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1、灌注樁施工工藝和方法何謂灌注樁灌注樁是直接在樁位上就地成孔，然后在孔內安放鋼筋籠灌注混凝土而成。根據成孔工藝不同，分為干作業成孔的灌注樁、泥漿護壁成孔的灌注樁、套管成孔的灌注樁和爆擴成孔的灌注樁等。灌注樁施工工藝近年來發展很快，還出現夯擴沉管灌注樁、鉆孔壓漿成樁等一些新工藝。灌注樁能適應各種地層的變化，無需接樁，施工時無振動、無擠土、噪音小，宜在建筑物密集地區使用。但其操作要求嚴格，施工后需較長的養護期方可承受荷載，成孔時有大量土渣或泥漿排出。 干作業成孔灌注樁干作業成孔灌注樁適用于地下水位較低、在成孔深度內無地下水的土質，勿需護壁可直接取土成孔。目前常用螺旋鉆機成孔，亦有用洛陽鏟成孔的。螺旋2、鉆機螺旋鉆機成孔灌注樁是利用動力旋轉鉆桿，使鉆頭的螺旋葉片旋轉削土，土塊沿螺旋葉片上升排出孔外（圖2-10）。在軟塑土層，含水量大時，可用疏紋葉片鉆桿，以便較快地鉆進。在可塑或硬塑粘土中，或含水量較小的砂土中應用密紋葉片鉆桿，緩慢地均勻地鉆進。操作時要求鉆桿垂直，鉆孔過程中如發現鉆桿搖晃或難鉆進時，可能是遇到石塊等異物，應立即停機檢查。全葉片螺旋鉆機成孔直徑一般為300600mm，鉆孔深度為820m。鉆進速度應根據電流值變化及時調整。在鉆進過程中，應隨時清理孔口積土，遇到塌孔、縮孔等異常情況，應及時研究解決。 圖2-10 步履式螺旋鉆機1上底盤；2下底盤；3回轉滾輪；4行車滾輪；5鋼絲滑輪；63、回轉軸；7行車油缸；8支盤 泥漿護壁成孔鉆機泥漿護壁成孔是用泥漿保護孔壁并排出土渣而成孔，不論地下水位高或低的土層皆適用。多用于含水量高的軟土地區。泥漿具有保護孔壁、防止塌孔、排出土渣以及冷卻與潤滑鉆頭的作用。泥漿一般需專門配制，當在粘土中成孔時，也可用孔內鉆渣原土自造泥漿。成孔機械有回轉鉆機、潛水鉆機、沖擊鉆等，其中以回轉鉆機應用最多。1.回轉鉆機成孔回轉鉆機是由動力裝置帶動鉆機的回轉裝置轉動，并帶動帶有鉆頭的鉆桿轉動，由鉆頭切削土壤。切削形成的土渣，通過泥漿循環排出樁孔。根據泥漿循環方式的不同，分為正循環和反循環。根據樁型、鉆孔深度、土層情況、泥漿排放條件、允許沉渣厚度等進行選擇，但對孔深4、大于30m的端承型樁，宜采用反循環。 在陸地上雜填土或松軟土層中鉆孔時，應在樁位孔口處設護筒，以起定位、保護孔口、維持水頭等作用。護筒用鋼板制作，內徑應比鉆頭直徑大10cm，埋入土中深度通常不宜小于1.01.5m，特殊情況下埋深需要更大。在護筒頂部應開設12個溢漿口。在鉆孔過程中，應保持護筒內泥漿液面高于地下水位。于水中施工，在水深小于3m的淺水處，亦可適當提高護筒頂面標高，以減少筑島填土量（圖2-11）。如島底河床為淤泥或軟土，宜挖除換以砂土；若排淤換土工作量大，則可用長護筒，使其沉入河底土層中。在水深超過3m的深水區，宜搭設工作平臺（可為支架平臺、浮船、鋼板樁圍堰、木排、浮運薄殼沉井等），5、下沉護筒的定位導向架與下沉護筒見圖2-12。圖2-11 圍堰筑島埋設護筒1夯填粘土；2護筒 圖2-12 搭設平臺固定護筒1護筒；2工作平臺；3施工水位；4導向架；5支架 在粘土中鉆孔，可采用自造泥漿護壁；在砂土中鉆孔，則應注入制備泥漿。注入的泥漿比重控制在1.1左右，排出泥漿的比重宜為1.21.4。鉆孔達到要求的深度后，測量沉渣厚度，進行清孔。以原土造漿的鉆孔，清孔可用射水法，此時鉆具只轉不進，待泥漿比重降到1.1左右即認為清孔合格；注入制備泥漿的鉆孔，可采用換漿法清孔，至換出泥漿的比重小于1.15時方為合格，在特殊情況下泥漿比重可以適當放寬。鉆孔灌注樁的樁孔鉆成并清孔后，應盡快吊放鋼筋骨架并6、灌注混凝土。在無水或少水的淺樁孔中灌注混凝土時，應分層澆筑振實，每層高度一般為0.50.6m，不得大于1.5m。混凝土坍落度在一般粘性土中宜用5070mm；砂類土中用7090mm；黃土中用6090mm。水下灌注混凝土時，常用垂直導管灌注法進行水下施工，施工方法見第三章有關內容。水下灌注混凝土至樁頂時，應適當超過樁頂設計標高，以保證在鑿除含有泥漿的樁段后，樁頂標高和質量能符合設計要求。施工后的灌注樁的平面位置及垂直度都需滿足規范的規定。灌注樁在施工前，宜進行試成孔。2. 潛水鉆機成孔潛水鉆機是一種旋轉式鉆孔機械，其動力、變速機構和鉆頭連在一起，加以密封，因而可以下放至孔中地下水位以下進行切削土壤7、成孔（圖2-13）。用正循環工藝輸入泥漿，進行護壁和將鉆下的土渣排出孔外。 圖2-13 潛水鉆機1鉆頭；2潛水鉆機；3電纜；4護筒；5水管；6滾輪支點；7鉆桿；8電纜盤；9卷揚機；10控制箱 潛水鉆機成孔，亦需先埋設護筒，其他施工過程皆與回轉鉆機成孔相似。3沖擊鉆成孔沖擊鉆主要用于在巖土層中成孔，成孔時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的渣漿（圖2-14）。圖2-14 沖擊鉆機1滑輪；2主桿；3拉索；4斜撐；5卷揚機；6墊木；7鉆頭 還有一種沖抓錐（圖2-15），錐頭內有重鐵塊和活動抓片，下落時松開卷揚機剎車，抓片張開，錐頭自由下落沖入土中，然后開動8、卷揚機拉升錐頭，此時抓片閉合抓土，將沖抓錐整體提升至地面卸土，依次循環成孔。 圖2-15 沖抓錐泥漿的作用泥漿具保護孔壁、防止坍孔的作用，同時在泥漿循環過程中還可攜砂，并對鉆頭具有冷卻潤滑作用。 泥漿護壁成孔可用多種形式的鉆機鉆進成孔。在鉆孔過程中，為防止孔壁坍塌，在孔內注入高塑性粘土或膨潤土和水拌合的泥漿，也可利用鉆削下來的粘性土與水混合自造泥漿保護孔壁。同時這種護壁泥漿與鉆孔的土屑混合，邊鉆邊排出泥漿，同時進行孔內補漿。當鉆孔達到規定深度后，進行孔底清渣，然后安放鋼筋籠，在泥漿下灌注混凝土而成樁。 泥漿的組成護壁泥漿是由高塑性粘土或膨潤土和水拌合的混合物，還可在其中摻入其他摻合劑，如加重劑9、分散劑、增粘劑及堵漏劑等護壁泥漿一般可在現場制備，有些粘性土在鉆進過程中可形成適合護壁的漿液，則可利用其作為護壁泥漿，這種方法也稱自造泥漿。護壁泥漿應達到一定的性能指標，膨潤土泥漿的性能指標如表1-1所示。 表1-1 膨潤土泥漿的性能指標項 次 項 目 性能指標 檢驗方法 1 相對密度 1.051.25 泥漿密度計 2 粘度 1825s 500/700mL漏斗法 3 含砂率 98% 量杯法 5 失水量 30mL/30min 失水量儀 6 泥皮厚度 13mm/30min 失水量儀 7 靜切力 1min 23Pa 10min 510Pa 靜切力計 8 穩定性 0.03g/cm2 9 pH值 7910、 pH試紙 泥漿循環正循環回轉鉆機成孔的工藝如圖2-16a所示。泥漿由鉆桿內部注入，并從鉆桿底部噴出，攜帶鉆下的土渣沿孔壁向上流動，由孔口將土渣帶出流入沉淀池，經沉淀的泥漿流入泥漿池再注入鉆桿，由此進行循環。沉淀的土渣用泥漿車運出排放。反循環回轉鉆機成孔的工藝如圖2-16b所示。泥漿由鉆桿與孔壁間的環狀間隙流入鉆孔，然后，由砂石泵在鉆桿內形成真空，使鉆下的土渣由鉆桿內腔吸出至地面而流向沉淀池，沉淀后再流入泥漿池。反循環工藝的泥漿上流的速度較高，排放土渣的能力強。 圖2-16 泥漿循環成孔工藝a）正循環； b）反循環1鉆頭；2泥漿循環方向；3沉淀池；4泥漿池；5泥漿泵；6砂石泵；7水龍頭；8鉆桿11、；9鉆機回轉裝置套管成孔灌注樁 套管成孔灌注樁是利用錘擊打樁法或振動沉樁法，將帶有鋼筋混凝土樁靴（又叫樁尖）或帶有活瓣式樁靴（圖2-17）的鋼套管沉入土中，然后邊拔管邊灌注混凝土而成。若配有鋼筋時，則在澆筑混凝土前先吊放鋼筋骨架。利用錘擊沉樁設備沉管、拔管時，稱為錘擊沉管灌注樁；利用激振器的振動沉管、拔管時，稱為振動沉管灌注樁。圖2-18為沉管灌注樁施工過程示意圖。 圖2-17 活瓣樁尖1樁管；2鎖軸；3活瓣 圖2-18 沉管灌注樁施工過程a）就位；b）沉套管；c）初灌混凝土；d）放置鋼筋籠、灌注混凝土；e）拔管成樁1鋼管；2樁靴；3樁套管成孔沉管方法 1.錘擊沉管 錘擊灌注樁施工時，用樁架吊12、起鋼套管，關閉活瓣或對準預先設在樁位處的預制混凝土樁靴，套入樁靴。套管與樁靴連接處要墊以麻、草繩，以防止地下水滲入管內。然后緩緩放下套管，壓進土中。套管上端扣上樁帽，檢查套管與樁錘是否在一垂直線上，套管偏斜不大于0.5%時，即可起錘沉套管。先用低錘輕擊，觀察后如無偏移，才正常施打，直至符合設計要求的貫入度或沉入標高，并檢查管內有無泥漿或水進入，即可灌注混凝土。套管內混凝土應盡量灌滿，然后開始拔管。拔管要均勻，不宜拔管過高。拔管時應保持連續密錘低擊不停。控制拔出速度，對一般土層，以不大于1m/min為宜；在軟弱土層及軟硬土層交界處，應控制在0.8m/min以內。樁錘沖擊頻率，視錘的類型而定：單動13、汽錘采用倒打拔管，頻率不低于70次/min；自由落錘輕擊不得少于50次/min。在管底未拔到樁頂設計標高之前，倒打或輕擊不得中斷。拔管時還要經常探測混凝土落下的擴散情況，注意使管內的混凝土保持略高于地面，這樣一直到全管拔出為止。樁的中心距小于5倍樁管外徑或小于2m時，均應跳打。中間空出的樁須待鄰樁混凝土達到設計強度的50%以后方可施打。以防止因擠土而使前面的樁發生樁身斷裂。 為了提高樁的質量和承載能力，常采用復打擴大灌注樁。其施工順序如下：在第一次灌注樁施工完畢，拔出套管后，清除管外壁上的污泥和樁孔周圍地面的浮土，立即在原樁位再埋預制樁靴或合好活瓣第二次復打沉套管，使未凝固的混凝土向四周擠壓擴14、大樁徑，然后第二次灌注混凝土。拔管方法與初打時相同。施工時要注意：前后兩次沉管的軸線應復合；復打施工必須在第一次灌注的混凝土初凝之前進行，也有采用內夯管進行夯擴的施工方法。復打施工時要注意：前后兩次沉管的軸線應重合；復打施工必須在第一次灌注的混凝土初凝之前進行。復打法第一次灌注混凝土前不能放置鋼筋籠，如配有鋼筋，應在第二次灌注混凝土前放置。 錘擊灌注樁宜用于一般粘性土、淤泥質土、砂土和人工填土地基。 2.振動沉管 振動灌注樁采用振動錘或振動沖擊錘沉管，其設備見圖2-19。施工前，先安裝好樁機，將樁管下端活瓣合起來或套入樁靴，對準樁位，徐徐放下套管，壓入土中，勿使偏斜，即可開動激振器沉管。樁管受15、振后與土體之間摩阻力減小，同時利用振動錘自重在套管上加壓，套管即能沉入土中。 圖2-19 沉管灌注樁設備1滑輪組；2振動器；3漏斗；4樁管；5吊斗；6枕木；7機架；8拉索；9架底；10卷揚機沉管灌注樁機械 沉管時，必須嚴格控制最后的貫入速度，其值按設計要求，或根據試樁和當地的施工經驗確定。 振動灌注樁可采用單打法、反插法或復打法施工。 單打施工時，在沉入土中的套管內灌滿混凝土，開動激振器，振動510s，開始拔管，邊振邊拔。每拔0.51m，停拔振動510s，如此反復，直到套管全部拔出。在一般土層內拔管速度宜為1.21.5m/min，在較軟弱土層中，不得大于0.8m/min。 反插法施工時，在套管內灌滿混凝土后，先振動再開始拔管，每次拔管高度0.51.0m，向下反插深度0.30.5m。如此反復進行并始終保持振動，直至套管全部拔出地面。反插法能使樁的截面增大，從而提高樁的承載能力，宜在較差的軟土地基上應用。 復打法要求與錘擊灌注樁相同。 振動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。 沉管灌注樁樁靴