泥漿護(hù)壁成孔灌注樁屬于濕作業(yè)成孔,其關(guān)鍵是保證成孔和混凝土澆筑的質(zhì)量。施工工藝流程為:護(hù)筒設(shè)置→成孔、泥漿護(hù)壁→清孔→安放鋼筋籠→水下灌注混凝土。施工前應(yīng)進(jìn)行工藝性試成孔,數(shù)量不應(yīng)少于2根。
1.護(hù)筒設(shè)置
護(hù)筒是防止孔口土層和顆粒坍塌、墜落的設(shè)施,起到定位、保護(hù)孔口和導(dǎo)向作用。成孔時宜在孔位埋設(shè)護(hù)筒,護(hù)筒設(shè)置應(yīng)符合下列規(guī)定:
(1)護(hù)筒應(yīng)采用鋼板制作,應(yīng)有足夠剛度及強(qiáng)度;上部應(yīng)設(shè)置溢流孔,下端外側(cè)應(yīng)采用黏土填實,護(hù)筒高度應(yīng)滿足孔內(nèi)泥漿面高度要求,護(hù)筒埋設(shè)應(yīng)進(jìn)入穩(wěn)定土層;
(2)護(hù)筒上應(yīng)標(biāo)出樁位,護(hù)筒中心與孔位中心偏差不應(yīng)大于50mm;
(3)護(hù)筒內(nèi)徑應(yīng)比鉆頭外徑大100mm,沖擊成孔和旋挖成孔的護(hù)筒內(nèi)徑應(yīng)比鉆頭外徑大200mm,垂直度偏差不宜大于1/100。
2.泥漿制備
泥漿是由水、膨潤土(或黏土)和添加劑等組成的漿體,泥漿是泥漿護(hù)壁成孔灌注樁成孔質(zhì)量好壞的重要環(huán)節(jié)。泥漿的作用為利用其與地下水之間的壓力差控制水壓力,使泥漿能在孔壁上形成泥皮而加固孔壁,防止坍塌,同時穩(wěn)定孔內(nèi)水位,冷卻鉆具,帶出孔內(nèi)巖土碎屑。泥漿的主要性能有泥漿比重、黏度、靜切力、含砂率、膠體率、失水率、酸堿度等指標(biāo)。護(hù)壁泥漿應(yīng)符合下列規(guī)定:
(1)泥漿可采用原土造漿,不適于采用原土造漿的土層應(yīng)制備泥漿,制備泥漿的性能指標(biāo)應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范的規(guī)定。
(2)施工時應(yīng)維持鉆孔內(nèi)泥漿液面高于地下水位0.5m,受水位漲落影響時,應(yīng)高于最高水位1.5m。
(3)成孔時應(yīng)根據(jù)土層情況調(diào)整泥漿指標(biāo),排出孔口的循環(huán)泥漿的性能指標(biāo)應(yīng)符合規(guī)范的規(guī)定。
(4)廢棄的泥漿、廢渣應(yīng)另行處理,不應(yīng)污染環(huán)境。
3.成孔
正循環(huán)是泥漿經(jīng)鉆桿、鉆具壓入孔底,然后攜帶土層顆粒從鉆桿鉆具與孔壁的間隙返回地面的循環(huán)方式;反循環(huán)是泥漿由孔口經(jīng)鉆桿、鉆具與孔壁的間隙流入孔底,然后攜帶土層顆粒從鉆具、鉆桿抽返地面的循環(huán)方式。
正、反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔鉆進(jìn)應(yīng)符合下列規(guī)定:
(1)成孔直徑不應(yīng)小于設(shè)計樁徑,鉆頭宜設(shè)置保徑裝置;
(2)成孔機(jī)具應(yīng)根據(jù)樁型、地質(zhì)情況及成孔工藝選擇,砂土層中成孔宜采用反循環(huán)成孔;
(3)在軟土層中鉆進(jìn),應(yīng)根據(jù)泥漿補(bǔ)給及排渣情況控制鉆進(jìn)速度;
(4)鉆機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)鉆頭形式、土層情況、扭矩及鉆頭切削具磨損情況進(jìn)行調(diào)整。
沖擊成孔灌注樁施工的關(guān)鍵在于合理確定沖擊鉆頭重量,選擇最優(yōu)懸距、合適的沖擊行程和沖擊頻率。沖擊成孔鉆進(jìn)應(yīng)符合下列規(guī)定:
(1)在成孔前以及過程中應(yīng)定期檢查鋼絲繩、卡扣及轉(zhuǎn)向裝置,沖擊時應(yīng)控制鋼絲繩放松量;
(2)開孔時,應(yīng)低錘密擊,成孔至護(hù)筒下3m~4m后可正常沖擊;
(3)巖層表面不平或遇孤石時,應(yīng)向孔內(nèi)投入黏土、塊石,將孔底表面填平后低錘快擊,形成緊密平臺,再進(jìn)行正常沖擊,孔位出現(xiàn)偏差時,應(yīng)回填片石至偏孔上方300mm~500mm處后再成孔;
(4)成孔過程中應(yīng)及時排除廢渣,排渣可采用泥漿循環(huán)或淘渣筒,淘渣筒直徑宜為孔徑的50%~70%,每鉆進(jìn)0.5m~1.0m應(yīng)淘渣一次,淘渣后應(yīng)及時補(bǔ)充孔內(nèi)泥漿,孔內(nèi)泥漿液面應(yīng)符合泥漿的規(guī)定;
(5)成孔施工過程中應(yīng)按每鉆進(jìn)4m~5m更換鉆頭驗孔;
(6)在巖層中成孔,樁端持力層應(yīng)按每100mm~300mm清孔取樣,非樁端持力層應(yīng)按每300mm~500mm清孔取樣。
旋挖成孔時利用鉆斗與液壓力作為鉆進(jìn)壓力切削土體,將土體裝滿鉆斗后提升出土。旋挖成孔鉆進(jìn)應(yīng)符合下列規(guī)定:
(1)成孔前及提出鉆斗時均應(yīng)檢查鉆頭保護(hù)裝置、鉆頭直徑及鉆頭磨損情況,并應(yīng)清除鉆斗上的渣土;
(2)成孔鉆進(jìn)過程中應(yīng)檢查鉆桿垂直度;
(3)砂層中鉆進(jìn)時,宜降低鉆進(jìn)速度及轉(zhuǎn)速,并提高泥漿比重和黏度;
(4)應(yīng)控制鉆斗的升降速度,并保持液面平穩(wěn);
(5)成孔時樁距應(yīng)控制在4倍樁徑內(nèi),排出的渣土距樁孔口距離應(yīng)大于6m,并應(yīng)及時清除;
(6)在較厚的砂層成孔宜更換砂層鉆斗,并減少旋挖進(jìn)尺;
(7)旋挖成孔達(dá)到設(shè)計深度時,應(yīng)清除孔內(nèi)虛土。
4.清孔
清孔應(yīng)分二次進(jìn)行。第一次清孔應(yīng)在成孔完畢后進(jìn)行。第二次應(yīng)在安放鋼筋籠和導(dǎo)管安裝完畢后進(jìn)行。常用的清孔方法有正循環(huán)清孔、泵吸反循環(huán)清孔和氣舉反循環(huán)清孔。正循環(huán)清孔一般適用于直徑小于800mm的樁孔,當(dāng)孔底沉渣粒徑較大,正循環(huán)難以將其帶上來時,或長時間清孔難以達(dá)到要求時,應(yīng)采用反循環(huán)清孔。
正循環(huán)清孔應(yīng)符合下列規(guī)定:
(1)第一次清孔可利用成孔鉆具直接進(jìn)行,清孔時應(yīng)先將鉆頭提離孔底0.2m~0.3m,輸入泥漿循環(huán)清孔,輸入的泥漿指標(biāo)應(yīng)符合規(guī)范的規(guī)定;
(2)孔深小于60m的樁,清孔時間宜為15min~30min,孔深大于60m的樁,清孔時間宜為30min~45min;
(3)第二次清孔利用導(dǎo)管輸入泥漿循環(huán)清孔,輸入的泥漿應(yīng)符合性能指標(biāo)的規(guī)定。
泵吸反循環(huán)清孔應(yīng)符合下列規(guī)定:
(1)泵吸反循環(huán)清孔時,應(yīng)將鉆頭提離孔底0.5m~0.8m輸入泥漿進(jìn)行清孔,輸入的泥漿指標(biāo)應(yīng)符合規(guī)定;
(2)清孔時,輸入孔內(nèi)的泥漿量不應(yīng)小于砂石泵的排量,應(yīng)合理控制泵量,保持補(bǔ)量充足。
氣舉反循環(huán)清孔應(yīng)符合下列規(guī)定:
(1)排漿管底下放至距沉渣面30mm~40mm,氣水混合器至液面距離宜為孔深的0.55倍~0.65倍;
(2)開始送氣時,應(yīng)向孔內(nèi)供漿,停止清孔時應(yīng)先關(guān)氣后斷漿;
(3)送氣量應(yīng)由小到大,氣壓應(yīng)稍大于孔底水頭壓力,孔底沉渣較厚、塊體較大或沉渣板結(jié),可加大氣量;
(4)清孔時應(yīng)維持孔內(nèi)泥漿液面的穩(wěn)定。
灌注樁在澆筑混凝土前,清孔后泥漿應(yīng)符合性能指標(biāo)的規(guī)定,清孔后孔底沉渣厚度對端承型樁≤50mm,摩擦型樁≤100mm,抗拔、抗水平荷載樁≤200mm。
5.鋼筋籠安裝
鋼筋籠安裝入孔時,應(yīng)保持垂直,對準(zhǔn)孔位輕放,避免碰撞孔壁。鋼筋籠安裝應(yīng)符合下列規(guī)定:
(1)下節(jié)鋼筋籠宜露出操作平臺1m;
(2)上下節(jié)鋼筋籠主筋連接時,應(yīng)保證主筋部位對正,且保持上下節(jié)鋼筋籠垂直,焊接時應(yīng)對稱進(jìn)行;
(3)鋼筋籠全部安裝入孔后應(yīng)固定于孔口,安裝標(biāo)高應(yīng)符合設(shè)計要求,允許偏差應(yīng)為±100mm。
6.水下混凝土灌注
導(dǎo)管法灌注水下混凝土是通過導(dǎo)管由孔底向上頂灌,并在水中養(yǎng)護(hù)的混凝土施工方法。水下混凝土灌注應(yīng)采用導(dǎo)管法,導(dǎo)管配置應(yīng)符合下列規(guī)定:
(1)導(dǎo)管直徑宜為200mm~250mm,壁厚不宜小于3mm,導(dǎo)管的分節(jié)長度應(yīng)根據(jù)工藝要求確定,底管長度不宜小于4m,標(biāo)準(zhǔn)節(jié)宜為2.5m~3.0m,并可設(shè)置短導(dǎo)管;
(2)導(dǎo)管使用前應(yīng)試拼裝和試壓,使用完畢后應(yīng)及時進(jìn)行清洗;
(3)導(dǎo)管接頭宜采用法蘭或雙螺紋方扣,應(yīng)保證導(dǎo)管連接可靠且具有良好的水密性。
混凝土初灌量是水下混凝土施工的關(guān)鍵,通過積聚一定量的混凝土積蓄的能量將導(dǎo)管內(nèi)泥漿逼出,實現(xiàn)水下封底,并保證封底后導(dǎo)管外泥漿不會進(jìn)入混凝土內(nèi)。混凝土初灌量應(yīng)滿足導(dǎo)管埋入混凝土深度不小于0.8m的要求?;炷凉嘧⒂酶羲☉?yīng)有良好的隔水性能。隔水栓宜采用球膽或與樁身混凝土強(qiáng)度等級相同的細(xì)石混凝土制作的混凝土塊。
水下混凝土灌注應(yīng)符合下列規(guī)定:
(1)導(dǎo)管底部至孔底距離宜為300mm~500mm;
(2)導(dǎo)管安裝完畢后,應(yīng)進(jìn)行二次清孔,二次清孔宜選用正循環(huán)或反循環(huán)清孔,清孔結(jié)束后孔底0.5m內(nèi)的泥漿指標(biāo)及沉渣厚度應(yīng)符合規(guī)定,符合要求后應(yīng)立即澆筑混凝土;
(3)混凝土灌注過程中導(dǎo)管應(yīng)始終埋入混凝土內(nèi),宜為2m~6m,導(dǎo)管應(yīng)勤提勤拆;
(4)應(yīng)連續(xù)灌注水下混凝土,并應(yīng)經(jīng)常檢測混凝土面上升情況,灌注時間應(yīng)確?;炷敛怀跄?;
(5)混凝土灌注應(yīng)控制最后一次灌注量,超灌高度應(yīng)高于設(shè)計樁頂標(biāo)高1.0m以上,充盈系數(shù)不應(yīng)小于1.0。
每澆注50m3應(yīng)有1組試件,小于50m3的樁,每個臺班應(yīng)有1組試件。對單柱單樁的樁應(yīng)有1組試件,每組試件應(yīng)有3個試塊,同組試件應(yīng)取自同車混凝土。