制作，分段吊装就位，钢筋笼接头宜采用焊接连接，接头面积不超过该截面的50%。钢筋笼周围根据现场实际情况焊接耳环筋，以保证钢筋笼顶面标高。超声波检测管采用Φ57钢管，接头采用Φ70钢管，均布于钢筋笼加强箍筋内，下端用钢板封底焊牢，浇筑混凝土前将其中灌满清水，上口用塞子堵死。钢筋笼搬运和吊装时，应防止变形。安装钢筋笼之前，要求钢筋笼尽可能对准桩孔中心，保持垂直缓慢沉入，避免碰撞孔壁，当笼长约剩下1m时暂停下沉，将顶端锚固筋向四周均匀拨开，形成喇叭口，其直径约比护筒直径大100mm，继续缓慢下沉直至孔底，完成钢筋笼安装工序，此时，向四周张开的锚固筋顶撑孔口钢护筒及孔周土壁，钢筋笼对中（桩孔中心）情况一般良好。就位后对钢筋笼固定、要牢靠，以防止钢筋笼坠落或灌注混凝土时上浮。（6）吊放导管、灌注水下混凝土灌注水下混凝土采用导管法施工，导管内径Φ25，各节用法兰盘螺栓连接并加密封固，导管应做严密性试验，防止灌桩过程中漏水造成断桩。导管用吊车配合钻机进行吊放。水下混凝土严格按照施工配合比进行配料，每盘混凝土砂石料均经过磅秤称量，用水量严格以施工配合比加入，保证混凝土的强度、坍落度符合要求。采用小型农用三轮车运送至施工现场漏斗内，吊车配合灌注。开始浇筑前，导管下口先用球塞堵住，从管子中用铁丝吊住。首盘混凝土应当经过计算，保证开管后管中混凝土排开水面，并使混凝土面高于导管底面。水下混凝土灌注应连续进行，不得中断。在灌注混凝土过程中，要保证导管始终埋入混凝土2～6m，避免导管埋入过深导致导管堵塞或导管提开太快，导致将导管提出混凝土面产生断桩。每根桩混凝土灌注的最终高程应比设计的桩顶标高高出1m，以保证破除桩头后，桩顶设计标高处的混凝土达到强度设计值。每根桩水下混凝土灌注的同时，在现场取样做混凝土强度标准试块两组，一组试压7d强度，一组试压18d强度。水下混凝土灌注完成，强度达到规范要求后，在监理工程师现场监督下，由有资质的检测单位对桩身质量进行检测，合格后方可进行下道工序的施工。附：冲孔灌注桩施工工艺流程图冲孔灌注桩施工工艺流程图制作护筒埋设护筒向孔中注清水或泥浆平整场地桩位放样钻头准备钻机就位检修钻头钻进钻孔检查清孔检测调整泥浆指标泥浆备料泥浆沉淀池泥浆池供水施工准备措施施工前，应根据工程地质勘察资料，确定哪些桩有溶洞（必要时在设计的每个桩位都做一钻探孔），溶洞的类型、大小及所在的位置，提前做好准备。对钻探显示有地下溶洞的桩位，在冲桩成孔前，可对钻探孔进行压灌浆，如钻孔容易灌满，则表明溶洞不大没有连通，可直接进行冲桩，如久压灌浆而难以灌满，则表明溶洞较大或为连通洞，可采用砂浆、黄泥等填充，填满后再进行冲桩成孔。对有溶洞的桩位，钻机宜垫设钢网架（如用槽钢或工字钢纵横制作而成），这样如发生大坍塌孔时，钻机可由钢网架撑托于地面，安全又避免损失。冲孔前要做好泥浆、黄泥、片石、长钢护筒或预制钢筋混凝土护筒、麻袋、快凝水泥、砂与碎石料等材料的准备。开孔时应低锤密冲，反复冲击造壁。成孔过程中必须保证泥浆补给，保持孔内浆面稳定。在粘土层中成孔时，冲程1~2米，加清水或稀泥浆，经常清除冲锤上的泥块；在砂层中成孔时，冲程1~2米，泥浆比重控制在1.3~1.5，勤冲、勤掏渣，必要时抛黄泥提高泥浆浓度；在基岩中成孔时，冲程3~4米，泥浆比重1.3左右，勤掏渣。开始冲进基岩时，宜采取“吊打”的施工方法，既短冲程、密频率的低锤密击冲孔工艺，以免偏斜。如发现桩孔偏斜，应立即回填片石，厚30~50厘米，再继续冲孔。经常检查钢丝绳磨损情况、卡扣松紧程度、转向装置是否灵活，以免突然掉锤。同时准备好打捞钩，准确控制松绳长度，既要勤松、少松，又要免打空锤，以备在掉锤时可立即打捞。为便于打捞，应在冲锤上设打捞环、打捞杠、打捞套。遇到卡锤时，应交替紧绳、松绳，将冲锤慢慢吊起，不得硬提猛拉，必要时可使用打捞钩等辅助工具助提。清孔时必须及时补充足够的泥浆，始终保持桩孔中浆面稳定。清孔后泥浆比重应控制在1.15~1.25之间，孔底沉渣厚度小于5cm。清孔后应立即灌注水下混凝土。4、施工技术措施一旦出现漏浆应马上提锤，防止因塌方而埋锤，然后补浆及回填黄泥、片石，堵塞溶洞，待桩孔稳定后，用桩锤轻压所填黄泥及片石，使黄泥、片石起堵塞溶洞的作用。当桩孔即将冲穿溶洞时，要低锤轻冲，防止桩锤一旦冲穿溶洞而滑过溶洞中，造成卡锤。一旦遇岩面不平而造成偏孔时，应回填片石修孔直至不偏为止。在溶洞区施工时，当溶洞较小，使用优质的膨润土泥浆进行护壁，保持孔内的水位高度，适时向孔内投入潮湿泥块或袋装粘土及小块片石，采用慢速冲进将抛填物挤入溶洞孔壁或溶洞裂缝，以加固护壁，防止漏浆和塌孔。当遇到溶洞比较大或是溶洞群时，如果溶洞太大，抛填黄泥及片石仍然无法堵塞，若溶洞深度不大，可采用振打长钢护筒（或预制钢筋混凝土护筒），采取边冲孔边振沉钢护筒的方法穿过溶洞，在穿越溶洞过程中不断抛填片石及粘土块，及时补充优质的膨润土泥浆至孔内，保持孔内的水位高度。若溶洞位置较深，则可通过抛填袋装混凝土（掺快凝剂或由快凝水泥拌成）堵塞溶洞后，再冲桩成孔。成孔时采用自行造浆，冲孔过程应勤循环清孔，控制好泥浆质量，冲至岩层时，应低锤慢冲，防止斜孔、偏孔，及时采取岩样进行分析，经鉴定合格后便清孔灌注混凝土。桩孔的钻进应分班连续作业，不得中途停止，经常注意土层及岩屑的变化，在土层、岩层中均采取渣样，判断土层、岩层，做好记录表中，并与地质剖面图核对。对遇溶洞的桩位，应穿越溶洞底部一定的深度，才可终孔灌注桩芯混凝土。对于存在溶洞的桩孔，灌注水下混凝土时，可能需用较多的混凝土，个别扩散系数可达到5~6。因而灌注过程中，应专人勤测量混凝土面标高，并以此控制提升导管速度，避免不知情使导管脱离混凝土面而造成断桩事故。