时间：2013-11-29 分类：建筑设计
摘要：灌注桩能适应各种地层的变化，无需接桩，施工时无振动、无挤土、噪声小，宜在建筑物密集地区采用。灌注桩是直接在桩位上就地成孔，然后在孔内安放钢筋笼(也有直接插筋或省缺钢筋的)，再灌注混凝土而成，根据成孔工艺不同，分为干作业成孔、泥浆护壁成孔、套管成孔等，本文将从这三个方面进行论述其各自的施工技术特点。
关键词：土木工程；灌注桩；施工技术
一、干作业成孔灌注桩施工技术
干作业成孔灌注桩是利用成孔机具，在地下水位以上的土层中成桩的工艺，适用于黏土、粉土、填土、中等密实以上的砂土、风化岩层等土质。目前常采用螺旋钻机成孔，它是利用动力旋转钻杆，使钻头的螺旋叶片旋转削土体，土块沿螺旋叶片上升排出孔外。钻头是钻进取土的关键装置，有多种类型，常用的有锥式钻头、平底钻头、耙式钻头等，锥式钻头适用于黏性土；平底钻头适用于松散土层；耙式钻头适用于杂填土，其钻头边镶有硬质合金刀头，能将碎砖等硬块削成小颗粒，螺旋钻机成孔直径一般为300～600mm。干作业成孔灌注桩的工艺流程为：测定桩位→钻孔→清孔→下钢筋笼→浇注混凝土。钻孔操作时要求钻杆垂直稳固、位置正确。如发现钻杆摇晃或难以钻进时，可能是遇到石块等异物，应立即停机，检查排除。钻孔时应随时清理孔口积土，遇到塌孔、缩孔等异常情况，应及时研究解决。当螺旋钻机钻至设计标高后，应在原位空转清土，以清除孔底回落虚土。钢筋笼应一次扎好，小心放人孔内，防止孔壁塌土。混凝土应连续浇筑，每次浇筑高度控制在1．5m以内。
二、泥浆护壁成孔灌注桩施工技术
泥浆护壁成孔灌注桩是利用原土自然造浆或人工造浆护壁，并通过泥浆循环将被切削的土渣排除而成孔，再吊放钢筋笼，水下灌注混凝土成桩，它不论在地下水位高或低的土层皆适用。
1、泥浆护壁成孔灌注桩施工要点
(1)埋设护筒
钻孔前需在桩位处埋设钢护筒，护筒的作用有固定桩位、钻头导向、保护孔口、维持泥浆水头及防止地面水流入等。护筒一般用4～8mm厚钢板制成，内径应比钻头直径大20cm以上。埋设护筒常用挖埋法，埋设深度黏性土不宜小于1.0m，砂土中不宜小于1.5m，孔口处用黏土密实封填。筒顶高m地面0.3～0.4m，泥浆面应保持高出地下水位1.0m以上。
(2)护壁泥浆
泥浆在桩孔内会吸附在孔壁上，甚至渗透进周同土孔隙中，避免内壁漏水。它具有保持孔内水压稳定、保护孔壁以防止塌孔、携带土渣排出孔外以及冷却与润滑钻头的作用。
在砂土中钻孔，需在现场专门制备泥浆注入，泥浆是由高塑性黏土或膨润土和水拌和的混合物，还可在其中掺入其他掺合剂，如加重剂、分散剂、增黏剂及堵漏剂等。在黏土中钻孔，也可采用输入清水，钻进原土自造泥浆的方法，注入的泥浆相对密度应控制在1.1左右，排出泥浆的相对密度宜为1.2～1.4。
(3)成孔
成孔机械有回转钻机、潜水钻机、冲击钻机等，其中以回转钻机应用最多。
①回转钻机成孔：该钻机由动力装置传动，带动带有钻头的钻杆强制旋转，钻头切削土体成孔，切削形成的土渣通过泥浆循环排出桩孔。根据泥浆循环方式的不同，分为正循环回转钻机和反循环同转钻机。泥浆或高压水由空心钻杆内部注入，并从钻杆底部喷出，携带钻下的土渣沿孔壁向上流动，由孔口将土渣带出流入沉淀池，沉渣后的泥浆循环使用。该法是依靠泥浆向上的流动排渣，其提升力较小，孔底沉渣较多。
泥浆带渣流动的方向与正循环工艺相反，它须启动砂石泵在钻杆内形成真空，土渣被吸出流入沉淀池。反循环工艺由于泵吸作用，泥浆上升的速度较快，排渣能力大，但土质较差或易塌孔的土层应谨慎使用。回转钻机设备性能可靠，噪声和振动较小，钻进效率高，钻孔质量好。它适用于松散土层、黏土层、砂砾层、软质岩层等多种地质条件，应用比较广泛。
②潜水钻机成孔：潜水钻机是一种旋转式钻孔机械，其动力、变速机构和钻头连在一起，并加以密封，可下放至孔内地下水中切土成孔，采用正循环工艺注浆、护壁和排渣。潜水钻孔适用于淤泥、淤泥质土、黏性土、砂土及强风化岩层，不宜用于碎石土。
③冲击钻机成孔。
冲击钻机成孔是用动力将冲锥式钻头提升到一定高度后，靠自由下落的冲击力来掘削硬质土和岩层，然后用淘渣筒排除渣浆。它可用于黏性土、粉质黏土，特别适用于坚硬土层和砂砾石、卵漂石及岩层。
(4)清孔
钻孔达设计标高后，应测量沉渣厚度，立即进行清孔。以原土造浆的钻孔，清孔可采用射水法，此时钻头只转不进，待泥浆相对密度降到1．1左右即可；注入制备泥浆的钻孔，采用换浆法清孔，即用稀泥浆置换出浓泥浆，待泥浆的相对密度降到1.15～1.25即认为清孔合格。在清孔过程中通过置换泥浆，使得孔底沉渣排出。剩余沉渣厚度的控制是：对端承桩不大于50mm，对摩擦端承桩及端承摩擦桩不大于100mm，对摩擦桩不大于300m。
3、泥浆护壁成孔灌注桩常见质量问题及处理
(1)坍孔
坍孔产生的原因主要有：护筒埋置不严密而漏水或埋置太浅，孔内泥浆面低于孔外水位或泥浆密度不够；在流砂、软淤泥、松散砂层中钻进，进尺、转速太快等。避免坍孔的措施是：护筒周围用黏土填封紧密；钻进中及时添加泥浆，使其高于孔外水位；遇流砂、松散土层时，适当加大泥浆密度，且进尺不要太快。#p#分页标题#e#
(2)吊脚桩
吊脚桩即在桩的底部有较厚泥砂而形成松软层。其产生原因有：清渣未净，残留沉渣过厚；清孔后泥浆密度过小，孔壁坍塌或孔底涌进泥砂，或未立即灌筑混凝土；吊放钢筋骨架、导管等物碰撞孔壁，使泥土坍落孔底。防止吊脚桩的措施是：注意泥浆浓度，及时清渣；做好清孔工作，达到要求立即灌筑混凝土；施丁中注意保护孔壁，不让重物碰撞。
(3)断桩
断桩指因有泥夹层而造成桩体混凝土不连续。造成断桩的原因有：首批混凝土多次灌筑不成功，再灌筑上层时出现一层泥夹层而造成断桩，孔壁坍塌将导管卡住，强力拔管时泥水混入混凝土内；导管接头不良，泥水进入管内。避免断桩的措施是：力争混凝土灌筑一次成功；选用较大密度、黏度和胶体率好的泥浆护壁；控制钻进速度，保持孔壁稳定；导管接头应用方丝扣连接，并设橡皮圈密封严密。灌注桩严重塌方或导管无法拔出形成断桩，可在一侧补桩；深度不大时可挖出；对断桩作适当处理后，支模重新浇筑混凝土。
三、套管成孔灌注桩施工技术
套管成孔灌注桩是利用锤击沉管法或振动沉管法，将带有活瓣的钢制桩尖或钢筋混凝土预制桩靴的钢套管沉入土中，吊放钢筋笼，然后灌注混凝土并分段拔管而成。用锤击法沉管、拔管的称为锤击沉管灌注桩，用激振器沉管、拔管的称为振动沉管灌注桩。
1、锤击沉管灌注桩
在锤击沉管灌注桩施工时，用桩架吊起钢套管，关闭桩尖活瓣或安放到预先设在桩位处的钢筋混凝土预制桩靴上。套管与桩靴连接处要垫以麻、草绳等，以防地下水渗入管内。然后缓缓放下套管，压进土中。套管顶端扣上桩帽，检查套管与桩锤是否在同一垂直线上，其偏斜不大于0.5％时，即可起锤沉套管。先用低锤轻击，若无偏移，才正常施打，直至符合设计要求的贯入度或标高。在检查管内无泥浆或水进入后，即可灌注混凝土。套管内混凝土应尽量灌满，然后开始拔管。拔管时应保持连续低锤密击不停。拔管时要均匀，不宜过高过快；拔管的速度对一般土层来说，以不大于1m/rain为宜，在软弱土层及软硬土层交界处应控制在0.8m/rnin以内。拔管中要随时探测混凝土落下的扩散情况，注意使管内的混凝土保持略高于地面，直到全管拔出为止。桩的中心距小于5倍桩管外径或小于2m时，均应采取跳打的方式，且中间空出的桩需待邻桩混凝土达到设计强度的50％以后方可施打，防止因挤土而使前面的桩发生桩身断裂。
为了改善灌注桩的质量、扩大桩径和提高桩承载能力，常采用复打法，包括全长复打和局部复打。复打的施工程序：在第一次灌注桩施工完毕拔出套管后(单打)，及时清除管外壁上的污泥和桩孔周围地面的浮土，立即在原桩位安好桩靴和套管或关闭活瓣，进行复打，使未凝固的混凝土向四周挤压扩大桩径，然后第二次浇筑混凝土。拔管方法与单打相同。复打时要注意：前后两次沉管的轴线应重合；复打必须在第一次灌注的混凝土初凝之前进行；如有配筋的桩，钢筋笼应在第二次沉管后灌注混凝土之前就位。施工中应做好施工记录，包括每米的锤击数和最后1m的锤击数；最后3阵，每阵10击的贯入度及落锤高度。锤击沉管灌注桩适用于一般黏性土、淤泥质土、砂土和人工填土地基。
2、振动沉管灌注桩
振动沉管灌注桩大多采用激振器(振动锤)沉管，其激振器、套管、活瓣桩尖可依次联结在一起，并能利用滑轮组整体提升(故能拔管和反插施工)。施工时，先安装好桩机，关闭活瓣桩尖或安放好钢筋混凝土预制桩靴，徐徐放下套管，压入土中，即可开动激振器沉管。套管受振后与土体之间摩阻力减小，同时在振动锤自重的压力下，即能入土成孔。沉管时，必须严格控制最后两分钟的贯入速度，其值按设计要求，或根据试桩和当地的施工经验确定。
振动沉管灌注桩可采用单打法、复打法或反插法施工工艺。单打施工时，在沉入土中的套管内灌满混凝土，开动激振器振动5～10s后开始拔管，然后边振边拔，每拔0.5～lm停拔振动5～10s，如此反复，直至套管全部拔出。单打法施工，在一般土层内拔管速度宜为1.2～1.5m/rain，在较软弱土层中宜控制在0.6～0.8m/min。在拔管过程中，应分段添加混凝土，保持管内混凝土面高于地面或地下水位1.0～1.5m。复打法施工与锤击沉管灌注桩相同。反插法施工时，在套管内灌满混凝土后，先振动再开始拔管，每次拔管高度0.5～1.0m，向下反插深度0.3～0.5m，如此反复，并始终保持振动，直至套管全部拔出。反插法的拔管速度应小于0.5m/min。由于反插法能扩大桩径，使混凝土密实，从而提高桩的承载能力，宜用于较差的软土地基，振动沉管灌注桩的适用范围除了与锤击沉管灌注桩相同外，还包括稍密及中密的碎石土地基。
四、结束语
总而言之，灌注桩施工技术是土木工程施工中的重要组成部分，因此要熟练的掌握施工技术，才能保证施工质量，提高施工水平。
参考文献：
[1]赵志缙，应惠清，建筑施工，[M]上海：同济大学，2003
[2]肖金媛、魏霍霖主编，建筑施工技术，[M]北京理工大学出版社，2010
