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技术要点

旋挖孔灌注桩施工特点

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旋挖孔灌注桩施工特点


旋挖钻机施工工艺在我国是近几年才推广使用的一种较先进的桩基施工工艺。广泛应用于我国的公路、铁路、桥梁和大型建筑的基础桩施工。早期大部分所用的旋挖钻机都是由德国和意大利进口或者是日本二手旋挖钻机。近几年,随着青藏铁路、北京鸟巢等项目的推动,国外进口品牌不断涌入,我国同类产品也在逐步发展起来。
    旋挖钻孔灌注桩技术被誉为“绿色施工工艺”,其特点是工作效率高、施工质量好、尘土泥浆污染少。其方法是利用国际先进设备——旋挖钻机施工,自动定位,垂直旋孔,成孔质量好。此方法自动化程度和钻进效率高,钻头可快速穿过各种复杂地层,在桩基施工特别是城市桩基施工中具有非常广阔的前景。

 

一、国内旋挖钻机的现状与施工要点

 

旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械。旋挖钻机采用液压履带式伸缩底盘、自行起落可折叠钻桅、伸缩式钻杆、带有垂直度自动检测、调整、孔深数码显示等。旋挖钻机配合不同钻具,适用于干式(短螺旋)或湿式(回转斗)及岩层(岩心钻)的成孔作业。旋挖钻机还可配挂长螺旋钻、地下连续墙抓斗、振动桩锤等,实现多功能特点,其施工效率高,是市政建设、铁路、公路桥梁、地下连续墙、水利、防渗护坡等理想的基础施工设备。

随着全球经济的高速发展,基本建设范围的持续拓宽,以人为本和保护环境的理念及至相关法津法规实施的不断强化,使桩基础特别是现浇混凝土灌注桩基础几乎取代了基他基础,得到了广泛的应用空间。旋挖钻机因其效率高、污染少、功能多的特点,适应上述综合发展的需求,在国内外的现浇混凝土灌注桩施工中得到了广泛应用。

1、适用范围:
适用于各种土质层(填土层、粘土层、粉土层、淤泥层、沙土层)和砂类

土、以及短螺旋不能钻进的碎(卵)石土或中等硬度以下基岩的桥墩桩基施

工。采用岩心钻头,还可嵌入岩层。施工前应根据不同的地质采用不等的钻

头。目前国内常用的德国产BG系列和意大利的R系列旋挖钻机。

二、旋挖钻机施工钻孔灌注桩施工工艺

 

1、施工准备
钻孔场地应根据地形、地质、水文资料和桩顶标高等情况结合施工技术

的要求,须作准备工作如下:
首先确定钻孔桩位:按照基线控制网及桥墩设计坐标,用全站仪精确放

出桩位:开钻前在搭设好的钻孔施工平台上对桩位坐标点进行准确放样,放

出桩基的十字线, 旋挖钻机的钻头的钻尖准确对准桩中心十字线中心位置。

钻孔进行中钻机提钻甩渣后的复位,在操作室中有仪表显示,该仪表对钻头

复位对中的判断是根据桅杆的竖直度与机身的水平达至最佳时确定中心为依

据。
钻孔场地在旱地且施工期间地下水位在原地面以下大于1m者,应平整

场地,清除杂物,更换软土,夯填密实。钻机座不宜直接置于不坚实的填土

上,以免产生不均匀沉陷。修通旱地位置便道,为施工机具、材料运送提供

便利。
钻孔场地在陡坡时,应挖成平坡。如有困难,可用排架或枕木搭设工作

平台。
钻孔场地在浅水时,宜采用筑岛法。岛顶面通常高出施工水位0.75~

1.0m。筑岛面积按钻孔方法、设备大小等决定。
2、泥浆制备
在砂类土、碎(卵)石土或黏土夹层中钻孔,采用膨润土泥浆护壁。在

黏性土中钻孔,当塑性指数大于15,可利用孔内原土造浆护壁。
钻孔施工时随着孔深的增加向孔内及时、连续地补浆,维持护筒内应有

的水头,防止孔壁坍塌。
桩孔砼灌注时,孔内溢出的泥浆引流至泥浆池内,利用于下一基桩钻孔

护壁中。
3、埋设护筒
钻孔前设置坚固、不漏水的孔口护筒。护筒内径大于钻头直径,使用旋

转钻机钻孔比钻头大约500px,护筒顶面高出施工水位或地下水位2m,埋设

钢护筒,护筒内径比桩径大500px,还需满足孔内泥浆面的高度要求,在旱地

或筑岛时还高出施工地面0.2-0.3m。旋挖钻机的钻头在钻孔过程中要反复提

出钻孔,在钻头提出孔后,钻孔内的水位就会下降,在钻头重新放回孔内时

又会将孔内的泥浆挤出护筒,为防止坍孔和保护环境需对护筒长度进行计算,

以保证泥浆不流溢。为确保护筒埋置过程中孔壁不坍塌,可采用“压埋法”:根据桩位,用钻头(加大直径)开挖lm 深后,放入护筒,在护筒顶设方木,

用钻杆通 过方木给护筒垂直加压,使护筒下沉至设计位置,当下压不能达到

设计位置时,用钻头在护筒内开挖,边挖边压,必要时可往护筒内加泥浆,

直到护筒埋设到设计位置稳固后为止。

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三、机械钻孔灌注桩大小直径的施工承包价格

旋挖桩价格:大概1400元/m3       

这个都没具体的数据,每个地方都是不一样的,09年在广东那边的直径1.2米的桩是每米2600多元,包括钢筋和混凝土,直径1.5米的桩是每米3200多。现在在重庆市是不管直径多少,按照方量算的,而且单价都非常低:


四、桩基检测

为保证桩基础施工质量,结合现行规范,现对旋挖桩成桩质量检测作如下要求:

1、 采用旋挖成孔工艺施工的桩基应全数用采声波透射法或钻芯法对成桩质量进行检测。

2、 旋挖桩成桩质量管理采用平行检测的管控方式,由现场委托有桩基检测资质的机构进行检测,其中总桩数的15%应由相关管理部门指定的检测机构进行平行检测。

3、 声波透射法声测管的埋设深度应至桩底,保证检测范围覆盖全桩长。为防止因声测管变形、破裂、不垂直导致不满足检测条件,声测管应选用50~60mm内径的钢质管和直头螺纹连接方式。声测管应在钢筋笼内侧、定位牢固并保证垂直。

4、 检测机构在用声波透射法检测时应严格按照《建筑基桩检测技术规程》(JGJ106)的相关要求进行检测。沿桩身长度方向测点间隔不得大于250mm(其中桩底向上1000mm,桩身进入岩石上下1000mm,地下水位上下1500mm,井口护筒上下1500mm的测区内,沿桩长方向测点间隔不得大于100mm),所有剖面均应进行检测。检测报告中必须包括声速—深度(V—H)曲线、波幅—深度(A—H)曲线、PSD曲线附图,并表述施工单位提供的桩身长度、检测长度及检测时间、浇筑时间、龄期等信息。检测时间应在受检桩砼强度至少达到设计强度的70%(由留置的早期强度试块确定)或不低于6天龄期时进行,严禁提前检测。

5、 当采用声波透射法进行检测出现以下情况时,应重新用钻芯法检测桩身完整性:

(1)、因声测管埋设的垂直度不满足要求,导致无法判定桩身质量时;

(2)、因声测管变形、破裂、内壁有焊疤导致堵管,无法对所有剖面和全桩长进行检测时;

(3)、检测报告显示,测试桩长与实际桩长不符合时;

(4)、检测报告显示,测试剖面未全数检测时;

(5)、在未达到砼强度及检测龄期要求开展的检测;

(6)、当由现场委托检测的桩,成桩质量二类桩占委托总检测桩数20%,及其以上时应采用钻芯法对二类桩成桩质量进行验证检测,验证检测数量不少于5%;

(7)、检测报告仅提供检测结论,未按本通知第四条规定表述相应检测信息及检测图形结果,导致无法证明其检测有效性,检测报告均应判定为无效检测报告,不能作为质量验收依据。

6、 未经基础工程验收不得进行下一步工序,基础验收时必须提供正式的基桩检测报告,参建各方应对基桩检测报告的有效性进行查验并形成记录。有效性不满足要求时按本通知要求采用钻芯法进行检测。

7、 旋挖装成孔后应按相关规范对中心位置、孔深、垂直度、孔底沉渣厚度进行检查,并对桩端持力层、下卧层进行检验。

 

五、旋挖钻机的桩基础类型说明及适用条件

1.定义:桩基础是深基础应用最多的一种基础形式,它由若干个沉入土中的桩和连接桩顶的承台或承台梁组成。

2.作用:是将上部建筑物的荷载传递到深处承载力较强的土层上,或将软弱土层挤密实以提高地基土的承载能力和密实度。

3.分类:

 

(1)、按受力情况分:

类别

定  义

端成桩

是穿过软弱土层而达到坚硬土层或岩层上的桩,上部结构荷载主要由岩层阻力承受;施工时以控制贯入度为主,桩尖进入持力层深度或桩尖标高可作参考

摩擦桩

完全设置在软弱土层中,将软弱土层挤密实,以提高土的密实度和承载能力,上部结构的荷载由桩尖阻力和桩身侧面与地基土之间的摩擦阻力共同承受,施工时以控制桩尖设计标高为主,贯入度可作参考

(2)按施工方法分:

 

预制桩

灌注桩

定义

在预制构件厂或施工现场预制,用沉桩设备在设计位置上将其沉入土中的桩

是在桩位处成孔,然后放入钢筋骨架,再浇筑混凝土而成的桩

分类

可分为混凝土预制桩、钢桩和木桩;沉桩方式为锤击打入、振动打入和静力压入等

种类繁多,大体可归纳为沉管灌注桩和钻(冲、磨、挖)孔灌注桩两类;采用套管或沉管护壁、泥浆护壁和干作业等方法成孔

优点

1.桩的单位面积承载力较高,由于其属挤土桩,桩打人后其周围的土层被挤密,从而提高地基承载力;
2. 桩身质量易于保证和检查;适用于水下施工;

3.桩身砼的密度大,抗腐蚀性能强;

4.施工工效高。因其打人桩的施工工序较灌注桩简单,工效也高。

1.适用于不同土层;

2. 桩长可因地改变,没有接头;

3. 仅承受轴向压力时,只需配置少量构造钢筋。需配制钢筋笼时,按工作荷载要求布置,节约了钢材(相对于预制桩是按吊装、搬运和压桩应力来设计钢筋);

4. 正常情况下,比预制桩经济;

5. 单桩承载力大(采用大直径钻孔和挖孔灌注桩时);

6.振动小,噪声小。

缺点

1.预制桩单价较灌注桩高。预制桩的配筋是根据搬运、吊装和压人桩时的应力设计的,远超过正常工作荷载的要求,用钢量大。接桩时,还需增加相关费用;

2. 锤击和振动法下沉的预制桩施工时,震动噪音大,影响周围环境,不宜在城市建筑物密集的地区使用,一般需改为静压桩机进行施工;

3. 预制桩是挤土桩,施工时易引起周围地面隆起,有时还会引起已就位邻桩上浮;

4. 受起吊设备能力的限制,单节桩的长度不能过长,一般为10余米。长桩需接桩时,接头处形成薄弱环节,如不能确保全桩长的垂直度,则将降低桩的承载能力,甚至还会在打桩时出现断桩;

5. 不易穿透较厚的坚硬地层,当坚硬地层下仍存在需穿过的软弱层时,则需辅以其他施工措施,如采用预钻孔(常用的引孔方法)等;

1. 桩身质量不易控制,容易出现断桩、缩颈、露筋和夹泥的现象;

2. 桩身直径较大,孔底沉积物不易清除干净(除人工挖孔灌注桩外),因而单桩承载力变化较大;

3. 一般不宜用于水下桩基;

 

4.预制桩施工工艺

4.1 预制桩分类

 

定  义

优  点

缺  点

备  注

钢筋混凝土材料制作。分方形实心断面桩和圆柱体空心断面桩两类。

1.承载力较高,受地下水变化影响较小;

2.制作便利, 既可以现场预制,也可以工厂化生产;

3.可根据不同地质条件,生产各种规格和长度的桩;

4.桩身质量可靠,施工质量比灌注桩易于保证;施工速度快;

1.因设计范围内地层分布很不均匀,基岩持力层顶面起伏较大,桩的顶制长度较难掌握;

2.打入时冲击力大,对预制桩本身强度要求高,其成本较高;

钢筋混凝土预制桩是我国目前广泛采用的一种桩型

 

 

钢桩

钢材料制作,常用的有开口或闭口的钢管桩以及H型钢桩等。

1.重量轻,钢性好,装卸、运输方便,不易损坏;

2.承载力高,桩身不易损坏,并能获得极大的单桩承载力;

3.沉桩接桩方便,施工速度快;

1.腐蚀性较差

2.耗钢量大,工程造价较高

3.打桩机设备比较复杂,振动及噪音较大;

在沿海及内陆冲击平原,土质很厚(深达50~60m)的软土层,采用一般桩基,沉桩需很大的冲击力,常规钢筋砼桩很难适应,此时多用钢桩

木桩

木桩常用松木、杉木制作。其直径(尾径)在160mm~260mm之间,桩长一般为4m~6m

1.木材自重小,具有一定的弹性和韧性;

2.便于加工、运输和设置,

1.     承载力很小,

2. 在干湿交替的环境中极易腐

烂等特点

现在只在木材产地和某些应急工程中使用

4.2打桩方法

 

定  义

特  点

适用条件

锤击法

是用桩锤把桩击入地基的沉桩方法

1.施工速度快,机械化程度高,适用范围广

2.产生较大的振动、挤土和噪声,在城区和夜间施工有所限制

3.引起邻近建筑物或地下管线的附加沉降或隆起(※故施工时应加强对邻近建筑物和地下管线的变形监测和施工控制,并采取周密的防护措施)

适用于松软土地质条件和较空旷的地区

振动法

是在桩顶装上振动器,使预制桩随着振动下沉至设计标高

1.产生较大的振动、挤土和噪声(※施工时应考虑振动、噪音和挤土效应的影响)

振动法适用于砂土地基,尤其在地下水位以下的砂土,受振动使砂土发生液化,桩易于下沉.振动法对于桩的自重不大的钢桩的沉桩效果最好。这种方法不适合一般的粘土地基

静力压桩法

是利用无噪声、无振动的静压力将桩压入土中

1.无噪声、无振动

 

2.挤土效应仍不可忽略

1.持力层上覆盖为松软地层,无坚硬夹层。

2.持力层表面起伏变化不大,桩长易于控制。

3.水下桩基工程。

4.大面积打桩工程。由于压入桩的工效高,在桩数量多的情况下,可抵消静压桩价格较高的缺点,而取得经济效益。

 

六、建筑工程中桩基础的类型及其各自的特点、分别适应什么土质

桩基础可采用预制钢筋混凝土桩、混凝土灌注桩或钢管桩,应根据地质情况、结构类型、荷载大小、施工条件和建筑场地环境,经综合分析后确定桩基础类型。

    预应力管桩作为一种预制桩,与其它桩型相比,有桩身质量稳定可靠、强度高、穿透能力强、施工快捷方便等优点。

1、按承台位置的高低分

    ①、高承台桩基础——承台底面高于地面,它的受力和变形不同于低承台桩基础。一般应用在桥梁、码头工程中。

    ②、低承台桩基础——承台底面低于地面,一般用于房屋建筑工程中。

2、按承载性质不同

    ①、端承桩——是指穿过软弱土层并将建筑物的荷载通过桩传递到桩端坚硬土层或岩层上。桩侧较软弱土对桩身的摩擦作用很小,其摩擦力可忽略不计。

    ②、摩擦桩——是指沉入软弱土层一定深度通过桩侧土的摩擦作用,将上部荷载传递扩散于桩周围土中,桩端土也起一定的支承作用,桩尖支承的土不甚密实,桩相对于土有一定的相对位移时,即具有摩擦桩的作用。

3、按桩身的材料不同

    ①、钢筋混凝土桩

        可以预制也可以现浇。根据设计,桩的长度和截面尺寸可任意选择。

    ②、钢桩

        常用的有直径250~1200mm的钢管桩和宽翼工字形钢桩。钢桩的承载力较大,起吊、运输、沉桩、接桩都较方便,但消耗钢材多,造价高。我国目前只在少数重点工程中使用。如上海宝山钢铁总厂工程中,重要的和高速运转的设备基础和柱基础使用了大量的直径914.4mm和600mm,长60mm左右的钢管桩。      

    ③、木桩

        目前已很少使用,只在某些加固工程或能就地取材临时工程中使用。在地下水位以下时,木材有很好的耐久性,而在干湿交替的环境下,极易腐蚀。

    ④、砂石桩

        主要用于地基加固,挤密土壤。

    ⑤、灰土桩

        主要用于地基加固。

 4、按桩的使用功能分

    ①、竖向抗压桩

    ②、竖向抗拔桩

    ③、水平荷载桩

    ④、复合受力桩

5、按桩直径大小分

    ①、小直径桩 d ≤250mm

    ②、中等直径桩 250mm< d < 800mm

    ③、大直径桩 d ≥ 800mm

6、按成孔方法分

    ①、非挤土桩  泥浆护壁灌筑桩、人工挖孔灌筑桩,应用较广。

    ②、部分挤土桩  先钻孔后打入。

    ③、挤土桩   打入桩。

7、按制作工艺分

    ①、预制桩

        钢筋混凝土预制桩是在工厂或施工现场预制,用锤击打入、振动沉入等方法,使桩沉入地下。

    ②、灌筑桩

        又叫现浇桩,直接在设计桩位的地基上成孔,在孔内放置钢筋笼或不放钢筋,后在孔内灌筑混凝土而成桩。

        与预制桩相比,可节省钢材,在持力层起伏不平时,桩长可根据实际情况设计。

8、按截面形式分

    ①、方形截面桩

        制作、运输和堆放比较方便,截面边长一般为250~550mm。

    ②、圆形空心桩

        是用离心旋转法在工厂中预制,它具有用料省,自重轻,表面积大等特点。国内铁道部门已有定型产品,其直径有300mm、450mm和550mm,管壁厚80mm,每节长度自2m~12m不等

 

 

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