(20141215)桩基工程钻孔灌注桩施工(补充内容)

'桩基工程7/2/20211 2第八章桩基设计和施工要点8.6钻孔灌注桩施工7/2/20212 (一)埋设护筒和制备泥浆钻孔前，在现场放线定位，按桩位挖去桩孔表层土，并埋设护筒。护筒上部设1～2个溢浆孔，是用厚4～8mm钢板制成的圆筒，其内径应大于钻头直径200mm。护筒的作用是固定桩孔位置，保护孔口，防止地面水流入，增加孔内水压力，防止塌孔，成孔时引导钻头的方向。8.6钻孔灌注桩施工一、湿作业成孔灌注桩7/2/20213 泥浆护壁成孔灌注桩：泥浆池7/2/20214 埋设护筒7/2/20215 制作钢筋笼7/2/20216 制作钢筋笼7/2/20217 7/2/20218 7/2/20219 7/2/202110 7/2/202111 7/2/202112 钢筋笼焊接7/2/202113 灌注桩钢筋冷挤压连接7/2/202114 7/2/202115 泥浆护壁成孔灌注桩施工工艺⑴埋设护筒护筒是保证钻机沿着桩位垂直方向顺利钻孔的辅助工具，其保护孔口和提高桩孔内的泥浆水头，防止踏孔的作用。7/2/202116 反循环成孔，在护筒上拉十字线，使钻机的钻头对准桩的中心线，等钻机对准后往护筒里放水，采用泥浆护壁进行钻孔。7/2/202117 7/2/202118 在钻孔过程中，向孔中注入相对密度为1.1～1.5的泥浆，使桩孔内孔壁土层中的孔隙渗填密实，避免孔内漏水，保持护筒内水压稳定；泥浆相对密度大，加大了孔内的水压力，可以稳固孔壁，防止塌孔；通过循环泥浆可将切削的泥石渣悬浮后排出，起到携砂、排土的作用。8.6钻孔灌注桩施工7/2/202119 (二)成孔（1)潜水钻机成孔潜水钻机成孔示意图如图2-12所示。潜水钻机是一种旋转式钻孔机，其防水电机变速机构和钻头密封在一起，由桩架及钻杆定位后可潜入水、泥浆中钻孔。注入泥浆后通过正循环或反循环排渣法将孔内切削土粒、石渣排至孔外。8.8钻孔灌注桩施工7/2/202120 8.6钻孔灌注桩施工7/2/202121 潜水钻机成孔排渣有正循环排渣和泵举反循环排渣两种方式，如图2.13所示。（a）正循环排渣法:在钻孔过程中，旋转的钻头将碎泥渣切削成浆状后，利用泥浆泵压送高压泥浆，经钻机中心管、分叉管送入到钻头底部强力喷出，与切削成浆状的碎泥渣混合，携带泥土沿孔壁向上运动，从护筒的溢流孔排出。(b)泵举反循环排渣法:砂石泵随主机一起潜入孔内，直接将切削碎泥渣随泥浆抽排出孔外。8.6钻孔灌注桩施工7/2/202122 8.6钻孔灌注桩施工7/2/202123 (2)冲击钻成孔冲击钻机通过机架、卷扬机把带刃的重钻头(冲击锤)提高到一定高度，靠自由下落的冲击力切削破碎岩层或冲击土层成孔(图2.14）。冲击钻头形式有十字形、工字形、人字形等，一般常用十字形冲击钻头(图2.15)。冲孔前应埋设钢护筒，并准备好护壁材料。8.6钻孔灌注桩施工7/2/202124 8.6钻孔灌注桩施工7/2/202125 （3)冲抓锥成孔（a）冲抓锥(图2.16)锥头上有一重铁块和活动抓片，通过机架和卷扬机将冲抓锥提升到一定高度，下落时松开卷筒刹车，抓片张开，锥头便自由下落冲入土中，然后开动卷扬机提升锥头，这时抓片闭合抓土。冲抓锥整体提升至地面上卸去土渣，依次循环成孔。(b)冲抓锥成孔施工过程、护筒安装要求、泥浆护壁循环等与冲击成孔施工相同。(c)适用于松软土层(砂土、粘土)中冲孔，但遇到坚硬土层时宜换用冲击钻施工。8.6钻孔灌注桩施工7/2/202126 8.6钻孔灌注桩施工7/2/202127 （三）清孔验孔是用探测器检查桩位、直径、深度和孔道情况；清孔即清除孔底沉渣、淤泥浮土，以减少桩基的沉降量，提高承载能力。泥浆护壁成孔清孔时，对于土质较好不易坍塌的桩孔，可用空气吸泥机清孔，气压为0.5MPa，使管内形成强大高压气流向上涌，同时不断地补足清水，被搅动的泥渣随气流上涌从喷口排出，直至喷出清水为止。对于稳定性较差的孔壁应采用泥浆循环法清孔或抽筒排渣，清孔后的泥浆相对密度应控制在1.15～1.25。8.8钻孔灌注桩施工7/2/202128 7/2/202129 7/2/202130 (四)浇筑水下混疑土泥浆护壁成孔灌注混凝土的浇筑是在水中或泥浆中进行的，故称为浇筑水下混凝土。水下混凝土宜比设计强度提高一个强度等级，必须具备良好的和易性，配合比应通过试验确定。水下混凝土浇筑常用导管法(图2.17)。浇筑时，先将导管内及漏斗灌满混凝土，其量保证导管下端一次埋入混凝土面以下0.8m以上，然后剪断悬吊隔水栓的钢丝，混凝土拌和物在自重作用下迅速排出球塞进入水中。8.8钻孔灌注桩施工7/2/202131 导管法浇注桩身砼7/2/202132 7/2/202133 灌注桩钢筋冷挤压连接7/2/202134 焊吊筋，防止浇筑砼时钢筋笼上浮7/2/202135 （四）浇注水下混凝土浇注水下混凝土不能将混凝土直接倾倒于水中。因此水下混凝土的浇注，必须在与周围环境水隔离的条件下进行。水下混凝土浇筑的方法很多。最常用的是导管法。导管法采用的主要机具有：导管、漏斗和储料斗、隔水塞。8.6钻孔灌注桩施工7/2/202136 提升导管，下料，排出泥浆7/2/202137 水下混凝土灌注用导管7/2/202138 7/2/202139 截桩头7/2/202140 桩头混凝土取样7/2/202141 （四）浇注水下混凝土施工质量要求（1）护筒中心与桩中心偏差不大于50mm；埋深1~1.5m。（2）泥浆比重控制：1.1~1.5；（3）孔底沉渣厚度：端承桩50mm，摩擦桩150mm;（4）砼浇筑连续进行，导管埋入砼中0.8~1.3m。8.6钻孔灌注桩施工7/2/202142 思考题1、现浇灌注桩按成孔方法不同有哪些分类？2、泥浆护壁成孔灌注桩施工中的孔口护筒、泥浆各有什么作用？7/2/202143 二、干作业成孔灌注桩干作业成孔灌注桩适合地下水位以上的桩基施工。（1）施工设备：螺旋钻机、钻孔扩机、机动或洛阳铲等。（2）施工要点：①开始钻孔时，应保持钻杆垂直、位置正确，防止因钻杆晃动引起孔径扩大及增多孔底虚土。②发现钻杆摇晃、移动、偏斜或难以钻进时，应提钻检查，排除地下障碍物，避免桩孔偏斜和钻具损坏。③钻进过程中，应随时清理孔口粘土，遇到地下水、塌孔、缩孔等异常情况，应停止钻孔，同有关单位研究处理。8.6钻孔灌注桩施工7/2/202144 二、干作业成孔灌注桩（2）施工要点：④钻头进入硬土层时，易造成钻孔偏斜，可提起钻头上下反复扫钻几次，以便削去硬土。若纠正无效，可在孔中局部回填粘土至偏孔处0.5m以上，再重新钻进。    ⑤成孔达到设计深度后，应保护好孔口，按规定验收，并做好施工记录。    ⑥孔底虚土尽可能清除干净，可采用夯锤夯击孔底虚土或进行压力注水泥浆处理，然后快吊放钢筋笼，并浇筑混凝土。混凝土应分层浇筑，每层高度不大于1.5m。（3）质量要求：垂直度不大于1%；孔底虚土厚度不大于100mm；桩位允许偏差符合规定要求。8.8钻孔灌注桩施工7/2/202145 二、干作业成孔灌注桩螺旋钻孔灌注桩成孔螺旋钻孔灌注桩施工过程如图2.11所示。(a)成孔一般采用螺旋钻机钻孔。螺旋钻头外径分别为Φ400mm、Φ500mm、Φ600mm，钻孔深度相应为12m、10m、8m。利用螺旋钻叶片出土，适用于成孔深度内没有地下水的一般粘土层、砂土及人工填土地基，不适于有地下水的土层和淤泥质土。(b)钻机就位后，钻杆垂直对准桩位中心，开钻时先慢后快，减少钻杆的摇晃，及时纠正钻孔的偏斜或位移。8.6钻孔灌注桩施工7/2/202146 8.6钻孔灌注桩施工7/2/202147 8.6钻孔灌注桩施工7/2/202148 螺旋钻机8.6钻孔灌注桩施工7/2/202149 螺旋钻机8.6钻孔灌注桩施工7/2/202150 8.6钻孔灌注桩施工7/2/202151 螺旋钻施工要点（1）钻孔先慢后快，避免钻杆摇晃；（2）达到深度后及时空转清土。测尺检查虚土;（3）及时吊放钢筋笼、浇筑砼，导管法浇筑;（4）从成孔到砼浇筑不超过24H，L=80~100，砼连续分层捣实，每层高度不大于1.5m;（5）高度超过桩顶：松散层1~1.5m。施工中常遇见问题及处理（1）孔壁坍塌（2）钻孔偏斜（3）孔底虚土（4）断桩8.6钻孔灌注桩施工二、干作业成孔灌注桩7/2/202152 （一）分类（1）锤击沉管灌注桩(图2.18)；（2）振动沉管灌注桩(图2.19)。8.6钻孔灌注桩施工三、沉管灌注桩7/2/202153 （1）沉管灌注桩打桩机就位灌注混凝土沉管边拔管边振动安放钢筋笼继续浇灌混凝土成型沉管灌注桩锤击：直径300~500mm，桩长20m振动：直径300~500mm。吊脚桩缩颈桩7/2/202154 a）活瓣桩尖；b）桩靴图2-16活瓣桩尖及桩靴1一桩管；2一锁轴；3一活瓣；4—桩靴8.6钻孔灌注桩施工7/2/202155 图2-17沉管灌注桩施工过程1一钢管；2一混凝土桩靴；3一桩8.6钻孔灌注桩施工a）就位；b)沉套管；c)初灌混凝土；d)放置钢筋笼、灌注混凝土；e)拔管成桩7/2/202156 8.6钻孔灌注桩施工7/2/202157 8.6钻孔灌注桩施工7/2/202158 振动沉管8.6钻孔灌注桩施工7/2/202159 （二）沉管灌注桩的施工施工方法：锤击沉管灌注桩、振动沉管灌注桩。施工工艺：使用锤击式桩锤或振动式桩锤将一定直径的钢管沉入土中，形成桩孔，然后放入钢筋笼浇筑混凝土，最后拔出钢管，形成所需要的灌注桩。1、锤击沉管灌注桩锤击沉管灌注桩宜用于一般粘性土，淤泥质土、砂土和人工填土地基。（1）施工设备：桩架、桩锤及动力设备等。8.6钻孔灌注桩施工7/2/202160 （二）沉管灌注桩的施工1、锤击沉管灌注桩（2）锤击施工方法：方法有单打法和复打法两种。（ａ)桩管上端扣上桩帽，检查桩管与桩锤是否在同一垂直线上，桩管偏斜≤0.5％时，可锤击桩管；(ｂ)拔管要均匀，第一次拔管不易过高，应保持桩管内不少于2ｍ高度的混凝土，然后再灌足混凝土；(ｃ)拔管时应保持连续密锤低击不停，并控制拔出速度，对一般土层，以不大于1ｍ/min为宜，在软弱土层及软硬土层交界处，应控制在0.8ｍ/min;（3）质量要求:混凝土强度不低于C20，塌落度、钢筋保护层厚度、桩位允许偏差跳打法，邻桩50%8.6钻孔灌注桩施工7/2/202161 2．振动沉管灌注桩：适用于砂土、稍密及中密碎石土，主要特征“边振边拔”；振动沉管灌注桩可采用单振法、反插法或复振法施工。（1）施工设备：桩架、击振器、动力设备等。（2）施工方法：ａ、单振法施工：在沉入土中的桩管内灌满混凝土，开始开动激振器，振动5s~10ｓ，开始拔管，边振边拔；ｂ、反插法：拔0.5~1m，向下反插0.3~0.5mc、复振法施工：施工方法与复打法相同，施工时要注意：前后两次沉管的轴线应重合，复振施工必须在第一次灌注的混凝土初凝之前进行。8.6钻孔灌注桩施工7/2/202162 （3）沉管桩质量要求(a)材料符合：标号、骨料、钢筋;(b)拔管过程中：桩内保持2m高的砼，保证压力;(c)桩距离大于4d，跳打，相邻施工初凝;(d)最后2分钟的沉管贯入度严格控制;(e)桩位偏差符合要求。8.6钻孔灌注桩施工2．振动沉管灌注桩7/2/202163 在沉管灌注桩施工过程中，对土体有挤密作用和振动影响，施工中应结合现场施工条件，考虑成孔的顺序。间隔一个或两个桩位成孔；在邻桩混凝土初凝前或终凝后成孔；一个承台下桩数在5根以上者，中间的桩先成孔，外围的桩后成孔。8.6钻孔灌注桩施工2．振动沉管灌注桩（4）成孔顺序7/2/202164 ①断桩：原因有：桩距过小，受邻桩施打时挤土造成的影响；软硬土层间传递水平力大小不同，对桩产生剪应力；混凝土终凝不久，强度弱，受振动和外力扰动；拔管时速度过快，混凝土来不及下落，周围的土迅速回缩，形成断桩。措施有：布桩不宜过密，桩间距宜大于3.5倍桩径；合理制定打桩顺序和桩架行走路线以减少振动的影响；采用跳打法施工，跳打应在相邻成形的桩达到设计强度的50%以上进行；认真控制拔管速度，一般以1.2~1.5m/min为宜。如已查出断桩，应将断桩段拔出，将孔清理干净后，略增大面积或加上箍筋后，再重新浇筑混凝土。8.6钻孔灌注桩施工2．振动沉管灌注桩—易产生的质量问题及处理7/2/202165 ②缩颈（瓶颈桩）主要原因是：在含水率很高的软土层中沉桩管时，土受挤压产生很高的空隙水压，拔管后挤向新灌的混凝土而造成桩径截面缩小；拔管速度过快，混凝土流动性差或混凝土装入量少，混凝土出管时扩散差也造成缩颈现象。预防措施：施工时每次应向桩管内尽量多装混凝土，使之有足够的扩散压力；严格控制拔管速度。处理方法是：若桩轻度缩颈，可采用反插法，局部缩颈可采用半复打法，桩身多处缩颈可采用复打法。8.6钻孔灌注桩施工2．振动沉管灌注桩—易产生的质量问题及处理7/2/202166 ③吊脚桩：是指桩底部混凝土隔空或混凝土中混进泥砂而形成松软层。其形成的原因是预制桩尖质量差，沉管时被破坏，泥砂、水挤入桩管。处理方法：将桩管拔出，纠正桩尖或将砂回填桩孔后重新沉管。④桩尖进入水泥：桩尖与桩管结合处或钢活瓣桩尖闭合不紧密，桩尖被打破或是钢活瓣桩尖变形等所致。处理方法：将桩管拔出，清除管内泥沙，修整桩尖钢活瓣变形缝，用黄砂回填桩孔后再重打。8.6钻孔灌注桩施工2．振动沉管灌注桩—易产生的质量问题及处理7/2/202167 四、人工挖孔灌注桩人工挖孔灌注桩是指机孔采用人工挖掘方法进行成孔，然后安放钢筋笼，浇筑混凝土而成的桩。特点是设备简单;无噪声、无振动、不污染环境，对施工现场周围原有建筑物的影响小;施工速度快，可按施工进度要求决定同时开挖桩孔的数量，必要时各桩孔可同时施工，土层情况明确，可直接观察到地质变化，桩底沉渣能清除干净，施工质量可靠。其缺点是人工耗最大，开挖效率低，安全操作条件差等。8.6钻孔灌注桩施工7/2/202168 挖孔桩可采用人工或机械挖掘成孔，逐段边开挖边支护，达所需深度后再进行扩孔、安装钢筋笼及浇灌混凝土而成。内径应≥800mm，开挖直径≥1000mm，护壁厚≥100mm，每节高500-1000mm，桩身长度宜限制在40m以内。特点：直接观察地层情况，孔底易清除干净，设备简单、噪音小、场区内各桩可同时施工，且桩径大，适应性强，比较经济。8.6钻孔灌注桩施工四、人工挖孔灌注桩7/2/202169 7/2/202170 定位放线开挖土方支设护壁模板安放操作平台浇筑护壁砼拆模、逐段施工清孔成桩7/2/202171 施工设备常用的有:电动葫芦、提土捅、潜水泵、鼓风机和输风管、镐、锹、土筐、照明灯、对讲机及电铃等。施工工艺(1)按设计图纸放线、定桩位；(2)开挖桩孔土方；(3)支设护壁模板；(4)放置操作平台；(5)浇筑护壁混凝土。(6)拆除模板继续下段施工常温24h后；(7)排出孔底积水，浇筑桩身棍凝土。8.6钻孔灌注桩施工四、人工挖孔灌注桩7/2/202172 7/2/202173 8.8灌注桩施工7/2/202174 7/2/202175 7/2/202176 五、爆扩灌注桩适用于地下水位以上的黏性土、黄土、碎石土以及风化岩地基。爆扩灌注桩(简称爆扩桩)是用钻孔或爆扩法成孔，孔底放人炸药，再灌入适量的混凝土，然后引爆，使孔底形成扩大头，此时，孔内混凝土落人孔底空腔内，再放置钢筋骨架，浇筑桩身混凝土而制成的灌注桩。8.6灌注桩施工7/2/202177 五、爆扩灌注桩爆破灌注桩是以爆破方法成孔后再浇注混凝土的桩基。（1）施工方法：1)成孔：先用洛阳铲或钢钎打出一直径为40~70mm的直孔，然后在里面吊入玻璃管装炸药条,管内放置雷管,爆破形成桩孔。2)扩大头：宜采用硝铵炸药和电雷管进行，在孔底放入药包，上面填盖150~200mm厚的砂子，再灌入一定量的砼，进行扩大头引爆。8.6灌注桩施工7/2/202178 (2)质量要求：1)桩孔偏差：人工钻机成孔不大于50mm，爆扩成孔不大于100mm；2)垂直度偏差：长度3m以内桩2%，长度3m以上桩1%；3)桩身直径允许偏差±20mm,桩孔底标高允许低于设计标高150mm,扩大头直径允许偏差±50mm。(3)施工中常见质量问题：主要有拒爆、拒落、回落土、偏头等。8.6灌注桩施工五、爆扩灌注桩7/2/202179 六、桩基础的检测与验收成桩质量包括成孔与清孔、钢筋笼的制作与安放、混凝土搅拌及灌注三个工序的质量检查；成孔与清孔，主要检查已成桩孔的中心位置、孔深、孔径、垂直度、孔底虚土厚度；制作安放钢筋笼时，主要检查钢筋规格、数量、焊条规格和品种、焊口规格、焊缝长度、焊缝外观质量、主筋和箍筋的制作偏差及安放的实际位置等；搅拌和灌注混凝土时，主要检查原材料质量和计量，混凝土配合比、坍落度、混凝土强度等。8.6灌注桩施工7/2/202180 （一）桩基检测方法有静力试验法和动测法。1.静力试验法（1）试验目的：通过静力试验确定单桩极限承载力，为设计提供依据；（2）试验方法：通过静力加压确定桩的极限承载力；（3）试验要求：当桩混凝土强度达到一定强度后进行，按试验规程的方法、数量试验。8.7桩基检测7/2/202181 2．动测法（1）特点：又称无损检测。设备少，轻便，简洁，成本低;（2）试验方法：有动力参数法、锤击贯入法、水电效应法、共振法等;（3）桩身质量检验：确定桩身的完整性。8.7桩基检测（一）桩基检测方法7/2/202182 ①与静载试验比较一般静载试验可直观地反映桩的承载力和混凝土的浇筑质量，数量可靠。但试验装置复杂笨重，装、卸、操作费工费时，成本高，测试数量有限，并且易破坏桩基。动测法试验，仪器轻便灵活，检测快速；单桩试验时间仅为静载试验的1/50左右；数量多，不破坏桩基，相对也较准确，可进行普查；费用低，单桩测试费约为静载试验的1/30左右。8.7桩基检测（一）桩基检测方法2．动测法7/2/202183 ②试验方法动测法是相对静载试验法而言；它是对桩土体系进行适当的简化处理，建立起数学-力学模型，借助于现代电子技术与量测设备采集桩-土体系在给定的动荷载作用下所产生的振动参数，结合实际桩土条件进行计算，所得结果与相应的静载试验结果进行对比，在积累一定数量的动静试验对比结果的基础上，找出两者之间的某种相关关系，并以此作为标准来确定桩基承载力。8.9桩基检测（一）桩基检测方法2．动测法7/2/202184 ③承载力检验单桩承载力的动测方法种类较多，国内代表性的有：动力参数法、锤击贯入法、水电效应法、共振法、机械阻抗法、波动方程法等，其中常用的方法有动力参数法和锤击贯入法。④桩身质量检测在桩基动态无损检测中，国内外广泛使用的是应力波反射法，又称低（小）应变法。原理是根据一维杆件弹性波反射理论（波动理论），采用锤击振动力法检测桩体的完整性，即以波在不同阻抗和不同约束条件下的传播特性来判别桩身质量。8.9桩基检测（一）桩基检测方法2．动测法7/2/202185 （1）开挖检查。（2）抽芯法。(直径100-150mm）（3）超声波检测法。（4）动测法。声波透视法测桩示意图8.7桩基检测（一）桩基检测方法对于内部有缺陷（离析、蜂窝、孔洞、裂隙、泥砂夹层、夹泥等）的混凝土，由于缺陷、裂缝使声波反射或绕射，波幅也将明显减小。7/2/202186 7/2/202187 项项目允许偏差(mm)1盖有基础梁的桩：(1)垂直基础梁的中心线(2)沿基础梁的中心线100+0.01H150+0.01H2桩数为1～3根桩基中的桩1003桩数为4～16根桩基中的桩1/2桩径或边长4桩数大于16根桩基中的桩：(1)最外边的桩(2)中间桩1/3桩径或边长1/2桩径或边长预制桩(钢桩)桩位的允许偏差8.7桩基检测7/2/202188 项成孔方法桩径允许偏差(mm)垂直度允许偏差(%)桩位允许偏差(mm)1～3根、单排桩基垂直中心线方向和群桩基础的边桩条形桩基沿中心线方向和群桩基础的中间桩1泥浆护壁灌注桩D≤1000mm±50<1D/6，且不大于100D/4，且不大于150D>1000mm±50100+0.01H150+0.01H2套管成孔灌注桩D≤500mm-20<170150D>500mm1001503干作业成孔灌注桩-20<1701504人工挖孔桩混凝土护壁+50<0.550150钢套管护壁+50<1100200灌注桩的平面位置和垂直度的允许偏差8.7桩基检测7/2/202189'