钻孔灌注桩扩底施工与成桩检验

2022-09-11

钻孔扩底灌注桩是把按等直径钻孔方法形成的桩孔钻进到预定的深度, 换上扩孔钻头后撑开钻头的扩孔刀刃使之旋转切削地层扩大孔底, 成孔后放入钢筋笼, 灌注混凝土形成扩底桩以获得较大垂直承载力的施工方法。本文结合工程实例探讨软土地区大直径钻孔扩底灌注桩施工保证成桩施工质量的主要施工技术。本文中的工程实例是:某项目桩基采用钻孔扩底灌注桩, φ600扩底900mm~1450mm, 桩长12m, 持力层为角砾混粉质粘土;φ7 0 0扩底1750mm (抗拔) , 桩长18m, 持力层为全风化和强风化粉砂质泥岩。

1 钻孔扩底灌注桩的特点

其特点: (1) 振动小, 噪音低; (2) 单桩承载力大, 与直孔桩相比工程造价低; (3) 工艺技术可靠, 工程质量好。钻孔扩底灌注桩的施工大部分是在水下进行的, 其施工过程无法观察, 成桩后也不能进行开挖验收, 施工中任何一个环节出现问题, 都将直接影响到整个工程的质量和进度, 因此, 对施工中关键的过程: (1) 扩底及扩底钻进; (2) 清孔; (3) 钢筋笼制安; (4) 混凝土的浇灌等, 采取有效的施工技术对桩基施工质量加以控制, 力争将隐患消除在成桩之前, 确保桩基施工质量合格。

2 钻孔扩底桩的施工

泵吸反循环钻孔扩底桩对地层适应能力强;钻孔直径、孔深可选范围大, 钻孔直径0.6 m~2.5 m, 扩底直径一般为0.8 m~4.0m, 孔深可达100m;振动小, 噪声低, 工期短;比正循环钻孔桩成孔质量高, 孔壁泥膜薄, 孔底沉渣少。下面就具体介绍泵吸反循环钻孔的基本原理及施工工艺。

2.1 扩底成孔的方法

应用反循环钻孔施工法钻机工作时, 旋转盘带动钻杆端部的钻头, 切削破碎岩土, 钻进泥浆从钻杆与孔壁间的环状空间中流入孔底冷却钻头, 并携带岩土钻渣, 在负压作用下混合液从钻杆内腔上升到地面通过泥浆沟流进沉淀池后返回泥浆池中净化, 净化后的泥浆又返回孔内形成循环, 故称反循环钻进。泵吸反循环钻孔扩底桩是利用泥浆护壁, 钻机直孔钻进至设计孔深后, 换上扩底钻头, 采用泵吸反循环工艺扩底成孔, 清除孔底沉渣, 检测合格后放入钢筋笼, 灌注混凝土形成扩底桩。

2.2 施工工艺步骤

编写施工设计→桩位测量、设备安装→埋设护筒→钻机定位、验收开钻→直孔钻进成孔→第一次清孔、测量孔深→检测扩底钻头→扩底钻进成孔→第二次清孔、检测扩底孔形→钻机移位、安装钢筋笼及灌注设备就位→吊放钢筋笼→下入灌浆管→第三次清孔、测量孔深与沉渣→灌注水下混凝土→起拔护筒→桩头处理→混凝土养护。

2.3 施工的关键工序

护筒埋设是反循环施工作业的关键之一, 护筒用6 m m~1 0 m m钢板, 内径比桩径大100mm~200mm, 长1.5m, 易塌孔部位应加长护筒, 有利于孔壁稳定。

终孔后应进行第一次清孔, 把钻具提高孔底0.3 m~0.5 m, 一般用泵吸反循环抽吸3 0 m i n~6 0 m i n, 把孔底沉渣抽吸干净。用测绳准确测量孔深, 符合要求根据最大扩底直径, 确定其行程。在主动钻杆上做扩底的起点和终点标记, 通过行程可控制扩底直径。此后才能下扩底钻头, 以确保扩底钻头能安放到位。

钻进终孔清孔后, 换上扩底钻头进行扩底钻进。在扩孔前, 首先在地面将扩孔桩头的所需参数确定后, 再使用。成孔达到设计标高后, 将钻头提起, 更换扩孔钻头, 将钻头通过钻杆连接后, 放到孔底位置, 在主导钻杆上标示扩孔前位置及扩孔所需位移值后, 然后将钻具上移提升, 扩底钻进开始时, 应轻压慢转, 严格控制钻进速度。在扩孔过程中, 扩孔底控制主要控制转速、行程、钻具的牢固性。钻速控制主要通过控制钻机的速度。由于扩孔钻头的刀具切削面随钻头的扩展加大, 其作用荷载也增大, 为确保钻头不变形, 故要求匀速钻进, 并逐渐放下钻杆, 确保钻进位移的稳定, 达到扩孔效果。行程控制是控制钻头主轴滑道, 以达到扩孔的目的。因此, 不同的扩孔桩径, 所使用的钻头不同, 其位移值也不同。因此, 在扩孔过程中, 必须严格记录行程数值, 确保扩孔达到设计要求。钻具的控制是钻头的稳定性控制, 即确保钻头在钻孔过程中的稳定性, 牢固性。在扩孔前首先应对钻具进行检验, 对上下翼刀具的刚度铰接的牢固, 主轴滑道收放灵活自如, 在确保其性能良好后, 才能使用。当钻进至机上钻杆所标出的行程时, 逐步放松钻具钢丝绳, 钻具钻进阻力减少, 转动自如, 证明扩底行程已达到扩底限位器。此时, 可重新收紧钻具钢丝绳, 回转钻进数分钟, 即可完成扩底钻进。

扩底完成后, 扩底钻头空转清孔换浆, 同时及时调整好泥浆性能, 泥浆相对密度一般应小于1.2, 含砂率小于6%, 粘度小于2 1 S。本次清孔换浆是确保扩大头孔底沉渣厚度达到规范或设计要求的关键工序, 一般清孔时间为1.5 h~2.5 h。

混凝土灌注前, 利用灌注导管进行第三次清孔。应及时调整好泥浆性能, 泥浆相对密度不大于1.1 5, 含砂率不大于5%, 粘度不大于2 0 S, 孔底沉渣不大于5 0 m m。灌注前, 通过对扩底端容积的分析, 准确计算初始量, 确保初灌后混凝土埋管在0.8 m以上。

3 钻孔灌注桩成桩检验

在工程桩基施工过程中, 通过上述各环节的施工控制, 完成整个工程桩的施工后, 按照有关规定采用超声波透射法、低应变反射波法、钻孔抽芯法对桩进行了检测, 其中抽芯法表明所抽检测桩沉渣厚度均符合设计要求, 说明反循环法清孔时成功的。与此同时, 还随机抽取两根桩径分别为/0600、/0700的桩对其扩大头效果进行检验, 方法是:以桩心为中心, 按扩大头直径 (分别为1450mm、1750mm) , 边缘向桩中心方向移S (S=桩长L×0.5%) , 分四个方位布点下钻, 抽取芯样, 证明扩大头施工达到了设计目标。另外, 钻孔灌注桩质量控制的主要问题之一是扩大头的检测, 以及桩径、沉渣检测和砼灌注等重要环节。为此, 需采用相应的科学手段, 对这些问题在灌注前进行检测, 如发现问题可及时解决。我们一般采用目前国家先进的超声波检测仪和机械式孔径检测器、沉渣检测器、对桩径、扩底直径、孔斜、孔深、沉渣厚度等指标进行检测。对扩大头的验证问题, 还可采用灌注砼量来核实扩大头的容量是否达到设计要求, 所以, 扩大头及其它各项指标的质量控制已得到彻底解决。

钻孔扩底灌注桩能满足多种建筑物的要求, 具有较高的经济效益, 作为一种新工艺、新技术为钻孔桩基础的应用拓展了更广阔的空间, 在浙江地区有着较大的发展前景。

摘要：钻孔灌注扩底桩的施工过程可分为成孔、扩底、清孔、成孔桩四个主要部分。钻孔灌注扩底桩是在灌注桩的基础上, 加用相应的扩孔钻头在柱状的底部进行扩孔, 形成一个混凝土扩大头来提高桩端承载力, 由于它具有施工简便易行, 工程费用低和单桩承载力高等优点, 日益得到重视。

关键词：钻孔灌注扩底桩,施工,检验