第6讲__砼灌注桩施工

砼灌注桩施工,第2章 地基处理与桩基工程,1 干作业成孔灌注桩 2 泥浆护壁成孔灌注桩 3 沉管灌注桩 4 爆扩灌注桩 5 人工挖孔灌注桩 6 钢筋笼吊放 7 桩基检测*,砼灌注桩的施工特点,灌注桩直接在桩位上成孔，然后在孔内灌注砼而成。 该工艺能适应地层的变化、无需接桩、施工时无振动、无挤压、噪音小，适用于建筑物密集区。,砼灌注桩施工,施工后需要一定的养护期， 不能立即 承受荷载,1 干作业成孔灌注桩,适用于成孔深度内无地下水的一般粘性、砂土及人工填土，勿需护壁，成孔深度820m、成孔直径300600mm，不宜用于地下水位以下的各类土及淤泥质土。常用螺旋钻机成孔，亦可用洛阳铲成孔。,成孔原理：电动机带动钻杆转动，使螺旋叶片旋转削土，土随螺旋叶片上升排出孔外。,砼灌注桩施工,1.1 孔底清理,钻至设计深度后进行孔底清理， 方法是只钻不进、空转清土、提钻 卸土。孔底虚土厚度：摩擦型桩不 大于300mm，端承型桩不大于100mm。,可在钻杆上换装扩孔刀 片，扩底直径为桩身直径的 2.53.5倍，在设计要求位置 形成葫芦桩或扩底桩。,1.2 桩身或桩底扩孔,1 干作业成孔灌注桩,长螺旋钻机成孔近景,1 干作业成孔灌注桩,1.3 施工要点,钢筋笼宜一次绑好，吊入孔内时注意勿碰孔壁，钢筋骨架过长时，可分段吊放，逐段焊接；砼应分层连续浇筑，分层厚度不大于1.5m。,塌孔的处理：宜钻至塌孔下12m处，用低强度等级的混凝土或3:7灰土填至塌孔以上1m左右，待砼初凝后再继续下钻至设计深度。,操作时应注意：要求钻杆垂直，钻进过程中应随时清理孔口积土，若发现钻杆摇晃或进钻困难时，可能遇到地下异物，应立即停车检查；遇有塌孔、缩孔等异常情况应及时研究解决。,2 泥浆护壁成孔灌注桩,泥浆护壁成孔是用泥浆保护孔壁、防止塌孔和排出土渣而成孔，不同土质和地下水位高低都适用。多用于含水量高的软土地区。 成孔机械有回转钻机、潜水钻机、冲击钻等，其中以回转钻机应用最多。,回转钻机是由动力装置带动有钻头的钻杆转动，由钻头切削土壤。切削形成的土渣，通过泥浆循环排出桩孔。根据泥浆循环方式的不同，分为正循环回转钻机和反循环回转钻机。,2.1 成孔机械及工艺,2.1.1 回转钻机成孔,砼灌注桩施工,正循环回转钻机,步履式正反循环冲击钻机,2.1 成孔机械及工艺,成孔时泥浆由钻杆内部注入，从钻杆底部喷出，携带钻下的土渣沿孔壁向上经孔口带出并流入沉淀池，沉淀后的泥浆流入泥浆池再注入钻杆，由此进行循环。,反循环回转钻机,GW-40型全液压钻机,FGZ反循环回转钻机,2.1 成孔机械及工艺,成孔时泥浆由钻杆与孔壁间的间隙流入钻孔，由砂石泵在钻杆内形成真空，使钻下的土渣由钻杆内腔吸出至地面而流向沉淀池，沉淀后再流入泥浆池。反循环工艺的泥浆上流的速度较高，排放土渣的能力强。,2.1.2 潜水钻机成孔,潜水钻机是一种旋转式钻孔机械，其动力、变速机构和钻头连在一起，加以密封，因而可以下放至孔中地下水位以下进行切削土壤成孔。用正循环工艺输入泥浆，进行护壁和将钻下的土渣排出孔外。,KQ系列潜水工程钻孔机,2.1 成孔机械及工艺,2.1.3 冲击钻成孔,冲击钻主要用于在岩土层中成孔，成孔时将冲锥式钻头提升一定高度后以自由下落的冲击力来破碎岩层，然后用掏渣筒来掏取孔内的渣浆。,冲击钻成孔作业,冲击锥 掏碴筒,2.1 成孔机械及工艺,2.2.1 泥浆的作用 泥浆具有保护孔壁、防止塌孔、排出土渣及冷却与润滑钻头的作用。钻进中，护壁泥浆与钻孔的土屑混合，边钻边排出携带土屑的泥浆；当钻孔达到规定深度后，运用泥浆循环进行孔底清渣。,2.2 护壁泥浆,2.2.2 泥浆的组成 是由高塑性粘土或膨润土和水拌合的混合物，也可掺入加重剂、分散剂、增粘剂及堵漏剂等掺合剂。泥浆一般在现场制备，有些粘性土在钻进过程中可形成适合护壁的浆液，则可利用其作为护壁泥浆，即“自造泥浆”。,2 泥浆护壁成孔灌注桩,泥浆池,2.3 施工程序及方法,2 泥浆护壁成孔灌注桩,插打钢护筒,护筒埋深：黏性土：不宜小于1m 砂土：不宜小于1.5m 淤泥等软弱土层：增加埋深 护筒顶面宜高出地面300mm护筒作用：定位，保护孔口，维持水头，增高桩孔内水压力，防止塌孔，成孔时引导钻头方向，防止地面水流入等。,2.3.1 埋设钢护筒在杂填土或松软土层中钻孔时，应在桩位处埋设钢护筒，其内径应比钻头大100mm，护筒中心竖直线应与桩中心重合。,2.3.2 泥浆注入 粘土中可采用清水钻进、自造泥浆护壁；砂土中钻进则应注入制备泥浆，注入泥浆密度控制在1.1左右，排出泥浆密度宜为1.21.4。钻进过程中，应保持护筒内泥浆水位高于地下水位。,地下水位与孔内水位的关系(a)地下水位较浅时;(b)地下水位较深时,2.3 施工程序及方法,清孔分两次进行：第一次：钻孔深度达到设计要求，检查孔深、孔径、孔的垂直度符合要求时进行。原土造浆的钻孔：用“射水法”，即钻杆只转不进（空转），待泥浆密度降至1.1左右即为合格；制备泥浆的钻孔：用换浆法，换出的泥浆密度小于1.151.25即为合格。,2.3.3 清孔当钻孔达到设计要求深度并经检查合格后，应立即进行清孔。 目的：是清除孔底沉渣以减少桩基的沉降量，提高承载力， 确保桩基质量。,2.3 施工程序及方法,2.3.5 第二次清孔：安放钢筋笼和导管后、水下砼浇注前进行。用泵将泥浆压入导管内，再从孔底沿着导管外置换沉渣。,2.3 施工程序及方法,2.3.4 吊放钢筋笼及导管,沉渣厚度：摩擦桩：300mm 端承桩：50mm,泥浆性能指标：在砼浇筑前，孔底500mm以内 相对密度： 1.25 黏度： 28s 含砂率： 8%,第二次清孔有两个检验指标：,清孔时注意：保持孔内水头，防止塌孔； 不应采用加深钻孔深度的方法代替清孔。,5 提升导管,泥浆护壁成孔的缺点：施工现场环境污染严重,2.3 施工程序及方法,2.3.6 水下浇灌砼：灌注的桩顶标高比设计一般高出0.51.0m，以保证桩头砼强度，多余部分接桩前必须凿除，桩头应无松散层。,3 料斗贮料,4 连续浇注,1 安放导管,2 导管就位,2.4 钻孔灌注桩常见问题的处置,2.4.1 孔壁塌陷,2 泥浆护壁成孔灌注桩,现象：排出的泥浆中不断出现气泡或泥浆突然漏失或泥浆液面突 然下降。原因：土质疏松；泥浆护壁不好；护筒周围未封紧密或埋设太浅； 护筒内泥浆面低于孔外水位。,预防措施：护筒周围用粘土填封密实，钻进过程中及时添加新鲜泥浆，使其高于孔外水位；遇流砂、松散土层时适当加大泥浆比重，控制钻进速度和空转时间。处理措施：孔壁坍陷时应保持孔内泥浆液位并加大泥浆比重以稳孔护壁；如孔坍陷严重，应提出钻具立即回填粘土，待孔壁稳定后再钻。,2.4.1 钻孔偏斜,2 泥浆护壁成孔灌注桩,原因：钻杆不垂直；土层软硬不均；碰到孤石或障碍物。预防措施：钻机安装时对导架进行水平和垂直校正，发现钻杆弯曲时应及时更换；遇软硬土层应低速钻进。处理措施：出现钻杆偏斜时可提起钻头，上下反复扫钻几次。如纠正无效，应于孔中局部回填粘土至偏孔处0.5m以上，稳定后再重新钻进。,回转钻机的钻头,扩底灌注桩设备,3 沉管灌注桩,用锤击沉桩设备沉管时称为“锤击沉管灌注桩”,利用激振器的振动沉管时，称为“振动沉管灌 注桩”,砼灌注桩施工,沉管灌注桩是利用锤击打桩法或振动沉管法将带有钢筋砼桩靴(或活辨式桩尖)的钢桩管沉入土中，然后边拔管边灌注砼而成。,3.1.1 施工程序,3.1 锤击沉管灌注桩,点击动画锤击沉管,3 沉管灌注桩,立管对准桩位套入桩靴、压入土中 检查低锤轻击检查有无偏移 正常施打至设计标高 第一次浇灌砼 边拔管、边锤击、边继续浇灌砼 安放钢筋笼、继续浇灌砼至桩顶设计标高。,砼预制桩靴或桩尖,3.1.2 就位,用桩架吊起桩管，关闭桩尖活瓣或对准预设在桩位处的预制砼桩靴，套入桩靴。然后缓缓放下套管，压进土中。,桩管上端扣上桩帽，检查桩管与桩锤是否在同一垂直线上，桩管偏斜不大于0.5%时，即可起锤沉管。先低锤轻击，观察如无偏移方可正常施打，直至符合设计要求的贯入度或标高。,3.1.3 沉管,关闭桩管活瓣桩尖 桩管套入砼桩靴,3.1 锤击沉管灌注桩,3.1.4 砼浇灌,检查桩管内有无泥浆或水进入，即可灌注砼。第一次浇灌砼时桩管内应尽量灌满，拔管过程中应向桩管内继续浇灌砼，并使桩管内砼保持略高于地面。,3.1.5 拔管,在砼灌满桩管后，拔管即可进行。一边拔管、一边锤击，拔管的速度要均匀，一般土层以1m/min为宜，软弱土层以0.30.8 m/min为宜。倒打拔管的速度，单动汽锤不得少于50次/min，自由落锤不少于40次/min。在管底未拔至桩顶设计标高时，倒打和轻击不得中断。,3.1 锤击沉管灌注桩, 跳打法,桩的中心距小于4倍桩管外径或小于2m时，均应跳打。中间空出的桩，须待邻桩砼达到设计强度的50%后方可施打。,为提高桩的质量和承载能力，可采用复打来扩大灌注桩的桩径。方法是：在第一次浇筑砼完毕、拔出桩管，消除管外壁上的污泥和桩孔周围地面的浮土，立即在原桩位再设预制桩靴或合好桩尖活瓣，第二次复打沉入桩管，使未凝固的砼向四周挤压扩大桩径，然后再浇筑第二次砼。施工时应注意：二次沉管的轴线应重合；复打施工必须在第一次灌注的混凝土初凝之前进行。, 复打法,锤击沉管灌注桩的特殊施工方法有跳打法、复打法。,3.1 锤击沉管灌注桩,3.1.6 特殊施工方法,3.2 振动沉管灌注桩,振动沉管采用振动锤或振动冲击锤沉管，利用桩机强迫振动频率与土的自振频率相同时产生的共振而沉管。沉桩前，将桩管下端活瓣合拢或套入桩靴，对准桩位，徐徐 放下桩管压入土中，勿使偏斜，即可开动激 振器沉管。桩管受振后与土体之间摩阻力减 小，同时利用振动锤自重在桩管上加压，桩 管即能沉入土中。,振动沉管灌注桩可采用单打法、反插法和复打法施工。,点击动画振动沉管灌注桩,3 沉管灌注桩,在沉入土中的桩管内灌满砼，开动激振器振动510s后开始拔管，边振边拔；每拔0.51m，停拔振动510s，如此反复，直到桩管全部拔出。一般土层内拔管速度宜为1.21.5m/min，在软弱土层中宜为0.60.8m/min。,3.2.1 单打法,在桩管内灌满砼后，先振动再开始拔管，每次拔管高度0.51.0m，向下反插深度0.30.5m。如此反复进行，直至桩管全部拔出地面。反插法能增大桩的截面，提高桩的承载能力，适宜在较差的软土地基上应用。,3.2.2 反插法,要求与锤击灌注桩相同。,3.2.3 复打法,3.2 振动沉管灌注桩,沉管灌注桩的关键必须严格控制最后两个两分钟的贯入度，其值按设计要求、或试桩数据和当地施工经验确定。,锤击沉管灌注桩适宜于一般粘性土、淤泥质土和人工填土地基；振动灌注桩的适用范围除与锤击灌注桩相同外,并适用于稍密及中密的碎石土地基。,3 沉管灌注桩,3.3 沉管灌注桩常见问题的处置,3.3.1 断桩,3 沉管灌注桩,断桩指桩身出现水平或略有倾斜且贯通全截面的裂缝，桩身局部分离或断裂，更为严重的是一段桩没有混凝土。 断桩检查：露出地面的桩体可用目测观察；桩体在地下23m范围内断裂，用手或脚轻摇会有浮振的感觉；深处的断桩可采用动测法检测。,原因：桩距过小；邻桩施打时土的挤压所产生的水平横向推力和隆起上拔力；软硬土层间传递水平力大小不同，对桩产生剪应力；桩身混凝土终凝不久，强度低，承受不了外力；拔管速度过快，砼来不及下落，周围土迅速回缩，形成断桩。,3.3.1 断桩,防止断桩的措施：控制桩的中心距大于4倍桩径；合理安排打桩施工顺序和桩架行走路线，采用跳打法和控制时间法使桩身砼终凝前避免振动和扰动；认真控制拔管速度。,断桩的处理：断桩一经发现，应将断桩拔去，清理桩孔及接桩面，略增大桩身截面积再重新浇筑桩身砼。,3.3.2 缩颈,3.3 沉管灌注桩常见问题的处置,缩颈桩：又称瓶颈桩，指桩身局部直径小于设计直径。 检查：在流塑状态的淤泥质土打桩时，拔管过程中要设置浮标观测每50100cm高度内砼的灌入量，根据灌入量和桩径的换算作出桩形图，根据桩形图是否异常来监测缩颈现象的发生。 原因：含水量大的粘性土，孔隙水压力大；桩间距过小；拔管过快，管内混凝土少，和易性差。预防措施：是严格控制拔管速度在0.60.8m/min以内，桩管内尽量多装砼，使管内砼高于地面或地下水位11.5m以上。处理措施：发现桩身出现缩颈现象及时采取反插法（轻度）、半复打法（局部）、复打法（多处）进行处理。,点击动画 缩颈桩,3.3.3 吊脚桩,3.3 沉管灌注桩常见问题的处置,吊脚桩指桩底部的混凝土隔空或混入泥沙，在桩底部形成松软层。 检查：第一次拔管时，观测管内浮标可监测桩尖活瓣或预制桩头是否打开或脱开； 原因：预制桩尖质量差；活瓣桩尖未及时张开。预防措施：采取“密振慢抽”方法，开始拔管50cm,将桩管反插几下，然后再正常拔管；同时保持砼有良好的和易性，防止卡管或堵管，严格控制预制桩尖的强度和规格，防止桩尖打碎或压入管内；处理措施：发现吊脚桩应将桩管拔出后填砂重打。,3.3.4 桩靴进水,3.3 沉管灌注桩常见问题的处置,检查：桩管沉至设计标高后，用浮标可测得桩底是否进水或进泥；原因：地下水位高，含水量大的淤泥和粉砂土层；桩尖与桩管处接缝不严 ，或桩尖损坏。预防措施：桩尖活瓣间隙或预制桩头与桩管接触处要严密，对缝隙较大的桩尖或桩头应及时修理或更换。处理措施：出现桩靴进水或进泥情况时可先在桩管内灌入0.5m高水泥砂浆，再灌入1m高砼，再打入。,4 爆扩成孔灌注桩,施工工艺：成孔放炸药灌砂及压爆混凝土 引爆成扩大头检查置筋灌筑混凝土,利用钻孔或爆扩法成孔，孔底放入炸药，再灌入适量的混凝土，然后引爆，使孔底形成扩大头。此时孔内混凝土落入孔底空腔内，再放入钢筋骨架，浇灌桩身混凝土制成灌注桩。 适用范围：黏性土层、软土及砂土中不易成型。,砼灌注桩施工,爆扩桩施工工艺,4 爆扩成孔灌注桩,扩大头施工要点：（1）炸药用量：依据扩大头尺寸和土质情况确定 确定方法： 就地实验确定 经验公式:,4 爆扩成孔灌注桩,（2）安放炸药：防水防潮：用防水材料密封好形状：扁圆球形，炸出大头面积较大雷管：炸药包中心并联2个雷管以顺利引爆放于孔底后填盖1520cm砂子，以免被砼冲破,（3）灌压爆砼：灌入量一般23m 过少：砼飞扬 过多：拒落,4 爆扩成孔灌注桩,（4）引爆：砼初凝前引爆，否则砼拒落注意安全，20m以内不得有人引爆顺序：相邻桩扩大头在同一标高： 桩距爆扩影响间距：单爆形式 桩距爆扩影响间距：联爆形式相邻桩扩大头不在同一标高： 先浅后深，以免桩身变形或断桩,（5）灌注桩身砼：扩大头和桩身砼连续浇筑，不得留施工缝,4 爆扩成孔灌注桩,5 人工挖孔灌注桩,人工挖孔灌注桩单桩承载力大、受力性能好、质量可靠、沉降量小、无需大型机械设备，无振动无噪音、无环境污染。 人工挖孔灌注桩直径一般为0.8-3m，最大可达4m，深度一般在20m左右，国内最深的为72m。,砼灌注桩施工,人工挖孔桩护壁有砖护壁和砼护壁(直径1.2m以上桩)两种，施工方法是分段(每段0.8-1m左右)开挖,分段砌筑或浇筑砼拱圈护壁，直至设计标高。,5 人工挖孔灌注桩,为确保人工挖孔桩施工安全，要有预防孔壁坍塌和产生流砂、管涌的措施，深孔要有可靠的排水、通风和照明设施。 预防孔壁坍塌的措施：有采用现浇砼护圈、钢护圈和沉井三种。,砼孔壁支护 砖砌孔壁支护,钢筋笼吊装就位,井下挖土 井下凿岩 井上吊土,钢筋笼与声测管,大直径群桩挖孔施工,5 人工挖孔灌注桩,值得指出的是：人工挖孔桩工艺有被滥用的趋势，桩越挖越深、直径越挖越大，安全措施不到位等。有些省市已开始限制人工挖孔桩的使用。,5 人工挖孔灌注桩,号称“世界上直径最大”的挖孔桩,钢筋笼制作：直径在1.2m内的钢筋笼制作同一般灌注桩，大直径和长度大的钢筋笼，一般在主筋内侧每隔2.5m加设一道2530mm的加强箍，每隔一箍在箍内设一道井字加强支撑，与主筋焊接组成骨架，便于吊运。,6 钢筋笼吊放及桩头处理,工人绑扎制作钢筋笼,砼灌注桩施工,钢筋笼长度超过10m应分段拼接，每节主筋为通长钢筋，接头对焊连接，主筋与箍筋点焊固定，主筋保护层厚70mm，平整度误差不大于50mm，四侧主筋每隔5m设置耳环。钢筋笼就位应采用小型吊运机具或起重机进行，上下节主筋采用帮条双面焊连接。,大直径灌注桩的钢筋笼加工,6 钢筋笼吊放及桩头处理,钢筋笼吊装,6 钢筋笼吊放及桩头处理,钢筋笼吊放,送放钢筋笼防碰,钢筋笼就位,6 钢筋笼吊放及桩头处理,灌注桩桩头处理,桩间挖土 承台高程控制 桩头凿除,剥出主筋 浇筑砼垫层 承台钢筋绑扎,6 钢筋笼吊放及桩头处理,7 桩基检测*,工程桩应进行单桩承载力和桩身完整性的抽样检测。,7.1 单桩承载力检测,分为静载和动载二种：7.1.1 符合下列条件之一的桩应采用静载试验 设计等级为甲级的桩基； 地质条件复杂、施工质量可靠性低； 在本地区采用的新桩型或新工艺； 挤土群桩施工产生挤土效应。 抽检数量：不少于总桩数的1%，且不少于3根； 当总桩数少于50根时，不少于2根。,砼灌注桩施工,江苏广电城3840t桩基静载检测现场,7.1 单桩承载力检测,7.1.2 对上条规定