泥漿護壁成孔是利用泥漿保護穩定孔壁的機械鉆孔方法。它通過循環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。

 

成孔機械有潛水鉆機、沖擊鉆機、沖抓錐等。

 

泥漿護壁成孔灌注樁的施工工藝流程：測定樁位、埋設護筒、樁機就位、制備泥漿、機械(潛水鉆機、沖擊鉆機等)成孔、泥漿循環出渣、清孔、安放鋼筋骨架、澆筑水下混凝土。

 

一、埋設護筒和制備泥漿

 

①鉆孔前，在現場放線定位，按樁位挖去樁孔表層土，并埋設護筒。鉆孔灌注樁-護筒埋設見圖2－18。護筒高2m左右，上部設1～2個溢漿孔，是用厚4～8mm鋼板制成的圓筒，其內徑應大于鉆頭直徑200mm。護筒的作用是固定樁孔位置，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。

 

②在鉆孔過程中，向孔中注入相對密度為1.1～1.5的泥漿，使樁孔內孔壁土層中的孔隙滲填密實，避免孔內漏水，保持護筒內水壓穩定；泥漿相對密度大，加大了孔內的水壓力，可以穩固孔壁，防止塌孔；通過循環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-護筒埋設

 

二、成孔

 

1、潛水鉆機成孔

 

①潛水鉆機成孔示意圖

 

潛水鉆機成孔示意圖如下圖所示。

 

潛水鉆機鉆孔示意圖

1－鉆頭；2－潛水鉆機；3－電纜；4－護筒；5－水管；6－滾輪（支點）；7－鉆桿；8－電纜盤；9－5KN卷揚機；10－10KN卷揚機；11－電流電壓表；12－啟動開關

 

②工作方式

 

潛水鉆機是一種旋轉式鉆孔機，其防水電機變速機構和鉆頭密封在一起，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或反循環排渣法將孔內切削土粒、石渣排至孔外。

 

③排渣方式

 

潛水鉆機成孔排渣有正循環排渣和反循環排渣兩種方式，如下圖所示。

 

a.正循環排渣法:在鉆孔過程中，旋轉的鉆頭將碎泥渣切削成漿狀后，利用泥漿泵壓送高壓泥漿，經鉆機中心管、分叉管送入到鉆頭底部強力噴出，與切削成漿狀的碎泥渣混合，攜帶泥土沿孔壁向上運動，從護筒的溢流孔排出。

 

b.反循環排渣法:砂石泵隨主機一起潛入孔內，直接將切削碎泥渣隨泥漿抽排出孔外。

 

循環排渣方法

（a）正循環排渣；（b）反循環排渣

1－鉆桿；2－送水管；3－主機；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。

 

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沖孔前應埋設鋼護筒，并準備好護壁材料。

 

 

簡易沖擊鉆孔機示意圖

 

1－副滑輪；2－主滑輪；3－主桿；4－前拉索；5－后拉索；6－斜撐；7－雙滾筒卷揚機；8－導向輪；9－墊木；10－鋼管；11－供漿管；12－溢流口；13－泥漿渡槽；14－護筒回填土；15－鉆頭

 

 

十字形沖頭示意圖

 

④沖擊鉆機就位后，校正沖錘中心對準護筒中心，在沖程0.4～0.8m范圍內應低提密沖，并及時加入石塊與泥漿護壁，直至護筒下沉3～4m以后，沖程可以提高到1.5～2.0m，轉入正常沖擊，隨時測定并控制泥漿相對密度。

 

⑤施工中，應經常檢查鋼絲繩損壞情況，卡機松緊程度和轉向裝置是否靈活，以免掉鉆。

 

鉆孔灌注樁-鉆進施工見下圖。

 

鉆孔灌注樁-鉆進施工

 

鉆孔灌注樁介紹：干作業鉆孔灌注樁，鉆機在樁位處鉆孔，后放鋼筋骨架， 再灌混凝土而成的樁。

 

3、清孔

 

(1)驗孔是用探測器檢查樁位、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)泥漿護壁成孔清孔時，對于土質較好不易坍塌的樁孔，可用空氣吸泥機清孔，氣壓為0.5MPa，使管內形成強大高壓氣流向上涌，同時不斷地補足清水，被攪動的泥渣隨氣流上涌從噴口排出，直至噴出清水為止。

 

(3)對于穩定性較差的孔壁應采用泥漿循環法清孔或抽筒排渣，清孔后的泥漿相對密度應控制在1.15～1.25。

 

4、澆筑水下混凝土

 

(1)泥漿護壁成孔灌注混凝土的澆筑是在水中或泥漿中進行的，故稱為澆筑水下混凝土。

 

(2)水下混凝土宜比設計強度提高一個強度等級，必須具備良好的和易性，配合比應通過試驗確定。

 

(3)水下混凝土澆筑常用導管法。（下圖）

 

 

水下澆筑混凝土

1－上料斗；2－貯料斗；3－滑道；4－卷揚機；5－漏斗；6－導管；7－護筒；8－隔水栓

 

(4)澆筑時，先將導管內及漏斗灌滿混凝土，其量保證導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備或振動沉樁設備，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(鋼管直徑應與樁的設計尺寸一致)，造成樁孔，然后放入鋼筋骨架并澆筑混凝土，隨之拔出套管，利用拔管時的振動將混凝土搗實，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

 

利用錘擊沉樁設備沉管、拔管成樁，稱為錘擊沉管灌注樁(圖2－28)；利用振動器振動沉管、拔管成樁，稱為振動沉管灌注樁(圖2－29)。

 

1、錘擊沉管灌注樁

 

錘擊沉管灌注樁機械設備示意圖見下圖。

 

錘擊沉管灌注樁機械設備示意圖

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－預制樁尖；13－卷揚機；14－枕木

 

單打錘擊沉管灌注樁過程：用樁架吊起樁管，對準預先埋設在樁位處的預制鋼筋砼樁尖，放下樁管套入樁尖壓入土中。

 

2、振動沉管灌注樁

 

振動沉管灌注樁樁機示意圖見下圖。

 

振動沉管灌注樁樁機示意圖

1－導向滑輪；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－纜風繩；12－卷揚機；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，對土體有擠密作用和振動影響， 施工中應結合現場施工條件，考慮成孔的順序。

 

間隔一個或兩個樁位成孔；

 

在鄰樁混凝土初凝前或終凝后成孔；

 

一個承臺下樁數在5根以上者，中間的樁先成孔，外圍的樁后成孔。

 

四、施工工藝

 

為了提高樁的質量和承載能力，沉管灌注樁常采用單打法、復打法、翻插法等施工工藝。

 

單打法(又稱一次拔管法)：拔管時，每提升0.5～1.0m，振動5～10s，然后再拔管0.5～1.0m，這樣反復進行，直至全部拔出。

 

復打法：在同一樁孔內連續進行兩次單打，或根據需要進行局部復打。施工時，應保證前后兩次沉管軸線重合，并在混凝土初凝之前進行。

 

翻插法：鋼管每提升0.5m，再下插0.3m，這樣反復進行，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，對準預先埋設在樁位處的預制鋼筋砼樁尖，放下樁管套入樁尖壓入土中。

 

(2)錘擊沉管灌注樁施工要點

 

①樁尖與樁管接口處應墊麻(或草繩)墊圈，以防地下水滲入管內和作緩沖層。沉管時先用低錘錘擊，觀察無偏移后，才正常施打。

 

②拔管前，應先錘擊或振動套管，在測得混凝土確已流出套管時方可拔管。

 

③樁管內混凝土盡量填滿，拔管時要均勻，保持連續密錘輕擊，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，應控制在0.8m/min以內為宜。

 

④在管底未拔到樁頂設計標高前，倒打或輕擊不得中斷，注意使管內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倍樁管外徑以內或小于2m時，均應跳打施工；中間空出的樁須待鄰樁混凝土達到設計強度的50%以后，方可施打。

 

2、振動沉管灌注樁

 

(1)振動沉管灌注樁采用激振器或振動沖擊沉管。

 

(2)其施工過程為：①樁機就位 ②沉管 ③上料 ④拔管

 

(3)沉管灌注樁容易出現的質量問題及處理方法

 

1)頸縮

 

①頸縮：指樁身的局部直徑小于設計要求的現象。

 

②當在淤泥和軟土層沉管時，由于受擠壓的土壁產生空隙水壓，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當拔管過快或混凝土量少，或混凝土拌和物和易性差時，周圍淤泥質土趁機填充過來，也會形成頸縮。

 

④處理方法：拔管時應保持管內混凝土面高于地面，使之具有足夠的擴散壓力，混凝土坍落度應控制在50～70mm。拔管時應采用復打法，并嚴格控制拔管的速度。

 

縮頸樁：樁身局部直徑小于設計直徑的樁。

 

2)斷樁

 

①斷樁：指樁身局部分離或斷裂，更為嚴重的是一段樁沒有混凝土。

 

②原因：樁距離太近，相鄰樁施工時混凝土還未具備足夠的強度，已形成的樁受擠壓而斷裂。

 

③處理方法：施工時，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到60%設計強度后，再進行下根樁的施工。

 

3)吊腳樁

 

①吊腳樁是指樁底部混凝土隔空或松軟，沒有落實到孔底地基土層上的現象。

 

②原因：當地下水壓力大時，或預制樁尖被打壞，或樁靴活瓣縫隙大時，水及泥漿進入套筒鋼管內，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，形成松軟層。

 

③處理方法：為防止活瓣不張開，開始拔管時，可采用密張慢拔的方法，對樁腳底部進行局部翻插幾次，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，土體受到擾動，強度大大降低，在混凝土側壓力作用下，樁身擴大而混凝土用量增大所造成的。因此，施工前應詳細了解現場地質情況，對于在飽和淤泥軟土中采用沉管灌注樁時，應先打試樁。若發現混凝土用量過大時，應與設計單位聯系，改用其他樁型。