论钻孔灌注桩及人工挖孔桩施工技术
当前,我国的高科技发展离不开我国建筑业和建筑业的快速发展。随着党中央“科技是第一生产力”的号召,我国的建筑工程项目正处于一个蓬勃发展的时期,其具体的施工作业方法也逐渐趋于科学。在现场工作强度较大的条件下,采用手工凿孔桩作为一种新的工法。在建设过程中,若遇到较为不利的情况,将会直接影响到项目的进度。但由于其占地面积小、工期短等特点,已经被众多中小型建筑工程所采用。而我们的钻孔灌注桩技术,则是由精确的仪表和配套的机械装置来进行相关的工作。接着,将钢筋笼架下吊,整形,并与各种机械一起进行施工。所以,在实际施工中,采用钻孔灌注桩与手工开挖孔桩,都具有各自的优势与不足。
二、钻孔灌注桩的概念
在预定地点开孔,将钢筋笼置于孔内,再浇注混凝土。由于其不产生震动、不产生挤土、噪音小等优点,适合在高密度的城镇建设中使用。
按钻孔灌注桩的成穴方法可分为钻孔灌注桩、沉管灌注桩、人工挖孔桩及爆炸扩底桩等。
钻孔灌注桩是利用钻孔机在桩孔中打洞,在洞中浇筑混凝土(或吊装)。根据钻探地层的性质,可分为泥浆护壁、干式工作护壁和套管护壁三种类型。
人工挖孔桩是采用手工挖掘钻孔、埋设钢筋笼、浇筑砼的方法。为了确保桩基工程的安全性,在桩基工程中要防止孔壁坍塌和流砂现象的发生,并给出了预防措施。它包括:现浇混凝土护壁、喷射混凝土护壁、砖砌体护壁、沉井护壁、钢套管护壁、型钢或木板桩等。现浇混凝土节段隔墙技术已被普遍采用。
三、钻孔灌注桩施工技术
由于其无噪声、无振动、无污染、3-4米的承载力大等特点,在公路和超高层建筑中得到了广泛应用。然而,当前大部分的桩基为水下作业,其施工状态无法观察,且成孔后无法进行开挖检验,主要技术均处于隐蔽状态,这极大地降低了成桩的质量,同时也有许多的质量控制点,如果在施工中出现问题,将会对成桩质量产生不利的影响。文章着重阐述了在工程中采用的一些关键技术。
施工前期
作好工程的技术说明
在进行桩基基础的施工前,要对有关的工作人员进行以下的技术交底:①将施工图纸整理出来,仔细阅读施工图纸,学习有关的工程验收标准,了解所有的地质数据,使其符合图纸要求。②具体介绍了测量放样、成孔作业、钢筋笼制作及吊装、混凝土灌注及最后保护等工作。③对钻孔记录,钢筋笼制作,浇筑混凝土等过程做了详细的记录,以便于对桩基工程的质量进行监控。
搞好测绘、定点、放样
拆除现场后,根据设计图纸确定的座标及标高,在整个工程中不设置任何临时控制点。桩位要根据施工顺序进行,桩位要稳固稳固,桩位的中心点误差在10 mm以内,要做好测绘工作,做好测绘工作,由监理单位验收合格后方可开工。在灌注护孔前,要对其进行保护,并在其上打上标记,设置保护装置,并在施工过程中派专人进行巡视。
采用隔墙的方法对桩基础进行处理
钻孔灌注桩为先成桩后浇筑,周围土在桩周土中运移,形成了局部受力状态,尤其是成桩初期,因其本身的强度不高,又是靠泥浆护墙及成孔,因此,为防止坍孔、缩颈,应采取多4 d的隔孔技术。
做好试井试验
在正式开工之前,必须先进行钻孔试验。通过钻孔试验,掌握了施工场地的岩层稳定性,掌握了工程实际情况与设计资料相符的情况。成孔时间,泥浆配比及相对密度,清孔次数及大致时间,钢筋笼制作吊装,混凝土浇筑时间等。在正式建造期间对工作进行规划。
钻孔施工
桩身垂直度的施工技术
在进行桩基础的基础上,必须对其竖向度进行精确测量,若达不到设计标准,则钢筋笼和导管不得下放。为了使钻机的竖向定位准确,需要扩大钻机支承面积,增强桩基的稳定度,在施工中要注意对钻机及钻机的钢丝绳的垂直度进行检测。换句话说,就是先将地面平整好,再铺设轨枕,再放好钻机,再将起重机、钻心、桩位对齐。在钻进过程中,要对钻杆竖直度和水平性进行2-4 m的检查。在施工中,应注重上下两个相互垂直的方位,以便能及时地检测出偏差并加以纠正,确保孔位垂直度不大于1%。
桩位及测深技术
护心离桩位中心线的误差小于50 mm,并对其进行严格的检验,避免在钻孔过程中发生漏水,影响周边的周边环境。钻孔过程中,自然地表高程受到一定程度的影响,故需在施工完成后,采用已经检测出的临时测点,重新复核地基梁标高,重新检测钻具的全长,并作好相关的纪录,以便在钻孔过程中,根据钻孔中预留的钻具长度,对钻孔的深浅进行检测。起吊后,要用钢缆重新测量井眼的深度,并检查纠正后再投入使用。在大口径桩基中,测量测点的布置要严格按照桩顶的高度进行,同时还要考虑到测线在发泡后会出现收缩,有时可能会缩小1 cm/m。为避免错误判断,在完成测量后,应采用钢丝进行检验。
对于端承式桩和摩擦式桩式,要保证桩端埋至设计埋置深度。由于无法直接观察到,取样难度大,因而精确辨识与有效控制具有十分重要的意义。根据不同的钻孔技术,确定和控制嵌入层的厚度存在一定的差别,逆循环和撞击钻进时,可用取芯取样来确定嵌入层厚度。在正循环成孔桩基中,由于不能获得完整的岩样,所以很难精确地确定其嵌入深度。在认真分析钻探资料的基础上,根据每一口井的地层分布情况,综合判定了该地区的地质情况,并画出了一幅等高线图,以此来决定钻探的深度。
钻井液的施工技术
在钻孔灌注桩的施工中,对水泥砂浆的质量进行了有效的控制,对整个工程的成功起着至关重要的作用。当成孔时,如果泥浆质量不好或浓度太低,将无法产生良好的防护效果。高密度、高密度和高含砂率会造成支架的整体性能不佳,厚度越大则抗侧阻力越小。为了保证钻孔的质量,钻孔时应严格控制泥浆的浓度和相对密度。在成桩过程中,泥浆浓度高、相对密度高,会降低筋与砼的粘结力,而且在浇筑过程中,砼的灌注阻力增大,使其流动范围缩小,致使大部分的砼集中在桩身内部,在笼外掺入少量砼,严重地影响着桩的施工质量和桩身侧阻,故在施工前应首先进行成孔。
钻井速率法
因此,要针对具体的土质情况进行合理调整,以防止发生缩颈。为解决塑料薄膜吸水后产生收缩收缩的问题,在钻孔时应加大抽油泵流量,加快钻孔速度,快速通过并调节钻井液比例,快速形成钻孔,在无渗漏条件下阻止扩张,避免收缩。若出现收缩,则需对孔洞上下多次进行清理,以扩大孔洞。在砂质岩层中,钻孔速度不应大于钻井液的有效防护速度。另外,在施工期间要尽量减少钻削周期,钻完后要对井眼进行清洗,然后灌入砼,避免因长时间的裸露而导致坍方。
做好清孔工作
钻孔灌注桩的首要工作就是清除钻孔内的沉渣,确保钻孔灌注桩的承载力满足设计指标。通过室内实验,得出了不同压实因子对桩基承载力的影响规律。在工程实践中,通过改善泥浆质量和延长清渣周期等方法,取得了较好的效果。一般是先钻完一遍,然后再提升一遍,最后再提升一遍。在钻孔施工中,应经常进行换浆,尽量降低浆液的浓度,保证不会出现塌方。钢筋笼吊装和下放导管吊装后,由于原有的泥浆中的悬浮物会再次沉入桩基底部,从而对桩端造成不良影响,需要进行二次灌注。当浆液的相对密度及沉积物的厚度达到一定的标准后,即可在水中进行钻孔灌注桩。一般使用“悬钟法”,即用重锤不断地抬起、捶打钻孔底部的岩层,判定是否清理干净,在二次清渣结束5 min后,测量一层较厚的土层。端承桩底部应以50毫米以下的沉渣为宜,而与之相对的则以150毫米以下为宜。
钢骨混凝土框架的制造和提升
首先,生产钢筋笼所使用的钢材、电焊条等应符合产品的品质要求,其外形、尺寸、型号、数目等都要符合品质保证书的要求。钢筋笼的直径、长度和加工质量要根据设计和施工标准来确定,钢筋的焊接质量要特别注意,钢筋的规格、数量和间距要满足设计和标准的规定。在制作钢筋笼时,对钢筋笼的圈长要格外注意,确保其准确地置于设计标高之上,并按其高低,逐一检验吊环的长短,确保所埋钢筋的高度满足设计的需要。为了避免混凝土结构的上浮,必须对其进行适当的加固处理。在提升、提升钢筋笼过程中,应逐节分段地对其焊接质量进行控制。在提升期间,要确保提升期间不会碰到孔壁,如果碰到障碍物应立即停止,寻找问题所在,切不可强行下,否则将造成坍塌,导致钢筋笼的变形。对于未垂直下放的钢筋笼,应先将其吊起,再进行垂直吊装,若因钻削而造成,则需反复钻削校正,以保证成孔质量,方可进行钢筋笼吊装。为确保施工过程中的安全稳定,必须提高施工速度,减少施工工期,确保施工过程中的钢筋笼安全、减少钻孔底部的落碴。另外,为了确保下一步桩基试验能够正常进行,还应该在钢筋笼上设置声波管,并做好孔口的保护工作。
浇注砼的施工技术
在工程中,要保证桩基的成型和砼的质量,但在施工过程中,若要对其进行修补,则会大大降低施工进度和经济损失。因此,在施工过程中,一定要对施工质量进行严格的管理。因此,要从多个角度对其进行严格的控制,以确保施工质量。
(1)对进入的原材料要经过严密的检查,以保证其满足质量保证文件的规定,不合格的材料不得用于施工,用于灌注桩的水中混凝土,其粗颗粒通常是由小石块或粒度在40 mm以下的碎石组成,并且含有少量的污泥低于2%,而细集料则选用等级良好的中粗砂(含砂量在40-45%),并加入不超过20%的活性砂粉,以提高其流动性能。水灰比宜为,塌落度180-220 mm,首次浇筑的砼直径不小于220 mm。小孔直径浅钻孔的灌注期一般不超过 h,大直径钻孔钻孔灌注桩的灌注时间不宜超过 h。
(2)在检查了成孔质量之后,马上开始灌注砼,若从清孔结束至浇注砼,每隔4个小时就要对孔底沉渣进行一次检测,若沉渣的厚度不符合要求,应重新清除,直至符合要求方可施浆。
(3)为保证施工质量,在首次浇筑前应保留足够的空间,将砼埋置至管道底面1 m以上。
(4)在施工前,要对导管进行防水试验,并通过检验合格,避免在浇筑过程中,导管内壁被水浸泡,造成砼脱离,或产生夹泥现象,严重者可造成桩身断裂。
(5)要注意使用防水栓,在工程实践中,一般是在管子的内径上嵌入一个膨胀的橡皮球,它的大小等于管子内径,当管子上的第一个钢筋受到压力时,它就成了一个排水孔。直径小于1 m的桩宜采用沙袋作挡水栓。第一道工序的混凝土浇注的好坏直接影响到能否正确地使用插销。
(6)在进行砼灌注时,应严格控制砼的搅拌时间,同时要关注砼的坍落度和搅拌时间,以免发生砼柱断裂,夹泥堵塞管道等现象。因为拌和时间不足,会对混凝土的强度产生很大的影响,所以按照18~20 cm的坍方来进行,并对浇筑前的砼顶面和导管埋入的深度进行了严格的控制。一般来说,管道埋设在混凝土表层2~4 m处。不应超出5 m,也不应小于 lm,管道的底端不得超出水泥地面。在距桩顶8~10 m位置,应适时调节坍落度到L2cm~L6cm,以改善上部砼的抗压强度。在施工过程中,要严格控制灌注技术和操作,采用泵送的方式,合理提高混凝土表面的强度,保证分步拔管和连续灌注,但抬升的幅度不宜过大,否则容易造成孔壁被水泥冲蚀,造成孔壁下陷或坍塌,甚至造成桩底夹杂,此种情况在厚层地层更容易发生。
四、人工挖孔灌注桩的技术
采用手工开挖成孔,具有节省场地、减少机器和设备、建造简便、成本低等优点;可平行运作,加快施工进度;能够直观地确认地质情况;本发明具有工程造价低、造价低、造价低等优点。适用于不透水、高地下水的粘土、致密砂砾层和岩石地层。根据现场实践,论述了采用钻孔灌注桩进行钻孔灌注桩的技术要点。
人工钻孔灌注桩的施工技术
其主要步骤为:找平、放线、定位、架设支撑或导电桩、准备潜水泵、送风机、照明设备等——挖掘——清理钻孔四周的墙壁,每次90 mm深度。检查孔直径、垂直度——支土墙模板——浇筑防护墙混凝土——拆卸模板,然后进行下一步的挖掘,直到有一定的强度,并得到监理方的认可,然后捆绑好钢筋笼,进行钢筋笼的检验,清除孔底的积水,将串筒放入,然后用桩芯混凝土浇筑至设计顶标高。
施工技术
土地整平
首先,对现场进行平整,在建筑物周围适当位置布设排水沟,钻孔一孔,在基坑表面铺设10 mm厚的C10混凝土垫层。
挡土墙
(1)2 m以下淤泥、流砂层及人工开挖与护壁技术
在开挖过程中,为保证人员的生命和预防坍塌,采取了混凝土护壁技术。多数孔边墙采用砖砌体,其防护高度应与基坑标高一致,以利于快速拆除,加快施工进度。防冲顶端必须离地面20-30公分。为保证制孔的品质,所挖的洞应大于设计尺寸20~30公分,并浇筑水泥。支护采用与桩相同标号的碎石混凝土。为促进矮墙混凝土的凝固与凝固,应在砼中掺加一定数量的早强料,提高砼的流动性。
水泥防护墙模板采用8-4毫米厚度的模块式钢板,拆除上层钢板,接下层钢板,形成连续的循环。在其上方,还有两对半圆的铁箍,无需附加任何支持,每个铁箍均由专用螺钉紧固。各施工区域按~ m的高,在围护墙上按500 mm间隔设置φ4~6根垂直钢筋;横向用直径为300 mm的φ4-6圆钢筋进行加固。采用拌合机进行混合,采用C25混凝土,其塌落度为60~80 mm。
(2)2 m及以上淤泥砂砂层的人工开挖与防护技术
由于粉土厚度大于2 m,含丰富的地下水,若采用常规的护壁法,易发生砂崩,施工进度缓慢,有时无法开洞,必须采用高造价、高技术的钢护筒来护壁。
(3)在复杂的地质条件下,人工挖孔桩的施工技术
在工程建设过程中,遇到6~8 m厚的淤泥流砂层,淤泥流砂层下面的强风化和中风化层厚度较小,地表不平;若无防渗性能较好的粘性转化层,钢护筒无法插入较密实的强风化地层,则在钢护筒与地层部分处产生淤沙或流沙,并由此产生泥沙、流沙。在基坑开挖过程中,在外界压力作用下,会产生大量的沙砾流,从而导致基坑工程无法进行,甚至危及工程工人的人身安全。其方法为:通过多次实验及实践,在钢护筒外侧~1 m的区域,用111拉森111钢桩锚固钢板桩,对不能锁定的部位,应在钢板桩外侧加一道密闭的止水、止水、止水等防护环。钢板桩因其刚度大、断面较窄等特点,能有效地钻进中风化层,堵塞泥沙、砂流等,大大减少了施工难度,加快了施工进度。
钻孔内部开挖
(1)粘土,淤泥,流砂开挖的施工技术
使用铲,铲等工具来开挖井眼内的泥土、泥沙、流沙。深大基坑采用分层开挖方式,对于粘土,一般按 m~ m一区间进行,在此基础上进行下一道工序;在泥沙和砂土层中,一般每隔 m到 m一个区段。在强风化层中,常采用混凝土护壁,无需设置水泥护壁即可达到自身稳定。
(2)强风化及中风化地层的挖掘
针对强风化中风化岩层(最厚可达到6 m),采用风镐开挖,采用空气压缩机或空气压缩机辅助加压。
(3)强风化强风化层的挖掘
按设计要求,在2 m以上的强风化层中进行钻孔,由于该岩层为较密、较硬的红色砂岩,所以其硬度因子 f约为10。采用风镐开挖,每天开挖100~200 mm,难以满足施工进度的需要。根据几年来的生产经验和充分论证,提出了毫秒差动爆破技术是可行的。
施工技术处理
要保证人工挖孔的质量与安全,就必须有精准的施工技术,所以,在施工之前,要对钻孔桩施工场地的地质钻井数据进行仔细的研究,依据数据选取合适的技术,并针对工程中常见的问题,给出相应的处理方法。
孔璧泥砂坍方技术的治理
在工程建设中,经常会碰到砂性土、粉砂层和砂砂层等,从而导致周边土的坍塌。在不大涌水量和不严重塌陷的情况下,可以采用挡土板支护,采用25 mm口径的圆形钢管或钢筒钻孔钻孔,进行水泥护壁。
沙砾层的治理
在施工中,如果遇上厚度很大的沙砾层或粉沙层,尤其是在高水位条件下,挡土墙周边土体发生大面积崩落,形成一种“悬空”的局面,一旦没有了支护,墙体将产生开裂,最终破坏。首先,顶板支护选用20 mm厚的圆钢管,在顶板上打2-4根钢丝绳,与地基桩相连。b.将围护墙体竖向加劲肋向外凸出20 cm,并与下层挡墙竖向钢筋、箍筋结合,然后浇注成形。如有必要,可在开挖桩的中部护壁上预留200 mm左右的钻孔,但是钻孔的部位要选择坚硬的土壤,并采用水泥土桩或竹桩将围护墙与周边土体进行锚固。这样的话,防御就不会被打破。c. 在已经成形的护壁上钻孔,向土孔中填充灌浆,以充填、渗透和挤紧的方法,增强挡墙周围土体,阻止墙体周泥砂塌落,增加桩周摩阻。介绍了常用的粉煤灰、早强型水泥及钙粘砂等多种抗压灌浆材料。
钻孔灌注桩的施工技术
作为一项关键技术,在工程实践中必须加强对其技术措施的研究,以保证孔桩的质量。首先,在灌注混凝土前,应检查孔底的地质条件和钻孔深度,清理钻孔底部,尽可能排除小孔桩沉桩过程中产生的水。b. 在6米以上深的钻孔中,必须小心避免混凝土分离和阻塞大部分或全部的地下水。c.当完全干燥的混凝土后,进行抽运。由于水泥砂浆的厚度,比地基的保护层还要高,没有任何的渗漏,必须先抽水,然后再进行其他的处理。清除表面水泥,把它移出洞口,继续下一个步骤。
人工钻孔灌注桩常见问题
在遇流动的淤泥和流沙时,应采用钢护筒进行成孔。对可能出现坍方的部位,应进行深基坑、深基坑、浅基坑支护、基坑支护等措施。必须保证砼的密实,以防渗漏。
如果是少量的地区,应先将周边无砂地带挖得很深,使之变成一口水井,再以此为水井,再将其置于地下水位之上,再用泵将其从地下抽取出来,将其底部及周边的地下水位降低至井口底部,以防止洪水泛滥。
若因地下水量过多而引起周边已有建筑物出现沉陷,需在泵送井边增设灌水点(管道),或在已开挖但未完成的部位补入,以保持水压力均衡、基础稳定。
人工钻孔灌注桩的安全性
在建筑工程中,人工挖孔桩的施工中,一定要确保安全管理不能出错,过去发生的各类人工挖孔桩施工安全事故,都与施工现场的安全管理体制不健全有关,这也是导致事故发生的重要原因之一,在人工挖孔桩施工现场的安全管理制度中,并没有配备专业安全员。一场悲剧,一场事故一定有它的成因,对已发生的事故进行剖析有助于预防新的事故的重演。在剖析了过去发生的钻井桩基施工事故的成因后,我们意识到了安全管理系统的重要性,所以,要使建筑项目的安全管理系统能够更好的实施,就必须要完善和完善的安全管理系统,保证施工的正常进行,从而保证了人工钻井桩的合理使用。
五、人工挖孔桩和钻孔灌注桩的优点和缺点比较
钻孔灌注桩优缺点
1、因提升臂上下移动速度较慢,导致在施工中的砼强度不够,容易产生夹泥芯、缩颈和断桩等缺陷,严重地降低了钻孔的成桩效果。
2、施工中,由于管道的高强度往复移动,使得浆液沿管壁持续向内渗入,严重影响了灌注桩的混凝土结构。
3、受工地工作面积限制,部分地段不能施工。
4、实现了施工的自动化,减轻了施工人员的工作强度,增加了施工的效率。
人工挖孔桩优缺点
1、采取人工挖掘,直挖,电葫芦挖掘钻孔的技术。
2、人工挖孔桩的施工危险性较大,对其安全性的控制也比较严格。
3、人工挖孔桩的方法简单,而且桩的质量也比较稳定。
结论
通过对上述问题的讨论,说明了两种成孔方法在施工中具有各自的优点。近年来,在实际施工中,常用的桩基础有钻孔桩和人工挖桩。然而,各种类型的桩都有各自的缺点,因此,在进行设计时,必须认真阅读工程地质调查报告及周边情况,结合专业人员的评审意见,慎重选用桩基础型式。
在建设过程中,无论采取何种桩型,都必须编制详细的施工组织设计,严格按照相关的标准和操作规程执行,以保证项目的质量。
从客观上讲,在良好的地质情况下,人工开桩可以很直观地反映出土层的承载力,而且,其成桩品质好、直径大、承载力高,完全可以达到设计要求。所以,设计人员多偏向于人工开挖孔桩,而本着“和谐社会、以人为本”的思想,对其安全要求较高,在保证工程安全的前提下,尽量选用人工挖孔。当建设企业没有达到一定的安全标准时,应该尽量选用钻孔灌注桩,但对其技术的控制尤其重要,需要熟练掌握施工技术,并对全过程进行严密的监测,才能保证项目的质量。