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摘要:钻孔灌注桩技术由于其造价低、承载力大、能制成较大直径和各种长度,以及适用各种土质的特点,在我国的城市建筑中得到了普遍的应用。笔者通过对钻孔灌注桩技术在建筑中的应用进行研究,希望对我国建筑技术的进步与发展做出有益贡献。
关键词:钻孔灌注桩技术建筑
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
混凝土灌注桩是直接在桩位上成孔,然后在孔内安放钢筋笼,浇筑混凝土而成。与预制桩相比,有直径和桩长可按设计要求变化自如、桩端能可靠地进入持力层或嵌入岩层、单桩承载力大、含钢量低等特点,适用于持力层起伏较大以及对噪声、振动和挤土影响有限制的地区,且施工速度较慢,在我国城市建筑中得到了广泛的应用。但尤其其成桩质量与施工好坏密切相关,因此,保证在建筑中能够正确的应用钻孔灌注桩技术就显得十分重要。
一、钻孔灌注桩技术分析
钻孔灌注桩是利用钻孔机械钻出钻孔,吊放钢筋笼,然后浇筑混凝土而成的桩。钻孔灌注桩具有无振动、低噪声、无挤土影响,能适用于各种土层,对周围建筑物影响小等特点。但单桩承载力较其他方法成孔的灌注桩或预制桩低,且沉降量较大。在建筑中为了提高钻孔灌注桩的单承载力,可在钻孔孔底将直径扩大,形成扩大头,成为钻孔扩底灌注桩。根据钻孔机械的钻头是否在含水层中施工,钻孔灌注桩在建筑中的应用可分为干作业成孔和泥浆护壁(或称为湿作业)成孔两种方法。
(一)干作业成孔灌注桩
干作业成孔灌注桩适用于地下水位较低,在成孔深度内无地下水土质的建筑中应用,无需护壁直接钻孔取土成孔。干作业成孔的机械一般用全叶螺旋钻机或机动洛阳铲等,全叶螺旋钻机是利用电动机带动钻杆转动,使钻头螺旋片旋转削土,土块沿螺旋叶片上升排出孔外。一节钻杆钻入后如不够设计深度,则停机接上第二节,继续钻进到要求的深度。此种方法成孔直径一般为300~500mm,最大可达800mm,钻孔深度8~12m,适用于地下水位以上的一般黏土、砂土及人工填土地基的建筑,不宜用于有地下水的土层及淤泥质土建筑。
(二)湿作业成孔灌注桩
湿作业成孔灌注桩是在建筑中用钻孔机械进行灌注桩成孔时,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。使用的泥浆有保护孔壁、防止塌孔、排出土渣而成孔的作用,故也称为泥浆护壁成孔。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。
二、钻孔灌注桩技术在建筑中的应用流程
(一)干作业成孔灌注桩的建筑中的应用流程
测量放线确定桩位——桩机就位调整垂直度——钻土成孔、孔口旁土方清运——检查校正桩位及钻孔垂直度——桩机成孔达到设计标高_清除孔底松土沉渣——成孔质量检查与验收——吊放钢筋笼——吊挂串筒——浇筑混凝土。
(二)湿作业成孔灌注桩技术在建筑中的应用流程
湿作业成孔灌注桩技术在建筑中的应用流程如下图所示
三、钻孔灌注桩技术在建筑中应用的要求与控制
(一)干作业成孔在钻孔建筑应用过程中应注意的问题:
1、在钻机就位检查无误后,使钻杆缓慢下降,开始钻进时,要求钻杆垂直,防止因钻杆晃动引起扩大孔径及增加孔底虚土;钻孔过程中如发现钻杆摇晃或难钻进时,应立即停机检查。在钻孔过程中,应随时清理孔口积土并及时检查桩位以及垂直度。在钻进及扩孔底过程中,如遇塌孔、地下水等情况时,应及时会同有关单位研究处理。
2、钢筋骨架的放置,应视起吊的机械设备而定,可整体吊入,也可分段吊入。整体吊入时应防止钢筋笼变形;分段吊入时,应先将第一段吊挂靠在孔内,将第二段吊直,两段焊接好,经检查后再徐徐吊入。吊放时,应严防碰撞孔壁,并确保钢筋笼的混凝土保护层厚度。
3、经检查合格的桩孔,应及时浇筑混凝土。混凝土强度等级不得低于C15,坍落度一般为8~10cm。第一次混凝土应浇到扩底部位的顶面,随即振捣密度;浇筑桩身部分的混凝土时应随浇随振,每次浇筑高度应小于1.5m。浇筑的桩身混凝土应适当超过桩顶设计标高,保证在凿除表面浮浆层后,桩顶标高和桩顶的混凝土质量能满足设计要求。
4、当浇筑混凝土后的桩顶标高低于自然地面时,孔口应有防护措施,防止人、物落入。
5、如钻孔底需要扩底时,在底部应用扩孔刀片切削扩孔,扩底直径应符合设计要求。
(二)在湿作业成孔钻进时,应注意的问题:
1、湿作业钻孔护筒的作用是保证钻机沿着桩位垂直方向顺利下钻,保护孔口,使孔顶部位的土层不致因钻杆反复上下升降、机身振动而导致孔口坍塌。
护筒一般用4~8mm的钢板制造,内径比钻头直径大:用回转钻时,宜大于100mm;用沖击钻时,宜大于200mm。上部开设1~2个溢浆孔,护筒高2—2.5m,埋置深度为:黏土中不小于1.0m;砂土中不小于1.5m。护筒的高度还要满足保持孔内泥浆面高出地下水位1.0m以上的要求
2、护壁泥浆是由高塑性黏土或膨润土加水拌合而成,根据需要还可加入少量其他物质,如纯碱等,以改善泥浆的性质。在钻孔时,泥浆将孔内不同土层中的空隙渗填密度,使孔内渗水降低至最低,以保证护筒内稳定的水压,泥浆中的胶质颗粒分子,在泥浆压力作用下渗入孔壁表面的孔隙,形成一层泥皮,使孔壁胶凝,达到防止孔壁坍塌、保护孔壁的作用。同时,泥浆的密实大于水的密度,搅拌时具有一定的流动性。泥浆在护筒内的液面要高于地下水位,以保证孔内的压力大于地下水对孔壁的侧压力。在泥浆循环排渣时,可以携带泥渣,润滑和冷却钻头,减少钻头钻进阻力。
在黏土和亚黏土中成孔时,可注入清水,以原土造浆护壁;排渣泥浆的比重应控制在1.1~1.2。在易坍孔的砂土和较厚的夹砂层中成孔时,护壁泥浆的比重应控制在1.1~1.3;在穿过砂夹卵石层成孔时,泥浆比重应控制在1.3~1.5。泥浆可就地选择塑性指数IP≥17的黏土制配。在施工中应注意经常测定泥浆比重,并定期测定黏度、含砂率和胶体率。
3、钻孔深度达到设计要求后,即可进行清孔。使孔底沉渣厚度、循环泥浆中含渣量和孔壁泥渣厚度符合设计或质量要求,同时为灌注混凝土创造条件,以免影响桩的承载力。
采用潜水电钻机成孔时,采用循环法清孔,即让钻头在距孔底处继续旋转,保证泥浆循环从而达到清孔的目的。当孔壁土质较好,不易坍孔时,可用空气吸泥机清孔。采用冲孔机成孔时,可吊人清孔导管,用水泵压入清水换浆。
总之,随着我国建筑事业的发展,钻孔灌注桩技术在建筑中也被广泛的应用,但在在建筑中应用钻孔灌注桩技术时,一定要根据不同的情况具体分析,做好控制工作,以保证广大建筑质量。
参考文献:
[1] 李秀娟:《刍议建筑施工中的钻孔灌注桩技术》,民营科技,2013(2)
[2] 魏垂滨:《浅析施工中的钻孔灌注桩技术问题》,黑龙江科技信息,2012(26)
关键词:钻孔灌注桩技术建筑
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
混凝土灌注桩是直接在桩位上成孔,然后在孔内安放钢筋笼,浇筑混凝土而成。与预制桩相比,有直径和桩长可按设计要求变化自如、桩端能可靠地进入持力层或嵌入岩层、单桩承载力大、含钢量低等特点,适用于持力层起伏较大以及对噪声、振动和挤土影响有限制的地区,且施工速度较慢,在我国城市建筑中得到了广泛的应用。但尤其其成桩质量与施工好坏密切相关,因此,保证在建筑中能够正确的应用钻孔灌注桩技术就显得十分重要。
一、钻孔灌注桩技术分析
钻孔灌注桩是利用钻孔机械钻出钻孔,吊放钢筋笼,然后浇筑混凝土而成的桩。钻孔灌注桩具有无振动、低噪声、无挤土影响,能适用于各种土层,对周围建筑物影响小等特点。但单桩承载力较其他方法成孔的灌注桩或预制桩低,且沉降量较大。在建筑中为了提高钻孔灌注桩的单承载力,可在钻孔孔底将直径扩大,形成扩大头,成为钻孔扩底灌注桩。根据钻孔机械的钻头是否在含水层中施工,钻孔灌注桩在建筑中的应用可分为干作业成孔和泥浆护壁(或称为湿作业)成孔两种方法。
(一)干作业成孔灌注桩
干作业成孔灌注桩适用于地下水位较低,在成孔深度内无地下水土质的建筑中应用,无需护壁直接钻孔取土成孔。干作业成孔的机械一般用全叶螺旋钻机或机动洛阳铲等,全叶螺旋钻机是利用电动机带动钻杆转动,使钻头螺旋片旋转削土,土块沿螺旋叶片上升排出孔外。一节钻杆钻入后如不够设计深度,则停机接上第二节,继续钻进到要求的深度。此种方法成孔直径一般为300~500mm,最大可达800mm,钻孔深度8~12m,适用于地下水位以上的一般黏土、砂土及人工填土地基的建筑,不宜用于有地下水的土层及淤泥质土建筑。
(二)湿作业成孔灌注桩
湿作业成孔灌注桩是在建筑中用钻孔机械进行灌注桩成孔时,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。使用的泥浆有保护孔壁、防止塌孔、排出土渣而成孔的作用,故也称为泥浆护壁成孔。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。
二、钻孔灌注桩技术在建筑中的应用流程
(一)干作业成孔灌注桩的建筑中的应用流程
测量放线确定桩位——桩机就位调整垂直度——钻土成孔、孔口旁土方清运——检查校正桩位及钻孔垂直度——桩机成孔达到设计标高_清除孔底松土沉渣——成孔质量检查与验收——吊放钢筋笼——吊挂串筒——浇筑混凝土。
(二)湿作业成孔灌注桩技术在建筑中的应用流程
湿作业成孔灌注桩技术在建筑中的应用流程如下图所示
三、钻孔灌注桩技术在建筑中应用的要求与控制
(一)干作业成孔在钻孔建筑应用过程中应注意的问题:
1、在钻机就位检查无误后,使钻杆缓慢下降,开始钻进时,要求钻杆垂直,防止因钻杆晃动引起扩大孔径及增加孔底虚土;钻孔过程中如发现钻杆摇晃或难钻进时,应立即停机检查。在钻孔过程中,应随时清理孔口积土并及时检查桩位以及垂直度。在钻进及扩孔底过程中,如遇塌孔、地下水等情况时,应及时会同有关单位研究处理。
2、钢筋骨架的放置,应视起吊的机械设备而定,可整体吊入,也可分段吊入。整体吊入时应防止钢筋笼变形;分段吊入时,应先将第一段吊挂靠在孔内,将第二段吊直,两段焊接好,经检查后再徐徐吊入。吊放时,应严防碰撞孔壁,并确保钢筋笼的混凝土保护层厚度。
3、经检查合格的桩孔,应及时浇筑混凝土。混凝土强度等级不得低于C15,坍落度一般为8~10cm。第一次混凝土应浇到扩底部位的顶面,随即振捣密度;浇筑桩身部分的混凝土时应随浇随振,每次浇筑高度应小于1.5m。浇筑的桩身混凝土应适当超过桩顶设计标高,保证在凿除表面浮浆层后,桩顶标高和桩顶的混凝土质量能满足设计要求。
4、当浇筑混凝土后的桩顶标高低于自然地面时,孔口应有防护措施,防止人、物落入。
5、如钻孔底需要扩底时,在底部应用扩孔刀片切削扩孔,扩底直径应符合设计要求。
(二)在湿作业成孔钻进时,应注意的问题:
1、湿作业钻孔护筒的作用是保证钻机沿着桩位垂直方向顺利下钻,保护孔口,使孔顶部位的土层不致因钻杆反复上下升降、机身振动而导致孔口坍塌。
护筒一般用4~8mm的钢板制造,内径比钻头直径大:用回转钻时,宜大于100mm;用沖击钻时,宜大于200mm。上部开设1~2个溢浆孔,护筒高2—2.5m,埋置深度为:黏土中不小于1.0m;砂土中不小于1.5m。护筒的高度还要满足保持孔内泥浆面高出地下水位1.0m以上的要求
2、护壁泥浆是由高塑性黏土或膨润土加水拌合而成,根据需要还可加入少量其他物质,如纯碱等,以改善泥浆的性质。在钻孔时,泥浆将孔内不同土层中的空隙渗填密度,使孔内渗水降低至最低,以保证护筒内稳定的水压,泥浆中的胶质颗粒分子,在泥浆压力作用下渗入孔壁表面的孔隙,形成一层泥皮,使孔壁胶凝,达到防止孔壁坍塌、保护孔壁的作用。同时,泥浆的密实大于水的密度,搅拌时具有一定的流动性。泥浆在护筒内的液面要高于地下水位,以保证孔内的压力大于地下水对孔壁的侧压力。在泥浆循环排渣时,可以携带泥渣,润滑和冷却钻头,减少钻头钻进阻力。
在黏土和亚黏土中成孔时,可注入清水,以原土造浆护壁;排渣泥浆的比重应控制在1.1~1.2。在易坍孔的砂土和较厚的夹砂层中成孔时,护壁泥浆的比重应控制在1.1~1.3;在穿过砂夹卵石层成孔时,泥浆比重应控制在1.3~1.5。泥浆可就地选择塑性指数IP≥17的黏土制配。在施工中应注意经常测定泥浆比重,并定期测定黏度、含砂率和胶体率。
3、钻孔深度达到设计要求后,即可进行清孔。使孔底沉渣厚度、循环泥浆中含渣量和孔壁泥渣厚度符合设计或质量要求,同时为灌注混凝土创造条件,以免影响桩的承载力。
采用潜水电钻机成孔时,采用循环法清孔,即让钻头在距孔底处继续旋转,保证泥浆循环从而达到清孔的目的。当孔壁土质较好,不易坍孔时,可用空气吸泥机清孔。采用冲孔机成孔时,可吊人清孔导管,用水泵压入清水换浆。
总之,随着我国建筑事业的发展,钻孔灌注桩技术在建筑中也被广泛的应用,但在在建筑中应用钻孔灌注桩技术时,一定要根据不同的情况具体分析,做好控制工作,以保证广大建筑质量。
参考文献:
[1] 李秀娟:《刍议建筑施工中的钻孔灌注桩技术》,民营科技,2013(2)
[2] 魏垂滨:《浅析施工中的钻孔灌注桩技术问题》,黑龙江科技信息,2012(26)