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第三節 鉆孔樁基礎施工

鉆孔灌注樁是采用不同的鉆孔方法,在地層中按要求形成一定形狀(斷面)的井孔,達到設計標高后,將鋼筋骨架吊入井孔中,再灌注混凝土(有地下水時灌注水下混凝土),成為樁基礎的一種工藝。

鉆孔樁可用于無水基礎,也可用于水中基礎。在河水不深時,可采用筑島施工。在深水江河中,可采用鋼圍堰內鉆孔施工。鉆孔樁基礎根據地基條件可深可淺。一般為20~30m。鉆孔樁的直徑可大可小。橋梁基礎的鉆孔樁直徑,一般為0.8~1.5m。近年來,鉆孔灌注樁基礎已在橋梁基礎工程中占據重要地位,并向大直徑、多樣化(變截面樁、空心樁、變截面空心樁)方向發展。

一、施工準備工作

施工前應進行細致的施工調查,全面掌握現場實際情況,及時發現存在的問題,并據以編制施工組織設計和施工方案,做到科學、合理的組織施工。

施工前應嚴格做好各項技術準備工作。主要包括:圖紙會審、施工組織設計和施工方案編制、施工測量及放樣、輔助工程設計、施工技術交底、原材料試驗及檢驗、試樁等。

鉆孔的準備工作主要有樁位測量及放樣、平整施工場地、布設施工便道、設置供水供電系統、機具選型、制作和埋設護筒、泥漿備料與調制、沉淀出渣等。

(一)機具選型

(1)鉆孔樁施工應根據地質情況、設計樁長、樁徑以及施工條件選擇鉆機類型,同時應兼顧施工工期、經濟成本等影響因素。

(2)鐵路橋梁鉆孔樁施工可選用沖擊鉆機、旋轉鉆機、旋挖鉆機以及套管鉆機等鉆孔設備。深孔、大直徑鉆孔樁施工時也可選用全液壓動力頭鉆機等設備。

(3)鉆孔樁樁位地層地質變化較大時可選用不同類型鉆機分層施工。

(4)沖擊鉆機適用于黏性土、砂類土、礫石、卵石、漂石、軟硬巖層及各種復雜地質的樁基施工。

(5)旋轉鉆機適用于下列土層范圍。

①正循環旋轉鉆機:黏性土、砂類土、含少量礫石、卵石(含量少于20%)的土、軟巖。

②反循環旋轉鉆機:黏性土、砂類土、含少量礫石卵石(含量少于20%,粒徑小于鉆桿內徑的2/3)的土、軟巖、硬巖。

(6)旋挖鉆機適用于各種土質地層,如砂類土、礫石、卵石、軟白~中硬基巖等。

(7)套管鉆機適用于黏性土層砂類土,但不宜在地下水位以下有超過5m厚的細砂層時使用。

(二)平整場地,測定樁位

在河灘上鉆孔,施工場地應整平夯實,土質松軟時,應予換填。在淺水中鉆孔,可先筑島,在島上安裝鉆機。在深水中鉆孔,可用圍堰筑島或搭施工平臺,也可在船上安裝鉆機。水上鉆孔筑島或工作平臺頂面高程應高出施工期可能出現的最高水位0.5~1.0m。

平整場地后,應根據設計樁位,準確定出鉆孔中心位置。

(三)制作和埋設護筒

1.護筒的作用

固定樁位。護筒的圓心即為鉆孔樁的中心。

鉆頭導向。開孔階段,鉆頭全靠護筒導向,并限制其活動范圍以免開孔過大或方向不正。

保護孔口。施工中,由于鉆機振動、孔口積水或鉆頭、抽渣筒起落碰撞等影響,容易使孔口坍塌,護筒對保護孔口有明顯的作用。

防止孔壁坍塌。埋設護筒可以提高鉆孔內水位,增加孔內靜水壓力,有利于防止孔壁坍塌。

2.護筒的種類

護筒是重復使用的設備,故在構造上要求堅固耐用,便于安裝、拆除,不漏水。根據所用材料,主要分為木護筒、鋼筋混凝土護筒和鋼護筒三種。

3.護筒底端埋置深度

①旱地或淺水處:對于不透水的黏性土,護筒埋深為其直徑的1.0~1.5倍,不得少于1.0m;對于砂土可將護筒周圍0.5~1.0m范圍內的砂土挖除,夯填黏性土至護筒底下0.5m以下。

②深水及河床軟土、淤泥層較厚處,護筒底端應盡可能沉入到不透水層黏性土內;河床內無黏性土時,應沉入到大礫石、卵石層內0.5~1.0m。

③對有沖刷影響的河床,護筒底端應埋入局部沖刷線以下不小于1.0~1.5m。

④冰凍地區,護筒底端應埋入冰凍層以下0.5m。

4.埋設護筒的方法

護筒埋設工作是鉆孔灌注樁施工的開始,護筒平面位置與豎直度準確與否,護筒周圍和護筒底角是否緊密、不透水,對成孔、成樁的質量都有重大影響。埋設時,護筒中心軸線應對正測量標定的中心樁位中心,其偏差不得大于5cm,并應嚴格保持護筒的豎直位置。按照不同條件,護筒的具體埋設方法有挖埋法、圍堰筑島法、搭設支架平臺、浮船平臺等。護筒埋設應該符合下列規定:

(1)旱地或水深小于3m,當筑島底部無軟弱土層或淤泥和軟土不厚時,護筒可采用明挖埋設方法,護筒底部和四周所填黏質土必須分層夯實。

(2)水深小于3m,當筑島底部淤泥和軟土層較厚時應采用長護筒,利用筒內除土、壓重、振動、錘擊沉入,沉入時應嚴格控制平面位置、豎向傾斜和護筒連接質量。

(3)在水深大于3.0m以上的水域沉入護筒應利用工作平臺和導向架輔助,采用振動、錘擊、射水等方法沉入。

(4)護筒頂面宜高出施工水位或地下水位2m,并高出施工地面0.5m,其高度尚應滿足孔內泥漿面高度的要求。

(5)沉設到位的護筒,頂面允許偏差為50mm,傾斜度允許偏差為1%。

(6)多節護筒連接時,接縫應牢固、不漏水,筒內連接處應無突出物。

(7)鉆孔、吊放鋼筋籠及澆注水下混凝土過程中不得撞擊護筒。當利用護筒固定鋼筋籠和支撐澆注漏斗時,應采取可靠措施,防止護筒下沉、上浮或破壞。

(四)泥漿備料與調制

1.泥漿在鉆孔中的作用

①固壁作用:泥漿在鉆頭沖擊或擠壓下,滲入孔壁四周形成一層泥漿保護層,隔斷孔內外水流,防止孔壁受沖刷而坍塌,且泥漿密度大于水,孔內泥漿漿位又高于孔外水位,故在孔內有一向外的壓力,也有利于防止孔壁坍塌。

②浮渣作用:因泥漿密度大,與鉆渣混合一起,可使鉆渣懸浮起來,便于出渣。

③冷卻鉆頭:使鉆頭保持一定硬度,減少鉆頭磨損。

2.泥漿的性能

不同條件下鉆孔樁對泥漿的性能要求不同,具體見表3-2。

表3-2 泥漿性能指標

注:相對密度是泥漿密度與4℃純水密度之比(又稱比重)。

3.泥漿的制備

鉆孔樁施工應根據地層情況及鉆孔方法進行泥漿護壁,在砂類土、碎(卵)石類土或黏土夾層中鉆孔時,應制備泥漿護壁;在黏性土中鉆孔,當塑性指數大于15,浮渣能力能滿足施工要求時,可利用孔內原土造漿護壁;利用沖擊鉆機鉆孔,可將黏土加工后投入孔中,利用鉆頭沖擊造漿。

泥漿配合比應通過試驗確定,泥漿制備材料宜就地取材進行,不能就地取材時應經經濟比選確定。制漿材料包括黏性土、膨潤土、聚合物等。

通常情況下,泥漿由黏土與水拌和而成,一般選擇塑性指數大于17的黏土。當缺少適宜的黏土時,可用較差的黏土,并摻入部分塑性指數大于25的黏土。若采用砂黏土時,其塑性指數不宜小于15,其中大于0.1mm的顆粒不宜超過6%。循環泥漿含砂率不得超過8%。

黏土的備料數量:砂質河床時,黏土備料數量約為鉆孔體積的70%~80%,砂、卵石層河床時,其數量約為鉆孔體積的100%~120%。

泥漿的攪拌用泥漿攪拌機或人工調和而成,調好的泥漿儲存在泥漿池內,用泥漿泵泵入鉆孔內。為了節省黏土,利用從排漿孔排出的泥漿,經排泥溝排至沉淀池,將鉆渣等雜質沉淀后,泥漿再流入泥池內,并補充清水再拌和泥漿。

采用泥漿護壁進行鉆孔施工時應設置泥漿循環系統。泥漿的循環系統應包括制漿池、貯漿池、沉淀池、循環槽、泥漿分離器等。

鉆機較分散時,宜每臺鉆機單獨設置泥漿循環系統。鉆機較集中時,可采用集中制漿與供漿。水上鉆孔樁施工,泥漿制備及循環宜采用泥漿船,也可利用深護筒作泥漿池。泥漿不得污染河流。

二、鉆孔

鉆孔樁施工的主要設備是鉆機,根據鉆進方式不同,可分為沖擊法、旋轉鉆法和旋挖鉆法等。

(一)沖擊型鉆機鉆孔

其施工方法是用卷揚機帶動鋼絲繩,鋼絲繩吊著重力式沖擊鉆頭,往復吊起和落下,利用墜落時鉆頭所產生的沖擊能量砸破地層,或將土石破碎擠入孔壁中。用沖擊型鉆機成孔的施工方法適用于多種地基,從大小不等的卵石層到堅硬的巖石,不過它的成孔速度較慢。

由于鉆渣沉在孔底影響鉆進效果,所以要用泥漿浮起鉆渣,再用特制的出渣筒(如圖3-5所示)或用管形鉆頭將鉆渣抽出孔外。

(二)旋轉式鉆機成孔

旋轉式鉆機成孔簡稱鉆孔澆注樁。所用鉆機由鉆機機身、鉆桿及鉆頭組成。根據所在地層不同,可以分別換用不同形式的鉆頭。例如用刮刀鉆頭來對付松軟的地層;用牙輪鉆頭來對付堅硬的巖石。

除卵石地層外,各種地質條件基本上都可以采用這種鉆孔樁。它的鉆孔速度比沖擊型鉆機要快得多。

使用旋轉式鉆機鉆孔可有兩種不同的排渣方法。

(1)正循環排渣法(圖3-6)

圖3-5 抽渣筒(單位:mm)

圖3-6 正循環旋轉鉆機施工

鉆孔時在地面上用泵將過濾干凈的泥漿從空心鉆桿內部泵入孔底,鉆渣就隨著泥漿在鉆孔中上浮,不斷地向上排入地面的泥漿池內。

(2)反循環排渣法(圖3-7)

泥漿從鉆孔口注入。此時要求將鉆桿的內腔做得稍大一些。在鉆桿的兩側還要加設送氣鋼管。施工時將壓縮空氣由地面通過送氣鋼管壓送到鉆頭底部。此時壓縮空氣氣泡和鉆孔底部的泥漿混合鉆渣后形成一種相對密度較輕的混合物(泥漿+鉆渣+空氣)?;旌狭算@渣的泥漿通過鉆桿內腔上浮到鉆機上端的連于鉆桿鋼管的排渣軟管內,被排放到鉆渣處理池中進行分離。分離后的泥漿可以循環使用。

圖3-7 反循環鉆孔灌注成孔原理

這種排渣方法的排渣能力很強。所以反循環法比正循環法效率更高,鉆進速度更快,是一種常用的施工方法。

(三)旋挖鉆機成孔

旋挖鉆是一種適合建筑基礎工程中成孔作業的施工工藝,廣泛用于市政建設、公路橋梁、鐵路橋梁、高層建筑等基礎施工工程,配合不同鉆具,適應于干式(短螺旋)或濕式(回轉斗)及巖層(巖心鉆)的成孔作業。旋挖鉆及旋挖鉆頭如圖3-8、圖3-9所示。

圖3-8 旋挖鉆施工

圖3-9 旋挖鉆鉆頭

1.鉆頭的選擇

旋挖鉆機鉆頭的選擇應根據土層情況和鉆孔方式進行選用。黏性土、粉土、填土、中等密實以上的砂土地層可選用回轉鉆頭。碎石土、中等硬度的巖石及風化巖層可選用嵌巖鉆頭。

2.施工方法

旋挖鉆機鉆孔,根據不同地質條件可采用干式成孔和濕式成孔。對黏結性好的土層,可采用干式或清水鉆進工藝,無需泥漿護壁。對于松散易坍塌的地層,或有地下水分布、孔壁不穩定的地層應采用靜態泥漿護壁進行鉆進。

3.技術要求

(1)旋挖鉆機開孔施工應輕壓慢進,鉆頭轉速不宜大于10r/min,待主動鉆桿全部進入孔后,方可逐步加速進行正常鉆進。

(2)鉆孔過程中應根據地質情況控制進尺速度,防止卡鉆和埋鉆。不同地層中鉆進應符合下列規定:

①在硬塑層中鉆進時應采用快轉速鉆進,以提高鉆進效率。

②在砂層等松散易坍塌的地層中鉆進時應采用慢轉速慢鉆進,并應適當增加泥漿比重和黏度。

③在易縮徑的地層中鉆進時應適當增加掃孔次數,防止縮徑。

④由硬地層鉆至軟地層時,可適當加快鉆進速度。

⑤由軟地層鉆至硬地層時,應減速慢進。

(3)旋挖鉆機鉆孔過程中應嚴格控制鉆頭的升降速度,減小鉆斗升降對孔壁的擾動,避免造成塌孔事故。

(四)鉆孔中的問題及處理

由于地質構造的復雜性和施工期間各種因素的影響,鉆孔事故時有發生,事故發生后,應及時確認事故類型,采取補救措施,以減少損失,保證工程質量。

1.坍孔

各種鉆孔方法都有可能發生坍孔事故,其表征是孔內水位突然下降,孔口冒細密的水泡,出渣量顯著增加而不見進尺,鉆機負荷顯著增加等。坍孔產生的常見原因有:

①泥漿相對密度不夠及其他泥漿性能指標不符合要求,孔壁未形成堅實泥皮。

②出渣后未及時補漿或孔內水流失造成孔內水頭高度不夠。

③護筒埋設不良,埋深不夠,四周回填質量差。

④鉆進進尺太快,提出鉆錐鉆進時,回轉速度過快,空轉時間太長。

⑤水頭太高,使孔壁滲漿或護筒底形成反穿孔。

⑥清孔、抽渣措施不當,吸泥時風壓風量過大,延續時間太長,破壞了護壁的泥皮等。

⑦吊入鋼筋骨架時碰撞孔壁。

預防和處理:控制進尺速度,選用高質量泥漿,保證護筒埋置深度和孔內水頭高度,吊入鋼筋骨架時應對準鉆孔中心豎直插入,嚴防觸及孔壁。如孔口坍塌,則回填黏土,重埋護筒,重新鉆孔,如孔內坍塌,應查明坍孔原因、位置,然后進行處理。坍孔不嚴重時,可投入黏土加大泥漿的比重,提高孔內水位繼續鉆進;塌孔嚴重時,以黏土、石子、片石混合,回填到高出坍塌部位1~1.5m處再施鉆。

2.鉆孔偏斜

引起鉆孔偏斜的原因有:鉆孔中遇到較大的孤石或探頭石,擴孔較大處,鉆頭擺動偏向一邊,鉆機產生不均勻沉陷,鉆桿彎曲,接頭不正。

預防和處理:應逐個檢查鉆機轉盤、底座水平和鉆桿接頭,及時調正,主動鉆桿彎曲時,要用千斤頂及時調直。鉆孔偏斜時,一般可在偏斜處吊住鉆頭上下反復掃孔。

3.卡鉆

常發生在沖擊鉆孔時,引起卡鉆的原因有:鉆孔形成梅花形,沖錐被狹窄部位卡住;焊補后沖錐大于原鉆頭,高沖程猛擊;沖程太高,泥漿太稠,沖錐被吸住;大繩松放太多,沖錐傾倒,頂住孔壁。

預防和處理:更換鉆頭時,要注意直徑的大小。焊補磨損鉆頭時,不要超過原直徑。發現孔形不規則要及早處理,將孔打圓,以免卡鉆。發生卡鉆后,不要猛拉,以免鉆頭越卡越緊,要弄清情況,再妥善處理,上部卡鉆時可松動鋼絲繩,使鉆頭轉動一下,再向上提,或用小沖程輕打,同時轉動鋼絲繩從下向上掃孔,及時上提鉆頭。鉆頭下卡的處理,可采用順繩下鋼絲繩套住鉆頭,用絞車提起。

4.糊鉆和埋鉆

常出現于正、反循環(含潛水鉆機)回轉鉆進和沖擊錐鉆進。在正反循環回轉鉆進中,糊鉆的表征是在細粒土層中鉆進緩慢,甚至不進尺,出現憋泵現象;在黏土層中沖擊成孔時,由于沖程太大、泥漿黏度過高、鉆渣量大、鉆桿內徑過小,出漿口堵塞以致鉆頭被糊住或被埋住。

預防和處理:對正反循環回轉鉆,可清除泥包,調節泥漿的相對密度和黏度,適當增大泵量和向孔內投入適量砂石解決泥包糊鉆,選用刮板齒小、出漿口大的鉆錐;對于沖擊鉆,還應減少沖程適當控制進尺;若已嚴重糊鉆,應停鉆,清除鉆渣。

5.擴孔和縮孔

擴孔一般表現為局部的孔徑過大,若因擴孔后繼續坍塌影響鉆進時,應按坍孔事故處理。

縮孔即孔徑的超??s小,一般表現為鉆進時卡鉆、提不出鉆頭或者提鉆異常困難。各種鉆孔方法均可能發生縮孔。為防止縮孔,要及時修補磨損的鉆頭和使用優質泥漿護壁。

6.梅花孔或十字孔

在以沖擊錐鉆進時,經常沖成的孔不圓,孔形不規則,故叫做梅花孔或十字孔。形成原因有:錐頂轉向失靈,總在一個方向上下沖擊;泥漿相對密度和黏度過高,鉆頭轉動困難;操作時鋼絲繩太松或沖程太??;地層中有探頭石,造成局部孔壁凸進,成孔不圓。

預防和處理:應經常檢查轉向裝置的靈活性;選用適當黏度和相對密度的泥漿,并適時掏渣;采用高低沖程交替沖擊修整孔形。出現梅花孔或十字孔后,可用片、卵石混合黏土回填鉆孔,重新沖擊。

三、成孔檢查

鉆孔成孔后應進行成孔檢查,檢查內容應包括:孔位中心、孔徑、孔深、傾斜度等。成孔檢查應根據現場檢測條件選擇適宜的檢測方法。檢測應符合下列規定:

(1)成孔孔位中心位置檢測應恢復孔位中心點,采用量尺測定沿線路方向和垂直線路方向的位置偏差。

(2)成孔孔徑檢測可采用籠式檢孔器或井徑儀,前者以檢孔器順利通過為準,后者可根據直接測得的數據進行驗收。

(3)成孔傾斜度檢測可采用鉆桿傾斜法、籠式檢孔器檢測法或電子測斜法。

(4)成孔深度檢測宜采用測繩直接量測。孔深應沿孔周進行量測。

籠式檢孔器的制作應符合下列規定:

①籠式檢孔器應有足夠的剛度,外徑應與設計樁徑相同。

②籠式檢孔器長度宜為4~5倍設計樁徑,且不宜小于6m。

③籠式檢孔器兩端宜制作成錐形,錐形高度不宜小于檢孔器半徑。

籠式檢孔器如圖3-10所示。

圖3-10 籠式檢孔器

四、清孔

在鉆至設計高程后,應及時進行清孔。其目的是抽、換原鉆孔內泥漿,降低泥漿的相對密度、黏度、含砂率等指標,清除鉆渣,減少孔底沉淀厚度,防止樁底存留沉淀土過厚而降低樁的承載力。清孔方法有抽漿清孔法、換漿清孔法、掏渣清孔法、噴射清孔法等。

1.抽漿法清孔

抽漿清孔比較徹底,適用于各種鉆孔方法的摩擦樁、支承樁和嵌巖樁。但孔壁易坍塌的鉆孔使用該法時,操作要注意,防止坍孔。一般用反循環回轉鉆機、空氣吸泥機、水力吸泥機或真空吸泥泵等進行清孔。

2.換漿法清孔

當使用正循環回轉鉆進時,終孔后,停止進尺,稍提鉆錐離孔底10~20cm空轉,并保持泥漿正常循環,以中速將相對密度1.03~1.10的較純泥漿壓入,把鉆孔內懸浮鉆渣較多的泥漿換出。該法對正循環回轉鉆進來說,不需另加機具,且孔內仍為泥漿護壁,不易坍孔。缺點是清孔不徹底,混凝土質量較難保證,而且清孔時間太長,用其他方法鉆孔時,不宜采用該法。

3.掏渣法清孔

該法僅適用于各類土層摩擦樁的初步清孔,對沖擊鉆進,可在清渣前,投入水泥1~2袋,通過沖擊錐低沖程的反復沖拌數次,使孔內泥漿、鉆渣和水泥形成混合物,然后以掏渣工具掏出。

對大直徑、深孔,應在用掏渣法清孔后,再用氣舉抽漿法清孔。

4.噴射法清孔

該法是在灌注混凝土前,對孔底進行高壓射水或射風數分鐘,使沉淀物漂浮后,立即灌注水下混凝土。常在其他方法清孔過程中配合使用。

清孔后要滿足孔底沉淀土層的厚度不大于設計規定,泥漿性能指標符合設計規范要求。

清孔完需檢測孔底沉淀土的厚度不大于設計規定,各項泥漿性能指標不能大于規范值。

五、鋼筋骨架

一般由主筋、加強筋、螺旋箍筋、定位筋四部分組成,其制作方法有卡板成型法、支架成型法、胎具成型法、箍筋成型法、加勁筋成型法等,鋼筋骨架如圖3-11所示。鋼筋骨架的保護層一般為5~8cm,在制作骨架時一定要設置好。通??刹捎媒壴炷令A制塊、焊接鋼筋“耳朵”、鋼墊環法等。制好后的鋼筋骨架必須放在平整、干燥的場地上,每個加勁筋與地面接觸處都墊上等高的木方。

圖3-11 鋼筋籠加工

鋼筋骨架可用吊車吊起垂直放入孔內,相鄰節端應焊接牢固。骨架最上端定位時,必須由測定的孔口標高來計算定位筋的長度,并反復核對無誤后再焊接定位。然后在定位鋼筋骨架頂端的頂吊圈下面插入兩根平行的工字鋼或槽鋼,將整個定位骨架支托于護筒頂端。兩工字鋼或槽鋼的凈距應大于導管外徑30cm。其后撤下吊繩,用短鋼筋將工字鋼或槽鋼及定位筋的頂吊圈焊于護筒上。一方面可以防止導管或其他機具的碰撞而使整個鋼筋骨架變位或落入孔中;另一方面還可以防止骨架上浮。當灌注完畢的混凝土開始初凝時,即要割斷定位骨架豎向筋,使鋼筋籠不影響混凝土的收縮,避免鋼筋混凝土的黏結力受損失。

六、導管

導管是灌注水下混凝土的重要工作,用鋼板卷制焊成或采用無縫鋼管制成。導管的連接方法有法蘭盤、絲扣、卡口三種。內徑一般為25~35cm,中間長2~3m,漏斗下可配長約1m的上端節導管,以便調節漏斗的高度。

導管在使用前和使用一個時期后,除應對其規格、質量和拼裝構造進行檢查外,還需做拼接、過球和水密、承壓、接頭、抗拉等試驗。水密試驗時的水壓應不小于井內水深1.3倍的壓力;進行承壓試驗時的水壓不應小于導管壁可能承受的最大內壓力,可按下式計算:

Pmax=1.3(γchcmaxwHw)  (3-1)

式中 Pmax——導管壁可能承受的最大內壓力,kPa;

γc——混凝土容重(用24kN/m3);

hcmax——導管內混凝土柱最大高度,采用導管全長,m;

γw——鉆孔內水或泥漿容重,小于12kN/m3時不宜灌注水下混凝土,kN/m3

Hw——鉆孔內水或泥漿深度,m。

導管吊放時,應使位置居于孔中,軸線順直,穩步沉放,防止卡掛鋼筋骨架和碰撞孔壁。

七、水下混凝土的灌注

(一)相關規定

水下混凝土原材料選擇、配合比設計、施工等應符合設計要求和《鐵路混凝土工程施工質量驗收標準》(TB 10424—2018)的有關規定。水下混凝土應連續澆注,中途不得停頓,混凝土供應必須滿足混凝土連續澆注的要求。

干作業成孔的鉆孔樁混凝土可按水下混凝土標準進行配制,嚴格按照導管法干孔澆注,樁頂4m范圍內的混凝土應進行振搗。澆注完畢后對樁頂部混凝土應進行養護。

水下混凝土澆注施工流程如圖3-12所示。

圖3-12 水下混凝土澆注施工流程圖

(二)施工準備工作

水下混凝土澆注前應做好以下工作:

(1)應對成孔孔底高程、導管底口高程、泥漿性能指標和沉渣厚度進行檢查。

(2)應對施工機具及人員進行檢查,施工機具和勞動力應滿足最大澆注量的需要。

(3)對混凝土輸送管道和料斗等進行充分濕潤,但不得有明水積存。

(4)檢查砍球裝置的靈敏性和性能是否正常。

(三)施工要求

(1)拆除導管的間斷時間應盡量縮短,每根樁的澆注時間不應過長,宜在混凝土初凝時間內完成。導管實物圖如圖3-13所示。

圖3-13 導管

(2)樁頂混凝土澆注面高程應高出設計樁頂高程0.5~1.0m。

(3)水下混凝土澆注過程中,特別是潮汐地區和有承壓力地下水地區,應注意保持孔內水頭高度。

(4)首批混凝土澆注應滿足下列規定:

①首批澆注混凝土的數量應能滿足導管首次埋置深度(≥1.0m)和填充導管底部的需要,如圖3-14所示,所需混凝土數量可按下式計算:

圖3-14 首批澆注混凝土的數量計算

式中 V——澆注首批混凝土所需數量,m3;

D——實鉆樁孔直徑,m;

H1——樁孔底至導管底端間距,一般為0.4m;

H2——導管初次埋置深度,m;

d——導管內徑,m;

h1——樁孔內混凝土達到埋置深度H2時,導管內混凝土柱平衡導管外(或泥漿)壓力所需的高度,m,即h1=Hwγwc;

其中 Hw——樁孔內混凝土面至樁孔內泥漿頂面高度,

γw——泥漿相對密度,

γc——混凝土相對密度。

②首批水下混凝土澆注完成后,導管埋置深度不得小于1m,并不宜大于3m。

(5)封底完成后,后續水下混凝土澆注應符合下列規定:

①水下混凝土澆注過程中,混凝土澆注速度應保持勻速,應隨時核對混凝土的澆注數量,以確定所測混凝土的澆注高度是否正確。

②混凝土澆注過程中應經常測探孔內混凝土面高程,及時調整導管埋深。導管埋深宜控制在2~6m,最小埋深任何時候不得小于1.0m。當澆注速度較快、導管較堅固并有足夠的起重能力時,可適當加大埋深,但不宜超過8m。

③混凝土澆注情況、澆注數量、澆注時間、混凝土面標高、導管埋深、導管拆除長度以及發生的異常情況等,應由專人記錄。

(四)護筒拆除及樁頭處理

1.護筒拆除

護筒拆除宜在混凝土初凝后、終凝前進行。護筒埋置較深、不易拆除時,宜采用一次性護筒,必須拔除時應有防坍塌和保護成樁樁頭的可靠措施。

2.樁頭處理

(1)陸地埋置深度不大于1.5m的樁頭,宜在混凝土初凝后、終凝前進行挖除處理,挖除深度應滿足樁頂預留不少于30cm的混凝土,并在進行承臺施工時鑿除。樁頭處理如圖3-15所示。

圖3-15 樁頭處理

(2)采用后開挖截除樁頭的方法時,可采用人工配合機械的方法,但距設計高程30cm以內,不得使用大型機械鑿除,應用人工配合小型鑿除設備,樁頭應修整平整。

(3)在鑿除過程中應修整齊預留鋼筋,不得任意彎折鋼筋或加熱后修整。

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