泥浆护壁成孔灌注桩施工
更新于 2024-02-27 21:44:27首发于 2024-02-27 21:44:27技术储备/施工技术319前面我们详细的泥浆介绍了钢筋混凝土预制桩施工，今天我们在这里介绍一下混凝土灌注桩施工 。护壁
灌注桩 ：直接在桩位上用机械成孔或人工挖孔 ，成孔在孔内安放钢筋 、灌注工灌注混凝土而成型的桩施桩 。
与预制桩相比 ，泥浆灌注桩具有不受地层变化限制 ，护壁不需要接桩和截桩，成孔节约钢材 、灌注工振动小、桩施噪声小等特点 。泥浆
灌注桩按成孔方法分为泥浆护壁成孔灌注桩 、护壁沉管灌注桩、成孔干作业钻孔灌注桩、灌注工人工挖孔灌注桩等 。桩施
泥浆护壁成孔灌注桩
泥浆护壁成孔是利用泥浆保护稳定孔壁的机械钻孔方法 。它通过循环泥浆将切削碎的泥石渣屑悬浮后排出孔外 ，适用于有地下水和无地下水的土层 。
成孔机械有潜水钻机 、冲击钻机 、冲抓锥等 。
泥浆护壁成孔灌注桩的施工工艺流程 ： 测定桩位 、埋设护筒 、桩机就位 、制备泥浆、机械(潜水钻机 、冲击钻机等)成孔 、泥浆循环出渣、清孔 、安放钢筋骨架 、浇筑水下混凝土 。
1 埋设护筒和制备泥浆
钻孔前 ，在现场放线定位 ，按桩位挖去桩孔表层土，并埋设护筒 。护筒上部设1～2个溢浆孔 ，是用厚4～8mm钢板制成的圆筒 ，其内径应大于钻头直径200mm 。护筒的作用是固定桩孔位置，保护孔口 ，防止地面水流入 ，增加孔内水压力 ，防止塌孔 ，成孔时引导钻头的方向 。
◎护筒顶高出施工水位1.5m ，并高出地面0.3m，
◎保证护筒内泥浆顶标高始终高于外部水位至少1m 。
在钻孔过程中 ，向孔中注入相对密度为1.1～1.4的泥浆 。一般1.2～1.3；易坍地层可提高到1.4左右 。
◎泥浆的作用 ：
- 稳定水压 ，使桩孔内孔壁土层中的孔隙渗填密实 ，避免孔内漏水 ，保持护筒内 水压稳定；
- 护壁 ，泥浆相对密度大 ，加大了孔内的水压力 ，可以稳固孔壁 ，防止塌孔；
- 浮（携） 渣 ，通过循环泥浆可将切削的泥石渣悬浮后排出 ，起到携砂 、排土的作 用 。
2 成孔
（1）回旋（潜水） 钻机成孔
回旋钻机成孔示意图如图2.12所示 。
回旋钻机是一种旋转式钻孔机 ，其防水电机变速机构和钻头密封在一起 ，由桩架及钻杆定位后可潜入水 、泥浆中钻孔。注入泥浆后通过正循环或反循环排渣法将孔内切削土粒 、石渣排至孔外 。
回旋钻机成孔排渣有正循环排渣和反循环（泵举） 排渣两种方式 ，如图2.13所示 。
- 正循环排渣法:在钻孔过程中 ，旋转的钻头将碎泥渣切削成浆状后 ， 利用泥浆泵压送高压泥浆 ，经钻机中心管 、分叉管送入到钻头底 部强力喷出 ，与切削成浆状的碎泥渣混合 ，携带泥土沿孔壁向上运动 ，从护筒的溢流孔排出 。
- 反循环排渣法:砂石泵随主机一起潜入孔内 ，直接将切削碎泥渣随 泥浆抽排出孔外 。
(2) 冲击钻成孔
冲击钻机通过机架 、卷扬机把带刃的重钻头(冲击锤)提高到一定高度 ， 靠自由下落的冲击力切削破碎岩层或冲击土层成孔(图2.14)。
冲击钻头形式有十字形 、工字形 、人字形等 ，一般常用十字形冲击钻头 (图2.15) 。
冲孔前应埋设钢护筒 ，并准备好护壁材料。
冲击钻机就位后 ，校正冲锤中心对准护筒中心 ，在冲程0.4～0.8m范 围内应低提密冲 ，并及时加入石块与泥浆护壁 ，直至护筒下沉3～4m 以后 ，冲程可以提高到1.5～2.0m ，转入正常冲击 ，随时测定并控制 泥浆相对密度 。
施工中 ，应经常检查钢丝绳损坏情况 ，卡机松紧程度和转向装置是否 灵活 ，以免掉钻 。
(3) 冲抓锥成孔
冲抓锥(图2.16)锥头上有一重铁块和活动抓片 ，通过机架和卷扬机将冲抓锥 提升到一定高度，下落时松开卷筒刹车 ，抓片张开 ，锥头便自由下落冲入土 中 ，然后开动卷扬机提升锥头 ，这时抓片闭合抓土 。冲抓锥整体提升至地面 上卸去土渣 ，依次循环成孔。
冲抓锥成孔施工过程 、护筒安装要求、泥浆护壁循环等与冲击成孔施工相同 。
适用于松软土层(砂土 、粘土)中冲孔 ，但遇到坚硬土层时宜换用冲击钻施工。
3 清孔
验孔是用探测器检查桩位 、直径 、深度和孔道情况；清孔即清除孔底沉渣 、淤泥浮土 ，以减少桩基的沉降量 ，提高承载能力。
泥浆护壁成孔清孔时 ，对于土质较好不易坍塌的桩孔 ，可用空气吸泥机清 孔 ，气压为0.5MPa ，使管内形成强大高压气流向上涌 ，同时不断地补足清 水 ，被搅动的泥渣随气流上涌从喷口排出，直至喷出清水为止 。
对于稳定性较差的孔壁应采用泥浆循环法清孔或抽筒排渣 ，清孔后的泥浆 相对密度应控制在1.15～ 1.25。含砂率<=4%(大直径桩2%)
- 检孔器制作
- 检孔器
- 检孔器作业
- 检孔器作业
清孔作业
- 钻孔达到要求深度后 ，采用泥浆泵及时进行清孔 ，避免延时过长 ，泥浆钻渣沉淀而造成清孔困难或坍孔 。
- 钻孔达设计深度终孔后 ，将输浆管下到孔底50～ 80cm，换用比重 1 .05～ 1 .25的新鲜泥浆进行清孔，直到钢筋与导管下入孔内 ，重新测孔 底沉渣厚度 。 直到沉渣厚度满足要求后 ，方可进行下道工序施工。
- 注意保持孔内水头，防止坍孔；
- 清孔后 ，检查孔口 、孔中和孔底提取的泥浆比重的平均值，应符合质量 标准要求 。
- 采取一切措施缩短清孔后至灌注水下砼的时间。
- 不得用加深孔深来代替清孔 。
4 浇筑水下混疑土
泥浆护壁成孔灌注混凝土的浇筑是在水中或泥浆中进行的，故称为浇筑水下混凝土。
水下混凝土宜比设计强度提高一个强度等级 ，必须具备良好的和易性 ， 配合比应通过试验确定 。
水下混凝土浇筑常用导管法(图2.17) 。
浇筑时 ，先将导管内及漏斗灌满混凝土，其量保证导管下端一次埋入混 凝土面以下1.0m以上，然后剪断（或迅速拔出） 悬吊隔水栓的钢丝 ，混 凝土拌和物在自重作用下迅速排出球塞进入水中 。
水下砼灌注过程示意图
导管埋深应保持在2～6m之间
——过小易发生导管进水 ，过大易导致“埋管” 。
导管口初始位置 ，首盘砼用量
◎导管口到孔底的距离不宜太大或太小 ，一般20～40cm.
太大——不利于将沉渣带起，底部砼质量难以保证；
太小——容易堵管 。
◎为防止导管进水 ，首盘砼应使导管埋深不少于1m 。
在浇注前 ，探测孔底泥浆沉淀厚度 ，如大于设计厚度，再次清孔 ，直到满足要求为止 。
砼由拌合站负责生产 ，用斗车运至现场，检查和易性 、 坍落度等指标 。 如不符合要求， 应进行二次拌合 ，二次拌合仍达不到要求 ，不得使用,然后重新按配合比进行称量下料 ，直到满足要求 。
浇注首批砼时应注意 ：
a.导管下口至孔底的距离一般为20～40cm 。
b.第一批砼储备量应确保导管一次埋入混凝土面≥1.0m;
○○所需混数量按公式计算 ：
V≥∏D²/4· (H1+H2)+ (Πd²/4)h1
V—灌注首批砼所需数量（m³） ；
D—桩孔直径（m） ；
H1—桩孔底至导管底端间距 ，一般为0.2～0.4m；
H2—导管初次埋置深度（m） ；
d—导管内径（m） ；
h1—桩孔内砼达到埋置深度H2时 ，导管内砼柱平衡导管外（或泥浆） 压力所需的高 度（m） ，即h1 = rwHw/rc；
由专人测量导管埋深及管内外砼面的高差 ，填写砼浇注记录
封底砼灌入后，应仔细检查封底情况 ，确认封底成功后 ，进行正常浇 注 。
浇注开始时 ，要连续有节奏地进行 ，尽可能缩短拆除导管的时间；
当导管内砼不满时 ，徐徐地浇注 ，防止在导管内造成高压气囊 ，压漏导管 。
当井孔砼面接近钢筋架时 ，使导管保持稍大的埋深 ，并放慢浇注速度； 当井孔砼面进入钢筋骨架一定深度后 ，适当提升导管 ，使钢筋骨架 在砼中有一定的埋深 ，稳定钢筋并注意控制钢筋笼中心位置 。
为确保桩顶质量 ，砼浇筑比桩顶设计标高高0.5（0.6） ～1.0m。
在浇注将近结束时 ，导管内砼柱高度相对减少 ，导管内砼压力降低 ， 而导管外井孔的泥浆稠度增加 、 比重增大。 若出现砼顶升困难 ，可 在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀土 ，使浇注工作顺利进行 。
沉渣厚度 、 砼灌注高度确定
灌注事故处理～二次剪球法
- 如发现导管漏水 ，且事故发生的位置能够确定时 ，可用此法补救 。
- 对工艺 、 经验的要求较高
导管水密承压及接头抗拉试验
导管使用前的水密承压及接头抗拉试验,管内水压不小于孔内水深1.3 倍的压力,也不应小于导管壁和焊缝所能承受灌注砼时最大内压力的 1.3P。
P按以下公式计算:
P=rchc-rwHw
p—导管可能承受的最大内压力(Kpa)；
rc—砼拌和物的比重（取24KN/m³） ；
hc—导管内砼桩最大高度（m） ，以导管全长或预计的最大高度计；
rw—井孔内水或泥浆的容重（KN/m³） ；
Hw—井孔内水或泥浆的深度（m） 。
