泥浆护壁素混凝土桩施工方案

泥浆护壁素混凝土桩施工方案

1、需要进行泥浆护壁的原因：钻孔灌注桩进行钻孔施工的时候，由于需要打孔的土层比较松散（或者打孔时扰动了钻孔周围的土体，又或者土体的自稳能力比较弱），所以钻孔周围的土体在水平土压力的作用下，有一种要向孔内塌孔的趋势，假如不进行泥浆护壁，那么钻孔周围的土体就会塌孔掉入钻孔内，从而堵塞钻孔，造成成不了钻孔的后果；
2、泥皮：钻孔内介于钻孔周围土体与钻孔内泥浆之间的那一部分松软、可流动（流塑状态）的黏土；
3、泥浆：泥土和水混合而成的半流体；
4、泥浆护壁的原理：对泥皮进行受力分析可知，在水平的方向上，泥皮受两个力，①钻孔周围的土体对泥皮施加一个向钻孔内部的土压力，②钻孔内的泥浆对泥皮施加一个向钻孔外部的力，根据初中物理的知识，只有当①=②的时候，泥皮才会稳定，泥浆护壁才能成功；
5、由于向钻孔内部的力①在固定的深度，当土层一定的时候，大小是确定的，所以泥浆护壁的重点，就是调制泥浆的密度，从而使泥浆产生的向钻孔外部的力②等于①。
可以参照《公路桥涵施工技术规范》：
采用桩基础的优点：
①抗地震性能好。桩的静力特性主要研究其强度和沉降，桩的抗震性能主要决定于其刚度和稳定性，基础刚度大抗震性能好。
②沉降量小和承载力高，桩的沉降量由三部分组成，桩身弹性压缩；桩侧摩阻力向下传递，引起桩侧土的剪切变形和桩端土体压缩变形。
③可以解决特殊地基土的承载力。
④施工噪音小，适用于城市改造和人口密集场地。
但是，灌注桩的成孔是在桩位处的地面下或水下完成的，施工工序多，质量控制难度大，稍有不慎易产生断桩等严重缺陷。据统计国内外钻孔灌注桩的事故率高达5～10%。因此，灌注桩的质量检测就显得格外重要。
灌注桩成桩质量通常存在两个方面的问题，一是属于桩身完整性，常见的缺陷有夹泥、断裂、缩颈、护颈、混凝土离析及桩顶混凝土密实度较差等。二是嵌岩桩，影响桩底支承条件的质量问题，主要是灌注混凝土前清孔不彻底，孔底沉淀厚度超过规定极限，影响承载力。
灌注桩的缺点：
①灌注桩施工工艺比打入桩复杂，容易出现断桩、缩颈、混凝土离析和孔底虚土或沉渣过厚等质量问题。
②由于钻孔桩质量不够稳定，要抽检更多数量的桩进行检验，增加检测费用。
灌注桩的质量问题与其成桩工艺密切相关，属于桩身完整性的常见质量缺陷有夹泥、断裂、缩颈、扩颈、空洞、混凝土离析等。分析这些缺陷产生的原因，大致有：
①灌注混凝土过程中，导管埋入混凝土中的深度不够，致使新灌混凝土上翻，或提升导管速度过快，导致导管中翻水，造成两次灌注，使桩身形成夹泥的断裂界面。
②孔中水头下降，对孔壁的静水压力减小，导致局部孔壁土层失稳坍落，造成混凝土桩身夹泥或缩颈。孔壁坍落部分留下的窟窿，成桩后形成护颈。
③混凝土搅拌不均匀，或运输路径太长、或导管漏水，混凝土受水冲泡等，使粗骨料集中在一起，造成桩身混凝土离析。
由于钻孔桩在施工过程中容易产生一些缺陷，故在施工中加强管理，保证工程质量。同时加强对成桩质量进行检查，使工程在施工过程中不留隐患。桩的检验目的，一是了解其承载力；二是检验桩本身混凝土质量是否符合质量要求；三是查明桩身的完整性，查清缺陷及其位置，以便对影响桩承载力和寿命的桩身缺陷进行必要的补救，以保证工程质量，不留下事故隐患。
目前国内外常用的桩基检测方法：
①钻芯检测法：由于大直钻孔灌注桩的设计荷载一般较大，用静力试桩法有许多困难，所以常用地质钻机在桩身上沿长度方向钻取芯样，通过对芯样的观察和测试确定桩的质量。
但这种方法只能反映钻孔范围内的小部分混凝土质量，而且设备庞大、费工费时、价格昂贵，不宜作为大面积检测方法，而只能用于抽样检查，一般抽检总桩量的3～5%，或作为无损检测结果的校核手段。
②振动检测法：又称动测法。它是在桩顶用各种方法施加一个激振力，使桩体及至桩土体系产生振动。或在桩内产生应力波，通过对波动及波动参数的种种分析，以推定桩体混凝土质量及总体承载力的一种方法。这类方法主要有四种，分别为敲击法和锤击法、稳态激振机械阻抗法、瞬态激振机械阻抗法、水电效应法。
③超声脉冲检验法：该法是在检测混凝土缺陷的基础上发展起来的。其方法是在桩的混凝土灌注前沿桩的长度方向平行预埋若干根检测用管道，作为超声检测和接收换能器的通道。检测时探头分别在两个管子中同步移动，沿不同深度逐点测出横断面上超声脉冲穿过混凝土时的各项参数，并按超声测缺原理分析每个断面上混凝土质量。
④射线法：该法是以放射性同位素辐射线在混凝土中的衰减、吸收、散射等现象为基础的一种方法。当射线穿过混凝土时，因混凝土质量不同或因存在缺陷，接收仪所记录的射线强弱发生变化，据此来判断桩的质量。

泥浆护壁钻孔灌注桩施工工艺 　本工艺标准适用于工业与民用建筑中地下水位高的软、硬土层泥浆护壁成孔灌注桩工程 　　2.1 材料及主要机具： 　　2.1.1 水泥：宜采用325号～425号普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥。 　　2.1.2 砂：中砂或粗砂，含泥量不大于5%. 　　2.1.3 石子：粒径为0.5～3.2cm的卵石或碎石，含泥量不大于2%. 　　2.1.4 水：应用自来水或不含有害物质的洁净水。 　　2.1.5 粘土：可就地选择塑性指数ip≥17的粘土。 　　2.1.6 外加早强剂应通过试验确定。 　　2.1.7 钢筋：钢筋的级别、直径必须符合设计要求，有出厂证明书及复试报告。 　　2.1.8 主要机具有：回旋钻孔机、翻斗车或手推车、混凝土导管、套管、水泵、水箱、泥浆池、混凝土搅拌机、平尖头铁锹、胶皮管等。 　　2.2 作业条件： 　　2.2.1 地上、地下障碍物都处理完毕，达到“三通一平”。施工用的临时设施准备就绪。 　　2.2.2 场地标高一般应为承台梁的上皮标高，并经过夯实或碾压。 　　2.2.3 制作好钢筋笼。 　　2.2.4 根据图纸放出轴线及桩位点，按上水平标高木橛，并经过预检签字。 　　2.2.5 要选择和确定钻孔机的进出路线和钻孔顺序，制定施工方案，做好技术交底。 　　2.2.6 正式施工前应做成孔试验，数量不少于两根。 　　3.1 工艺流程： 　　钻孔机就位 → 钻孔 → 注泥浆 → 下套管 → 继续钻孔 → 排渣 → 清孔 → 　　吊放钢筋笼 → 射水清底 → 插入混凝土导管 → 浇筑混凝土 → 拔出导管 → 插桩顶钢筋 　　3.2 钻孔机就位：钻孔机就位时，必须保持平稳，不发生倾斜、位移，为准确控制钻孔深度，应在机架上或机管上作出控制的标尺，以便在施工中进行观测、记录。 　　3.3 钻孔及注泥浆：调直机架挺杆，对好桩位（用对位圈），开动机器钻进，出土，达到一定深度（视土质和地下水情况）停钻，孔内注入事先调制好的泥浆，然后继续进钻。 　　3.4 厂套管（护筒）：钻孔深度到5m左右时，提钻下套管。 　　3.4.1 套管内径应大于钻头100mm. 　　3.4.2 套管位置应埋设正确和稳定，套管与孔壁之间应用粘土填实，套管中心与桩孔中心线偏差不大于50mm. 　　3.4.3 套管埋设深度：在粘性土中不宜小于lm，在砂土中不宜小于1.5m，并应保持孔内泥浆面高出地下水位1m以上。 　　3.5 继续钻孔：防止表层土受振动坍塌，钻孔时不要让泥浆水位下降，当钻至持力层后，设计无特殊要求时，可继续钻深1m左右，作为插入深度。施工中应经常测定泥浆相对密度。 　　3.6 孔底清理及排渣 　　3.6.1 在粘土和粉质粘土中成孔时，可注入清水，以原土造浆护壁。排渣泥浆的相对密度应控制在1.1～1.2. 　　3.6.2 在砂土和较厚的夹砂层中成孔时，泥浆相对密度应控制在1.1～1.3；在穿过砂夹卵石层或容易坍孔的土层中成孔时，泥浆的相对密度应控制在1.3～1.5. 　　3.6.3 吊放钢筋笼：钢筋笼放前应绑好砂浆垫块；吊放时要对准孔位，吊直扶稳，缓慢下沉，钢筋笼放到设计位置时，应立即固定，防止上浮。 　　3.7 谢水清底；在钢筋笼内插入混凝土导管（管内有射水装置），通过软管与高压泵连接，开动泵水即射出。射水后孔底的沉渣即悬浮于泥浆之中。 　　3.8 浇筑混凝土：停止射水后，应立即浇筑混凝土，随着混凝土不断增高，孔内沉渣将浮在混凝土上面，并同泥浆一同排回贮浆槽内。 　　3.8.1 水下浇筑混凝土应连接施工；导管底端应始终埋入混凝土中0.8～1.3m；导管的第一节底管长度应≥4m. 　　3.8.2 混凝土的配制： 　　3.8.2.1 配合比应根据试验确定，在选择施工配合比时，混凝土的试配强度应比设计强度提高10%～15%. 　　3.8.2.2 水灰比不宜大于0.6. 　　3.8.2.3 有良好的和易性，在规定的浇筑期间内，坍落度应为16～22cm；在浇筑初期，为使导管下端形成混凝土堆，坍落度宜为14～16cm. 　　3.8.2.4 水泥用量一般为350～400kg/m3. 　　3.8.2.5 砂率一般为45%～50%. 　　3.9 拔出导管：混凝土浇筑到桩顶时，应及时拔出导管。但混凝土的上顶标高一定要符合设计要求。 　　3.10 插桩顶钢筋：桩顶上的插筋一定要保持垂直插入，有足够锚固长度和保护层，防止插偏和插斜。 　　3.11 同一配合比的试块，每班不得少于1组。每根灌注桩不得少于1组。 　　3.12 冬 雨期施工： 　　3.12.1 泥浆护壁回转钻孔灌注桩不宜在冬期进行。 　　3.12.2 雨天施工现场必须有排水措施，严防地面雨水流入桩孔内。要防止桩机移动，以免造成桩孔歪斜等情况。 　　4.1 保证项目： 　　4.1.1 灌注桩的原材料和混凝土强度必须符合设计要求和施工规范的规定。 　　4.1.2 实际浇灌混凝土量，严禁小于计算的体积。 　　4.1.3 浇灌混凝土后的桩顶标高及浮浆的处理，必须符合设计要求和施工规范的规定。 　　4.1.4 成孔浓度必须符合设计要求。以摩擦力为主的桩，沉渣厚度严禁大于300mm，以端承力为主的桩，沉渣厚度严禁大于100mm. 　　4.2 允许偏差项目，见表2-6. 　　5.1 钢筋笼在制作、运输和安装过程中，应采取措施防止变形。吊入桩孔内，应牢固确定其位置，防止上浮。 　　5.2 灌注桩施工完毕进行基础开挖时，应制定合理的施工顺序和技术措施，防止桩的位移和倾斜。并应检查每根桩的纵横水平偏差。 　　5.3 在钻孔机安装，钢筋笼运输及混凝土浇筑时，均应注意保护好现场的轴线桩，高程桩，并应经常予以校核。 　　5.4 桩头外留的主筋插铁要妥善保护，不得任意弯折或压断。 　　5.5 桩头的混凝土强度没有达到5mpa时，不得碾压，以防桩头损坏。 　　6.1 泥浆护壁成孔时，发生斜孔、弯孔、缩孔和塌孔或沿套管周围冒浆以及地面沉陷等情况，应停止钻进。经采取措施后，方可继续施工。 　　6.2 钻进速度，应根据土层情况、孔径、孔深、供水或供浆量的大小、钻机负荷以及成孔质量等具体情况确定。 　　6.3 水下混凝土面平均上升速度不应小于0.25m/h.浇筑前，导管中应设置球、塞等隔水；浇筑时，导管插入混凝土的深度不宜小于1m. 　　6.4 施工中应经常测定泥浆密度，并定期测定粘度、含砂率和胶体率。泥浆粘度18～22s，含砂率不大于4%～8%.胶体率不小于90%. 　　6.5 清孔过程中，必须及时补给足够的泥浆，并保持浆面稳定。 　　6.6 钢筋笼变形：钢筋笼在堆放、运输、起吊、入孔等过程中，必须加强对操作工人的技术交底，严格执行加固的技术措施。 　　6.7 混凝土浇到接近桩顶时，应随时测量顶部标高，以免过多截桩或补桩。 　　本工艺标准应具备以下质量记录： 　　7.1 水泥的出厂证明及复验证明。 　　7.2 钢筋的出厂证明或合格证，以及钢筋试验单抄件。 　　7.3 试桩的试压记录。 　　7.4 补桩的平面示意图。 　　7.5 灌注桩的施工记录。 　　7.6 混凝土试配申请单和试验室签发的配合比通知单。 　　7.7 混凝土试块28d标养抗压强度试验报告。

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