灌注樁施工
灌注樁，是直接在樁位上就地成孔，然后在孔內(nèi)安放鋼筋籠灌注混凝土而成。灌注樁能適應各種地層，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(qū)使用。但其操作要求嚴格，施工后需較長的養(yǎng)護期方可承受荷載，成孔時有大量土渣或泥漿排出。根據(jù)成孔工藝不同，分為干作業(yè)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(fā)展很快，還出現(xiàn)夯擴沉管灌注樁、鉆孔壓漿成樁等一些新工藝。
灌注樁施工-干作業(yè)成孔
干作業(yè)成孔灌注樁適用于地下水位較低、在成孔深度內(nèi)無地下水的土質(zhì)，不需護壁可直接取土成孔。目前常用螺旋鉆機成孔。
施工工藝流程
場地清理→測量放線定樁位→樁機就位→鉆孔取土成孔→清除孔底沉渣→成孔質(zhì)量檢查驗收→吊放鋼筋籠→澆筑孔內(nèi)混凝土。
施工注意事項
①開始鉆孔時，應保持鉆桿垂直、位置正確，防止因鉆桿晃動引起孔徑擴大及增多孔底虛土。
②發(fā)現(xiàn)鉆桿搖晃、移動、偏斜或難以鉆進時，應提鉆檢查，排除地下障礙物，避免樁孔偏斜和鉆具損壞。
③鉆進過程中，應隨時清理孔口粘土，遇到地下水、塌孔、縮孔等異常情況，應停止鉆孔，同有關單位研究處 理。
④鉆頭進入硬土層時，易造成鉆孔偏斜，可提起鉆頭上下反復掃鉆幾次，以便削去硬土。若糾正無效，可在孔中局部回填粘土至偏孔處0．5m以上，再重新鉆進。
⑤成孔達到設計深度后，應保護好孔口，按規(guī)定驗收，并做好施工記錄。
⑥孔底虛土盡可能清除干凈，可采用夯錘夯擊孔底虛土或進行壓力注水泥漿處理，然后快吊放鋼筋籠，并澆筑混凝土。混凝土應分層澆筑，每層高度不大于1．5m。
螺旋鉆機
螺旋鉆機
螺旋鉆孔機是利用動力旋轉(zhuǎn)鉆桿，使鉆頭的螺旋葉片旋轉(zhuǎn)削土，土塊沿螺旋葉片上升排出孔外。
鉆孔機由主機、滑輪組、螺旋鉆桿、鉆頭、滑動支架、出土裝置等組成，用于地下水位以上的粘土、粉土、中密以上的砂土或人工填土土層的成孔，成孔孔徑為300mm～600mm，鉆孔深度8—12m。配有多種鉆頭，以適應不同的土層。
1一電動機；2一變速器；3一鉆桿；4一托架；5一鉆頭；6一立柱；
7一斜撐；8一鋼管；9一鉆頭接頭；10一刀板；11一定心尖
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(fā)現(xiàn)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300~600mm，鉆孔深度8~20m。鉆進速度應根據(jù)電流變化及時調(diào)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。
灌注樁施工-泥漿護壁成孔
泥漿護壁成孔灌注樁施工
泥漿護壁成孔灌注樁是利用泥漿護壁，鉆孔時通過循環(huán)泥漿將鉆頭切削下的土渣排出孔外而成孔，而后吊放鋼筋籠，水下灌注混凝土而成樁。成孔方式有正(反)循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆成孔、正(反）循環(huán)潛水鉆成孔、沖擊鉆成孔、沖抓錐成孔、鉆斗鉆成孔等。
施工工藝流程
(1)測定樁位。
平整清理好施工場地后，設置樁基軸線定位點和水準點，根據(jù)樁位平面布置施工圖，定出每根樁的位置，并做好標志。施工前，樁位要檢查復核，以防被外界因素影響而造成偏移。
(2)埋設護筒。
護筒的作用是：固定樁孔位置，防止地面水流入，保護孔口，增高樁孔內(nèi)水壓力，防止塌孔，成孔時引導鉆頭方向。護筒用4—8mm厚鋼板制成，內(nèi)徑比鉆頭直徑大100—200mm，頂面高出地面0．4～0.6m，上部開1一2個溢漿孔。埋設護筒時，先挖去樁孔處表土，將護筒埋入土中，其埋設深度，在粘土中不宜小于1m，在砂土中不宜小于1．5m。其高度要滿足孔內(nèi)泥漿液面高度的要求，孔內(nèi)泥漿面應保持高出地下水位1m以上。采用挖坑埋設時，坑的直徑應比護筒外徑大0．8～1．0m。護筒中心與樁位中心線偏差不應大于50mm，對位后應在護筒外側(cè)填人粘土并分層夯實。
(3)泥漿制備。
泥漿的作用是護壁、攜砂排土、切土潤滑、冷卻鉆頭等，其中以護壁為主。
泥漿制備方法應根據(jù)土質(zhì)條件確定：在粘土和粉質(zhì)粘土中成孔時，可注入清水，以原土造漿，排渣泥漿的密度應控制在1．1～1．3g／cm3；在其他土層中成孔，泥漿可選用高塑性(Ip≥17)的粘土或膨潤土制備；在砂土和較厚夾砂層中成孔時，泥漿密度應控制在1．1—1．3g／cm3；在穿過砂夾卵石層或容易塌孔的土層中成孔時，泥漿密度應控制在1．3～1．5g／cm3。施工中應經(jīng)常測定泥漿密度，并定期測定粘度、含砂率和膠體率。泥漿的控制指標為粘度18～22s、含砂率不大于8％、膠體率不小于90％，為了提高泥漿質(zhì)量可加入外摻料，如增重劑、增粘劑、分散劑等。施工中廢棄的泥漿、泥渣應按環(huán)保的有關規(guī)定處理。
(4)成孔方法
回轉(zhuǎn)鉆成孔。回轉(zhuǎn)鉆成孔是國內(nèi)灌注樁施工中最常用的方法之一。按排渣方式不同分為正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆成孔和反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆成孔兩種。
正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機工作原理
a)、正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆成孔由鉆機回轉(zhuǎn)裝置帶動鉆桿和鉆頭回轉(zhuǎn)切削破碎巖土，由泥漿泵往鉆桿輸進泥漿，泥漿沿孔壁上升，從孔口溢漿孔溢出流人泥漿池，經(jīng)沉淀處理返回循環(huán)池。正循環(huán)成孔泥漿的上返速度低，攜帶土粒直徑小，排渣能力差，巖土重復破碎現(xiàn)象嚴重，適用于填土、淤泥、粘土、粉土、砂土等地層，對于卵礫石含量不大于15％、粒徑小于10mm的部分砂卵礫石層和軟質(zhì)基巖及較硬基巖也可使用。樁孔直徑不宜大于1000mm，鉆孔深度不宜超過40m。一般砂土層用硬質(zhì)合金鉆頭鉆進時，轉(zhuǎn)速取40～80r／min，較硬或非均質(zhì)地層中轉(zhuǎn)速可適當調(diào)慢，對于鋼粒鉆頭鉆進時，轉(zhuǎn)速取50~120r／min，大樁取小值，小樁取大值；對于牙輪鉆頭鉆進時，轉(zhuǎn)速一般取60—180r／min，在松散地層中，應以沖洗液暢通和鉆渣清除及時為前提，靈活確定鉆壓；在基巖中鉆進時，可以通過配置加重鋌或重塊來提高鉆壓；對于硬質(zhì)合金鉆鉆進成孔，鉆壓應根據(jù)地質(zhì)條件、鉆桿與樁孔的直徑差、鉆頭形式、切削具數(shù)目、設備能力和鉆具強度等因素綜合確定。
1一鉆頭；2--泥漿循環(huán)方向；3一沉淀池；4--泥漿池；5一泥漿泵；6--水龍頭；7一鉆桿；8一鉆機回轉(zhuǎn)裝置
反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機工藝原理
b)、反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆成孔由鉆機回轉(zhuǎn)裝置帶動鉆桿和鉆頭回轉(zhuǎn)切削破碎巖土，利用泵吸、氣舉、噴射等措施抽吸循環(huán)護壁泥漿，挾帶鉆渣從鉆桿內(nèi)腔抽吸出孔外的成孔方法。根據(jù)抽吸原理不同可分為泵吸反循環(huán)、氣舉反循環(huán)和噴射{射流)反循環(huán)三種施工工藝，泵吸反循環(huán)是直接利用砂石泵的抽吸作用使鉆桿的水流上升而形成反循環(huán)；噴射反循環(huán)是利用射流泵設出的高速水流產(chǎn)生負壓使鉆桿內(nèi)的水流上升而行程反循環(huán)；氣舉反循環(huán)是利用送人壓縮空氣使水循環(huán)，鉆桿內(nèi)水流上升速度與鉆桿內(nèi)外液柱重度差有關，隨孔深增大效率增加。當孔深小于50m時，宜選用泵吸或射流反循環(huán)；當孔深大于50m時，宜采用氣舉反循環(huán)。
1一鉆頭；2--新泥漿流向；3一沉淀池；4--砂石泵；5一水龍頭；6一鉆桿；7--鉆機回轉(zhuǎn)裝置；8—混合液流向
（5)清孔。
當鉆孔達到設計要求深度并經(jīng)檢查合格后，應立即進行清孔，目的是清除孔底沉渣以減少樁基的沉降量，提高承載能力，確保樁基質(zhì)量。清孔方法有真空吸泥渣法、射水抽渣法、換漿法和掏渣法。
清孔應達到如下標準才算合格：一是對孔內(nèi)排出或抽出的泥漿，用手摸捻應無粗粒感覺，孔底500mm以內(nèi)的泥漿密度小于1．25g／cm3(原土造漿的孔則應小于1．1g／cm3)；二是在澆筑混凝土前，孔底沉渣允許厚度符合標準規(guī)定，即端承樁≤50mm，摩擦端承樁、端承摩擦樁≤100mm，摩擦樁≤300mm。
(6)吊放鋼筋籠。
清孔后應立即安放鋼筋籠、澆混凝土。鋼筋籠一般都在工地制作，制作時要求主筋環(huán)向均勻布置，箍筋直徑及間距、主筋保護層、加勁箍的間距等均應符合設計要求。分段制作的鋼筋籠，其接頭采用焊接且應符合施工及驗收規(guī)范的規(guī)定。鋼筋籠主筋凈距必須大于3倍的骨料粒徑，加勁箍宜設在主筋外側(cè)，鋼筋保護層厚度不應小于35mm(水下混凝土不得小于50mm)。可在主筋外側(cè)安設鋼筋定位器，以確保保護層厚度。為了防止鋼筋籠變形，可在鋼筋籠上每隔2m設置一道加強箍，并在鋼筋籠內(nèi)每隔3—4m裝一個可拆卸的十字形臨時加勁架，在吊放入孔后拆除。吊放鋼筋籠時應保持垂直、緩緩放人，防止碰撞孔壁。
若造成塌孔或安放鋼筋籠時間太長，應進行二次清孔后再澆筑混凝土。
灌注樁施工-套管成孔
沉管灌注樁施工過程
套管成孔灌注樁是利用錘擊打樁法或振動沉樁法，將帶有活瓣式樁靴或帶有預制混凝土樁靴的鋼套管沉入土中，然后邊拔套管邊灌注混凝土而成。若配有鋼筋時，則在澆注混凝土前先吊放鋼筋骨架。利用錘擊沉樁設備沉管、拔管，稱為錘擊沉管灌注樁；利用激振器的振動沉管、拔管，稱為振動沉管灌注樁。
錘擊沉管灌注樁
錘擊沉管灌注樁的機械設備由樁管、樁錘、樁架、卷揚機滑輪組、行走機構(gòu)組成。
錘擊沉管樁適用于一般粘性土、淤泥質(zhì)土、砂土和人工填土地基，但不能在密實的砂礫 石、漂石層中使用。它的施工程序一般為：定位埋設混凝土預制樁尖→樁機就位→錘擊沉管→灌注混凝土→邊拔管、邊錘擊、邊繼續(xù)灌注混凝土(中間插入吊放鋼筋籠)→成樁。
錘擊沉管灌注樁施工
施工時，用樁架吊起鋼樁管，對準埋好的預制鋼筋混凝土樁尖。樁管與樁尖連接處要墊以麻袋、草繩，以防地下水滲入管內(nèi)。緩緩放下樁管，套人樁尖壓進土中，樁管上端扣上樁帽，檢查樁管與樁錘是否在同一垂直線上，樁管垂直度偏差≤0．5％時即可錘擊沉管。先用低錘輕擊，觀察無偏移后再正常施打，直至符合設計要求的沉樁標高，并檢查管內(nèi)有無泥漿或進水，即可澆筑混凝土。管內(nèi)混凝土應盡量灌滿，然后開始拔管。凡灌注配有不到孔底的鋼筋籠的樁身混凝土時，第一次混凝土應先灌至籠底標高，然后放置鋼筋籠，再灌混凝土至樁頂標高。第一次拔管高度應控制在能容納第二次所需灌人的混凝土量為限，不宜拔得過高。在拔管過程中應用專用測錘或浮標檢查混凝土面的下降情況。
錘擊沉管樁混凝土強度等級不得低于C20，每立方米混凝土的水泥用量不宜少于300Kg�；炷撂涠仍谂滗摻顣r宜為80—100mm，無筋時宜為60～80mm。碎石粒徑在配有鋼筋時不大于25mm，無筋時不大于40mm。預制鋼筋混凝土樁尖的強度等級不得低于C30�；炷脸溆禂�(shù)(實際灌注混凝土體積與按設計樁身直徑計算體積之比)不得小于1．0，成樁后的樁身混凝土頂面標高應至少高出設計標高500mm。
振動沉管灌注樁
振動錘樁
振動沉管灌注樁是利用振動樁錘(又稱激振器)、振動沖擊錘將樁管沉人土中，然后灌注混凝土而成。這兩種灌注樁與錘擊沉管灌注樁相比，更適合于稍密及中密的砂土地基施工。振動沉管灌注樁和振動沖擊沉管樁的施工工藝完全相同，只是前者用振動錘沉樁，后者用振動帶沖擊的樁錘沉樁。
振動灌注樁可采用單打法、反插法或復打法施工。
單打法是一般正常的沉管方法，它是將樁管沉人到設計要求的深度后，邊灌混凝土邊拔管，最后成樁。適用于含水量較小的土層，且宜采用預制樁尖。樁內(nèi)灌滿混凝土后，應先振動5—10s，再開始拔管，邊振邊拔，每拔0．5～1．0m停拔振動5—10s，如此反復進行，直至樁管全部拔出。拔管速度在一般土層內(nèi)宜為1．2～1．5m／min，用活瓣樁尖時宜慢，預制樁尖可適當加快，在軟弱土層中拔管速度宜為0．6～0．8m／min。
反插法是在拔管過程中邊振邊拔，每次拔管0．5～1．0m，再向下反插0.3～0．5m，如此反復并保持振動，直至樁管全部拔出。在樁尖處1．5m范圍內(nèi)，宜多次反插以擴大樁的局部斷面。穿過淤泥夾層時，應放慢拔管速度，并減少拔管高度和反插深度。在流動性淤泥中不宜使用反插法。
復打法是在單打法施工完拔出樁管后，立即在原樁位再放置第二個樁尖，再第二次下沉樁管，將原樁位未凝結(jié)的混凝土向四周土中擠壓，擴大樁徑，然后再第二次灌混凝土和拔管。采用全長復打的目的是提高樁的承載力。局部復打主要是為了處理沉樁過程中所出現(xiàn)的質(zhì)量缺陷，如發(fā)現(xiàn)或懷疑出現(xiàn)縮頸、斷樁等缺陷，局部復打深度應超過斷樁或縮頸區(qū)1m以上。復打必須在第一次灌注的混凝土初凝之前完成。
