《混凝土灌注桩施工》PPT课件.ppt

高速铁路 桩基 施工关键技术与质量控制 桩基础的施工 1施工准备2灌注桩成孔3钢筋笼制作4混凝土灌注 4 1施工准备 a 资料准备b 施工组织设计c 场地准备d 机械管理e 施工图会审 4 1施工准备 钻孔桩施工准备工作应符合下列规定 1 钻孔场地在旱地时 应清除杂物 换除软土 平整压实 场地位于陡坡时 也可用枕木 型钢等搭设工作平台 2 在浅水中 宜用筑岛围堰法施工 筑岛面积应按钻孔方法 设备大小等决定 3 钻孔场地在深水中或淤泥较厚时 可搭设工作平台进行施工 平台须坚固稳定 能承受施工作业时所有静 活荷载 同时应考虑施工设备能安全进 退场 4 1施工准备 护筒及埋设护筒的种类 砖砌护筒 钢护筒 钢筋混凝土护筒 常采用钢护筒 钢护筒的制作 护筒采用厚度4 10mm厚钢板制成 每节1 2 2 0m高 护筒顶端设置高400mm宽200mm出浆口 并焊有吊环 4 1施工准备 护筒的作用控制桩位 导正钻具 防止孔口和孔壁坍塌 施工中 护筒顶面可作为钻孔深度 钢筋笼下放深度 混凝土面位置及导管埋深的测量基准 一般要求护筒内径 护筒内径应大于钻头直径 使用旋转钻机钻孔应比钻头大约20cm 使用冲击钻机钻孔应比钻头大约40cm 4 1施工准备 护筒顶端高度护筒顶面宜高出施工水位或地下水位2m 还应满足孔内泥浆面的高度要求 在旱地或筑岛时还应高出施工地面0 5m 护筒埋置深度岸滩上 黏性土应不小于1m 砂类土应不小于2m 当表层土松软时 宜将护筒埋置到较坚硬密实的土层中至少0 5m 岸滩上埋设护筒 应在护筒四周回填黏土并分层夯实 可用锤击 加压 振动等方法下沉护筒 4 1施工准备 护筒顶端高度水中筑岛上 护筒宜埋入河床面以下1m 水中平台上可按最高施工水位 流速 冲刷及地质条件等因素确定埋深 必要时打入不透水层 在水中平台上下沉护筒 应有导向设备控制护筒位置 护筒顶面中心与设计桩位偏差不得大于5cm 倾斜度不得大于1 岸上护筒埋设采用挖孔埋设 即在桩位处开挖直径比桩径大60cm的圆孔 坑底深于护筒底面 然后埋设护筒 四周回填粘土 并分层对称夯实 4 1施工准备 泥浆护壁泥浆起到在钻孔中 保护孔壁免于坍塌 浮悬钻渣的作用 在冲击和正循环回转钻进中 悬浮钻渣的作用更为重要 在反循环回转 冲抓钻进中 泥浆主要是起护壁作用 泥浆由水 粘土 或膨润土 和添加剂组成 泥浆应根据不同地质和钻孔方法的需要配制 确保泥浆护壁在钻孔过程中不塌孔 4 1施工准备 泥浆护壁在砂类土 碎 卵 石土或黏土夹层中钻孔 宜采用膨润土泥浆护壁 在黏性土中钻孔 当塑性指数大于15 浮碴能力满足施工要求时 可利用孔内原土造浆护壁 冲击钻机钻孔 可将黏土加工后投入孔中 利用钻头冲击造浆 泥浆性能指标 应按钻孔方法和地质情况确定 应符合下列规定 泥浆比重 正循环旋转钻机 冲击钻机使用管形钻头钻孔时 入孔泥浆比重为1 1 1 3 冲击钻机使用实心钻头钻孔时 孔底泥浆比重不宜大于 砂黏土为1 3 大漂石 卵石层为1 4 岩石为1 2 反循环旋转钻机入孔泥浆比重可为1 05 1 15 1施工准备 黏度 一般地层16 22s 松散易坍地层19 28s 含砂率 新制泥浆不大于4 胶体率 不小于95 PH值 应大于6 5 为提高泥浆粘度和胶体率 可在泥浆中掺入适量的碳酸钠 烧碱等 其掺量应经试验决定 造浆后应试验全部性能指标 钻孔过程中应随时检验泥浆比重和含砂率 并填写泥浆试验记录表 泥浆的净化处理 主要分为脱水处理和有害杂质的处理两个方面 主要目的有两个 1 对可再生利用的废泥浆 将其中的土屑 粗粒杂质等钻渣清除后重新利用2 把无法再生利用的废泥浆中的污染物质全面处理 清除公害 2钻孔施工 1 钻机安装及钻孔 1 安装钻机前 底架应垫平 保持稳定 不得产生位移和沉陷 钻机顶端应用缆风绳对称拉紧 钻头或钻杆中心与护筒中心偏差不得大于5cm 2 无论采用哪种方法钻孔 开孔的孔位必须准确 应使初成孔壁竖直 圆顺 坚实 3 钻孔时 孔内水位宜高于护筒底脚0 5m以上或地下水位以上1 5 2 0m 在冲击钻进中取渣和停钻后 应及时向孔内补水或泥浆 保持孔内水头高度和泥浆比重及粘度 2钻孔施工 4 钻孔时 起 落钻头速度宜均匀 不得过猛或骤然变速 孔内出土不得堆积在钻孔周围 5 钻孔作业应连续进行 因故停钻时 有钻杆的钻机应将钻头提离孔底5m以上 其他钻机应将钻头提出孔外 孔口应加护盖 钻孔过程中应经常检查并记录土层变化情况 并与地质剖面图核对 钻孔到达设计深度后 应对孔位 孔径 孔深和孔形进行检验 并填写钻孔记录表 孔位偏差不得大于10cm 4 3灌注桩成孔 1 旋挖钻机成孔2 冲击钻机成孔 技术要求 旋挖钻机适用于各种土质地质 砂性土 砂卵砾石层和中等硬度以下基岩的施工 施工前应根据不同的地质情况选用不同的钻头 钻孔时 孔口护筒应高出地面20 30cm 并及时向孔内补充浆液 以保持足够的泥浆压力 套管跟随钻进时 套管底口应与钻头旋挖深度相适应 确保不超挖 钻孔作业过程中 应观察主机所在地面和支腿支撑处地面变化情况 发现下沉现象应及时停机处理 因固停机时间较长时 应将套管口保险钩挂牢 施工程序 施工程序为 施工准备 测量放样 埋设护筒 钻机就位 钻机钻进 检孔 清孔 下钢筋笼 下混凝土导管 水下混凝土灌注 测桩检验 泥浆制备 在砂类土 碎 卵 石土或黏土夹层中钻孔 采用膨润土泥浆护壁 在黏性土中钻孔 当塑性指数大于15 可利用孔内原土造浆护壁 钻孔施工时随着孔深的增加向孔内及时 连续地补浆 维持护筒内应有的水头 防止孔壁坍塌 桩孔砼灌注时 孔内溢出的泥浆引流至泥浆池内 利用于下一基桩钻孔护壁中 埋设护筒 钻孔前设置坚固 不漏水的孔口护筒 护筒内径大于钻头直径 使用旋转钻机钻孔比钻头大约20cm 护筒顶面高出施工水位或地下水位2m 埋设钢护筒 护筒内径比桩径大20cm 还需满足孔内泥浆面的高度要求 在旱地或筑岛时还高出施工地面0 5m 护筒顶面中心与设计桩位偏差不得大于5cm 倾斜度不得大于1 钻机就位及钻孔 钻机就位前 应对钻孔各项准备工作进行检查 钻机安装后的底座和顶端应平稳 在钻进中不应产生位移或沉陷 就位完毕 施工队对钻机就位自检 钻孔前 按施工设计所提供的地质 水文资料绘制地质剖面图 挂在钻台上 针对不同地质层选用不同的钻头 钻进压力 钻进速度及适当的泥浆比重 钻孔作业应分班连续进行 填写钻孔施工记录 交接班时应交待钻进情况及下一班应注意事项 应经常对钻孔泥浆及钻机对位进行检测 不符合要求时 应及时改正 应经常注意地层变化 在地层变化处应捞取样渣保存 钻孔作业保持连续进行 不中断 当钻孔深度达到设计要求时 对孔深 孔径 孔位和孔形等进行检查 确认满足设计要求后 立即填写终孔检查证 并经驻地监理工程师认可 方可进行孔底清理和灌注水下混凝土的准备工作 清孔 钻孔完成后 检测孔径 孔垂直度 孔深检查合格后 再拆卸钻机进行清孔工作 否则重新进行扫孔 清孔的目的是使孔底沉碴 泥浆相对密度 泥浆中含钻渣量和孔壁厚度等指标符合规范要求 钻孔至设计高程经对孔径 孔深 孔位 竖直度进行检查确认合格后 即进行清孔 浇筑水下混凝土前沉渣厚度要满足设计要求 杭长客专施图桥参01 说明中要求桩底沉渣厚度特殊结构主墩不应大于5cm 一般桥梁墩台柱桩不应大于5cm 摩擦桩不应大于10cm 严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔 不论用何种方法清孔 在抽渣或吸泥时要及时向孔内加注清水或新鲜泥浆保持孔内水位 清孔达到以下标准 孔内排出或抽出的泥浆手摸无2 3mm颗粒 泥浆比重不大于1 1 含砂率小于2 清孔时注意事项 在清孔排渣前必须注意保持孔内水头 防止坍孔 清孔后 孔底提取的泥浆指标符合设计要求 在灌注水下混凝土前 孔底沉淀厚度应不大于设计要求 4 3 2冲击钻成孔 冲击成孔灌注桩是利用冲击式钻机或卷扬机把带钻刃的 有较大质量的冲击钻头 冲锤 提高 靠自由下落的冲击力来削切岩层或冲挤土层 部分碎渣和泥浆挤入孔壁中 大部分成为泥渣 并利用专门的捞渣工具掏土成孔 最后灌注混凝土成桩 冲击钻孔 1 在碎石类土 岩层中宜用十字形钻头 在砂黏土 砂和砂砾石层中宜用管形钻头 冲击法钻孔 钻头重量应考虑泥浆的吸附作用和钢丝绳及吊具的重量 使总重不超过卷扬机的起重能力 2 开始钻孔时应采用小冲程开孔 待钻进深度超过钻头全高加正常冲程后方可进行正常冲击钻孔 钻进过程中 应勤松绳和适量松绳 不得打空锤 勤抽碴 使钻头经常冲击新鲜地层 每次松绳量应按地质情况 钻头形式 钻头重量决定 钻进过程中 在不同的地层采取不同的冲程 粘性土 风化岩 砂砾石及含砂量较多的卵石层 宜中 低冲程 砂卵石层 宜用中等冲程 基岩 漂石和坚硬实心实意的卵石层 宜用高冲程 流砂和淤泥层 及时投入粘土和小片石 低冲程冲进 必要时反复冲砸 砂砾石层与岩层变化处 为防止偏孔 用低冲程 岩石面倾斜较大 或高低不平 最易偏孔 可回填坚硬片石 低锤快打 造成一个平台后 方可采用较高冲程 3 吊钻头的钢丝绳必须选用同向捻制 柔软优质 无死弯和无断丝者 安全系数不应小于12 钢丝绳与钻头间须设转向装置并连结牢固 钻孔过程中应经常检查其状态及转动是否正常 灵活 主绳与钻头的钢丝绳搭接时 两根绳径应相同 捻扭方向必须一致 4 钻孔工地应有备用钻头 检查发现钻孔钻头直径磨耗超过15mm时应及时更换修补 更换新钻头前 应先检孔到孔底 确认钻孔正常时方可放入新钻头 5 为防止由于冲击振动导致邻孔孔壁坍塌或影响邻孔已浇筑混凝土强度 应待邻孔混凝土抗压强度达到2 5MPa后方可开钻 钻孔桩常见工程质量事故及处理方法 泥浆护壁成孔灌注桩施工时常易发生孔壁坍塌 弯孔与斜孔 孔底隔层 夹泥 流沙等工程问题 一旦发生质量事故时不容易观察 补救也比较困难 所以要严格遵守施工操作规程 以下为常见工程质量事故和相应的处理方法 孔壁坍塌指成孔过程中孔壁土层不同程度塌落 孔口坍塌容易如现 而孔内坍塌则需仔细观察现象 如孔内水位突然下降 孔口水面冒细密的水泡 出土量显著增加 没有进尺或进尺甚小 孔深突然变浅 钻头达不到原来的孔深等 均表明孔内已有坍塌 产生原因 钻头 掏渣筒或钢筋骨架时碰撞护筒及孔壁 护筒埋设太浅 护筒周围未用黏土紧密填实 孔内泥浆泥浆比重不当 孔内水头高度不够 从终孔至灌注水下混凝土 延误时间过久等 预防方法 选用高质量的粘土泥浆 如果是砂层宜用比重大 粘度高的泥浆 在钻进中并应保持足够的水头高度 埋设护筒要符合规定要求 终孔后应仍保持一定的水头 并及时灌注水下砼 塌孔处理方法 一是在孔壁坍塌段用石子粘土投入 重新开钻 并调整泥浆比重和液面高度 使用冲击钻机时 填入混合料后低锤密击 造成坚固孔壁后 再正常冲击 钻孔中发生坍孔后 应查明原因和位置 进行分析处理 坍孔不严重时 可采用加大泥浆比重 加高水头 埋深护筒等措施后继续钻进 坍孔严重时 回填重新钻孔 冲击法钻孔时 可投黏土块夹小片石 用低锤冲击将黏土块和小片石挤入孔壁制止坍孔 钻孔漏浆指在透水性强或有地下水流动的地层中 稀泥浆会向孔外漏失 一般有护筒底漏浆和护筒接缝漏浆两种情况 严重漏浆为坍孔的先兆 应及时处理 漏水原因 埋设护筒时 回填土夯实不够或埋设太浅 护筒脚漏水 护筒制作不良 接缝不严密或焊缝有砂眼等造成漏水 处理方法 发现漏浆时 首先应集中力量加泥浆 保持必要的水头 属于护筒漏浆的 可用粘土在护筒周围加固 如漏浆严重 应挖出护筒 修理完善后重新埋没 如因地层漏水性强而漏浆 则可加入较稠的泥浆 经过一段时间循环流动 地层漏浆可逐渐减少 弯孔与斜孔指成孔过程中出现孔位偏移或孔身倾斜 产生原因 钻机不稳定 产生位移或不均匀沉陷 钻孔时遇到较大孤石 探头石或倾斜的岩层 在有倾斜度的软硬地层交界处 预防方法 安装钻机的场地应平整 坚实 若在松软地层处安装钻机 应对地基进行处理 然后铺垫枕木 保证钻机在工作时的稳固性 以免钻机在钻进工作中发生局部下沉 影响钻孔精度 钻机安装时 必须保持机架水平 保证导向轮 吊钻钢丝绳 钻头中心与桩中心 在同一垂直中心线上 钻进过程中应经常检查导向轮 吊钻钢丝绳 钻头中心与桩中心的位置 遇到倾斜的软硬地质特别是由软到硬地段应吊住控制进尺 处理方法 发现偏斜后 应先查清偏斜位置和偏斜程度 然后进行处理 将桩架重新安装牢固 平稳垂直 如偏移过大 应填入石子粘土 重新成孔 如有探头石 可低锤密击将石击碎 遇基岩倾斜 可投入毛石于低处 再开钻或密打 钻孔中发生弯孔和缩孔时 一般可将旋转钻机的钻头 提起到偏斜处进行反复扫孔 直到钻孔正直 如发生严重弯孔 梅花孔 探头石时 应采用小片石或卵石与黏土混合物回填到偏斜处 待填料沉实后再重新钻孔纠偏 梅花孔指成孔孔形不圆有局部孔壁凸进 产生原因 钻进中没有适应地层情况 猛冲猛打 钻头转动失灵 以致不转动 老在一个方向上下冲击 泥浆太稠 妨碍钻头转动 冲程太小 钻头刚提起又放下 得不到转动的时间 很少转向 梅花孔在硬粘土或基岩中 在漂卵石 堆积层中钻孔都比较容易出现 预防方法 根据地层情况 采用适当的冲程 同时加强钻头的旋转 采用大捻角的钢丝绳做大绳 并使用合金套活动接头联结钻头 保证转动灵活 加大钻头的摩擦角 以减少钻头与孔壁的摩擦力 随时调整泥浆稠度 处理方法 一旦出现梅花孔 应回填片石至梅花孔顶部以上0 5m 用小冲程重钻 卡钻指钻头在距孔底一定高度卡住 提不上来 但向下可以为上卡 在孔底卡住 无法为下卡 产生原因 不规则孔形未处理 坍孔落石 工具掉进孔内 长护筒倾斜 下端为钻头撞击变形 钻头尺寸不一 或焊补超限 下钻太猛 钻头撞碰在孔内倾倒 发生卡钻 不宜强提 不可盲动以免愈卡愈紧或造成坍孔埋钻 处理方法 上下提动钻头 使之旋转 并用撬棍配合 左右反复拨动大绳 使钻头能沿下落的原道提出 用小钻头冲击卡钻一边孔壁或钻头 使钻头松动后 再起吊 在无活动余地的情况下 可用强提法 强提的支撑枕木垛位置要离孔口范围稍远 以免孔口坍塌 并加保险绳 以免拉断大绳而掉钻 具体可用滑车组 杠杆 千斤顶等办法施力拉拔钻头 掉钻指钻头掉入钻孔内 产生原因 卡钻时强提强扭 冲击钻头合金套焊接质量差 钢丝绳拔出或转向环 转向套等焊接处断开 钢丝绳与钻头连接处 钢丝绳的绳卡数量不足或松弛 钢丝绳断丝太多 未及时更换 掉钻处理方法 掉钻后 应及时摸清情况 如孔深 钻头是否偏斜 有无坍孔等 若钻头被埋住 应首先清孔 使打捞工具能接触钻头 打捞一般采用下述方法 打捞叉法 当冲击钻头钢丝绳折断或钢丝绳卡松脱 在钻头上留下不少于2m钢丝绳时 可采用叉式捞针在孔内上下提动 将短钢丝绳卡住提出钻头 钩取法 钻头上预先焊有钢筋环或打捞横梁等 可用钩子挂取 套绳法 将单绳套 双绳套 套住冲击钻顶端 有困难时可把带有套绳的导圈 而导圈固定在有刚度的杆上或抽碴筒下端 送到预先探准的位置上 将钻顶端套住 收紧套取出 发生卡钻 掉钻时 严禁人员进入没有护筒或其他防护设施的钻孔内 必须进入有防护设施的钻孔时 应确认钻孔内无有害气体和备齐防毒 防溺 防埋等保证安全措施后 方可进入 并应有专人负责现场指挥 成孔检查钻孔灌注桩在成孔过程中 终孔后以及灌注混凝土前 均需对钻孔进行阶段性的成孔质量检查 孔径 孔形 垂直度检测成孔后 将井径器吊起 孔的中心与起吊钢绳保持一致 慢慢放入孔内 上下通畅无阻表明孔径大于井径器的笼径 成孔垂直度满足要求 孔深和孔底沉渣检测孔深和孔底沉渣采用标准锤检测 测锤一般采用锥形锤 锤底直径13cm 15cm 高20 22cm 质量4kg 6kg 测绳必须经钢尺进行校核 允许偏差和检验方法见下表 3钢筋笼制作 3 1制作3 2堆放3 3绑扎3 4主筋净距3 5加劲筋3 6绑扎连接3 7钢筋笼长度3 8搬运3 9沉放 3 10钢筋笼接头3 11测量钢筋笼顶端高度3 12确定保护层厚度 3 1制作 保证钢筋的种类 级别及尺寸均应符合设计要求 3 2堆放 钢筋笼堆放所占空间较大 要安装方便 防止骨架变形 最好堆放二层为宜 绑扎钢筋场地宜选择现场运输和就位 固定比较方便的地方 场地平整 坚实 并有较好的排水措施 3 3绑扎 先布置主筋间距 再绑扎箍筋 3 4主筋净距 主筋净距必须大于混凝土粗骨料粒径的3倍以上 钢筋笼内径应比导管接头处外径大100mm以上 3 5加劲筋 加劲筋设在主筋之外 主筋一般不设弯钩 所设弯钩不得向内圆伸露 3 6绑扎连接 绑扎法连接时 两端和中部焊接 增强钢筋笼的牢固程度 3 7钢筋笼长度 不宜过长 应分段制作 一般为8m 接头宜采用焊接连接 焊接应符合规范 3 8搬运 为防止搬运 吊装和安放时发生变形 应每隔2 0 2 5m设加劲箍一道 笼内每隔3 4m装可拆卸的加劲架 还可在钢筋笼内外设支柱 3 9沉放钢筋笼入孔时 由吊车吊装 在安装钢筋笼时 采用两点起吊 第一吊点设在骨架的下部 第二吊点设在骨架长度的中点到上三分点之间 保证钢筋笼在起吊时不致变形 3 10钢筋笼接头 接头位置必须按50 接头数量错开至少0 6m连接3 11测量钢筋笼顶端高度 3 12确定保护层厚度 灌注桩钢筋骨架保护层根据设计要求采用圆饼型高强度砂浆垫块 施工中应按设计要求布设 并焊接牢固 钢筋笼骨架制作 安装允许偏差和检验方法见表下 清孔 清孔的目的是使孔底沉碴 泥浆相对密度 泥浆中含钻渣量等指标符合规范要求 钻孔达到要求深度后采用灌注桩孔径监测系统进行检查 孔径 孔深 孔位 竖直度进行检查确认钻孔合格后 应即进行清孔 钢筋笼吊装入孔后不影响清孔时 应在清孔前进行吊放 清孔可选用以下方法 1 抽渣法适用于冲击或冲抓法钻孔 2 吸泥法适用于土质密实不易坍塌的冲击钻孔 3 换浆法适用于正 反循环旋转钻孔 清孔 清孔应达到以下标准 孔内排出或抽出的泥浆手摸无2 3mm颗粒 泥浆比重不大于1 1 含砂率小于2 粘度17 20s 浇筑水下混凝土前孔底沉渣厚度 柱桩不大于5cm 摩擦桩不大于20cm 严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔 清孔时应保持孔内高水头 避免坍孔 在吊入钢筋笼后灌注砼前 应再次检查孔内泥浆性能指标和孔底沉淀厚度 如超过规定 应进行第二次清孔 符合要求后才能灌注砼 混凝土灌注 清孔达标后应抓紧安装钢筋笼和浇筑水下混凝土 柱桩在浇筑水下混凝土前 应用射水或射风冲射钻孔孔底3 5分钟 将孔底沉淀物翻动上浮 射水或射风压力应比孔底压力大0 05MPa 水下混凝土导管应符合下列规定 1 钢导管内壁应光滑 圆顺 内径一致 接口严密 导管直径应与桩径及混凝土浇筑速度相适应 可为25 30cm 导管管节长度 中间节宜为2m等长 底节可为4m 漏斗下宜用1m长导管 2 导管使用前应进行试拼和试压 按自下而上顺序编号和标示尺度 导管组装后轴线偏差 不宜超过钻孔深的0 5 并不宜大于10cm 连接时连接螺栓的螺帽宜在上 试压压力宜为孔底静水压力的1 5倍 3 导管长度应按孔深和工作平台高度决定 漏斗底距钻孔上口 应大于一节中间导管长度 导管接头易采用简易导管 法兰盘宜加锥形活套 底节导管下端不得有法兰盘 有条件时可采用螺旋丝扣型接头 但必须有防松装置 4 导管应位于钻孔中央 在浇筑混凝土前 应进行升降试验 导管吊装升降设备能力 应与全部导管充满混凝土后的总重量和摩阻力相适应 并应有一定的安全储备 水下混凝土浇筑 除应符合铁道部现行混凝土与砌体相关施工标准的有关规定外 尚应符合下列规