超流態(tài)混凝土灌注樁施工工法
1、前言
超流態(tài)混凝土灌注樁由日本的CIP工法演變而來與普通鉆孔樁不同，它采用專用長螺旋鉆孔機鉆至預定深度，通過鉆頭活門向孔內(nèi)連續(xù)泵注超流態(tài)混凝土，至樁頂為止，然后插入鋼筋籠而形成的樁體，是一種新型的樁基礎施工手段。超流態(tài)混凝土灌注樁應用廣泛，不受地下水位限制，所用混凝土摩擦系數(shù)低，流動性強，骨料分散性好，所用螺旋鉆機即可鉆孔又可壓灌混凝土，操作簡便，混凝土灌注速度快，成樁質(zhì)量好，降低造價，在我公司施工的吉林省軍區(qū)“709“國防工程中首次采用效果顯著經(jīng)總結整理形成本工法。
2、工法特點
2.1超流態(tài)混凝土流動性好，石子能在混凝土中懸浮而不下沉，不會產(chǎn)生離析，放入鋼筋籠容易；
2.2樁尖無虛土，防止了斷樁、縮徑、塌孔等施工通病，施工質(zhì)量容易得到保證；
2.3穿硬土層能力強，單樁承載力高、施工效率高，操作簡便；
2.4低噪音、不擾民、不需要泥漿護壁不排污、不降水、施工現(xiàn)場文明；
2.5綜合效益高，工程成本與其他樁型相比比較低廉。
3、適用范圍
本工法適用于建（構）筑物基礎樁和基坑、深井支護的支護樁，適用于填土層、淤泥土層、沙土層及卵石層，亦適用于有地下水的各類土層情況，可在軟土層、流沙層等不良地質(zhì)條件下成樁。樁徑一般采用400mm～1200mm。
4、工藝原理
超流態(tài)混凝土灌注樁是利用長螺旋鉆機鉆孔至設計標高，停鉆后在提鉆的同時通過設在內(nèi)管鉆頭上的混凝土孔，壓灌超流態(tài)混凝土，壓灌至設計樁頂標高后，移開鉆桿將鋼筋籠壓入樁體。
在壓灌混凝土到樁頂時，灌入的混凝土要超出樁頂50cm，以保證樁頂混凝土強度。
5、施工工藝
5.1工藝流程
平整場地→樁位放樣→組裝設備→安放鋼護筒→鉆孔機就位→鉆至設計深度停止鉆進→邊提升鉆桿邊用混凝土泵經(jīng)由內(nèi)腔向孔內(nèi)泵注超流態(tài)混凝土→提出鉆桿放入鋼筋籠→成樁→樁頭處理→樁頂保護措施
5.2施工方法
5.2.1準備工作
5.2.1.1巖土工程勘察報告；
5.2.1.2樁基工程施工圖紙及圖紙會審記錄；
5.2.1.3建筑場地和鄰近區(qū)域內(nèi)地下管線、地下構筑物、相鄰危房等必須調(diào)查清楚，以便采取相應的加固和保護措施，進而保證樁基順利施工；
5.2.1.4超流態(tài)混凝土灌注樁施工采用螺旋鉆孔機，其性能資料可參考說明書；
5.2.1.5樁基工程中所用的原材料必須進行復驗，只有經(jīng)過復驗且復驗合格的原材料才允許使用。
5.2.2場地抄平、放線，組裝設備
5.2.3安放鋼護筒，鉆機就位
鉆機就位對準樁位點后必須調(diào)平，確保成孔的垂直度，結合場地實際情況鋪設枕木或鋼板，使鉆機支撐穩(wěn)定。
5.2.4檢測樁口標高、確定鉆孔深度
5.2.5制作鋼筋籠，攪拌混凝土
鋼筋籠主筋與加勁箍筋必須焊接，用Ⅱ級鋼做主筋時可不設彎鉤，用Ⅰ級鋼筋做主筋時樁頂應設彎鉤，彎鉤長度不小于鋼筋直徑的6.25倍，鋼筋籠下端500mm處主筋宜向內(nèi)側彎曲15～30º；樁身混凝土必須留有試塊每個澆注臺班不得小于1組，每組3件。
5.2.6成孔灌注
5.2.6.1開鉆時，鉆頭對準樁位點后，啟動鉆機下鉆，下鉆速度要平穩(wěn)，嚴防鉆進中鉆機傾斜錯位；
5.2.6.2鉆進中，當發(fā)現(xiàn)不良地質(zhì)情況或地下障礙物，應立即停鉆，并通知建設單位與設計單位確定處理方法、修改工藝參數(shù)或重改樁位、樁長等；
5.2.6.3鉆機鉆至設計孔底標高后混凝土泵開始壓注混凝土，然后邊壓注邊提鉆，始終保持泵入孔中混凝土量大于鉆桿上提體積量。
5.2.7安放鋼筋籠
利用鉆機自備吊鉤、塔吊或吊車將鋼筋籠豎直吊起，垂直于孔口上方，然后扶穩(wěn)旋轉(zhuǎn)依靠自重和人工下入孔中，如下沉阻力大則用代自重的振動器壓入，固定在設計標高。
5.2.8成樁后對混凝土強度等級進行檢驗
5.3操作要點
5.3.1引點就位
鉆機就位前對樁位進行復測，施工時鉆頭對準樁位點，穩(wěn)固鉆機，通過水平尺及垂球雙向控
制螺旋鉆頭中心與鉆桿垂直度，確保鉆機在施工中平正，鉆桿下端距地面10～20cm，對準樁位，壓入土中，使樁中心偏差不大于規(guī)范和設計要求的10mm;
5.3.2鉆機成孔
施工過程中要求邊旋轉(zhuǎn)鉆桿邊清除孔邊渣土，以防止提升鉆桿時土塊掉入，鉆孔過程要用經(jīng)緯儀校正垂直度（≤1%）；
5.3.3超流態(tài)混凝土拌制
超流態(tài)混凝土的原材料必須經(jīng)過2次復驗合格后方可投入使用，水泥宜選用硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥，強度等級不得低于32.5Mpa、最小水泥用量350Kg/立方米、水灰比宜為0.5～0.6、外加劑的選用應保證塌落度達到22cm～25cm，拌制投料時其填加順序宜滯后于水和水泥、石子粒徑宜采用5～20cm，施工要加大水泥用量，提高水泥和易性，使石子在混凝土中懸浮，以避免混凝土離析，減少鋼筋籠下沉時的粘阻力；
5.3.4提鉆壓混凝土
泵送施工時，要嚴格控制鉆桿提升速度，確保提鉆速度與混凝土澆注速度相協(xié)調(diào)。提鉆桿前，要求鉆桿內(nèi)的混凝土高度高出地面。同時，要計算每盤泵入混凝土方量（每盤0.44立方米），施工時，通過混凝土泵送對鉆桿產(chǎn)生的上頂力，調(diào)整提鉆速度，保證鉆桿及葉片對混凝土有一定的擠壓作用。
5.3.5吊放鋼筋籠
鋼筋籠一般較長，為防止起吊時籠體變形，籠體下部應綁附鋼管（沿主筋通長布置，間距為1.5米）。下放鋼筋籠之前，要做到調(diào)直、對中；起吊時，要合理布置吊點，吊起鋼筋籠頭部的同時人工抬起鋼筋籠底部，吊直扶穩(wěn)過程中，至少由2名技術人員遠距離垂直雙方向控制指揮，嚴禁撞孔壁，確保鋼筋籠保護層為70mm；鋼筋籠依靠自重沉入混凝土中應連續(xù)，如遇下沉阻力過大，要及時拔出鋼筋籠，重新成孔插入，鋼筋下沉直至露出地面小于1m時，方可在端頭以帶配重的振動器振動壓入，并用水平儀監(jiān)控樁頂標高；
5.3.6樁頂保護措施
冬季施工時，樁完成后，應立即覆蓋保溫，防止混凝土裸露在負溫中散失熱量，并在7d后，方可開槽，并剔除樁頭超灌混凝土至設計標高。
6、主要材料
水泥 石子 砂子 鋼筋 粉煤灰 水
普通硅酸鹽水泥強度等級32.5Mpa 5-20cm含泥量≤3% 中砂含泥量≤3% φ12￠12、￠6 Ι級工業(yè)磨細粉煤灰 自來水
7、機具設備
7.1長螺旋鉆機
目前，國產(chǎn)機型號為IZD800，鉆機功率為90KW，鉆桿直徑有400mm、600mm、800mm等規(guī)格，此種鉆機需要1臺30t以上履帶吊配套使用。
7.2混凝土攪拌設備和運輸設備
根據(jù)單樁混凝土灌注量和單樁連續(xù)灌注的時間，確定混凝土攪拌設備和運輸設備的型號、規(guī)格及數(shù)量。
7.3混凝土輸送泵
混凝土輸送泵規(guī)格由泵送混凝土高度和泵送距離來確定，要注意保證泵送混凝土時有足夠的壓力。
7.4鋼筋籠吊放機械
利用15t履帶吊吊放和壓入鋼筋籠，也可利用長螺旋鉆機配套履帶吊或搭式鉆機上的副鉤吊放和壓入鋼筋籠。
7.5其他機具
主要有鋼筋制作機具、鋼護筒、余土外運機具等。
8、勞力組織
序號 工種 人數(shù) 工作內(nèi)容
1 指揮 1 指揮協(xié)調(diào)各工序操作，控制質(zhì)量
2 操作員 2~3 按設計要求操作樁機，維修機械
3 上料工 6 按配比上料、灌注，保證施工連續(xù)性
4 發(fā)電工 1 負責電器設備的安裝使用和維修
5 記錄員 2 兼質(zhì)量檢查員，負責施工記錄，操縱儀表
6 安全員 1 安全檢查
9、安全措施
9.1建立健全安全管理機構，設專職安全員。上崗人員堅守崗位，各司其職。夜間作業(yè)有充分的照明，高空作業(yè)要系安全帶；
9.2清除防礙施工的高空和地下障礙物，平整打樁范圍內(nèi)的場地，樁機行走的道路要壓實；
9.3對施工場地附近的建筑和地下管線要認真查清，采取有效措施，以避免震壞原有建筑而發(fā)生傷亡事故；
9.4專人操作和保養(yǎng)施工機具，并定期檢查。
10、質(zhì)量標準
10.1質(zhì)量標準
10.1.1鋼筋籠允許偏差
直徑 ±10mm
長度 ±100mm
主筋間距 ±10mm
箍筋間距 ±20mm
10.1.2樁距允許偏差≤5cm
10.1.3有效樁長允許偏差≤10cm
10.1.4樁頂標高允許偏差≤±5cm
10.1.5樁垂直度允許偏差≤樁長的1/100
10.1.6樁位偏移允許偏差≤樁徑的1/2
10.2檢測
10.2.1成樁質(zhì)量檢查
10.2.1.1超流態(tài)混凝土攪拌應對原材料質(zhì)量、計量、混凝土配合比、外加劑、塌落度、混凝土強度等進行檢查；
10.2.1.2鋼筋籠制作應對鋼筋規(guī)格，焊條規(guī)格、品種，焊縫長度，焊縫外觀質(zhì)量、主筋與箍筋制作偏差等進行檢查；
10.2.1.3施工過程中要求對成孔中心位置、孔深、孔徑、垂直度、鋼筋籠安放實際位置進行檢查，并填寫相應質(zhì)量檢查記錄；
10.2.1.4成樁后對混凝土強度等級進行檢驗；
10.2.1.5樁頭開挖時應及時檢查樁數(shù)、樁位及樁頭外觀質(zhì)量。
10.2.2單樁承載力檢測
10.2.2.1單樁靜載荷實驗應在工程樁施工前進行，在同一施工條件下的試樁數(shù)量不小于總樁數(shù)的1%，且不小于3根；
10.2.2.2工程樁總數(shù)在50根以內(nèi)時不應少于2根；
10.2.2.3為確保樁身質(zhì)量，宜選用低應變檢測樁完整性，抽檢數(shù)量不少于總樁數(shù)的10%，且不少于5根；
10.2.2.4試樁樁頭應在樁頂部分配制加密鋼筋網(wǎng)2～3層；
10.2.2.5試樁前應進行同條件強度等級試驗，在樁身強度達到設計強度的100%時準許試樁。從成樁到開始試驗的時間間隔為：砂類土≥10天，粉土和粘性土≥15天，淤泥質(zhì)土≥25天。
10.3質(zhì)量控制措施
10.3.1工前進行技術交底，明確質(zhì)量控制標準；
10.3.2隨時檢查施工記錄，對每根樁進行質(zhì)量評定，如發(fā)現(xiàn)不合格的樁根據(jù)實際情況采取補救措施；
10.3.3抽樣開挖樁體周圍土層，檢查樁的外觀質(zhì)量和整體性；
10.3.4所用的原材料和混凝土強度必須符合設計要求和施工規(guī)范的規(guī)定。
11、效益分析
11.1超流態(tài)混凝土樁施工工藝，機械化程度高，施工進度快，綜合經(jīng)濟效益好；
11.2與沖孔灌注樁相比，雖然混凝土費用略高，但在同一地質(zhì)條件下，每立方米混凝土承載力可提高0.55倍，施工工期可縮短50%以上；
11.3在地下水位以下施工時，可省去泥漿護壁，綜合費用可節(jié)省15%~20%。
12、工程實例
我公司施工的吉林省軍區(qū)“709“國防工程樁基礎均為超流態(tài)混凝土樁，工程樁234根，試驗樁3根，樁長為13M～15M,現(xiàn)正在施工。
