钻孔灌注桩施工工艺

一、技术要求.

1.混凝土。.
a) 混合要求。.
– 使用 B20、B25 等等级的商业混凝土……
– 混凝土采用长管（砂浆上升法）浇注，因此混凝土配合比也必须适合此方法（混凝土具有足够的塑性、粘结性，易于在管道中流动）。对于砂浆上升法，膨润土溶液有助于稳定钻孔壁，混凝土泵管始终浸没在混凝土中，上升的混凝土逐渐将膨润土溶液从钻孔桩孔中挤出。.

– 采用垂直管套将混凝土灌注到钻孔桩中的方法：用于地质条件较差、有地表水洞的地区。.

+ 临时套管：在浇筑混凝土桩过程中拉起

+ 永久套管：施工后留下

优点：桩基质量好

缺点：管道施工机体积大、噪音大。.

- 具体的：

+ N-XM 50% 比率。.
+混凝土重量400kg/m3。.
+ 沙子约 45%。.
– 合理的锥体坍落度为181.5(cm)（通常为1318(cm)）。混凝土供应必须连续进行，以便桩的混凝土总浇筑时间在4小时内完成。.
– 可以使用外加剂来满足混凝土的上述特性。.
– 骨料的最大直径是下列尺寸中的最小值：
+钢筋笼孔眼的四分之一。.
+ 一半的钢保护层。.
+混凝土浇注管内径的四分之一。.
– 必须选择一家拥有现代化技术的商品混凝土工厂，骨料和水必须符合要求的清洁度。必须进行混合料测试，检查工厂的产能和混凝土的质量。在批量浇筑之前，必须选择成品混凝土混合料和添加剂。.
-在施工现场，每辆预拌混凝土都必须进行初步质量、开始搅拌时间、混凝土浇筑时间和坍落度测试。每根桩必须取3组试样进行强度测试。强度测试结果必须由完全合格的独立实验室出具。. 
b) 用于混凝土工程的设备。.
– 商品混凝土由专用车辆运输。.
– 将料斗中的混凝土管倒入所需深度。.
– 自卸卡车的混凝土料斗连接到管道。.
– 管道和漏斗支架。.
2.钢筋。.
– 所用钢材必须符合批准设计中规定的正确类型和型号。钢材在投入使用前，必须持有制造商的证书以及由具有完全法律效力的独立实验室出具的每批测试结果……
– 将钢筋加工好，捆扎成笼，运输到安装地点附近，放置在架子上，以方便后期施工。.
– 拉杆接头长度 45d（d-桩钢直径），拉杆直径 3.2（毫米）。. 
– 带箍采用单面电焊，焊缝长度15d。加强带与轴承钢焊接。.
– 边距 – 主钢筋之间的边距必须大于混凝土粗骨料颗粒直径的3倍。.
– 加强带应放置在主钢的外侧边缘，主钢不应有钩子，钩子应根据施工工艺要求制作，并且不应突出到内部，以免影响混凝土管的操作。.
– 钢筋笼的内径必须比混凝土管连接处的外径大100mm。.
– 为保证混凝土保护层的厚度，需根据桩深在每个截面的主钢筋上放置定位器。.
— 根据TCXD 206 — 1998，钢筋笼制造允许误差：
3.膨润土溶液。.
– 在钻孔桩施工中，膨润土溶液对桩质量有很大影响：
+ 溶液液位低、供给量不足，膨润土被稀释，水分离容易导致钻孔壁坍塌、混凝土桩断裂。.
+溶液过稠，含砂量过高，浇注混凝土困难，堵塞浇注管，桩尖沉积大量砂石，降低桩的承载力。.
– 膨润土溶液的效果。.
+ 防止坑壁坍塌，因为溶液渗透到沙子缝隙和裂缝深处，与松散的沙子混合，防止沙子和碎片掉落，并在坑壁周围形成一层弹性膜，防止水渗入坑壁。.
+ 创造一个沉重的环境，将土壤、岩石、钻孔碎片和沙子抬升到地表溢出或被吸出钻孔。.
+减缓砂粒的沉降，呈细小悬浮颗粒状态，易于沉降处理。.
-使用膨润土砂浆，钻孔壁由于以下两个因素而变得稳定：
+ 膨润土溶液对钻孔壁施加静水压力值，该值随深度的增加而增加。.
+ 粘土颗粒会粘附在钻孔壁上并渗透到孔内，在孔壁上形成一层薄而防水且耐用的薄膜。.
– 因此，配制足量、优质的膨润土溶液对钻孔灌注桩的施工过程和质量起着至关重要的作用。.

b) 膨润土溶液混合过程。.
– 将计算好的80%水量倒入混合罐中。. 
– 根据设计慢慢倒入膨润土粉的量。.
– 如果有添加剂，请缓慢添加。.
– 继续搅拌15-20分钟 
– 倒入剩余的 20% 水并搅拌 10 分钟。.
– 将混合的膨润土溶液转移到容器中，准备供应到钻孔中，或者与通过砂筛过滤的回收的膨润土溶液混合，供应到钻孔中。.
施工现场钻井液配制站包括：
膨润土搅拌机。.
+ 一些制造设备确保膨润土粉末溶解在水中。
+ 一个或多个储罐或筒仓可使现场在出现任何钻井问题时准备足够的储备。.
+ 一些清洁设备确保通过筛子分离大残留物并通过离心旋风分离沙子。.
c) 使用膨润土施工钻孔桩的一些注意事项。.
– 混合剂量为 30-50 公斤膨润土/立方米，取决于水质。.
– 使用水：清水、自来水。.
– 调节 pH 值的附加剂：NaHCO3 或类似物。.
– 根据具体情况，为了达到法规规定的标准，可以使用一些添加剂，例如Na2CO3或NaF。.
– 施工时，桩孔内溶液面须高出地下水位1.0m或以上。当受地下水位升降影响时，溶液面须高出地下水位1.5m。.
– 浇注混凝土前，距孔底500mm范围内溶液密度必须小于1.25；含砂量8%；粘度28s，以便容易推至地面。.
– 所选的密度和粘度必须适合项目的地质条件和使用溶液的方法。.
– 除膨润土溶液外，还可根据项目地质条件使用CMC、合成溶液、盐水溶液等。.

二、采用套管在膨润土溶液中螺旋桶法施工钻孔桩的工艺流程。.
钻孔灌注桩施工工艺流程按工序顺序如图所示：

1、这是影响工程柱子位置、距离的一项重要工作，是从设计图到现场对工程位置进行定位的工作。.
– 根据首席建筑师办公室或同等机构发布的项目位置图，划定项目边界。这些地标必须经主管检查机构批准。.
– 根据桩基定位图，根据X、Y坐标系建立项目的定位系统和控制网格。这些网格可移动并固定到相邻项目，或组合成定位标记。这些标记应设置围栏，并进行仔细保护和持续检查，以防止因碰撞和沉降而导致的位移。. 
– 在放置套管之前，先将钻孔和桩中心定位，然后保持两个检查标记彼此垂直并与桩中心保持相同的距离。.
2. 放下外壳。.
– 套管（或套管）采用大直径钢管制成，钻斗直径约为100-150mm。我们选择900mm长（2.5 x 3）d，取2m，并将其放置在钻孔顶部，突出地面约0.6m。. 
– 外壳具有以下功能： 
+ 定位并引导钻头直线前进。.
+ 稳定钻孔表面，确保钻孔壁不会坍塌。
+ 保护钻孔，防止碎石、岩石和设备掉入钻孔。
+ 用作临时浇筑地板以及用于绑扎、连接和组装钢筋和混凝土管道。.
– 浇筑混凝土桩后回收套管。.
– 使用配备切割带的铲斗下放套管，以扩大直径。钻孔深度与套管深度相同，使用起重机扩大直径，再钻孔深度与套管深度相同，使用起重机或挖掘机将套管放置到位，然后将其下放到所需建筑物的底部。放置套管后，必须用粘土将套管紧紧填塞，并用楔子固定，以防止套管在钻孔过程中移动。.

3.钻孔。.
– 由于膨润土溶液对钻孔至关重要，因此在钻孔前，必须检查膨润土溶液的质量、回收管线、泥浆泵、过滤器和备用设备，并在必要时安装附加套管以增加溶液的高度和压力。检查钻井设备、电缆、铲斗等，以确保钻井作业的连续性，避免发生事故。.
– 调整钻机的水平度和钻杆的垂直度。在钻机控制面板上确定钻斗的坐标，以便快速准确地操作。.
– 被称为凯利杆（Kelly Bar）的钻杆特制为天线状，由三根管子嵌套而成，可传递旋转运动。内管连接到钻斗，外管连接到钻机的旋转电机，转速为20-30转/分。钻孔能力可达8-15立方米/小时。当钻斗装满泥土时，钻斗会缓慢地（0.3-0.5米/秒）向上拉起。在此速度下，可以保证不会发生活塞效应，导致钻孔壁坍塌。.
– 当钻进深度超过套管深度时，孔壁会被膨润土固定。因此，需要注入足够的膨润土溶液来产生压力，防止孔壁坍塌。溶液液位必须至少高出地下水位1-2米。. 
– 钻孔时，可通过电缆卷或钻杆长度粗略测定孔深。为了准确测定，可将直径约5厘米的铅坠绑在卷尺末端，下沉至孔底，测量并检查孔深及浇筑过程中的混凝土标高。挖桩过程中，必须通过钻杆检查桩的垂直度，确保桩的倾斜度不超过1%。.
– 钻井过程中，由于地面结构不同，可能出现异物，钻井队长必须具备丰富的经验，使用一些特殊工具及时处理：
+ 对于沙质或湿滑的土壤，请使用桶。.
+ 对于硬粘土，请使用螺旋钻斗。.
+ 使用组合破碎机和凿岩机对年轻岩石进行固结。.

4.确认钻孔深度。.
– 在设计过程中，设计师根据几个勘测钻孔来假设和计算钻孔桩所需的平均深度。实际上，由于钻头之间的地质横截面可能不平坦，因此没有必要钻到一定的设计深度。实际上，设计师指定了桩底的地层，钻孔时必须将其浸入桩底土层至少为桩直径的1倍。为了准确确定钻孔时的停止点，会对每个钻斗进行取样。现场主管确认已达到所需深度，完整记录，包括拍摄每次钻孔的报告照片，使用清洁桶清理掉落在钻孔底部的土壤和岩石，然后进入下一阶段。.
5. 降低钢筋。.
– 将钢筋绑入笼内，运输至钻孔附近，放置在架子上。检查钻孔底部，孔底淤泥、砂石沉积厚度不超过10cm后，即可安装钢筋。.
– 将钢筋逐个笼子放入钻孔，通过预先绑好的加强带暂时悬挂在套管口上方，距离笼子顶部约 1.5 米。.
– 使用起重机吊起下一个钢筋笼与下个钢筋笼连接，继续下放直至完成。钢筋通过4根固定在套管口的吊梁固定在套管口。如果钢筋未埋至桩深，则需在浇筑混凝土时抵抗钢筋的浮力，将3根0120的工字钢钢筋焊接在管壁上固定钢筋笼。为确保纵向钢筋的保护层厚度为10cm，需在钢筋笼外焊接附加钢带或混凝土垫块。. 
– 下放钢筋时，应缓慢保持钢筋垂直，避免钢筋笼与孔壁碰撞。.

6、安装混凝土浇注管。.
– 混凝土浇注管由直径为25至30厘米的钢制成，制成2米；1.5米；1米；0.5米等不同长度的段，以便根据钻孔深度进行组装。.
– 目前的连接方式有两种：螺纹连接和电缆连接。电缆连接通常更快捷方便。管道连接处配有橡胶手套，以防止在浇注过程中膨润土溶液渗入混凝土，并涂有油脂，方便拆卸。.
– 混凝土浇注管自下而上逐步安装。安装管道时，需要使用一种特殊的支撑系统，其结构类似于钢梯，放置在套管口上方。钢梯上有两个带铰链的半环。当两个半环折叠形成一个紧贴浇注管壁的锥体时，直径较大的浇注管口被固定在两个半环上，这样混凝土浇注管就通过这个特殊的支架悬挂在套管口上。浇注管的底部距离钻孔底部20厘米，以避免因钻孔底部的泥土和岩石堵塞管道。.

7、钻孔孔底沉积物的处理。.
– 在湿钻技术中，膨润土溶液中悬浮的细小颗粒会沉淀形成一层泥浆，这会极大地影响桩尖的承载力。安装混凝土管后，我们会再次测量钻孔底部的深度。如果沉积物层大于10厘米，则必须进行处理。.
– 气动清洗法：使用混凝土浇注管作为污泥处理管道。安装混凝土浇注管后，在浇注管顶部安装清洗头。清洗头有2个门，1个门与150管连接，用于将钻孔底部的膨润土溶液和泥浆回收至溶液回收装置。另一个门通过45气动管道释放，该管道长度约为桩长80%。开始清洗时，通过位于混凝土浇注管内的45管吹入压缩空气，压力约为7kg/cm2，并持续保持该压力。来自45管的压缩空气沿浇注管向上逸出，在浇注管底部形成吸力，将膨润土溶液和泥浆沿着混凝土浇注管沉淀至溶液过滤器。清洗过程持续20-30秒，清洗过程中必须不断补充膨润土溶液。然后放下铅垂线测量深度。如果钻孔孔底深度有保证（沉降10cm），只需检查从钻孔孔底取的膨润土溶液即可。.
要求： 
=1.04 1.2g/cm3（比重）
=20s 30s（粘度）
pH=9 12（pH值）

8.浇筑混凝土。.
清理完钻孔后，必须立即浇筑混凝土，因为如果放置时间过长，泥沙会不断沉淀，影响桩的质量。因此，准备混凝土、起重机和浇注料斗的工作必须非常有节奏。用于浇注桩的商品混凝土必须具有18-2cm的坍落度。过干或过软的混凝土在浇注时会导致管道堵塞。用于钻孔灌注桩的混凝土通过混凝土车料斗浇注。当浇注最后一辆混凝土车时，浇注混凝土的压力已不大，因此浇注混凝土更加困难，必须多次填充浇注管，并且混凝土浇注管很容易堵塞。.

– 钻孔灌注桩混凝土是指在水下，采用管拉法，将混凝土灌注在膨润土溶液中。在灌注混凝土之前，将软木塞（或泡沫球）放入管中，以将灌注管中的膨润土溶液和混凝土溶液隔开。软木塞会浮到桩顶，然后被回收。. 
– 将混凝土灌入漏斗，剪断固定塞子的钢丝，混凝土将塞子向下推，溢流至钻孔底部。将管子抬高至距底部20厘米处，第一批混凝土便会通过塞子流出。. 
– 慢慢降低管道，使其浸入混凝土中，但仍要确保管道内混凝土的移动速度（此速度通常较慢，以防止混凝土分层 v 120mm/s）。.
– 在混凝土浇筑过程中，混凝土浇筑管分段逐渐向上拉起，使管道始终浸没在混凝土砂浆中至少2米。这项工作必须密切监控，因为一旦出现错误，桩会立即因断裂而受损，桩内的混凝土将无法连续。桩混凝土浇筑过程必须连续进行。.

– 料斗中混凝土的供给速度也必须保持适中，与管道中的运动速度相适应。速度过快会导致溢流，速度过慢也会造成许多不良后果，例如混凝土流动中断。.
– 混凝土桩的浇筑时间只能控制在4小时内，因为第一批混凝土要被推到桩顶，所以需要添加添加剂来延长凝固时间，以确保在桩混凝土浇筑完全结束之前，混凝土不会凝固。为了防止异物掉入浇筑管内造成堵塞，需要焊接一块100×100的钢筋网，混凝土必须穿过钢筋网才能浇筑。.
– 为完成混凝土浇筑过程，必须确定混凝土的最终标高。由于混凝土顶部通常混有泥土和岩石，因此必须计算并确定优质混凝土的真实标高。必须计算出，当拔出混凝土套管时，由于钻杆直径大于套管，套管会掉落。如果最终桩身混凝土低于设计标高，则连接桩身会很困难且成本高昂。相反，如果标高过高，则需要折断许多桩头，这同样成本高昂。.
– 混凝土浇筑过程结束时，将浇筑管从桩中取出，清理管段并将其放置在指定位置。.

9. 拆下外壳。.
– 在最后阶段，所有支撑、工作台和套管上的钢锚均需拆除，并用起重机缓慢地将套管拉起，且必须垂直拉起，以免桩头移位。套管上应安装振动装置，以便于套管拆除，且不会在套管末端的桩身造成瓶颈。.
– 拆除套管后，坑面必须用沙子填平，坑内必须填满膨润土，并设置临时围栏保护桩。在5倍桩径（4m）范围内浇筑混凝土桩后24小时内，不得在该区域进行振动或钻孔。.
三、质量控制 钻孔桩.
1.桩基缺陷产生的原因。.
由于钻孔灌注桩施工条件艰苦，尽管灌注桩施工技术日益完善，但出现桩体缺陷的可能性仍然相当高。人们综合分析了一系列造成桩体损坏的原因，主要有以下几点：
+ 钻孔时桩壁倒塌，导致桩截面缩小，但其正下方的桩截面却扩大。.
+混凝土与套管摩擦力过大，混凝土浇筑及脱套管工艺不适宜，造成断桩。.
+ 钻孔清洁不彻底会导致钻屑堆积在桩尖下方，从而降低桩的承载能力。.
+ 混凝土坍落度太低会导致桩内混凝土松动。.
+钢筋密度过高，混凝土不可能从钢筋笼中掉出来。.
+ 不均匀地拔出桩套管会导致桩局部水平移动。.
研究结果表明，钻孔灌注桩损坏的原因多种多样，大部分缺陷是由于施工工艺不当造成的。为了减少这些缺陷，必须对桩施工的各个阶段进行严密的检查。.
2、施工时检查桩基质量。.
采用适当的施工技术和严格的质量控制程序，可以最大限度地降低桩基损坏的可能性。现场应检查以下因素：
a) 检查膨润土溶液。.
膨润土溶液测试的主要目的是确保钻孔过程中以及混凝土浇注过程中钻孔壁不会坍塌，并检查浇注混凝土前钻孔底部是否清洁。.
膨润土溶液的主要参数通常控制如下：
+ 含砂量：< 5%
+ 堆积密度：1.01 – 1.05
+粘度：35秒
+ pH值：9.5 – 12
b) 检查钻孔尺寸。.
使用膨润土溶液清洗钻孔底部后，需要检查钻孔底部的以下参数：
+ 深度测量：如果清洁后的深度等于钻孔深度（通过测量施工期间达到的所需钻孔深度或其他设备确定），则认为钻孔底部清洁。.
+ 使用一些简单的贯入装置来评估孔底土壤的贯入阻力。.
+ 测量钻孔的直径和垂直度。.
+ 钻孔状态。.
c) 浇注前检查混凝土。.
钻孔桩施工中使用的混凝土通常必须检查以下参数：
+ 坍塌度（每辆自卸卡车）：15 厘米
+ 28 天后的强度（压制样品、用冲击枪对桩头混凝土进行测试或用超声波测试）：200 kg / cm2
+混凝土中粗骨料：不大于技术要求的粒径。.
+ 钻孔中的混凝土混合料水平
+ 混凝土管在混凝土混合物中的浸没深度
+ 桩孔混凝土浇筑量
强度试验用的混凝土必须来自搅拌运输车，并且来自桩身混凝土。.
d) 施工期间的记录。.
在施工过程中，需要记录以下任务执行的开始时间、结束时间以及发生的事件：
+ 放置防管.
+ 膨润土溶液泵。.
+ 钻孔。.
+ 吹扫并清理钻孔底部。.
+ 放置钢筋笼。.
+ 放置混凝土管道。.
+ 移除防管。.
+ 每根桩的混凝土体积。.
3、施工后检查桩质量。.
混凝土浇筑后，需要进行桩质检，对现场混凝土桩的质量进行评估，发现缺陷，处理破损桩。.
测试方法有以下几种：
+ 静态压缩法
+ 超声波法
+应力波法：有PIT法、PDA法。.

莱西公司

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