钻孔灌注桩讲义.ppt

钻孔灌注桩施工,市政六公司,目录,1.钻孔灌注桩国内发展简史2.钻孔灌注桩种类及特点3.钻孔灌注桩施工工艺流程4.质量通病及处理措施,一.国内发展简史,桥梁基础按构造和施工方法分为明挖基础、桩基础、沉井基础和管柱基础，其中桩基础按施工方法分为两种预制桩和灌注桩。预制桩：钢筋混凝土预制桩是在工厂或施工现场预制，用桩设备使桩沉入地下。优点是材料省，强度高，适用于较高要求的建筑；缺点是施工难度高，受机械数量限制施工时间长。灌注桩：现浇桩，直接在设计桩位的地基上成孔，在孔内放置钢筋笼、灌注混凝土而成的桩。优点是施工难度低，尤其是人工挖孔桩，可以不受机械数量的限制，所有桩基同时进行施工，大大节省时间；缺点是承载力低，费材料。灌注桩按成孔方式分为钻（冲）孔灌注桩、沉管灌注桩、挖孔灌注桩、爆扩成孔灌注桩等。,我国钻孔灌注桩(简称钻孔桩)，是从1960年开始试验、研究，通过在使用中不断改进，逐步发展起来的一种桥梁基础施工的新形式。钻孔桩的问世，可以说是桥梁基础施工技术上进行的一次革命。多年来实践证明，钻孔桩具有许多优点：主要是施工设备简单，操作方便，可变水下作业为水上作业；大大简化了施工工艺，缩短了工期，降低了造价。钻孔灌注桩施工工艺目前虽然已经比较成熟，但是在施工中还存在大量的施工风险，比如塌孔、卡钻、掉钻、浮笼、断桩等一系列事故，给我们施工带来大量的风险。,二.灌注桩的种类及特点,2020/5/29,7,钻孔灌注桩：在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩。钻孔灌注桩的施工设备主要有三种：冲击钻、循环钻和旋挖钻。,1.冲击钻：利用冲击钻头进行冲击破碎形成桩孔，主要用于地质较硬、有岩石等较硬地层的钻孔施工。目前国内主要有手动拉杆式和自动式。在地基承载力较大的地质情况下，无法采用循环钻和旋挖钻。此刻采用冲击钻。优点：适应于各种地质，尤其可用于地基承载力较大的地质情况。缺点：动力功率大耗电率高，移动不便，冲击振动有噪音影响周围环境。需设泥浆池、沉淀池。,2.循环钻：在泥浆护壁的条件下利用钻头旋转的力对地层进行旋转冲击从而形成桩孔。循环钻根据泥浆的循环方式分为正循环和反循环。优点：循环钻在粘土、亚粘土、淤泥类土质和粉砂层地质施工中优势明显，施工速度仅次于旋挖钻，且施工成本比旋挖钻低。缺点：现在又出现车载循环钻，移动方便快捷。但也需要配置泥浆池和沉淀池，容易造成施工场地脏、乱、差。,3.旋挖钻:是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械。主要钻进工艺有三种：干式钻进、清水孔钻进和泥浆护壁钻进。其主要特点为自带履带移动方便和成孔速度快，孔底干净。主要适于砂土、粘性土、粉质土等土层施工，最大成孔直径可达1.54m，最大成孔深度为6090m，可以满足各类大型基础施工的要求。,三.钻孔灌注桩施工工艺流程,成孔下导管和钢筋笼灌注水下混凝土成桩,简要图示：,陆地: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。浅水：在浅水中，宜用筑岛围堰法施工，筑岛面积按钻孔方法、设备大小等决定。深水：水中围堰。,一.平整场地为钻机提供稳定的作业平台，防止钻机偏移引起偏孔和钻机倾覆及罐车沉陷等问题。,1.护筒的作用：（1）定位。（2）避免孔口周围杂物掉入孔内。（3）保持泥浆水位，防止坍孔。2.护筒的制作要求：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。3.护筒的埋置要求（1）钻孔前，在现场放线定位，护筒中心竖直线与桩中心线重合，平面允许误差为50mm，倾斜不大于1。（2）埋设护筒要采用人工挖孔埋设，外围用粘土夯填。埋置深度一般情况为2-4米。（3）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。,二.护筒埋置护筒是埋置于钻孔桩孔口的一个圆筒，在进行埋置护筒前必须进行测量放样，因护筒一经埋置，桩位就已确定。,三.泥浆制备,1、泥浆作用在孔壁形成泥皮稳定孔壁、悬浮钻渣、润滑钻、正循环排渣。2、组成及要求：(1)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1.11.3；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1.051.15。(2)黏度：一般地层1622s，松散易坍地层1928s。(3)含砂率：新制泥浆不大于4%。(4)胶体率：不小于95%。(5)PH值：应大于6.5。,2020/5/29,19,泥浆三大指标检验仪器,泥浆比重,粘度,含砂量,四.钻孔施工,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1.52.0m。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。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。,五.成孔检查对孔径、孔深、孔位、垂直度进行检查。探孔器对孔径和垂直度进行检查。用测绳对孔深进行检查，测绳必须用钢尺进行校核。护桩交叉拉线对孔位进行检查。,六.清孔,钻孔过程中会有一部分泥浆和钻渣沉于孔底，必须将这些沉积物清除干净，才能使灌注的混凝土与地层或岩层紧密结合，保证桩的承载能力。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。,清孔应达到以下标准：1、孔内排出或抽出的泥浆手摸无23mm颗粒；2、泥浆比重不大于1.1；3、含砂率小于2%；4、黏度1720Pa.s；5、胶体率不小于98%；6、倾斜度小于1%；7、清孔后孔底沉渣厚度：柱桩不大于1.5m，摩擦桩不大于20cm；8、严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔。,七.钢筋笼的制作和安装,注意事项：1.钢筋骨架一般每隔22.5米设置直径加强箍筋一道；2.焊接定位钢筋或滚轮确保保护层厚度；3.运输过程中不得使骨架变形。4.钢筋骨架起吊机吊起，对准护筒中心缓慢下放至设计标高,钢筋笼入孔后应准确、牢固定位，平面位置偏差不大于10cm，底面高程偏差不大于10cm。5.下放钢筋骨架应徐徐下放严禁摆动碰撞孔壁;6.在安装钢筋笼时，宜采用三点起吊。,25,1.导管使用前进行试拼和水密性实验。2.导管连接时，接口严密，不得漏水；导管管底距孔底距离为40cm。3.浇筑时，先将漏斗灌满混凝土，首封量保证导管埋深1m以上。浇筑过程中，控制混凝土灌注速率防止钢筋笼上浮。4.连续浇筑，拔管时保证导管埋深2-6m，每根桩的浇筑时间宜在8小时内浇筑完成。混凝土浇筑完毕，位于地面以下及桩顶以下的孔口护筒应在混凝土初凝前拔出。,八.灌注混凝土,导管试压实验,导管拼装好后两端密封，注入70%的水，一端输入计算好的风压值，滚动数次，15min不漏水得为合格。,混凝土坍落度检验,（1）,（2）,（3）,水下混凝土灌注,2020/5/29,28,水下混凝土浇筑过程中的浇筑标高监测,2020/5/29,29,根据水下混凝土浇筑标高分节拆除导管,桩身完整性的检验方法：（1）开挖检查（2）抽芯法（3）超声波检验法（4）动测法,四.质量通病及处理措施,1.坍孔主要原因：(1)冲击成孔中使用的泥浆不符合要求，粘土质量不符合标准或泥浆比重不足，起不到护壁的作用。(2)孔内的水头高度不够，低于地下水位，致使孔内水位压强降低，造成坍孔。(3)在混凝土理入前，吊入钢筋骨架时，骨架偏位摆动碰坏孔壁造成坍孔。(4)清孔后放置时间过长，没及时浇入混凝土，而且没有采取预防措施，造成坍孔。应对措施发生坍孔后，应立即查明坍孔处位置，分析地质情况，然后采取如下措施：(1)坍孔发生在护筒底脚处，根据实际情况，可以立即拆除护筒，回填钻孔，重新埋设护筒后，再钻进；采用加长护筒，使护筒通过震动锤继续下沉，直至埋于坍孔位置以下，外围用黏土或装有黏土的草袋回填夯实，重钻时，控制好泥浆稠度和水头高度。(2)若坍孔位置较深，若不严重，则可以加大泥浆比重，继续钻进；若坍孔较为严重时，则应立即用砂或小砾石加黏土回填至坍孔以上位置，甚至将整个钻孔全部回填，暂停一段时间，使回填土沉积密实，水位稳定后，重新钻进，时刻注意不良现象的发生。,2、掉钻主要原因：（1）钻杆使用过久，连接处有损伤或接头磨损过多；钻进中选用的转速不当使钻杆扭转或弯曲折断；（2）地质坚硬，进尺太快，超负荷引起钻具断裂；（3）卡钻(埋钻)时强扭、操作不当使钢丝绳或钻杆疲劳断裂；（4）钻具之间连接螺拴松动，被剪断，引起掉钻。应对措施：掉钻后应及时澄清情况，制定切实可行的打捞方案。如果钻具被沉淀物或塌孔土石埋住，应首先清孔，使掉入孔中的钻具露出来，以便用打捞工具打捞，或者潜水员下去打捞。,3、浮笼主要原因：（1）混凝土坍落度太小，流动性不好。造成对钢筋笼摩擦力大于钢筋笼自重；（2）混凝土灌注速率过快；（3）导管卡住钢筋笼，将钢筋笼提出。应对措施：（1）严格控制混凝土坍落度控制在180mm-220mm；（2）当导管口在混凝土底部时，控制灌注速率并及时拆管；（3）校核导管中心位置。,4、断桩主要原因：（1）灌注过程中发生埋管、卡管、阻管及其他一些情况都将造成断桩；（2）导管拔过混凝土面造成的；（3）首灌混凝土未成功封底；（4）导管焊缝或接头漏水。造成导管内溢水。应对措施：（1）在灌注混凝土开始不久出现的问题，应迅速拔出导管和钢筋骨架，将可吸出的混凝土尽量吸出，如全部吸出，问题处理后重新灌注混凝土，如部分吸出，将剩余已硬化的混凝土凿除，在进行灌注混凝土；（2）如灌注中发现导管进水或其他故障，如有充足的时间，在灌注混凝土不初凝的情况下，可将导管拔出，修理后采用管底堵塞的隔水方法，重新插入导管，去掉底塞恢复灌注或直接将导管插入已灌注的混凝土中，并不小于2m，将导管内的水和表层稀松的混凝土吸出后重新灌注；,5.钻孔偏斜主要原因:（1）钻孔中遇有较大的孤石或探头石（2）在有倾斜的软硬地层交界处，岩面倾斜钻进；或者粒径大小悬殊的砂卵石层中钻进，钻头受力不均。（3）扩孔较大处，钻头摆动偏向一方。（4）钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷、位移。（5）钻杆弯曲，接头不正。应对措施:（1）安装钻机时要使转盘、底座水平，起重滑轮缘、固定钻杆的卡孔和护筒中心三者应在一条竖直线上，并经常检查校正。（2）由于主动钻杆较长，转动时上部摆动过大。必须在钻架上增设导向架，控制杆上的提引水龙头，使其沿导向架对中钻进。（3）钻杆接头应逐个检查，及时调正，当主动钻杆弯曲时，要用千斤顶及时调直。,6.钻孔漏浆主要原因:（1）在透水性强的砂砾或流砂中，特别是在有地下水流动的地层中钻进时，稀泥浆向孔壁外漏失。（2）护筒埋置太浅，回填土夯实不够，致使刃脚漏浆。（3）护筒制作不良，接缝不严密，造成漏浆。（4）水头过高，水柱压力过大，使孔壁渗浆。处理办法:属于护筒漏浆的，应按前述有关护筒制作与埋设的规范规定办理。如接缝处漏浆不严重，可由潜水工用棉、絮堵塞，封闭接缝。如漏水严重，应挖出护筒，修理完善后重新埋设。,7.导管拨空、掉管导管拨空主要原因：由于测量和计算错误，致使灌注砼时导管拨空，使管内充满泥浆；或导管埋深过少，泥浆涌入导管。应对措施：应认真测量和复核孔深、导管