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鉆孔壓灌超流態(tài)混凝土樁
鉆孔壓灌超流態(tài)混凝土樁
一、 鉆孔壓灌超流態(tài)混凝土樁簡介
鉆孔壓灌超流態(tài)混凝土樁施工特點是不受地下水位的限制，能在流砂、淤泥、砂卵石、易塌孔的土層中成孔成樁；不易產(chǎn)生斷樁、縮頸、塌孔等質(zhì)量問題；由于樁端土及虛土經(jīng)水泥漿滲透、擠密、固結(jié)；樁周土經(jīng)水泥漿填充、滲透、擠密及超流態(tài)混凝土的側(cè)向擠壓，從而較大地提高單樁承載力；施工中不需泥漿護(hù)壁、不用排污、不需降水、施工現(xiàn)場文明；與干作業(yè)和泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁相比，工序銜接緊湊，施工速度快。逐步成為某些地區(qū)基礎(chǔ)施工的主力樁型。
二、 混凝土樁施工原理及適用范圍
灌注樁的振動小，噪聲低，可進(jìn)行大直徑樁的施工，可獲得很高的單樁承載力，容易確認(rèn)土質(zhì)，容易變更樁長，即使地層的中間層為堅硬層，也可進(jìn)行施工。市街、住宅區(qū)，地下水位高，樁端持力層深，貫通含石塊的中間地層。而鉆孔壓灌超流態(tài)混凝土樁施工的原理是用改裝后的長螺旋鉆機(jī)鉆至設(shè)計深度，在提鉆的同時，通過設(shè)在鉆桿內(nèi)的芯管或直接由鉆桿內(nèi)腔經(jīng)鉆頭上的噴嘴向孔底灌注一定數(shù)量的水泥漿；邊提升鉆桿邊用混凝土泵壓入超流態(tài)混凝土至略高于沒有坍孔危險的位置；提出鉆桿向孔內(nèi)放入鋼筋籠至樁頂設(shè)計標(biāo)高；最后將超流態(tài)混凝土壓灌至樁頂設(shè)計標(biāo)高。該工藝使用于填土層、淤泥土層、粘性土層、粉土層、砂土層及卵石層（粒徑＜150mm，卵石含量30%～40%）等，采用特殊鉆頭也可進(jìn)入強、中風(fēng)化巖石。
三、施工機(jī)械及設(shè)備
1.長螺旋鉆孔機(jī)
國產(chǎn)長螺旋鉆孔機(jī)經(jīng)改裝和改造后，均能滿足該樁的施工工藝要求。如果樁徑加大，樁長加長，也可采用循環(huán)鉆機(jī)的鉆桿壓灌超流態(tài)混凝土，此時只需把混凝土泵上的軟管接在鉆桿旋轉(zhuǎn)接頭上便可。
2.混凝土泵及輸送管道
混凝土泵一般選用泵壓小于7N/mm²的中壓式柱塞泵。壓灌超流態(tài)混凝土?xí)r，通常選用混凝土排量為30～60m³/h，水平運距為200～500m、豎向運距為50～100m的中壓式柱塞泵。輸送管道的管徑應(yīng)根據(jù)混凝土排量、泵送壓力和骨料****粒徑確定。
3.注漿泵及混凝土攪拌機(jī)
注漿泵是鉆孔壓灌超流態(tài)混凝土樁的必備設(shè)備。超流態(tài)混凝土為專利產(chǎn)品。均在現(xiàn)場制備，故需配備混凝土攪拌機(jī)。
4.施工方法
4.1施工程序
（1）鉆機(jī)就位。
（2）鉆至設(shè)計深度后空鉆清底-注水泥漿。
（3）提起鉆桿，使鉆頭離孔底100～200mm，將配制好的水泥漿（水灰比為0.45～0.55）有鉆桿內(nèi)腔經(jīng)鉆頭上的噴嘴向孔底灌注水泥漿，其注入量為樁體積的3%～10%。
（4）壓灌超流態(tài)混凝土。邊提升鉆桿邊用混凝土泵由鉆桿內(nèi)腔經(jīng)鉆頭出料口向孔底壓灌超流態(tài)混凝土至略高于沒有坍孔危險的位置。
（5）提出鉆桿，放入鋼筋籠。
（6）灌注超流態(tài)混凝土至樁頂設(shè)計標(biāo)高。把混凝土泵上的軟管插入到樁孔混凝土中1～3m深度處，邊用泵壓灌超流態(tài)混凝土，邊提升軟管，直至混凝土壓灌到樁頂設(shè)計標(biāo)高為止。
4.2.施工要點
（1）灌注水泥漿的作用是使水泥漿在壓力作用下與樁端虛土發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，使其固化，并可滲透到樁端砂土或砂卵石土層中形成擴(kuò)大頭，提高樁端阻力。壓入超流態(tài)混凝土?xí)r，混凝土沉入水泥漿下部，使水泥漿沿孔壁上升，灌滿孔壁凹凸不平處或滲透到孔壁沙層中，這樣致使混凝土與緊貼其周圍的土體緊密地固結(jié)在一體，從而提高樁側(cè)摩阻力。當(dāng)樁身全長和樁端為粘性土層（粘土及粉質(zhì)粘土）時，可不必灌注水泥漿。
（2）壓灌超流態(tài)混凝土。超流態(tài)混凝土主要材料為：普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥（強度等級32.5～62.5）為混凝土的基本材料；粒徑為0.5～2.0m的石子是粗骨料，細(xì)石能提高混凝土強度，改善可灌性和減少下沉離析可能性；中、粗砂（砂率0.45～0.50）為細(xì)骨料；萘系減水劑（SNF-6、NNO、UNF-4等）可使混凝土獲得抗分散性、能在水中自落施工、自行流平、自動密實；UWB-1型緩凝型絮凝劑能增大混凝土粘度，使石子在混凝土中懸浮而不下沉；聚丙稀酰胺提高混凝土凝聚力，降低流體摩擦系數(shù)50%～80%；木質(zhì)磺酸鈣為減水劑，增加坍落度，提高和易性，緩凝；粉煤灰提高可泵性，防止泌水、離析、堵塞、緩凝；水（水灰比0.45～0.55）使水泥水化、膠凝，拌合物有流動性，硬化后獲得強度。超流態(tài)混凝土坍落度為210～250mm，初凝時間8～18h。
4.3.施工注意事項
（1）鉆進(jìn)時應(yīng)遵守的規(guī)定：
①開鉆前應(yīng)縱橫調(diào)平鉆機(jī)，安裝導(dǎo)向套。
②在開始鉆進(jìn)，或穿過軟硬土層交界處時，為保持鉆桿垂直，宜緩慢進(jìn)尺。在含磚頭、瓦塊的雜填土或含水量較大的軟塑粘性土層中鉆進(jìn)時，應(yīng)盡量減少鉆桿晃動，以免擴(kuò)大孔徑。
③鉆進(jìn)過程中如發(fā)現(xiàn)鉆桿搖晃或難鉆進(jìn)時，可能遇到硬土、石塊或硬物等，這時應(yīng)立即提鉆檢查，待查明原因并妥善處理后再鉆，否則較易導(dǎo)致樁孔嚴(yán)重傾斜。偏移，甚至使鉆桿、鉆具扭斷或損壞。
④鉆進(jìn)過程中應(yīng)隨時清除孔口積土和地面散落土。遇到孔內(nèi)滲水、塌孔、縮頸等異常情況時，應(yīng)將鉆具從孔內(nèi)提出，然后會同有關(guān)部門研究處理。
⑤在砂土層中鉆進(jìn)如地下水，則鉆深應(yīng)不超過初見水位，以防塌孔。
⑥在硬夾層中鉆進(jìn)時可采取一下方法：對于均質(zhì)凍土層、硬土層，可采用高轉(zhuǎn)速、小給進(jìn)量、均壓鉆進(jìn)；對于直徑小于10cm的石塊和碎磚，可用普通螺旋鉆頭鉆進(jìn)；對于直徑大于成孔直徑1/4的石塊，宜用鑲有硬質(zhì)合金的耙齒鉆頭慢速鉆進(jìn)；對于直徑很大的塊石、條石、磚堆，可用鑲有硬質(zhì)合金的筒式鉆頭鉆進(jìn)，鉆透后硬石磚塊擠入鉆筒內(nèi)提出。
⑦鉆孔完畢，應(yīng)用蓋板蓋好孔口，并防止在蓋板上行車。
（2）清理孔底虛土?xí)r應(yīng)遵守的規(guī)定：鉆到預(yù)定鉆深后，必須在原深處進(jìn)行空轉(zhuǎn)清土，然后停止轉(zhuǎn)動，提起鉆桿。注意在空轉(zhuǎn)清土?xí)r不得加深鉆進(jìn)；提鉆時不得回轉(zhuǎn)鉆桿。孔底虛土厚度超過質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)時，要分析和采取處理措施。
①混凝土泵的出料口位置應(yīng)低于鉆機(jī)動力頭的進(jìn)料口。
②按規(guī)定程序試泵，待運轉(zhuǎn)正常后方可正式使用。泵送混凝土的管路設(shè)置和使用要求，應(yīng)按現(xiàn)行規(guī)范執(zhí)行。
③注漿泵和混凝土泵的壓力表應(yīng)時刻保持靈敏、準(zhǔn)確的完好狀態(tài)，按要求及時進(jìn)行計量率定。
（3）灌注超流態(tài)混凝土?xí)r應(yīng)遵守下列規(guī)定：
①鉆機(jī)應(yīng)按要求改造，對于鉆桿內(nèi)不設(shè)芯桿的情況，鉆桿上端通過剛性過渡管與供料管可相對轉(zhuǎn)動地連接在一起；鉆桿下端與鉆板之間設(shè)有控制空心鉆桿內(nèi)孔出料口啟閉的閥門裝置（包括閥板和鎖定裝置）；下鉆時，閥板靠地面反作用力關(guān)閉出料口，提鉆時，閥板靠進(jìn)入空心鉆桿內(nèi)的水泥漿或超流態(tài)混凝土的壓力而開啟。
②當(dāng)發(fā)生泵送量多、泵壓高、混凝土頂著鉆桿往上走；灌注量過大、使動力頭拐彎處的出氣管冒混凝土；以及地面的鉆桿周圍冒混凝土?xí)r，應(yīng)加快鉆桿提升。
③當(dāng)發(fā)生泵壓低時和用鐵件敲擊空心鉆桿發(fā)出空鼓聲時，應(yīng)放慢鉆桿提升。
④初灌量與鉆桿提升要密切配合，鉆桿埋入混凝土中的深度至少1m以上。
五、施工中常見問題及處理措施
1、鉆桿堵塞
由于混凝土配合比或塌落度不符合要求或者前后臺配合不夠緊密。
控制措施：
① 保證粗骨料的****粒徑不大于30mm、混凝土的配合比和坍落度符合要求。
②灌注管路避免過大變徑和彎折，每次壓灌完畢都必須清洗干凈。
③加強施工管理，保證前后臺配合緊密，及時發(fā)現(xiàn)和解決問題。
2、偏樁
一般有樁平移偏差和垂直度超標(biāo)偏差兩種。多由于場地原因、樁機(jī)對位不仔細(xì)、地層原因使鉆桿跑偏等原因造成。
控制措施：
①施工前清除地下障礙，平整壓實場地以防鉆機(jī)偏斜。
②放樁位時認(rèn)真仔細(xì)，嚴(yán)格控制誤差。
③樁機(jī)的水平度和垂直度在開鉆前和鉆進(jìn)過程中注意檢查復(fù)核。
3、斷樁和夾層
由于提鉆太快，泵送混凝土跟不上提鉆速度或者是相鄰樁太近串孔造成。
控制措施：
①保持混凝土灌注的連續(xù)性，
保證前后臺配合緊密，
采取加大混凝土泵送量措施。
②嚴(yán)格控制鉆桿提速，確保中心鉆桿內(nèi)有0.1m3 以上的混凝土，如灌注過程中因意外原因造成灌注停滯時間大于混凝土的初凝時間時，應(yīng)重新成孔灌樁。
③可根據(jù)情況選擇減水效果好的減水劑。
④施工時若出現(xiàn)斷樁可采用復(fù)打或局部翻插法處理，若成樁后出現(xiàn)斷樁問題，斷樁位置距地面較近，可采取人工鑿除斷樁部位以上混凝土，然后接樁至符合要求標(biāo)高處，若斷樁部位較深而成為廢樁，可取得設(shè)計單位同意后補樁處理。
4、樁頭質(zhì)量缺陷
多為夾泥、氣泡、砼不足、浮漿太厚等，一般是由于操作控制不當(dāng)造成。
控制措施：
①及時清除或外運樁口出土，防止下籠時混入砼中。
②保持鉆桿頂端氣閥開啟自如，防止砼中積氣造成樁頂砼含氣泡。
③樁頂浮漿多因孔內(nèi)出水或砼離析造成，應(yīng)超灌排除浮漿后才終孔成樁。
④按規(guī)定要求進(jìn)行振搗，并保證振搗質(zhì)量。
5、鋼筋籠下沉
一般隨混凝土凝固收縮而出現(xiàn)，有時由于樁頂鋼筋籠固定措施不當(dāng)造成。
控制措施：
鋼筋籠頂必須用鐵絲加支架固定，12小時后才可以拆除。
6、鋼筋籠上浮
由于樁間距太小，
在施工相鄰樁時混凝土串孔或樁周土壤擠密作用造成前一根樁鋼筋籠上浮。
控制措施：
①在相鄰樁間距太近時進(jìn)行跳打，保證混凝土不串孔，只要樁初凝后鋼筋籠一般不會再上浮。
②控制好相鄰樁的施工時間間隔。
7、鋼筋籠無法沉入
多由于混凝土配合比不好或樁周土對樁身產(chǎn)生擠密作用。
控制措施：
①改善混凝土配合比，保證粗骨料的級配和粒徑滿足要求。
②選擇合適的外加劑，
保證混凝土的坍落度和初凝時間滿足要求，并保證混凝土灌注量達(dá)到要求，避免斷樁或夾泥。
③吊放鋼筋籠時保證垂直和對位準(zhǔn)確。