淺談泥漿護壁大直徑擴底灌注樁的應用
2010-12-31 00:00:00沙安勇
中華建設科技 2010年12期
【摘 要】本文詳細介紹泥漿護壁大直徑擴底灌注樁在市政工程中的應用，包括施工工藝流程、泥漿制作、正反循環鉆進作業、擴底、灌注混凝土，注漿等工藝。
【關鍵詞】灌注樁；擴底；泥漿；注漿
Shallow talk mud to protect the wall big diameter to expand bottom to infuse an application of note the stake
Sha An-yong
(Jiangsu qifeng construction engineering Co.， Ltd.Xinghua Jiangsu 225700)
【Abstract】This text is detailed introduction mud to protect the wall big diameter to expand bottom to infuse to note a stake in the municipal services engineering of application， include construction craft process， mud creation， positive and negative circulation drill into the homework and expand bottom and infuse to note concrete， note syrup etc. craft.
【Key words】Infuse to note a stake;Expand bottom;Mud;Note syrup
在市政工程中，高架橋由于荷載較大，故其基礎常采用大直徑擴底灌注樁，且對樁底進行注漿處理，本文系統地論述該樁型施工有關方面問題。
1. 適用范圍
樁直徑范圍大，擴大頭可達4米，樁深度可達60～70m，不僅能在一般土層或強風化土層內擴孔，還能在中風化土層內擴孔，對地質較復雜的土層如砂層、淤泥層、夾層、卵石層、流泥流砂層均能適用。單樁豎向承載力標準值可達6000KN以上。
2. 施工工藝流程
擴底后注漿灌注樁的單樁工藝流程:測量放線、安裝調試鉆機→埋設護筒→鉆機就位(同時挖泥漿坑→制作泥漿) →鉆進(測量孔深) →成孔→清孔→擴底設備就位→擴底→清孔(制作鋼筋籠) →安放鋼筋籠及注漿管→導入混凝土灌注管→清孔(測量沉渣) →灌注混凝土(測量混凝土面標高并現場記錄、留做試塊) →拔出導管、護筒→混凝土達到強度后注漿→拆卸管件及管頭封堵→施工下1根工程樁。
3. 泥漿
3.1 除能自行造漿的黏性土層外，均應在現場制備泥漿。泥漿制備可選用高塑性黏土或膨潤土。泥漿應根據施工機械、施工工藝及穿越土層情況進行配合比設計。
3.2 泥漿護壁擴底應符合下列規定：
3.2.1 施工期間護筒內的泥漿面應高出地下水位1.0m以上，在受水位漲落影響時，泥漿面應高出最高水位1.5m以上。
3.2.2 在清孔過程中，應不斷置換泥漿，直至澆注水下混凝土為止。
3.2.3 澆注混凝土前，離孔底500mm以內的泥漿比重應小于1.25，含砂率不得大于8%。，黏度不得大于28s。
3.2.4 在容易產生泥漿滲漏的土層中應采取維持孔壁穩定的措施。
3.3 廢棄的漿、渣應及時進行處理，不得污染環境。
4. 正、反循環鉆進作業
4.1 鉆機定位應準確、水平、穩固，鉆機轉盤中心與護筒中心的允許偏差不大于50mm，鉆機定位后，鉆頭應在吊緊的狀態下鉆進。成孔過程中孔內泥漿液面應保持相對穩定，且不低于硬地面30cm。注入孔口的泥漿及排出孔口泥漿性能指標，應根據地質情況和鉆機的機械性能進行合理調整。
4.2 對孔深較大的端承型樁和粗粒土層中的摩擦型樁，宜采用反循環工藝成孔或清孔，也可根據土層情況采用正循環鉆進，反循環清孔。
4.3 泥漿護壁成孔時，宜采用孔口護筒。
4.4 當在松軟土層中鉆進時，應根據泥漿補給情況及時調整鉆進速度；在硬層或巖層中的鉆進速度以鉆機不發生跳動為準。
4.5 應確保鉆孔的垂直度。
4.6 鉆進過程中如發生斜孔、塌孔和護筒周圍冒漿時，應停止鉆進，待采取相應技術措施后再行鉆進。
4.7 鉆孔擴底達到設計深度，灌注混凝土之前，孔底沉渣厚度指標應符合下列規定：
4.7.1 對端承樁型樁，不應大于50mm。
4.7.2 對摩擦型樁，不應大于100mm。
4.7.3 對抗拔、抗水平力樁，不應大于200mm。
4.8 擴底。
4.8.1 擴底樁由直孔段和擴底段組成，擴底形狀應根據地質條件和樁基承載力要求確定。
4.8.2 鉆機可用國產工程鉆機，擴底鉆頭宜選用硬質合金擴底鉆頭和滾刀擴底鉆頭，鉆桿
可采用法蘭式、齒合法蘭式、插齒鉆桿。
4.8.3 擴底鉆進工藝：
4.8.3.1 正循環鉆進。
4.8.3.2 反循環鉆進。
4.8.3.3 鉆頭鉆進；宜選用反循環鉆進工藝。
4.8.4 泵吸反循環擴底鉆進工藝：
泵吸反循環鉆孔擴底鉆進工藝是利用泥漿護壁，鉆機直孔鉆進至設計孔深后，換上擴底鉆頭，采用泵吸反循環工藝擴底成孔，清除孔底沉渣，檢測合格后放入鋼筋籠，灌注混凝土形成擴底樁。
成樁主要施工流程：直孔段鉆進成孔→第1 次清孔換漿→換擴底鉆頭擴底鉆進→第2 次清孔換漿→抽檢擴底尺寸及形狀→安放鋼筋籠→下導管及第3 次清孔換漿→混凝土灌注成樁。
4.8.5 清孔：
采用泵吸反循環清孔工藝，鉆進達到設計深度后進行第一次清孔，清孔時先將鉆頭提起50cm，進行換漿清孔，回流泥漿比重控制在1.2左右。擴底完成后，馬上進行第二次清孔，主要目的是準確測量孔深。在下鋼筋籠之前進行第三次清孔，確保孔底沉渣厚度限值滿足規范要求。
4.8.6 混凝土初灌量：
要求混凝土初灌量能保證初灌混凝土埋管高度，而且要求至少埋沒整個擴大端高度的1/3以上。
4.8.7 擴底形狀參數檢測：
通過鉆頭行程檢測擴底直徑：擴底前根據最大的擴底直徑，確定其行程，在主動鉆桿
上作出擴底行程的起點和終點標記，當達到終點標記時，鉆頭回扭阻力急劇減少至類同空轉，證明已擴底到設計要求。
4.9 鋼筋籠吊裝前，應安置導管與氣泵第三次清孔，并應進行孔位、孔徑、垂直度、孔深、沉渣厚度等檢驗，合格后應立即灌注混凝土。
4.10 水下灌注的混凝土應符合下列規定：
4.10.1 水下灌注混凝土必須具備良好的和易性，配合比應通過試驗確定；坍落度宜為180~220mm；水泥用量為360～400Kg /m3。
4.10.2 水下灌注混凝土的含砂率宜為40%~50%，并宜選用中粗砂；粗骨料的最大粒徑應小于50mm。
4.10.3 水下灌注混凝土宜摻加外加劑。
4.11 隔水塞在混凝土開始灌注時起隔水作用，并保證初灌量混凝土質量，由鋼板及橡膠圈組成。
4.12 灌注水下混凝土的質量控制應符合下列要求：
4.12.1 開始灌注混凝土時，導管底部至孔底的距離宜為300~500mm。
4.12.2 采用商品混凝土應有足夠的混凝土儲備量，導管一次埋入混凝土灌注面以下應大于0.8m。
4.12.3 導管埋入混凝土深度宜為2~6m.，嚴禁將導管提出混凝土灌注面，并應控制提拔導管速度，應有專人測量導管埋深及管內外混凝土灌注面的高差，填寫水下混凝土施工記錄。
4.12.4灌注水下混凝土必須連續施工。
4.12.5 應控制最后一次灌注量，超灌高度宜為0.8~1.0m，鑿除泛漿高度后必須保證暴露的樁頂混凝土強度達到設計強度等級。
5. 注漿。
5.1 灌注樁后注漿可提高鉆孔灌注樁承載能力。
5.2 后注漿裝置的設置應符合下列規定：
5.2.1 后注漿導管應采用30～50mm的鋼管，且應與鋼筋籠加勁筋焊接固定。
5.2.2 擴底灌注樁端后注漿導管及注漿閥數量宜根據樁徑大小設置。對于直徑不大于1200mm的樁，宜沿鋼筋籠圓周對稱設置2根；對于直徑為1200mm ～2500mm的樁，宜對稱設置3～4根。
5.2.3 對于樁長超過15m且承載力增幅要求較高樁，宜采用樁端樁側復式注漿。
5.2.4 鋼筋籠應沉放到底，不得懸吊，下籠受阻時不得撞籠。
5.3 后注漿閥應具備下列性能：
5.3.1 注漿閥應能承受1MPa以上的壓力。
5.3.2 注漿閥應具備逆止功能。
5.4 漿液配比、終止注漿壓力、流量、注漿量等參數應根據設計要求和當地施工經驗初，注漿作業開始前，且應進行注漿試驗，優化并最終確定注漿參數。
5.5 注漿前應進行壓水試驗。
壓水試驗是注漿施工前的重要工序。成樁后至實施樁底注漿前，通過壓水試驗來檢驗樁底的可灌性。壓水試驗是選擇注漿工藝參數的重要手段。
5.6 后注漿作業起始時間、順序和速率應符合下列規定：
5.6.1 注漿作業宜于成樁2d后開始。
5.6.2 注漿作業與成樁作業點的距離不宜小于8～10m。
5.6.3 初注：在壓水試驗之后，就要將配制好的水泥漿通過高壓泵和預埋管注入到樁底巖層中。初注時一般壓力較小，漿液也由稀到稠。初注要密切注意注漿壓力、注漿量和注漿皮管的變化。
5.6.4 對于飽和土中的復式注漿順序宜先樁側后樁端。
5.7 當滿足下列條件之一時即可終止注漿。
5.7.1 注漿總量和注漿壓力均達到設計要求。
5.7.2 注漿總量以達到設計值的80%左右，且注漿壓力超過設計值。
5.8 當注漿壓力長時間低于正常值或地面出現冒漿或周圍樁孔串漿，應改為間歇注漿，間歇時間宜為30～60min。
［文章編號］1619-2737（2010）11-12-228
