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城市橋梁工程樁基礎施工方法有哪些?

我想分享到: QQ空間 新浪微博 發布時間:2020-03-19 10:26:42

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城市橋梁工程常用的樁基礎通??煞譃?/span>沉入樁基礎和灌注樁基礎,按成樁施工方法又可分為:沉入樁、鉆孔灌注樁、人工挖孔樁;本條文簡要介紹施工方法及其機械設備選擇要點。

一、沉入樁基礎

常用的沉入樁有鋼筋混凝土樁、預應力混凝土樁和鋼管樁。

 

注:什么是沉入樁?

沉入樁,是靠樁錘的沖擊能量將預制樁打(壓)入土中,使土被壓擠密實,以達到加固地基的作用。沉入樁所用的基樁主要為預制的鋼筋混凝土樁和預應力混凝土樁。沉入樁的施工方法主要有:錘擊沉樁、振動沉樁、射水沉樁、靜力壓樁以及鉆孔埋置樁等。

 

(一)準備工作

1.沉樁前應掌握工程地質鉆探資料、水文資料和打樁資料。

2.沉樁前必須處理地上(下)障礙物,平整場地,并應滿足沉樁所需的地面承載力。

3.應根據現場環境狀況采取降噪聲措施;城區、居民區等人員密集的場所不應進行沉樁施工。

4.對地質復雜的大橋、特大橋,為檢驗樁的承載能力和確定沉樁工藝應進行試樁。

5.貫人度應通過試樁或做沉樁試驗后會同監理及設計單位研究確定。

6.用于地下水有侵蝕性的地區或腐蝕性土層的鋼樁應按照設計要求做好防腐處理。

(二)施工技術要點

1.預制樁的接樁可采用焊接、法蘭連接或機械連接,接樁材料工藝應符合規范要求。

2.沉樁時,樁帽或送樁帽與樁周圍間隙應為5~lOmm;樁錘、樁帽或送樁帽應和樁身在同一中心線上;樁身垂直度偏差不得超過0.5%。

3.沉樁順序:對于密集樁群,自中間向兩個方向或四周對稱施打;根據基礎的設計標高,宜先深后淺;根據樁的規格,宜先大后小,先長后短。

錘擊過程應采用重錘低擊。

4.施工中若錘擊有困難時,可在管內助沉。

5.樁終止錘擊的控制應以控制樁端設計標高為主,貫人度為輔。

6.沉樁過程中應加強鄰近建筑物、地下管線等的觀測、監護。

 

注:什么是樁帽?

樁帽是為了防止打入樁樁頭被打壞而使用的一種施工設施,不屬于建筑結構范圍。

在樁基施工時為了保護樁不被打壞安裝上樁帽主要起保護作用。樁帽一般的材料是采用抗沖擊強的鋼材制成。

 

注:什么是貫入度?

貫入度一般是指錘擊樁每10擊進入的深 度mm,用(mm/10擊)表示,如在強風化花崗巖中最后 貫入度(6.0噸的錘)一般為20~50(mm/10 擊).

 

注:什么是控制樁端設計標高?

 

(三)沉樁方式及設備選擇

1.錘擊沉樁宜用于砂類土、黏性土。樁錘的選用應根據地質條件、樁型、樁的密集程度、單樁豎向承載力及現有施工條件等因素確定。

2.振動沉樁宜用于錘擊沉樁效果較差的密實的黏性土、礫石、風化巖。

3.在密實的砂土、碎石土、砂礫的土層中用錘擊法、振動沉樁法有困難時,可采用射水作為輔助手段進行沉樁施工。在黏性土中應慎用射水沉樁;在重要建筑物附近不宜采用射水沉樁。

4.靜力壓樁宜用于軟黏土(標準貫入度N<20)、淤泥質土。

5.鉆孔埋樁宜用于黏土、砂土、碎石土,且河床覆土較厚的情況。

 

注:為什么射水沉樁慎用黏性土?

 粘土吸水產生塑性形變,極易產生塌孔現象

 

注:什么是靜力壓樁?

利用靜壓力將樁壓入土中,施工中雖然仍然存在擠土效應,但沒有振動和噪音,適用于軟弱土層和鄰近有怕振動的建(構)筑物的情況。

壓樁一般是分節壓入,逐段接長。為此,樁需分節預制。當第一節樁壓入土中,其上端距地面2m左右時將第二節樁接上,繼續壓入。對每一根樁的壓入,各工序應連續。

如初壓時樁身發生較大移位、傾斜;壓入過程中樁身突然下沉或傾斜;樁頂混凝土破壞或壓樁阻力劇變時,應暫停壓樁,及時研究處理。


        注:什么是射水沉樁?

射水沉樁方法往往與錘擊(或振動)法同時使用,具體選擇應視土質情況:在砂夾卵石層或堅硬土層中,一般以射水為主,以錘擊或振動為輔;在粉質粘土或粘土中,為避免降低承載力,一般以錘擊或振動為主,以射水為輔,并應適當控制射水時間和水量。下沉空心樁,一般用單管內射水。當下沉較深或土層較密實,可用錘擊或振動,配合射水;下沉實心樁,將射水管對稱地裝在樁的兩側,并能沿著樁身上下自由移動,以便在任何高度上射水沖土。必須注意,不論采取任何射水施工方法,在沉入最后階段1~1.5m至設計標高時,應停止射水,用錘擊或振動沉入至設計深度,以保證樁的承載力

1—送樁管;2—加強的圓鋼;3—彎管;4—膠管;5—樁管;

6—射水管;7—保險鋼絲繩;8—導向環;9—擋砂板


 

注:什么是振動沉樁?

振動法是利用振動錘沉樁,將樁與振動錘連接在一起,振動錘產生的振動力通過樁身帶動土體振動,使土體的內摩擦角減小、強度降低而將樁沉入土中。該方法在砂土中施工效率較高。

 

二、鉆孔灌注樁基礎

(一)準備工作

1.施工前應掌握工程地質資料、水文地質資料,具備所用各種原材料及制品的質量檢驗報告。

2.施工時應按有關規定,制定安全生產、保護環境等措施。

3.灌注樁施工應有齊全、有效的施工記錄。

(二)成孔方式與設備選擇

依據成樁方式可分為泥漿護壁成孔、干作業成孔、護筒(沉管)灌注樁及爆破成孔,施工機具類型及土質適用條件可參考表1K412021。

成樁方式與適用條件    表IK412021

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(三)泥漿護壁成孔

1.泥漿制備

(1)泥漿制備根據施工機械、工藝及穿越土層情況進行配合比設計,宜選用高塑性黏土或膨潤土。

(2)泥漿護壁施工期間護筒內的泥漿面應高出地下水位1.0m以上,在清孔過程中應不斷置換泥漿,直至灌注水下混凝土。

(3)灌注混凝土前,孔底500mm以內的泥漿相對密度應小于1.25;含砂率不得大于8%;黏度不得大于28s。

(4)現場應設置泥漿池和泥漿收集設施,廢棄的泥漿、渣應進行處理,不得污染環境。

(注:

 注:護筒的作用:

   固定樁孔位置,保護孔口,防止地面水流入,增加孔內水壓力,防止塌孔,成孔時引導鉆頭的方向。

 
 

 注:泥漿的作用

   在孔壁形成泥皮穩定孔壁、懸浮鉆渣、潤滑鉆具 、正循環排渣。在開鉆的同時就要制備泥漿,鉆孔的時候是正循環,泥漿是從鉆桿里面進入鉆孔,然后將孔內泥沙一起和泥漿一起泛上來,從護筒的泥漿孔流入泥漿池,然后經沉淀后再從鉆桿進入鉆孔循環。泥漿的作用是在鉆孔的時候在孔壁上形成一層泥漿膜,對孔壁進行保護,防止孔壁坍塌。

)

2.正、反循環鉆孔

 ?。?)泥漿護壁成孔時根據泥漿補給情況控制鉆進速度;保持鉆機穩定。

 ?。?)鉆進過程中如發生斜孔、塌孔和護筒周圍冒漿、失穩等現象時,應先停鉆,待采取相應措施后再進行鉆進。

 ?。?)鉆孔達到設計深度,灌注混凝土之前,孔底沉渣厚度應符合設計要求。設計未要求時端承型樁的沉渣厚度不應大于100 mm;摩擦型樁的沉渣厚度不應大于300 mm。

 

 

注:正循環鉆孔

正循環是用泥漿泵將泥漿以一定壓力通過空心鉆桿頂部,從鉆桿底部噴出,底部的鉆錐在旋轉時將土壤攪松成為鉆渣,被泥漿懸浮,隨泥漿上升而溢出流至孔外的泥漿槽,經過沉淀池中沉淀凈化,再循環使用。

特點:

排渣能力比較弱, 鉆進速度較慢,鉆具的磨損也比較大,但工藝比較簡單,容易操作,正循環鉆機的價格也比較便宜。

 

注:反循環鉆孔

反循環鉆機的泥漿的循環方式則正好相反,泥漿由孔外流入孔內,由真空泵或其他方法(如空氣吸泥機等)將鉆渣通過鉆桿中心從鉆桿頂部吸出,或將吸漿泵隨同鉆錐一同鉆進,從孔底將鉆渣吸出孔外。

特點:反循環鉆機排渣能力比較強,但工藝比較復雜,操作不當容易引起塌孔埋鉆,而且反循環鉆機價格比較高

 

  3.沖擊鉆成孔

 ?。?)沖擊鉆開孔時,應低錘密擊,反復沖擊造壁,保持孔內泥漿面穩定。

 ?。?)應采取有效的技術措施防止擾動孔壁、塌孔、擴孔、卡鉆和掉鉆及泥漿流失等事故。

 ?。?)每鉆進4~5m應驗孔一次,在更換鉆頭前或容易縮孔處,均應驗孔并應做記錄。

 ?。?)排渣過程中應及時補給泥漿。

 ?。?)沖孔中遇到斜孔、梅花孔、塌孔等情況時,應采取措施后方可繼續施工。

 ?。?)穩定性差的孔壁應采用泥漿循環或抽渣筒排渣,清孔后灌注混凝土之前的泥漿指標符合要求。

 

注:沖擊鉆機通過機架、卷揚機把帶刃的重鉆頭(沖擊錘)提高到一定高度,靠自由下落的沖擊力切削破碎巖層或沖擊土層成孔


 

  4.旋挖成孔

 ?。?)旋挖鉆成孔灌注樁應根據不同的地層情況及地下水位埋深,采用不同的成孔工藝。

 ?。?)泥漿制備的能力應大于鉆孔時的泥漿需求量,每臺套鉆機的泥漿儲備量不少于單樁體積。

 ?。?)成孔前和每次提出鉆斗時,應檢查鉆斗和鉆桿連接銷子、鉆斗門連接銷子以及鋼絲繩的狀況,并應清除鉆斗上的渣土。

 ?。?)旋挖鉆機成孔應采用跳挖方式,并根據鉆進速度同步補充泥漿,保持所需的泥漿面高度不變。

 ?。?)孔底沉渣厚度控制指標符合要求。

注:什么是跳挖?

       考慮距離太近有可能造成串孔和塌孔

 

 ?。ㄋ模└勺鳂I成孔

  1.長螺旋鉆孔

 ?。?)鉆機定位后,應進行復檢,鉆頭與樁位點偏差不得大于20mm,開孔時下鉆速度應緩慢;鉆進過程中,不宜反轉或提升鉆桿。

 ?。?)在鉆進過程中遇到卡鉆、鉆機搖晃、偏斜或發生異常聲響時,應立即停鉆,查明原因,采取相應措施后方可繼續作業。

 ?。?)鉆至設計標高后,應先泵人混凝土并停頓10~20s,再緩慢提升鉆桿。提鉆速度應根據土層情況確定,并保證管內有一定高度的混凝土。

 ?。?)混凝土壓灌結束后,應立即將鋼筋籠插至設計深度,并及時清除鉆桿及泵(軟)管內殘留混凝土。




 

  2.鉆孔擴底

 ?。?)鉆桿應保持垂直穩固,位置準確,防止因鉆桿晃動引起擴大孔徑。

 ?。?)鉆孔擴底樁施工擴底孔部分虛土厚度應符合設計要求。

 ?。?)灌注混凝土時,第一次應灌到擴底部位的頂面,隨即振搗密實;灌注樁頂以下5m范圍內混凝土時,應隨灌注隨振動,每次灌注高度不大于1.5m。

  3.人工挖孔

 ?。?)人工挖孔樁必須在保證施工安全前提下選用。

 ?。?)挖孔樁截面一般為圓形,也有方形樁;孔徑1200~2000mm,最大可達3500mm;挖孔深度不宜超過25m。

 ?。?)采用混凝土或鋼筋混凝土支護孔壁技術,護壁的厚度、拉接鋼筋、配筋、混凝土強度等級均應符合設計要求;井圈中心線與設計軸線的偏差不得大于20mm;上下節護壁混凝土的搭接長度不得小于50mm;每節護壁必須保證振搗密實,并應當日施工完畢;應根據土層滲水情況使用速凝劑;模板拆除應在混凝土強度大于2.5MPa后進行。 

 ?。?)挖孔達到設計深度后,應進行孔底處理。必須做到孔底表面無松渣、泥、沉淀土。

 ?。ㄎ澹╀摻罨\與灌注混凝土施工要點

  1.鋼筋籠加工應符合設計要求。鋼筋籠制作、運輸和吊裝過程中應采取適當的加固措施,防止變形。

  2.吊放鋼筋籠入孔時,不得碰撞孔壁,就位后應采取加固措施固定鋼筋籠的位置。

  3.沉管灌注樁內徑應比套管內徑小60~80mm,用導管灌注水下混凝土的樁應比導管連接處的外徑大100mm以上。

  4.灌注樁采用的水下灌注混凝土宜采用預拌混凝土,其骨料粒徑不宜大40mm。

  5.灌注樁各工序應連續施工,鋼筋籠放入泥漿后4h內必須澆筑混凝土。

  6.樁頂混凝土澆筑完成后應高出設計標高0. 5~1m,確保樁頭浮漿層鑿除后樁基面混凝土達到設計強度。

  7.當氣溫低于O℃以下時,澆筑混凝土應采取保溫措施,澆筑時混凝土的溫度不得低于5℃。當氣溫高于30℃時,應根據具體情況對混凝土采取緩凝措施。

  8.灌注樁的實際澆筑混凝土量不得小于計算體積;套管成孔的灌注樁任何一段平均直徑與設計直徑的比值不得小于1.0。

  9.場地為淺水時宜采用筑島法施工,筑島面積應按鉆孔方法、機具大小而定。島的高度應高出最高施工水位0.5~1.0m。

  10.場地為深水或淤泥層較厚時,可采用固定式平臺或浮式平臺。平臺須穩固牢靠,能承受施工時的靜載和動載;并考慮施工機械進出安全。

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  1.樁孔檢驗合格,吊裝鋼筋籠完畢后,安置導管澆筑混凝土。

  2.混凝土配合比應通過試驗確定,須具備良好的和易性,坍落度宜為180~220mm。

  3.導管應符合下列要求:

 ?。?)導管內壁應光滑圓順,直徑宜為20~30cm,節長宜為2m。

 ?。?)導管不得漏水,使用前應試拼、試壓,試壓的壓力宜為孔底靜水壓力的1.5倍。

 ?。?)導管軸線偏差不宜超過孔深的0.5%,且不宜大于10cm。

 ?。?)導管采用法蘭盤接頭宜加錐形活套;采用螺旋絲扣型接頭時必須有防止松脫裝置。

  4.使用的隔水球應有良好的隔水性能,并應保證順利排出。

  5.開始灌注混凝土時,導管底部至孔底的距離宜為300~500mm;導管一次埋入混凝土灌注面以下不應少于0. 8m;導管埋人混凝土深度宜為2~6m。

  6.灌注水下混凝土必須連續施工,并應控制提拔導管速度,嚴禁將導管提出混凝土灌注面。灌注過程中的故障應記錄備案。

 

 注:澆注水下混凝土不能將混凝土直接傾倒于水中。因為當混凝土直接與水接觸穿過水層時,骨料和水泥很快將產生分離,骨料很快沉入水底,而水泥在較長時間內呼吁懸浮狀態,當其下沉時,已凝結硬化。因此水下混凝土的澆注,必須在與周圍環境水隔離的條件下進行。水下混凝土澆筑的方法很多。最常用的是導管法。

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