鉆孔灌注樁施工技術(shù)

淺談港口工程中鉆孔灌注樁、嵌巖灌注樁施工一、概述1、什么是灌注樁？機(jī)械成孔灌注樁通常所稱鉆孔灌注樁、沖孔灌注樁等各種利用機(jī)械成孔非擠土混凝土樁，它是在土體中形成一定井孔，達(dá)成設(shè)計(jì)標(biāo)高后（或設(shè)計(jì)要求入巖深度后），將鋼筋骨架吊入井孔中，灌注混凝土成樁。2、灌注樁在港口工程中應(yīng)用現(xiàn)在，灌注樁是應(yīng)用廣泛一大類樁型，適適用于各種土層，能制成較大直徑和各種長(zhǎng)度，能滿足不一樣承載力要求。在房屋建筑、鐵路、公路、水利水電、港口碼頭等工程項(xiàng)目中都得到了廣泛應(yīng)用。港口工程中鉆孔灌注樁通常為水上灌注樁，它受不一樣水深、水流、波浪、潮汐等影響，與陸上灌注樁最大區(qū)分在于須搭設(shè)水上工作平臺(tái)，打設(shè)護(hù)筒，通常情況下還須利用船機(jī)設(shè)備。港口工程中選取灌注樁通常造價(jià)較高，它特點(diǎn)是地質(zhì)復(fù)雜，如表層有拋石或巖面埋藏較淺，不宜采取打入樁。經(jīng)過(guò)多個(gè)項(xiàng)目實(shí)踐，港工灌注樁多采取鉆孔設(shè)備為卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼繩懸吊實(shí)心鉆錐沖擊成孔和正、反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔。尤其是沖擊成孔適適用于各種土層，達(dá)成無(wú)堅(jiān)不催，所以應(yīng)用最多。今天介紹主要是鋼繩沖擊成孔施工法。2、灌注樁工藝流程（鋼繩沖擊成孔法）向孔內(nèi)投放泥漿或粘土安裝、調(diào)試沖擊鉆機(jī)埋設(shè)護(hù)筒測(cè)量放樣場(chǎng)地準(zhǔn)備向孔內(nèi)投放泥漿或粘土安裝、調(diào)試沖擊鉆機(jī)埋設(shè)護(hù)筒測(cè)量放樣場(chǎng)地準(zhǔn)備（工作平臺(tái)搭設(shè)）補(bǔ)充孔內(nèi)泥漿或粘土補(bǔ)充孔內(nèi)泥漿或粘土二次清孔下鋼筋籠清孔起鉆檢驗(yàn)孔形沖擊鉆進(jìn)二次清孔下鋼筋籠清孔起鉆檢驗(yàn)孔形沖擊鉆進(jìn)驗(yàn)樁鑿樁頭灌注混凝土成樁修整孔形撈渣或排渣驗(yàn)樁鑿樁頭灌注混凝土成樁修整孔形撈渣或排渣二、施工準(zhǔn)備施工準(zhǔn)備工作對(duì)于一項(xiàng)工程是否能確保質(zhì)量?jī)?yōu)良和按工期要求順利完成，有相當(dāng)主要作用。施工準(zhǔn)備不充分，正式開(kāi)工時(shí)，缺乏設(shè)備和材料，直接影響質(zhì)量和工期。1、技術(shù)準(zhǔn)備灌注樁工程在開(kāi)工前需要掌握以下關(guān)于資料：（1）施工場(chǎng)地工程地質(zhì)及關(guān)于水文地質(zhì)資料；（2）設(shè)計(jì)圖紙和技術(shù)要求，尤其對(duì)樁位圖、樁結(jié)構(gòu)圖、設(shè)計(jì)說(shuō)明，應(yīng)詳細(xì)閱讀了解清楚，有不明確應(yīng)及時(shí)提出；（3）現(xiàn)場(chǎng)地形圖、管線圖、測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)資料；（4）場(chǎng)地及鄰近區(qū)內(nèi)特殊建筑物分布情況及地下障礙物，如舊基礎(chǔ)、地下工程、報(bào)廢管線等）分布。（本人在正豐碼頭施工中就碰到舊基礎(chǔ)條形梁）（5）施工中全部關(guān)于報(bào)表、規(guī)范、技術(shù)規(guī)格書等。（6）施工組織設(shè)計(jì)編寫。施工組織設(shè)計(jì)編寫應(yīng)依照工程和場(chǎng)地特點(diǎn)，具備針對(duì)性編寫，詳細(xì)內(nèi)容就不做介紹。2、設(shè)備準(zhǔn)備合理選擇施工設(shè)備是確保工程施工主要步驟。標(biāo)準(zhǔn)：（1）能滿足設(shè)計(jì)對(duì)工程技術(shù)要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；（2）適應(yīng)地層特點(diǎn)和施工工法要求（經(jīng)典特例：如臺(tái)江三期魁岐碼頭灌注樁）（3）適應(yīng)場(chǎng)地大小，場(chǎng)地搬運(yùn)，工期要求、供電、供水條件等。慣用灌注樁設(shè)備有：正、反循環(huán)鉆孔施工法和鋼繩沖擊成孔施工法（見(jiàn)筆記）3、材料準(zhǔn)備（1）鋼材選購(gòu)把好規(guī)格品牌和質(zhì)量關(guān)，每批進(jìn)場(chǎng)時(shí)應(yīng)抽樣進(jìn)行檢驗(yàn)試驗(yàn)，滿足要求方能使用；（2）砂、碎石進(jìn)料把好貨源穩(wěn)定程度、質(zhì)量和數(shù)量關(guān)。（3）對(duì)進(jìn)場(chǎng)水泥應(yīng)檢驗(yàn)其技術(shù)指標(biāo)，及時(shí)化驗(yàn)安定性合格和三天強(qiáng)度合格，方可使用。在同一個(gè)鉆孔灌注樁內(nèi)，不允許使用兩種或兩種以上不一樣標(biāo)號(hào)品種水泥。三、工作平臺(tái)搭設(shè)港口工程灌注樁工作平臺(tái)搭設(shè)很主要，通常須依照地形、地質(zhì)、水文等資料做專題方案，經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。1、原場(chǎng)地為淺水（2米以內(nèi)），可采取筑搗。比如土袋圍堰導(dǎo)流（或截流）。場(chǎng)地內(nèi)回填砂改成陸土施工，有許多好處，可節(jié)約護(hù)筒用量和船機(jī)設(shè)備。2、場(chǎng)地為深水，通常需搭設(shè)水上鋼平臺(tái)，此法在橋梁樁和港口工程中應(yīng)用比較多。（結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)談各種做法）四、護(hù)筒水工灌注樁主要有鋼筋混凝土護(hù)筒和鋼護(hù)筒二大類。通常設(shè)計(jì)多采取鋼護(hù)筒。水中護(hù)筒頂標(biāo)高應(yīng)高出設(shè)計(jì)高水位最少50cm，護(hù)筒應(yīng)穿過(guò)軟弱易塌孔土層，進(jìn)入良好土層3米以上（比如粘性土、淤泥質(zhì)粘土）。在港工中護(hù)筒通常采取振動(dòng)錘打入，如表層為拋石層還須采取雙護(hù)筒（大套?。?。位置及垂直控制通常采取在工作平臺(tái)上加設(shè)雙層以上導(dǎo)向架。下沉好護(hù)筒應(yīng)用吊環(huán)吊掛或焊接在施工平臺(tái)上，以防萬(wàn)一塌孔時(shí)。護(hù)筒沉落或偏斜。護(hù)筒底刃腳須加厚以防卷邊造成卡鉆，給鉆孔施工造成困難。（升港碼頭實(shí)例）五、成孔（重點(diǎn)介紹鋼繩沖擊成孔施工方法特點(diǎn)）1、鋼繩沖擊成孔施工是利用卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩，將具備較大質(zhì)量沖擊鉆頭提升至一定高度，然后使鉆頭自由下落，產(chǎn)生較大沖擊能理來(lái)沖擊硬碎巖土層，并利用專門撈渣工具撈取孔內(nèi)渣土巖屑。鉆頭每沖擊一次，就在孔底轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，形成圓形斷面。在易垮孔地層，需要采取高粘度、高密度泥漿，或向孔內(nèi)投入大量粘土球來(lái)保護(hù)孔壁。鋼繩沖擊成孔施工具備設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便，動(dòng)力消耗少，機(jī)械故障少等優(yōu)點(diǎn)，適宜在各種土層應(yīng)用，與回轉(zhuǎn)鉆機(jī)比較，鉆進(jìn)效率較低，清孔難度較大，樁孔不規(guī)則，輕易發(fā)生孔斜及掉鉆頭、卡鉆等孔內(nèi)事故。鋼繩沖擊成孔施工樁孔直徑通常在600～1800mm，最大可達(dá)3000mm，樁孔深度通常在40m左右，深度增加，鉆進(jìn)效率顯著下降。2、施工機(jī)械設(shè)備鋼繩沖擊成孔施工鉆機(jī)主要有WKC系列、廣東沖系列和簡(jiǎn)易鉆架，WKC系列因懸吊鉆錐重量較小，樁徑通常在1.5米以內(nèi)，后兩種在水工中應(yīng)用較多。沖擊成孔鉆頭主要由接頭、鉆頭體、導(dǎo)正裝置和底刃等組成，按鉆頭底部形狀分，有一字形、十字形、工字形、圓形和抽筒鉆形等型式，應(yīng)用較多是十字形鉆頭。3、沖擊施工參數(shù)（詳見(jiàn)稿紙）（1）沖程和沖擊頻率：沖擊即沖擊高度，沖擊頻率則是單位時(shí)間內(nèi)沖擊次數(shù)。增加沖程及沖擊頻率有利于破碎巖土，提升效率，但增大頻率對(duì)沖程影響也較大。（等式）式中n——沖擊頻率（次/min）S——沖程（cm）K——系數(shù)，————————————————4、操作關(guān)鍵點(diǎn)（詳見(jiàn)稿紙）5、撈渣排渣（詳見(jiàn)稿紙）6、清孔（詳見(jiàn)稿紙）六、鋼筋籠制作（詳見(jiàn)稿紙）七、水下砼灌注（主要工序）（一）混凝土材料技術(shù)要求1、水泥：通常選取硅酸水泥、普通硅酸水泥、礦渣硅酸水泥，水泥標(biāo)號(hào)不低于325，使用時(shí)水泥應(yīng)具備出廠合格證及物化檢驗(yàn)單，同一根樁不得選取兩種品牌、標(biāo)號(hào)水泥。2、粗骨料選取質(zhì)地堅(jiān)硬卵石或碎石，通常選取卵礫石、粒徑5～40mm，連續(xù)級(jí)配，粒徑不得大于鋼筋最小凈距1/3，和導(dǎo)管內(nèi)徑1/6～1/8。3、細(xì)骨料選取潔凈符合關(guān)于規(guī)范要求淡水中粗砂。4、外加劑慣用有減水劑、緩凝劑等，外加劑應(yīng)有產(chǎn)品合格證。5、拌適用水對(duì)鋼筋有腐蝕作用（如氯離子含量超標(biāo)）污水、泥水、PH值小于4酸性水等，均不得用于混凝土拌合。（二）混凝土配制1、砼試配在有資質(zhì)試驗(yàn)站進(jìn)行，通常選取三個(gè)不一樣配合比，其中一個(gè)計(jì)算水灰比為基礎(chǔ)配比，另兩個(gè)在基準(zhǔn)水灰比上分別增減水泥5%。用水量與基準(zhǔn)配比相同。適當(dāng)調(diào)整砂率，做成試塊進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)，從中選定符合要求配比。2、配制砼應(yīng)具備良好和易性。表現(xiàn)在流動(dòng)性、粘聚性和飽水性三個(gè)方面，和易性好即是混在本身自重作用下能夠自行流動(dòng)，具備良好抗離析能力，采取坍落度指標(biāo)來(lái)進(jìn)行衡量，導(dǎo)管灌注時(shí)，水下砼坍落度通常取18～22cm，通常情況下保持1～1.5小時(shí)內(nèi)保持坍落度18～20cm，極具備良好流動(dòng)性。（三）水下砼灌注機(jī)具1、導(dǎo)管采取無(wú)縫鋼管或焊接管卷管制成，接頭有螺紋連接或法蘭連接。最下端一節(jié)導(dǎo)管長(zhǎng)4～6米，不得短于4米，同時(shí)應(yīng)備有1米、0.5米及0.3米短導(dǎo)管。導(dǎo)管規(guī)格：Φ200（適用樁徑800～1200）砼經(jīng)過(guò)能力10m3/小時(shí)Φ230～255（適用樁徑800～15000砼經(jīng)過(guò)能力15～17m3/小時(shí)Φ300≥1500砼經(jīng)過(guò)能力25m3/小時(shí)導(dǎo)管須內(nèi)壁光滑，定長(zhǎng)偏差不超出0.5%，連成導(dǎo)管柱后軸線偏差小于2cm。連接后在0.5～0.7Mpa壓力水下不漏水。2、漏斗和儲(chǔ)料斗可用4～6mm鋼板制作，內(nèi)壁須光滑，斗容積須滿足初灌量要求。3、隔水塞、隔水底蓋（詳見(jiàn)稿紙）4、灌注架：通慣用鉆機(jī)鉆架。5、混凝土攪拌機(jī)：選取強(qiáng)制式攪拌相，容量宜大于350L，并備用1～2臺(tái)，輸送宜選取泵送，優(yōu)先選取商品砼。（三）混凝土灌注工藝1、初灌量確定（主要）混凝土初灌量應(yīng)能滿足最小埋管深度，并形成混凝土、泥漿界面，使泥漿與混凝土分隔開(kāi)來(lái)，滿足導(dǎo)管最小埋深初灌量。（以下內(nèi)容見(jiàn)稿紙）（四）操作關(guān)鍵點(diǎn)（見(jiàn)稿紙）八、常見(jiàn)事故及處理方法：在成孔與灌注砼中，有時(shí)會(huì)碰到一些問(wèn)題，或稱事故，不要慌張，首先要對(duì)問(wèn)題進(jìn)行定性，分析原因，采取適當(dāng)方法。鋼繩沖擊成孔施工常見(jiàn)事故及處理序號(hào)事故現(xiàn)象事故原因處理和預(yù)防1樁孔不圓，抽砂筒下入困難1、鉆頭轉(zhuǎn)向裝置失靈，沖擊時(shí)鉆頭未轉(zhuǎn)動(dòng)；2、泥漿粘度過(guò)高，沖擊轉(zhuǎn)動(dòng)阻力太大，鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)困難；3、沖程太小，鉆頭得不到充分轉(zhuǎn)動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)很小過(guò)1、發(fā)覺(jué)孔不圓，可用碎石粘土回填鉆孔重新沖擊，經(jīng)常檢驗(yàn)轉(zhuǎn)向裝置靈活性；2、調(diào)整泥漿粘度和比重；3、用短沖程和長(zhǎng)沖程交替沖擊修整孔形2鉆孔偏斜1、孔內(nèi)探頭石，漂石大小不均，鉆頭受力不均；2、基巖面產(chǎn)狀較陡；3、鉆進(jìn)時(shí)鉆機(jī)移位；1、鉆遇基巖時(shí)采取短沖程，并使鉆頭充分轉(zhuǎn)動(dòng)，加緊沖擊頻率，進(jìn)入基巖后采取長(zhǎng)沖程鉆進(jìn)，若發(fā)覺(jué)孔斜，應(yīng)回填重鉆；2、發(fā)覺(jué)探頭石后，應(yīng)回填碎石或?qū)@機(jī)稍移向探頭石一側(cè)，用長(zhǎng)種程猛擊探頭石，破碎后再鉆進(jìn)。3、經(jīng)常檢驗(yàn)鉆機(jī)是否發(fā)生位移并及時(shí)調(diào)整3沖擊鉆頭被卡提不起來(lái)1、鉆孔不圓，鉆頭被狹窄部位卡??；2、未及時(shí)補(bǔ)焊鉆頭，鉆頭直徑逐步變小使補(bǔ)焊后鉆頭入孔沖擊被卡；3、上部孔壁坍落物卡住鉆頭；4、在粘土層中沖程太長(zhǎng)，泥漿粘度過(guò)高，以致鉆頭被吸??；5、放繩太多，沖擊鉆頭傾倒頂住孔壁1、應(yīng)正確判斷卡鉆原因，不可盲動(dòng)，預(yù)防越卡越緊；若孔不圓，鉆頭向下有活動(dòng)余地，可向下活動(dòng)并轉(zhuǎn)動(dòng)至孔徑較大處進(jìn)起鉆頭，處理時(shí)可用打撈鉤或打撈活套助提。2、使用合乎規(guī)格鉆頭；3、向孔內(nèi)泵送性能良好泥漿，去除坍落物，替換孔內(nèi)粘度過(guò)高泥漿；4、及時(shí)修補(bǔ)沖擊鉆頭，若孔徑已變小，應(yīng)嚴(yán)格控制鉆頭直徑并在孔徑變小處重復(fù)沖刮孔壁以增大孔徑。5、使用專用工具將頂在孔壁上鉆頭拔正。4鉆頭脫落1、鋼絲繩在轉(zhuǎn)向裝置連接處被磨斷或在靠轉(zhuǎn)向裝置處被扭斷或繩卡松脫2、轉(zhuǎn)向裝置與頂錐連接處脫開(kāi)；3、沖錐本身在微弱截面折斷。1、用打撈活套打撈；2、用打撈鉤打撈；3、用沖抓錐來(lái)抓取掉落沖錐；4、勤檢驗(yàn)易損部位和機(jī)構(gòu)。常見(jiàn)灌注故障及處理方法常見(jiàn)故障產(chǎn)生故障原因故障處理方法隔水塞卡在導(dǎo)管內(nèi)隔水塞翻轉(zhuǎn)或膠墊過(guò)大隔水塞遇物卡??；導(dǎo)管連接不直；導(dǎo)管變形用長(zhǎng)桿沖搗或振搗，若無(wú)效則提出導(dǎo)管，取出隔水塞重放，并檢驗(yàn)民管連接垂直度；拆換變形導(dǎo)管導(dǎo)管內(nèi)進(jìn)水導(dǎo)管連接處密封不好，墊圈放置不平正，法蘭盤螺栓松動(dòng)初灌量不足，未埋住導(dǎo)管提出導(dǎo)管，檢驗(yàn)墊圈，重新安放并檢驗(yàn)密封情況；提出導(dǎo)管，去除灌入混凝土，重新開(kāi)始灌注，增加初灌量，調(diào)整導(dǎo)管底口至孔底高度混凝土在導(dǎo)管內(nèi)出不去混凝土配比不符合要求，水灰比過(guò)小，坍落度過(guò)低；混凝土攪拌質(zhì)量不符合要求混凝土泌水離析嚴(yán)重導(dǎo)管內(nèi)進(jìn)水未及時(shí)發(fā)覺(jué)，造成混凝土嚴(yán)重稀釋，水泥漿與砂、石分離灌注時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，表層混凝土已初凝將混凝土按百分比要求重新拌合并檢驗(yàn)坍落度檢驗(yàn)所使用水泥品種、標(biāo)號(hào)和質(zhì)量，按要求重新拌制。在不增大水灰比標(biāo)準(zhǔn)下重新拌合；上下提動(dòng)導(dǎo)管或搗實(shí)，使導(dǎo)管疏通，若無(wú)效，提出導(dǎo)管進(jìn)