施工工艺：全方位解析混凝土灌注桩施工技术！

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灌注桩是直接在施工现场的桩位上成孔，然后在孔内灌注混凝土或钢筋混凝土而成。与预制桩相比，具有施工噪声低，振动小、挤土影响小、无需接桩等优点。但成桩工艺复杂，施工速度较慢，质量影响因素较多。根据成孔工艺的不同，分为泥浆护壁钻孔灌注桩、沉管灌注桩、爆扩成孔灌注桩和人工挖孔灌注桩。</p>
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</p>施工工艺流程</p>
</p>一、泥浆护壁钻孔灌注桩</p>
</p>用钻孔机械进行贯注桩成孔时，为防止塌孔，在孔内用相对密度大于1 的泥浆进行护壁的一种成孔施工工艺，此种成孔方式不论地下水位高低的土层都适用。</p>
</p>泥浆护壁钻孔灌注桩按成孔工艺和成孔机械的不同，可分为冲击成孔灌注桩、冲抓成孔灌注桩、回转钻成孔灌注桩和潜水钻成孔灌注桩。其中以回转钻成孔灌注桩应用最多，为国内应用范围较广的成桩方式。</p>
</p>回转钻机具有钻头回转切削、泥浆循环排土、泥浆保护孔壁。施工时是一种湿作业方式；可用于各种地质条件。</p>
</p>泥浆具有排渣和护壁作用，根据泥浆循环方式，分为正循环和反循环两种施工方法。</p>
</p>1.具体的施工工艺流程见下图：</p>
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</p>施工工序</p>
</p>2.操作工艺</p>
</p>（1）施工平台</p>
</p>① 场地内无水时，可稍作平整、碾压以能满足机械行走移位的要求。</p>
</p>② 场地为浅水且水流较平缓时，采用筑岛法施工。桩位处的筑岛材料优先使用黏土或砂性土，不宜回填卵石、砾石土，禁止采用大粒径石块回填。筑岛高度应高于最高水位1.5m，筑岛面积应按采用的钻孔机械、混凝土运输浇筑等的要求决定。</p>
</p>③ 场地为深水时，可采用钢管桩施工平台、双壁钢围堰平台等固定式平台，也可采用浮式施工平台。平台须牢靠稳定，能承受工作时所有静、动荷载，并能满足机械施工、人员操作的空间要求。</p>
</p>（2）护筒</p>
</p>?</p>
</p>钢护筒</p>
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</p>吊桩芯垂直线</p>
</p>① 护筒一般由钢板卷制而成，钢板厚度视孔径大小采用4～8mm，护筒内径宜比设计桩径大100 mm，其上部宜开设1～2 个溢流孔，如图2。</p>
</p>② 护筒埋置深度一般情况下，在粘性土中不宜小于lm；砂土中不宜小于1.5m；其高度尚应满足护筒内泥浆面高度大于地下水位高度的要求。淤泥等软弱土层应增加护筒埋深；护筒顶面宜高出地面300mm。护筒内径应比钻头直径大100㎜。</p>
</p>③ 旱地、筑岛处护筒可采用挖坑埋设法，护筒底部和四周回填黏性土并分层夯实；水域护筒设置应严格注意平面位置、竖向倾斜，护筒沉入可采用压重、振动、锤击并辅以护筒内取土的方法。</p>
</p>④ 护筒埋设完毕后，护筒中心竖直线应与桩中心重合，除设计另有规定外，平面允许误差为50mm，竖直线倾斜不大于1％。</p>
</p>⑤ 护筒连接处要求筒内无突出物，应耐拉、压、不漏水。应根据地下水位涨落影响，适当调整护筒的高度和深度，必要时应打入不透水层。</p>
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</p>泥浆池</p>
</p>（3）护壁泥浆的调制和使用</p>
</p>护壁泥浆一般由水、黏土（或膨润土）和添加剂按一定比例配制而成，可通过机械在泥浆池、钻孔中搅拌均匀。泥浆池的容量宜不小于桩体积的3 倍。泥浆的配置应根据钻孔的工程地质情况、孔位、钻机性能、循环方式等确定。泥浆的密度控制在1.1左右。</p>
</p>（4）钻孔施工</p>
</p>①钻孔前，应根据工程地质资料和设计资料，使用适当的钻机种类、型号，并配备适用的钻头，调配合适的泥浆。</p>
</p>②钻机就位前，应调整好施工机械，对钻孔各项准备工作进行检查。</p>
</p>③钻机就位时，应采取措施保证钻具中心和护筒中心重合，其偏差不应大于20mm。钻机就位后应平整稳固，并采取措施固定，保证在钻进过程中不产生位移和摇晃，否则应及时处理。</p>
</p>④钻孔作业应分班连续进行，认真填写钻孔施工记录，交接班时应交待钻进情况及下一班注意事项。应经常对钻孔泥浆进行检测和试验，注入的泥浆的密度控制在1.1左右，排出的泥浆密度宜为1.2～1.4，不合要求时应随时纠正。应经常注意土层变化，在土层变化处均应捞取渣样，判明后记入记录表中并与地质剖面图核对。</p>
</p>⑤开钻时，在护筒下一定范围内应慢速钻进，待导向部位或钻头全部进入土层后，方可加速钻进。</p>
</p>⑥在钻孔、排渣或因故障停钻时，应始终保持孔内具有规定的水位和要求的泥浆相对密度和黏度。</p>
</p>（5) 清孔: 清孔分两次进行。第一次清孔：在钻孔深度达到设计要求时，对孔深、孔径、孔的垂直度等进行检查，符合要求后进行第一次清孔；清孔根据设计要求，施工机械采用换浆、抽浆、掏渣等方法进行。以原土造浆的钻孔，清孔可用射水法，同时钻机只钻不进，待泥浆相对密度降到1.1左右即认为清孔合格；如注入制备的泥浆，采用换浆法清孔，至换出的泥浆密度小于1.15～1.25时方为合格。第二次清孔：钢筋骨架、导管安放完毕，混凝土浇筑之前，进行第二次清孔。第二次清孔根据孔径、孔深、设计要求采用正循环、泵吸反循环、气举反循环等方法进行。第二次清孔后的沉渣厚度和泥浆性能指标应满足设计要求，一般应满足下列要求；沉渣厚度摩擦桩≤300mm，端承桩≤50mm，摩擦端承或端承摩擦桩≤100 mm；泥浆性能指标在浇注混凝土前，孔底500mm 以内的相对密度≤1.25，黏度≤28s，含砂率≤8％。不论采用何种清孔方法，在清孔排渣时，必须注意保持孔内水头，防止塌孔。不应采取加深钻孔深度的方法代替清孔。</p>
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</p>钢筋笼加工</p>
</p>（6) 灌注水下混凝土</p>
</p>①混凝土开始灌注时，漏斗下的封水塞可采用预制混凝土塞、木塞或充气球胆。</p>
</p>②混凝土运至灌注地点时，应检查其均匀性和坍落度，如不符合要求应进行第二次拌合，二次拌和后仍不符合要求时不得使用。</p>
</p>③第二次清孔完毕，检查合格后应立即进行水下混凝土灌注，其时间间隔不宜大于30min。</p>
</p>④混凝土应连续灌注，严禁中途停止。</p>
</p>⑤在灌注过程中，导管埋在混凝土中的深度应控制在2～6m。严禁导管提出混凝土面，并有专人测量导管埋深及管内外混凝土面的高差，同时写水下混凝土灌注记录。</p>
</p>⑥在灌注过程中，应时刻注意观测孔内泥浆返出情况，倾听导管内混凝土下落声音，如有异常必须采取相应处理措施。</p>
</p>⑦在灌注过程中宜使导管在一定范围内上下窜动，防止混凝土凝固，增加灌注速度。</p>
</p>⑧为防止钢筋骨架上浮，当灌注的混凝土顶面距钢筋骨架底部lm 左右时，应降低混凝土的灌注速度，当混凝土拌和物上升到骨架底口4m 以上时，提升导管，使其底口高于骨架底部2m 以上，即可恢复正常灌注速度。</p>
</p>⑨灌注的桩顶标高应比设计高出一定高度，一般为0.5～1.0m，以保证桩头混凝土强度，多余部分接桩前必须凿除，桩头应无松散层。</p>
</p>⑩在灌注将近结束时，应核对混凝土的灌入数量，以确保所测混凝土的灌注高度是否正确。</p>
</p>11开始灌注时，应先搅拌0.5～1.0m3 同混凝土强度的水泥砂浆放在料斗的底部。</p>
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</p>检测控制项目</p>
</p>二、沉管灌注桩</p>
</p>套管成孔灌注桩又称打拔管灌注桩，有振动沉管灌注桩和锤击沉管灌注桩两种。是目前建筑工程常用的一种灌注桩。主要应用于粘性土、淤泥、淤泥质土、稍密的沙土及杂填土。</p>
</p>1.振动沉管灌注桩</p>
</p>振动灌注桩采用振动锤或振动冲击锤沉管。施工前，先安装好桩机，将桩管下端活瓣合起来或套入桩靴，对准桩位，徐徐放下套管，压入土中，勿使偏斜，即可开动激振器沉管。桩管受振后与土体之间摩阻力减小，同时利用振动锤自重在套管上加压，套即能沉入土中。</p>
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</p>（a） （b） （c） （d） （e）</p>
</p>振动套管成孔灌注桩成桩过程</p>
</p>（a）桩机就位；（b）沉管；（c）上料；（d）拔出钢管；（e）在顶部混凝土内插入短钢筋并浇满混凝土</p>
</p>振动沉管灌注桩可采用单振法、复振法和反插法施工。</p>
</p>（1）单振法：</p>
</p>既一次拔管法，在管内灌满混凝土后，先振动5~10s，再开始拔管，应边振边拔，每提升0.5m停拔，振5~10s后再拔管0.5m，再振5~10s，如此反复进行直至地面。</p>
</p>(2)复打法：</p>
</p>在同一桩孔内进行两次单打，或根据需要进行局部复打。复打施工必须在第一次浇筑的混凝土初凝之前完成，同时前后两次沉管的轴线必须重合</p>
</p>（3）反插法：</p>
</p>在套管内灌满混凝土后，先振动再拔管，每次拔管高度0.5~1.0m，再把钢管下沉0.3~0.5m。在拔管时分段添加混凝土，如此反复进行并始终保持振动，直到钢管全部拔出地面。反插法能使桩的截面增大，从而提高桩的承载力，宜在较差的软土地基上应用。施工时应严格控制拔管速度不得大于0.5m/min。</p>
</p>2.锤击沉管灌注桩</p>
</p>锤击沉管灌注桩是用锤击打桩机，将带活瓣桩尖或设置钢筋混凝土预制桩尖（靴）的钢套管锤击沉入土中。然后边浇筑混凝土边用卷扬机拔管成桩。成桩工艺如图.</p>
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</p>（a） （b） （c） （d） （e） （f）</p>
</p>锤击沉管灌注桩成桩过程</p>
</p>（a）就位；（b）沉入套管；（c）开始浇筑混凝土；（d）边锤击边拔管，并继续浇筑混凝土；</p>
</p>（e）下钢筋笼，并继续浇筑混凝土；（f）成型</p>
</p>3.套管成孔灌注桩易产生的质量问题及处理</p>
</p>（1）断桩：断桩一般发生在地面以下软硬土层的交接处，并多数发生在粘性土。砂石和松土中很少出现。产生断桩的主要原因有：桩距过小，受邻桩施打时挤土造成的影响；软硬土层间传递水平力大小不同，对桩产生剪应力；混凝土终凝不久，强度弱，受振动和外力扰动；拔管时速度过快，混凝土来不及下落，周围的土迅速回缩，形成断桩。</p>
</p>避免断桩的措施有：布桩不宜过密，桩间距宜大于3.5倍桩径；合理制定打桩顺序和桩架行走路线以减少振动的影响；采用跳打法施工，跳打应在相邻成形的桩达到设计强度的60℅以上进行；认真控制拔管速度，一般以1.2~1.5m/min为宜。</p>
</p>如已查出断桩，应将断桩段拔出，将孔清理干净后，略增大面积或加上箍筋后，再重新浇筑混凝土。</p>
</p>（2）缩颈：</p>
</p>缩颈的桩又称瓶颈桩，桩身局部直径小于设计直径。产生的主要原因是：在含水率很高的软土层中沉桩管时，土受挤压产生很高的空隙水压，拔管后挤向新灌的混凝土而造成桩径截面缩小；拔管速度过快，混凝土流动性差或混凝土装入量少，混凝土出管时扩散差也造成缩颈现象。</p>
</p>预防措施：施工时每次应向桩管内尽量多装混凝土，使之有足够的扩散压力；严格控制拔管速度。处理方法是：若桩轻度缩颈，可采用反插法，局部缩颈可采用半复打法，桩身多处缩颈可采用复打法。</p>
</p>（3）吊脚桩：</p>
</p>是指桩底部混凝土隔空或混凝土中混进泥砂而形成松软层。其形成的原因是预制桩尖质量差，沉管时被破坏，泥砂、水挤入桩管。处理方法：将桩管拔出，纠正桩尖或将砂回填桩孔后重新沉管。</p>
</p>三、爆扩成孔灌注桩</p>
</p>步骤：成孔→放炸药→灌砂及压爆混凝土→引爆成扩大头→检查→置筋→灌筑混凝土。见图。</p>
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</p>四、人工挖孔灌注桩</p>
</p>在桩孔采用人工挖掘方法进行成孔，然后安放钢筋笼，浇注混凝土而成的桩。</p>
</p>施工特点： 设备简单、无噪声、无振动、不污染环境，对施工现场周围原有建筑物的影响小；施工速度快。缺点是人工耗量大开挖效率低安全操作差。</p>
</p>安全要求 ：护壁、通风、联络、照明、人员上下 。</p>
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</p>桩基检测</p>
</p>施工过程：</p>
</p>（1）挖孔：国内主要采用人工挖土成孔，而国外一般为机械挖土。施工人员在保护圈内用常规挖土工具（短柄铁锹、镐、锤、钎）进行挖土，将土运出孔的提升机具主要有卷扬机或电动葫芦、活底吊桶。</p>
</p>（2）辅助工程：主要包括支护、通风、降水。为防止坍孔和保证操作安全，应根据桩径的大小和地质情况采用可靠的支护孔壁的施工，支护方法有钢筋混凝土护圈、沉井护圈和钢套管护圈。钢筋混凝土护圈一般每节高0.8~1m，施工时护圈上下搭接50~75㎜，厚8~15㎝，混凝土用C20或C25，中间配适量的钢筋。后两种护圈主要应用于强透水土层。通风设备主要有鼓风机和送风管，用于向桩孔中强制送入新鲜空气。地下水渗出较少时，可将其随吊桶一起吊出；大量渗水时，可设置集水井，用泵抽出井外；涌水量很大时，可选一桩超前开挖，用泵进行抽水，以起到深井降水的作用。</p>
</p>（3）钢筋混凝土工程：钢筋笼的制作与一般灌注桩的方法相同，钢筋就位用小型吊运机具或履带吊进行；混凝土用水泥强度等级32.5普通水泥或矿渣水泥，下料采用串桶或溜管，连续分层浇捣，每层厚度不超过1.5m，施工完后养护时间不少于7天。</p>
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