地基处理中,现场混凝土灌注桩由于具有承载力高,机具设备、工艺不太复杂,施工振动、噪声小,施工速度较快和造价较低等优点,在工业与民用建筑工程中得到较广泛的应用。但灌注桩的施工机具、工艺方法种类较多,怎样正确地选用,对保证工程质量、加快工程进度和节约资金都有很重要的意义。
灌注桩常用的成孔施工工艺、方法、特点及使用范围见下表。
灌注桩常用的成孔方法、特点及使用范围
续表
由上表可知,各种灌注桩施工机具设备及施工工艺方法都有一定的使用条件。由于各地的地质、水文条件、工程对象千变万化,因此应根据不同工程的地质、水文情况及工地施工机具、技术条件,选择、使用不同成桩机具设备和工艺方法,以符合多快好省的原则。
一般地讲,杂填土、较软弱的淤泥质土、黏性土和稍密及松散的砂土,深度在 15m以内,地下水不丰富时,因为成孔时易于缩孔,最好采用振动或锤击沉管灌注桩的方法成孔;遇软弱土层时,最好采用复打法,可以用小桩管打出大截面桩。例如用单打法比桩管扩大 30%,比复打法扩大 80%,比反插法扩大 50%左右,以有效地提高承载力。
一般性黏土、粉质土、无地下水,桩径 250~400mm,深度在10m以内时,最好采用钻孔灌注桩成孔工艺进行施工,施工速度较快,1 台螺旋钻孔机每班可完成 10~15 根桩。
坚硬的卵石、砂砾石等地层,一般振动沉管机或螺旋钻孔机成孔都无能为力。这时,最好采用 0.5~3.0kN冲击钻成孔,设备、工艺都比较简单。这种成桩方法的缺点是,成孔速度慢,孔形常不规整,现场泥泞,污染环境。
直径大于 0.6m的灌注桩,地质为黏性土、淤泥质土及砂土,地下水较丰富时,可采用潜水电钻成孔,泥浆护壁,正循环排渣,利用导管在水中浇筑混凝土。如果地质良好,地下水少,桩径 1.2m以上,也可采用人工挖孔,用混凝土护壁,直接放钢筋笼后浇筑混凝土成桩,不需复杂的机具设备,施工简便,但这种方法成孔施工速度较慢,特别是要有一定的安全技术措施。为加快进度,一般可采取多个桩孔同时开挖,间隔成桩,在土质良好的情况下,净距可达 3.5m。桩径 0.6m以下,桩深在 5m以内,位于地下水位以上的黏性土、黄土、碎石土及风化岩地基时,也可以采用爆扩成孔。
采用灌注桩,技术上要注意以下几点:
1.成孔时应连续进行,以免摩阻力增大,导致沉管困难或钻孔、冲孔时坍孔,增大扩孔率。如果持力层上有中密的粉细砂、重粘砂等硬夹层,厚度在1m以上时,可能出现沉管时间过长或穿透困难,这时最好采取先用钻机预先钻穿,然后再换用沉管成孔。
2.钻孔采用泥浆护壁,应该根据不同土质选用泥浆的密度,在易坍孔地段应该加大泥浆密度(1.2~1.5g/cm 3 ),钻进速度应该根据土质情况、孔径、孔深及供水量、供浆量的大小确定。在淤泥和淤泥质黏土中,钻进速度不应大于 1m/min。在较硬质土层中,以钻机无跳动、不超负荷为准。在下钢筋笼、浇筑混凝土前,必须清孔,保持泥浆密度不大于1.05~1.1g/cm 3 。孔壁土质较差时,最好用泥浆循环清孔,清孔后的泥浆密度应控制在1.15~1.25g/cm 3 。桩尖端泥土厚度不大于 100mm或干作业成孔虚土厚度不大于50mm,清除得越干净越好,因为它直接影响桩的承载力。
3.多台设备在同一地段成孔,桩距在 3d(d表示桩径)以内,应该采用间隔成孔,待混凝土达到设计强度的 50%以后,才能施工中间桩,以防止坍孔或挤坏相邻已灌混凝土的桩。
4.桩长范围内有密实卵石层、姜结石层,桩管难以穿透时,可以采用冲击成孔与沉管成孔相结合的方法,用冲击钻冲孔穿透密实卵石层,而后再换用沉管灌注桩施工,这样可以加快成桩进度,并防止过多的泥浆污染。
5.振动灌注桩中心距不要小于桩管外径的 4 倍。相邻桩施工时,间隔时间不得超过初凝时间。中途停顿时,应在停顿前先将桩管放入土中。
6.成孔后要立即吊放钢筋笼,灌注混凝土。在水中灌注混凝土应该用导管法,要配备相应的灌注混凝土设备,以保证连续施工,防止出现夹层。
7.每批桩应该抽取一定数量的灌注桩进行承载力和桩质量检验,静载试验数量为桩总数的 1%,但不少于 3 根,动测不少于桩总数的 10%。采用动测法可以加快测桩速度,但应该做一定静载试验作对比,以求得动刚度参数,符合实际情况。
综上所述,灌注桩是工程上常用的桩型,要根据工程地质和机具条件,正确地选用机具和施工工艺,掌握技术要点,认真地进行操作控制,才能确保工程质量和进度,降低工程成本。
(江正荣)