斜鉆孔灌注樁施工技術(shù)

1、適用范圍

斜鉆(挖)孔灌注樁適應(yīng)的土層和水文地質(zhì)條件基本上與豎樁相同。但較緊密的卵石、漂石和需要爆破開(kāi)挖的巖層不適宜于斜樁施工。因斜孔較豎孔易坍塌，故對(duì)護(hù)筒和護(hù)壁泥漿性能的要求較豎直孔為高。鉆孔斜樁長(zhǎng)度目前在30m以內(nèi)，直徑可達(dá)1.2m，斜度可達(dá)7:1～4:1。挖孔斜樁長(zhǎng)度目前在15m～20m內(nèi)，直徑可達(dá)1.6m，樁底直徑擴(kuò)大為2.4m，斜度可達(dá)30^○ (1.732 :1)。

2、機(jī)具設(shè)備

2.1 鉆機(jī)

    凡是設(shè)有鉆桿聯(lián)結(jié)鉆錐、上端伸出孔外并且由井口以上的機(jī)體施加旋轉(zhuǎn)動(dòng)力(扭矩)或反彈力的鉆機(jī)，均可用于斜樁鉆孔。故正、反循環(huán)回轉(zhuǎn)和用鉆桿聯(lián)結(jié)鉆錐上端伸出孔外導(dǎo)向(具有反彈力)的潛水鉆機(jī)，均可用于鉆斜孔；而沖抓錐、沖擊錐和用鋼絲繩升降的潛水鉆機(jī)以及雖有鉆桿而鉆桿不承受扭矩作用的潛水鉆機(jī)則不能用于鉆斜孔。

2.2 鉆桿

    因鉆斜孔時(shí)的扭矩較豎孔的為大，同時(shí)鉆斜孔還使鉆桿產(chǎn)生彎矩，斜度越大，產(chǎn)生的彎矩也越大。因此，鉆斜孔的鉆桿應(yīng)比鉆豎孔的鉆桿有較高的強(qiáng)度和剛度，防止扭斷和撓曲，以免影響鉆孔斜度或發(fā)生停鉆、掉鉆等事故。一般可采取截面尺寸較鉆豎孔為大的鉆桿，并在鉆桿兩端焊接鋼板加勁。

2.3 鉆錐

    一般可使用鉆豎孔的鉆錐，但以采用帶上下導(dǎo)向圈的圓籠式鉆錐為好。

2.4 導(dǎo)向筒

    為了保證按要求的斜度鉆進(jìn)和減少鉆桿的撓曲，須在鉆桿外周設(shè)一個(gè)長(zhǎng)1.5m～2.5m、直徑等于鉆孔的導(dǎo)向筒。它用卡圈聯(lián)結(jié)于鉆桿，鉆進(jìn)時(shí)隨鉆孔下降。它的位置和數(shù)量：當(dāng)鉆孔深度小于10m時(shí)，設(shè)置一個(gè)于孔探—半處的鉆桿上。當(dāng)鉆孔深度每增加10m，應(yīng)增設(shè)導(dǎo)向筒一個(gè)。

2.5 護(hù)筒

為保證開(kāi)鉆斜度準(zhǔn)確，埋設(shè)的護(hù)筒形狀應(yīng)規(guī)則，長(zhǎng)度不宜小于2m～3m；護(hù)筒直徑只宜比鉆錐直徑大2cm--3cm，兩端各0.5m處可作成喇叭口，使鉆錐易于通過(guò)；護(hù)筒埋置的斜度宜稍大于樁的設(shè)計(jì)斜度，埋筑要緊密。

    當(dāng)?shù)叵滤疂B流漏失大或上層土質(zhì)很差時(shí)，為防止坍孔及保持孔中水位，應(yīng)增加護(hù)筒入土深度，并宜用鋼筋混凝土護(hù)筒。

 3、鉆孔工藝

    斜樁鉆孔的工藝與豎直樁大致相同，差別在于鉆機(jī)設(shè)置斜度的方法。有些鉆機(jī)的鉆架可以任意調(diào)整斜度，用來(lái)鉆斜孔比較方便，而有些鉆機(jī)的鉆架不能任意調(diào)整斜度，現(xiàn)將其設(shè)置斜度和鉆孔的方法介紹如下。

3.1 鉆機(jī)斜度的設(shè)置

    鉆機(jī)就位后，將機(jī)首撐腳粱墊高，機(jī)尾不動(dòng)。根據(jù)轉(zhuǎn)盤(pán)與護(hù)筒頂面的高差，按樁的設(shè)計(jì)斜度算出護(hù)筒中心到轉(zhuǎn)盤(pán)中心的水平距離。然后在護(hù)筒腰拉好十字中心線，一面墊高機(jī)首，一面測(cè)量轉(zhuǎn)盤(pán)中心位置，當(dāng)接近要求的位置后，將鉆機(jī)的中間撐腳放下，微動(dòng)撐腳螺絲使其頂住工作臺(tái)的方木，調(diào)整斜度和鉆架的垂直面。

在鉆進(jìn)過(guò)程中，由于撐腳的下陷和因鉆桿自重及鉆頭受到阻力，可能發(fā)生機(jī)架斜度逐漸變陡或左右偏移等情況。工作中應(yīng)采用加大鉆架斜度的辦法來(lái)解決。例如設(shè)計(jì)斜度為1:5即20%，將其值增大2％成為22％的斜度來(lái)設(shè)置鉆架。斜度設(shè)置示意如圖3-1。

上述這種斜度設(shè)置時(shí)，應(yīng)使鉆架上的鉆桿卡口、護(hù)簡(jiǎn)和導(dǎo)向筒中心在同一斜度線上。該線宜較樁的設(shè)計(jì)斜度約增加1%～3％，以使鉆孔完成后，其斜度基本上符合設(shè)計(jì)斜度。原設(shè)計(jì)斜度較小或樁較短時(shí)，斜度線增加值采用低值，反之采用高值。

    為保持鉆架的穩(wěn)定，鉆架就位后，供移架用的底部滾筒應(yīng)取掉，換墊以木楔并固定好。轉(zhuǎn)向滑輪應(yīng)設(shè)在鉆架底部斜樁的后向，不宜設(shè)在前向。鉆架頂部須用風(fēng)纜拉住。

 3.2 斜孔的放樣

    斜孔中軸線在不同標(biāo)高處的平面位置是不同的，因此放樣時(shí)必須配合水平測(cè)量。測(cè)出放樣平面處的標(biāo)高，算出相應(yīng)于該標(biāo)高的樁孔中軸線位置，訂設(shè)放樣樁，并固定在結(jié)構(gòu)物上。

    鉆架就位時(shí)，應(yīng)測(cè)量定位門(mén)洞處的標(biāo)高，計(jì)算并調(diào)整定位門(mén)洞的位置，使與要求的中線符合。

 3.3 鉆進(jìn)

    當(dāng)一個(gè)墩(臺(tái))有豎斜兩種孔時(shí)，宜先鉆豎孔。

    插第一錐時(shí)，要按照設(shè)計(jì)斜度的要求把錐頭位置插準(zhǔn)。護(hù)筒內(nèi)暫不加泥漿，以便察看。下錐時(shí)要在斜孔高的一邊用繩拉住鉆桿或鉆錐，然后緩慢地下錐鉆進(jìn)。

    鉆架下層工作臺(tái)的兩扇活門(mén)蓋方向須設(shè)在斜孔上下方向。下錐后，即把下方一扇門(mén)關(guān)上。使鉆桿順著它下落。待鉆錐落定，位置無(wú)誤后，關(guān)好上方的活門(mén)蓋，準(zhǔn)備鉆進(jìn)。起錐時(shí)，先揭開(kāi)上方的活門(mén)，后揭開(kāi)下方的活門(mén)。

    因起落鉆錐時(shí)總是靠著下方孔壁上下，經(jīng)常刮去下方孔壁土，使鉆孔口成為橢圓形，故須注意用繩拉鉆桿起落鉆錐。

鉆斜孔的泥漿相對(duì)密度和粘度等指標(biāo)要求比豎孔的高一些，在松軟粘土質(zhì)砂、粘土、細(xì)粒土砂層中，泥漿相對(duì)密度可用1.2，水頭1.5m左右。也可摻入適量的堿及水泥等以改善泥漿性能。

斜度偏差有兩種情況：一是傾斜偏差，即斜度變陡；二是與樁垂直的平面的軸線偏位。應(yīng)經(jīng)常檢查導(dǎo)向筒情況，鉆頭也最好采用導(dǎo)向裝置，如使用帶上下導(dǎo)向圈的籠式鉆等。

鉆斜孔的勞動(dòng)組織和鉆進(jìn)速度與豎樁基本相同。

4、斜度和孔徑測(cè)定

斜孔鉆進(jìn)過(guò)程中，應(yīng)經(jīng)常測(cè)定孔的斜度和孔徑(如圖4-1所示)，如偏差過(guò)大，應(yīng)及時(shí)糾正。

4.1 鉆孔斜度測(cè)量

    斜度測(cè)量可用JSDS—1型晶體管電子水平儀。電子水平儀由接收器和感受器兩部分組成。測(cè)量時(shí)先在籠式鉆頭上安放測(cè)量架，測(cè)量步驟如下：

   （1）將感受器裝在籠式鉆錐的測(cè)量架上，感受器的電纜接通到地面的接受器。

   （2）用鋼絲繩(并綁以皮尺)把鉆頭放人鉆孔內(nèi)，先上、下升降一次，在接收器上觀察讀數(shù)的變化。如所測(cè)斜度超過(guò)儀器的測(cè)量范圍時(shí)，可將初讀數(shù)調(diào)整為+1^○，以擴(kuò)大測(cè)量范圍。

   （3）為防止鉆頭升降時(shí)產(chǎn)生偏斜，應(yīng)在鉆頭緊靠鉆孔下壁的上下支撐處各綁一塊約1kN的壓重塊，使鉆頭沿鉆孔下壁升降時(shí)不致發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。

   （4）測(cè)量時(shí)每米斜長(zhǎng)測(cè)一讀數(shù)，先降后升為一個(gè)循環(huán)，測(cè)兩個(gè)循環(huán)得四個(gè)讀數(shù)，取平均值。

由于向上提時(shí)鉆頭卡壁會(huì)引起誤差，故上升時(shí)可多升50㎝，然后下降至預(yù)定位置讀數(shù)。

4.2 孔徑檢測(cè)方法

   （1）在鉆頭上安裝孔徑測(cè)量管三根，測(cè)量上、左、右三個(gè)方向的孔徑。

因鉆頭緊靠下壁，而下壁一般不易坍塌，故下壁方向可不裝置測(cè)量管。

（2）測(cè)量管的下端鉸接在鉆頭上面，上端聯(lián)以彈簧，并用測(cè)繩通過(guò)轉(zhuǎn)向伸出鉆孔外。

   （3）當(dāng)鉆頭到達(dá)測(cè)點(diǎn)位置時(shí)，收緊測(cè)繩，使測(cè)量管緊貼孔壁，讀記測(cè)繩的伸長(zhǎng)值。從測(cè)繩伸長(zhǎng)值與半徑關(guān)系的標(biāo)定曲線即可查得所測(cè)點(diǎn)的半徑值。

如圖3-1所示作為實(shí)例，則伸長(zhǎng)尺寸與半徑的關(guān)系曲線如圖4-2。

    讀測(cè)量繩松緊的差值(即伸長(zhǎng)尺寸)，從曲線上即可查得該測(cè)點(diǎn)的半徑，如伸長(zhǎng)值為8時(shí)，其半徑即為60，伸長(zhǎng)值為10時(shí)，其半徑為62.9等等。

  5、鋼筋骨架就位安設(shè)

鉆孔斜樁一般不是全護(hù)筒(護(hù)筒不延伸到孔底)，將鋼筋骨架放人時(shí)，會(huì)向孔的下壁陷進(jìn)，故就位時(shí)應(yīng)有導(dǎo)向設(shè)備。簡(jiǎn)單的導(dǎo)向設(shè)施是在鋼筋骨架的下側(cè)主筋上綁扎混凝土托塊，其尺寸大小應(yīng)使鋼筋壓在孔壁的重力不致陷入孔壁內(nèi)。一般寬20cm~25cm，長(zhǎng)50cm~60cm，厚6cm~7cm (厚度可按保護(hù)層確定)，如圖5-1。托塊位置和數(shù)量：離骨架下端50cm左右設(shè)第一道，每道沿骨架圓周設(shè)2～3個(gè)，向上每隔3m~4m設(shè)一道(設(shè)計(jì)有規(guī)定時(shí)服從設(shè)計(jì))。托塊數(shù)目不宜過(guò)多，因太多將妨礙混凝土向上漫升，最好把托塊做成橄欖形，以減少對(duì)混凝土的阻力和夾積泥漿。

    鋼筋骨架底端焊一圈箍筋，并在主筋外側(cè)底端加焊圓拐，作為餛凝土托塊的前導(dǎo)。

此外還有用3根無(wú)縫鋼管和1個(gè)半圓鋼板組成的鋼筋骨架導(dǎo)向架，如圖5-2所示。鋼管的上端設(shè)有銷子，以防鋼管向下掉落并可作為吊鉤用，用φ16鋼筋插入3根鋼管下部的橫孔中，并用木楔塞緊定位，將3根鋼管連系起來(lái)。鋼管的長(zhǎng)度與鋼筋骨架相等。

    在鋼管上端用鋼絲繩溜住，在半圓背后綁好千斤繩。把導(dǎo)向架吊高到它的底部剛好能插進(jìn)鉆孔時(shí)即停止，然后緩慢沉人鉆孔中，最后把它的頂端固定于腳手架上。鋼筋骨架即可吊起沿導(dǎo)向鋼管滑入孔底。

6、灌注混凝土的導(dǎo)管就位

    為了便利導(dǎo)管的下放并控制位置，可用下列幾種方法：

(1) 在鋼筋骨架上設(shè)置弧形托

如圖6-1所示。在鋼筋骨架內(nèi)的底段和中段的下緣各焊設(shè)孤形托，注意下放鋼筋骨架時(shí)不可弄錯(cuò)了弧形托的方位。設(shè)置了弧形托后，導(dǎo)管就可基本上居于鉆孔中央，并且防止了提導(dǎo)管時(shí)法蘭接頭頂在鋼筋骨架下口的毛病。

    (2) 在導(dǎo)管上設(shè)導(dǎo)向鼓

    如圖6-2所示，導(dǎo)向鼓焊在第二節(jié)導(dǎo)管(由孔底向上數(shù))的上端。它用3mm厚的鋼板制成，其兩端內(nèi)徑等于導(dǎo)管外徑。導(dǎo)管法蘭用60mm等邊角鋼彎曲焊成，法蘭之間墊橡皮圈。

    (3) 在鋼筋骨架內(nèi)設(shè)導(dǎo)向鋼管

    它的構(gòu)造原理近似于圖5-2。在鋼筋骨架內(nèi)設(shè)2～3根鋼管，鋼管間用扁鐵電焊連接后擱置在骨架箍筋上。導(dǎo)管的法蘭順?shù)摴芑蚩椎住?/p>

(4) 木半球堵窘導(dǎo)管下口

    當(dāng)鋼筋骨架較短或不設(shè)骨架時(shí)，可用木半球堵塞導(dǎo)管下口下沉導(dǎo)管，防止導(dǎo)管下口插進(jìn)土內(nèi)堵塞混凝土灌注。導(dǎo)管放定后，用繩吊一鐵棍從導(dǎo)管內(nèi)把木球撞脫浮出，木半球有若干個(gè)通水小孔，可減少導(dǎo)管下沉?xí)r的水浮力。

    以上各法以第（2）法較好，做一導(dǎo)向鼓可通用于所有斜樁。第（4）法可配合其它三法使用，也可單獨(dú)使用。

   7、斜樁混凝土的灌注

    鉆孔斜樁水下混凝土的灌注與豎樁相同。

斜樁混凝土灌注時(shí)測(cè)深方法：比較理想的方法是將測(cè)深儀探頭固定在導(dǎo)管外允許最大埋深處?，F(xiàn)常用的方法是將測(cè)繩穿過(guò)導(dǎo)管上下兩個(gè)導(dǎo)向鼓旁的測(cè)深繩孔內(nèi)(見(jiàn)圖6-2)，下面的導(dǎo)向鼓設(shè)置在導(dǎo)管底端以上2m～3m處，測(cè)深繩下端系一測(cè)深錘，上端由測(cè)深員拽著，根據(jù)手對(duì)錘重的感覺(jué)，判斷混凝土頂面是否到達(dá)錘底，然后按繩長(zhǎng)可得出混凝土已灌注的深度。混凝土灌注快結(jié)束時(shí)，可用鐵管帶活蓋鐵盒插人混凝土內(nèi)取樣鑒別，方法同豎樁混凝土灌注。

                                                        2003年9月