泥漿護(hù)壁成孔灌注樁
泥漿護(hù)壁成孔是利用泥漿保護(hù)穩(wěn)定孔壁的機(jī)械鉆孔方法。它通過循環(huán)泥漿將切削碎的泥石渣屑懸浮后排出孔外，適用于有地下水和無地下水的土層。
成孔機(jī)械有潛水鉆機(jī)、沖擊鉆機(jī)、沖抓錐等。
泥漿護(hù)壁成孔灌注樁的施工工藝流程：測(cè)定樁位、埋設(shè)護(hù)筒、樁機(jī)就位、制備泥漿、機(jī)械(潛水鉆機(jī)、沖擊鉆機(jī)等)成孔、泥漿循環(huán)出渣、清孔、安放鋼筋骨架、澆筑水下混凝土。
一、埋設(shè)護(hù)筒和制備泥漿
①鉆孔前，在現(xiàn)場放線定位，按樁位挖去樁孔表層土，并埋設(shè)護(hù)筒。鉆孔灌注樁-護(hù)筒埋設(shè)見圖2－18。護(hù)筒高2m左右，上部設(shè)1～2個(gè)溢漿孔，是用厚4～8mm鋼板制成的圓筒，其內(nèi)徑應(yīng)大于鉆頭直徑200mm。護(hù)筒的作用是固定樁孔位置，保護(hù)孔口，防止地面水流入，增加孔內(nèi)水壓力，防止塌孔，成孔時(shí)引導(dǎo)鉆頭的方向。
②在鉆孔過程中，向孔中注入相對(duì)密度為1.1～1.5的泥漿，使樁孔內(nèi)孔壁土層中的孔隙滲填密實(shí)，避免孔內(nèi)漏水，保持護(hù)筒內(nèi)水壓穩(wěn)定；泥漿相對(duì)密度大，加大了孔內(nèi)的水壓力，可以穩(wěn)固孔壁，防止塌孔；通過循環(huán)泥漿可將切削的泥石渣懸浮后排出，起到攜砂、排土的作用。
鉆孔灌注樁-護(hù)筒埋設(shè)
二、成孔
1、潛水鉆機(jī)成孔
①潛水鉆機(jī)成孔示意圖
潛水鉆機(jī)成孔示意圖如下圖所示。
潛水鉆機(jī)鉆孔示意圖
1－鉆頭；2－潛水鉆機(jī)；3－電纜；4－護(hù)筒；5－水管；6－滾輪（支點(diǎn)）；7－鉆桿；8－電纜盤；9－5kn卷揚(yáng)機(jī)；10－10kn卷揚(yáng)機(jī)；11－電流電壓表；12－啟動(dòng)開關(guān)
②工作方式
潛水鉆機(jī)是一種旋轉(zhuǎn)式鉆孔機(jī)，其防水電機(jī)變速機(jī)構(gòu)和鉆頭密封在一起，由樁架及鉆桿定位后可潛入水、泥漿中鉆孔。注入泥漿后通過正循環(huán)或反循環(huán)排渣法將孔內(nèi)切削土粒、石渣排至孔外。
③排渣方式
潛水鉆機(jī)成孔排渣有正循環(huán)排渣和反循環(huán)排渣兩種方式，如下圖所示。
a.正循環(huán)排渣法:在鉆孔過程中，旋轉(zhuǎn)的鉆頭將碎泥渣切削成漿狀后，利用泥漿泵壓送高壓泥漿，經(jīng)鉆機(jī)中心管、分叉管送入到鉆頭底部強(qiáng)力噴出，與切削成漿狀的碎泥渣混合，攜帶泥土沿孔壁向上運(yùn)動(dòng)，從護(hù)筒的溢流孔排出。
b.反循環(huán)排渣法:砂石泵隨主機(jī)一起潛入孔內(nèi)，直接將切削碎泥渣隨泥漿抽排出孔外。
循環(huán)排渣方法
（a）正循環(huán)排渣；（b）反循環(huán)排渣
1－鉆桿；2－送水管；3－主機(jī)；4－鉆頭；5－沉淀池；6－潛水泥漿泵；7－泥漿泵；8－砂石泵；9－抽渣管；10－排渣膠管
2、沖擊鉆成孔
①?zèng)_擊鉆機(jī)通過機(jī)架、卷揚(yáng)機(jī)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。
②沖擊鉆頭形式有十字形、工字形、人字形等，一般常用十字形沖擊鉆頭(圖2－23)。
③沖孔前應(yīng)埋設(shè)鋼護(hù)筒，并準(zhǔn)備好護(hù)壁材料。
簡易沖擊鉆孔機(jī)示意圖
1－副滑輪；2－主滑輪；3－主桿；4－前拉索；5－后拉索；6－斜撐；7－雙滾筒卷揚(yáng)機(jī)；8－導(dǎo)向輪；9－墊木；10－鋼管；11－供漿管；12－溢流口；13－泥漿渡槽；14－護(hù)筒回填土；15－鉆頭
十字形沖頭示意圖
④沖擊鉆機(jī)就位后，校正沖錘中心對(duì)準(zhǔn)護(hù)筒中心，在沖程0.4～0.8m范圍內(nèi)應(yīng)低提密沖，并及時(shí)加入石塊與泥漿護(hù)壁，直至護(hù)筒下沉3～4m以后，沖程可以提高到1.5～2.0m，轉(zhuǎn)入正常沖擊，隨時(shí)測(cè)定并控制泥漿相對(duì)密度。
⑤施工中，應(yīng)經(jīng)常檢查鋼絲繩損壞情況，卡機(jī)松緊程度和轉(zhuǎn)向裝置是否靈活，以免掉鉆。
鉆孔灌注樁-鉆進(jìn)施工見下圖。
鉆孔灌注樁-鉆進(jìn)施工
鉆孔灌注樁介紹：干作業(yè)鉆孔灌注樁，鉆機(jī)在樁位處鉆孔，后放鋼筋骨架， 再灌混凝土而成的樁。
3、清孔
(1)驗(yàn)孔是用探測(cè)器檢查樁位、直徑、深度和孔道情況；清孔即清除孔底沉渣、淤泥浮土，以減少樁基的沉降量，提高承載能力。
(2)泥漿護(hù)壁成孔清孔時(shí)，對(duì)于土質(zhì)較好不易坍塌的樁孔，可用空氣吸泥機(jī)清孔，氣壓為0.5mpa，使管內(nèi)形成強(qiáng)大高壓氣流向上涌，同時(shí)不斷地補(bǔ)足清水，被攪動(dòng)的泥渣隨氣流上涌從噴口排出，直至噴出清水為止。
(3)對(duì)于穩(wěn)定性較差的孔壁應(yīng)采用泥漿循環(huán)法清孔或抽筒排渣，清孔后的泥漿相對(duì)密度應(yīng)控制在1.15～1.25。
4、澆筑水下混凝土
(1)泥漿護(hù)壁成孔灌注混凝土的澆筑是在水中或泥漿中進(jìn)行的，故稱為澆筑水下混凝土。
(2)水下混凝土宜比設(shè)計(jì)強(qiáng)度提高一個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，必須具備良好的和易性，配合比應(yīng)通過試驗(yàn)確定。
(3)水下混凝土澆筑常用導(dǎo)管法。（下圖）
水下澆筑混凝土
1－上料斗；2－貯料斗；3－滑道；4－卷揚(yáng)機(jī)；5－漏斗；6－導(dǎo)管；7－護(hù)筒；8－隔水栓
(4)澆筑時(shí)，先將導(dǎo)管內(nèi)及漏斗灌滿混凝土，其量保證導(dǎo)管下端一次埋入混凝土面以下0.8m以上，然后剪斷懸吊隔水栓的鋼絲，混凝土拌和物在自重作用下迅速排出球塞進(jìn)入水中。鉆孔灌注樁-混凝土澆筑見下圖。
鉆孔灌注樁-混凝土澆筑
沉管成孔灌注樁
一、打樁方法
沉管灌注樁是利用錘擊打樁設(shè)備或振動(dòng)沉樁設(shè)備，將帶有鋼筋混凝土的樁尖(或鋼板靴)或帶有活瓣式樁靴的鋼管沉入土中(鋼管直徑應(yīng)與樁的設(shè)計(jì)尺寸一致)，造成樁孔，然后放入鋼筋骨架并澆筑混凝土，隨之拔出套管，利用拔管時(shí)的振動(dòng)將混凝土搗實(shí)，便形成所需要的灌注樁。沉管灌注樁樁靴見圖2－27。
沉管灌注樁樁靴
二、樁的分類
利用錘擊沉樁設(shè)備沉管、拔管成樁，稱為錘擊沉管灌注樁(圖2－28)；利用振動(dòng)器振動(dòng)沉管、拔管成樁，稱為振動(dòng)沉管灌注樁(圖2－29)。
1、錘擊沉管灌注樁
錘擊沉管灌注樁機(jī)械設(shè)備示意圖見下圖。
錘擊沉管灌注樁機(jī)械設(shè)備示意圖
1－樁錘鋼絲繩；2－樁管滑輪組；3－吊斗鋼絲繩；4－樁錘；5－樁帽； 6－混凝土漏斗；7－樁管；8－樁架；9－混凝土吊斗；10－回繩；11－行駛用鋼管；12－預(yù)制樁尖；13－卷揚(yáng)機(jī)；14－枕木
單打錘擊沉管灌注樁過程：用樁架吊起樁管，對(duì)準(zhǔn)預(yù)先埋設(shè)在樁位處的預(yù)制鋼筋砼樁尖，放下樁管套入樁尖壓入土中。
2、振動(dòng)沉管灌注樁
振動(dòng)沉管灌注樁樁機(jī)示意圖見下圖。
振動(dòng)沉管灌注樁樁機(jī)示意圖
1－導(dǎo)向滑輪；2－滑輪組；3－激振器；4－混凝土漏斗；5－樁管；6－加壓鋼絲繩；7－樁架；8－混凝土吊斗；9－回繩；10－活瓣樁尖；11－纜風(fēng)繩；12－卷揚(yáng)機(jī)；13－行駛用鋼管；14－枕木
三、成孔順序
在沉管灌注樁施工過程中，對(duì)土體有擠密作用和振動(dòng)影響， 施工中應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場施工條件，考慮成孔的順序。
間隔一個(gè)或兩個(gè)樁位成孔；
在鄰樁混凝土初凝前或終凝后成孔；
一個(gè)承臺(tái)下樁數(shù)在5根以上者，中間的樁先成孔，外圍的樁后成孔。
四、施工工藝
為了提高樁的質(zhì)量和承載能力，沉管灌注樁常采用單打法、復(fù)打法、翻插法等施工工藝。
單打法(又稱一次拔管法)：拔管時(shí)，每提升0.5～1.0m，振動(dòng)5～10s，然后再拔管0.5～1.0m，這樣反復(fù)進(jìn)行，直至全部拔出。
復(fù)打法：在同一樁孔內(nèi)連續(xù)進(jìn)行兩次單打，或根據(jù)需要進(jìn)行局部復(fù)打。施工時(shí)，應(yīng)保證前后兩次沉管軸線重合，并在混凝土初凝之前進(jìn)行。
翻插法：鋼管每提升0.5m，再下插0.3m，這樣反復(fù)進(jìn)行，直至拔出。
1、錘擊沉管灌注樁
(1)錘擊沉管灌注樁施工過程
錘擊沉管灌注樁適宜于一般粘性土、淤泥質(zhì)土和人工填土地基，其施工過程見下圖所示。
沉管灌注樁施工過程
(a)就位；(b)沉鋼管；(c)開始灌注混凝土； (d)下鋼筋骨架繼續(xù)澆筑混凝土；(e)拔管成型
1－樁尖；2－鋼管；3－鋼筋
單打錘擊沉管灌注樁過程：用樁架吊起樁管，對(duì)準(zhǔn)預(yù)先埋設(shè)在樁位處的預(yù)制鋼筋砼樁尖，放下樁管套入樁尖壓入土中。
(2)錘擊沉管灌注樁施工要點(diǎn)
①樁尖與樁管接口處應(yīng)墊麻(或草繩)墊圈，以防地下水滲入管內(nèi)和作緩沖層。沉管時(shí)先用低錘錘擊，觀察無偏移后，才正常施打。
②拔管前，應(yīng)先錘擊或振動(dòng)套管，在測(cè)得混凝土確已流出套管時(shí)方可拔管。
③樁管內(nèi)混凝土盡量填滿，拔管時(shí)要均勻，保持連續(xù)密錘輕擊，并控制拔管速度，一般土層以不大于1m/min為宜，軟弱土層與軟硬交界處，應(yīng)控制在0.8m/min以內(nèi)為宜。
④在管底未拔到樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高前，倒打或輕擊不得中斷，注意使管內(nèi)的混凝土保持略高于地面，并保持到全管拔出為止。
⑤樁的中心距在5倍樁管外徑以內(nèi)或小于2m時(shí)，均應(yīng)跳打施工；中間空出的樁須待鄰樁混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50%以后，方可施打。
2、振動(dòng)沉管灌注樁
(1)振動(dòng)沉管灌注樁采用激振器或振動(dòng)沖擊沉管。
(2)其施工過程為： ①樁機(jī)就位 ②沉管 ③上料 ④拔管
(3)沉管灌注樁容易出現(xiàn)的質(zhì)量問題及處理方法
1)頸縮
①頸縮：指樁身的局部直徑小于設(shè)計(jì)要求的現(xiàn)象。
②當(dāng)在淤泥和軟土層沉管時(shí)，由于受擠壓的土壁產(chǎn)生空隙水壓，拔管后便擠向新灌注的混凝土，樁局部范圍受擠壓形成頸縮。
③當(dāng)拔管過快或混凝土量少，或混凝土拌和物和易性差時(shí)，周圍淤泥質(zhì)土趁機(jī)填充過來，也會(huì)形成頸縮。
④處理方法：拔管時(shí)應(yīng)保持管內(nèi)混凝土面高于地面，使之具有足夠的擴(kuò)散壓力，混凝土坍落度應(yīng)控制在50～70mm。拔管時(shí)應(yīng)采用復(fù)打法，并嚴(yán)格控制拔管的速度。
縮頸樁：樁身局部直徑小于設(shè)計(jì)直徑的樁。
2)斷樁
①斷樁：指樁身局部分離或斷裂，更為嚴(yán)重的是一段樁沒有混凝土。
②原因：樁距離太近，相鄰樁施工時(shí)混凝土還未具備足夠的強(qiáng)度，已形成的樁受擠壓而斷裂。
③處理方法：施工時(shí)，控制中心距離不小于4倍樁徑；確定打樁順序和行車路線，減少對(duì)新灌注混凝土樁的影響。采用跳打法或等已成型的樁混凝土達(dá)到60%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，再進(jìn)行下根樁的施工。
3)吊腳樁
①吊腳樁是指樁底部混凝土隔空或松軟，沒有落實(shí)到孔底地基土層上的現(xiàn)象。
②原因：當(dāng)?shù)叵滤畨毫Υ髸r(shí)，或預(yù)制樁尖被打壞，或樁靴活瓣縫隙大時(shí)，水及泥漿進(jìn)入套筒鋼管內(nèi)，或由于樁尖活瓣受土壓力，拔管至一定高度才張開，使得混凝土下落，造成樁腳不密實(shí)，形成松軟層。
③處理方法：為防止活瓣不張開，開始拔管時(shí)，可采用密張慢拔的方法，對(duì)樁腳底部進(jìn)行局部翻插幾次，然后再正常拔管。樁靴與套管接口處使用性能較好的墊襯材料，防止地下水及泥漿的滲入。
吊腳樁：樁底部的砼隔空或混入泥沙在樁底部形成松軟層的樁。
4)混凝土灌注過量
如果灌樁時(shí)混凝土用量比正常情況下大1倍以上，這可能是由于孔底有洞穴，或者在飽和淤泥中施工時(shí)，土體受到擾動(dòng)，強(qiáng)度大大降低，在混凝土側(cè)壓力作用下，樁身擴(kuò)大而混凝土用量增大所造成的。因此，施工前應(yīng)詳細(xì)了解現(xiàn)場地質(zhì)情況，對(duì)于在飽和淤泥軟土中采用沉管灌注樁時(shí)，應(yīng)先打試樁。若發(fā)現(xiàn)混凝土用量過大時(shí)，應(yīng)與設(shè)計(jì)單位聯(lián)系，改用其他樁型。