现场钻孔灌注桩的施工组织

1、现场钻孔灌注桩的施工组织,现场钻孔灌注桩的施工组织,钻孔灌注桩自60年代以来，作为一种成熟的施工方法，已广泛用于公路、铁路、建筑、水电等基础建设。其施工工序包括：选择钻机与钻具埋设护筒制备泥浆铺设工作平台、安装钻机并定位钻进成孔清孔并检查成孔质量下放钢筋笼灌注水下混凝土拔出护筒检查桩质量。由于钻孔灌注桩施工工序较多，工艺流程相互衔接，主要工序在水下及地下进行，不便于监视。因此，为了确保施工质量，必须进行周密的施工组织。,1-泥浆泵；2-钻机；3-护筒；4-钻头；5-钻杆；6-泥浆； 7-沉淀泥浆；8-导管；9-钢筋笼；10-隔水塞；11-混凝土,a)钻孔,b)下钢筋笼及导管,c)灌注混凝土,d

2、)成型,泥浆护壁钻孔灌注桩施工顺序图,a）用抱管、晃管、压拔管机构将套管一边沿圆周方向往复晃动，一边压入土中；b）用锤式抓斗取土； c）接长套管；d）当套管达到预定标高后，清孔，并下放钢筋笼及水下混凝土导管；e）随灌注水下混凝土的同时，拔出套管，直到灌注完毕。,全套管施工法原理,1 选择钻机与钻具,钻机与钻具是钻孔灌注桩施工的主要设备，目前常用的钻机有回转式钻机、冲击式钻机、冲抓式钻机、全套管钻机、潜水钻机等。不同种类和型号的钻机有其各自的工作特点和适用范围（参见表）。钻机的选择是确保施工质量的关键，也是施工组织的重要环节。,1-主机； 2-钻机； 3-套管； 4-锤式抓斗； 5-钻架,整机式

3、全套管钻孔机,1-起重机 2-锤式抓斗 3-导向口 4-套管 5-钻机,分体式全套管钻机,1-基础车 2-钻架 3-水龙头 4-钻杆回转机构 5-钻杆 6-钻头,旋转钻机示意图,1-泥浆泵 2-胶管 3-提水笼头 4-钻杆 5-钻头 6-沉淀池 7-泥浆池 8-空压机 9-泡沫喷射管 10-空气或泡沫 11-排渣管道,正循环钻机工作原理,a ）水或水泥排渣,b）空气或泡沫排渣,1真空泵；2泥浆泵；3钻渣；4、5、9清水；6气泡； 7高压空气进气口；8高压水进口；10水泵,反循环钻孔机工作原理图,c）射流反循环,b）压气反循环,a）泵吸反循环,1-电动机 2-减速器 3-钻杆 4-钻头 5-钻架

4、,长螺旋钻孔机,1-钻杆 2-加压油缸 3-变速箱 4-发动机 5-钻头,短螺旋钻机,各种钻孔方法适用范围,钻机的选择应遵循的原则,根据所钻孔位的地质（土壤及土层结构）情况结合钻机的适用能力选择钻机的类型。 根据设计孔径、深度和施工进度结合钻机钻孔能力选择钻机的型号。 根据地质结构情况选择钻机配备钻头的型式。 根据钻机钻架设立的难易程度，钻机的运输条件，安装场地的水文、地质，钻机钻进反力等情况综合考虑，力求所选钻机结构简单，工作可靠，型号统一，便于使用、运输和管理。,2 埋设护筒,钻孔成败的关键是防止孔壁坍塌。当钻孔较深时，在地下水位以下的孔壁土在静水压力下会向孔内坍塌，甚至发生流砂现象。钻孔

5、内若能保持比地下水位高的水头，增加孔内静水压力，能稳定孔壁、防止坍孔。护筒除起到这个作用外，同时还有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和钻头导向作用等。 制作护筒的材料有木材、钢板、钢筋混凝土三种。,木护筒,适用于旱地，岸滩，地下水位不高，埋置深度2m左右，且基坑易于开挖。一般用34cm厚的木板拼制，外围每隔50cm做一道环槽，板缝应密合，以防漏水。,钢护筒,用36mm钢板拼成，每节高1.52.0m，端部用厚10mm的钢板焊成法兰盘以备接长，最下节护筒下端设刃脚,钢筋混凝土护筒,壁厚812cm，每节23m，其钢筋和壁厚应根据吊装和下沉时的加压方法计算后确定。此种护筒一般与桩身混凝土浇注在一

6、起，不再拔出，但位于桩身范围以上的部分，可拆出重复使用。,护筒的内径和高度,护筒的内径应大于桩的设计直径。用冲击钻或冲抓钻时比钻头约大40cm，用旋转钻孔时比钻头约大20cm。 护筒的高度除应满足施工要求(如回转钻进时出渣孔的高度、冲击和冲抓钻头入孔时泥浆涌起的高度)外，在旱地施工时护筒顶应高出地面0.3m,在水中施工时宜高出施工水位1.02.0m。护筒底的标高应认真确定，因筒底处是钻孔时的薄弱地带，其标高与埋设方法及地质条件有关。,埋设护筒,在河滩或浅水中埋设护筒时，可采用填筑式或挖埋式，将护筒四周及底部用粘土回填夯实，护筒高度不小于1.5m。筒要垂直，位置要准确。在含水量较大的松软地层中埋

7、设护筒时，应在清除软土、换填硬土后，再将护筒四周及底部垫较厚的粘土并夯实。若无法换土时，则须加长护筒，使筒底落在硬土层上。在深水中埋设护筒时，可用加压、锤击或振动等方法，将护筒沉入河底土层中，护筒刃脚应尽量插入粘土层中，其埋置深度粘性土中不少于2m，砂性土中不少于3m。在松散细砂地层挖坑不易成型时，可采用双层护筒。在外层护筒内挖砂或射水下沉。里面安设正式护筒(比外层护筒小4060cm)，两层护筒间填筑粘土夯实。,埋设护筒,3 制备泥浆,钻孔泥浆由水、粘土（膨润土）和添加剂组成。具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具，增大静水压力，并在孔壁形成泥皮，隔断孔内外渗流，防止坍孔的作用。调制的钻孔泥浆及经过

8、循环净化的泥浆，应根据钻孔方法和地层情况来确定泥浆稠度，泥浆稠度应视地层变化或操作要求机动掌握，泥浆太稀，排渣能力小，护壁效果差；泥浆太稠会削弱钻头冲击功能，降低钻进速度。 制浆的粘土，其胶体率不低于95%，含砂率不大于4%，造浆能力不低于2.5Lkg。一般选塑性指数大于25、粒径小于0.005mm、粘粒含量大于95%的粘土即可。当无上述制浆粘土时，则可按规范要求进行配制，用泥浆拌合机制作。,4 铺设工作平台、安装钻机与定位,安装钻机的基础如果不稳固，施工中易产生钻机倾斜、桩倾斜和桩偏心等不良影响，因此要求安装地基稳固。对地层较软或有坡度的地基，可用推土机推平，再垫上钢板或枕木加固。场地要夯实

9、，土质松软时应适当换填。浅水中钻孔宜用筑岛法，岛面常高出水位0.51.0m，深水时可搭水上工作平台，作为下沉护筒、钻孔、吸泥、封底及灌注混凝土之用。 为防止桩位不准，施工中很重要的是定好中心位置和正确地安装钻机，对有钻塔的钻机，先利用钻机本身的动力与附近的地笼配合，将钻机移动大致定位，再用千斤顶将机架顶起，准确定位，使起重滑轮、钻头或固定钻杆的卡孔与护筒中心在同一垂线上，以保证钻机的垂直度。钻机位置的偏差不得大于cm。对准桩位后，用枕木垫平钻机横梁，并在塔顶对称于钻机轴线上拉上缆风绳。,5 钻孔,钻孔是一道关键工序，在施工中必须严格按照操作要求进行，才能保证成孔质量，首先要注意开孔质量，为此必

10、须对好中线及垂直度，并压好护筒。在施工中要注意不断添加泥浆和抽渣（冲击式用），还要随时检查成孔是否有偏斜现象。采用冲击式或冲抓式钻机施工时，附近土层因受到震动而影响邻孔的稳固。所以钻好的孔应及时清孔，下放钢筋笼和灌注水下混凝土。钻孔的顺序也应事先规划好，既要保证下一个桩孔的施工不影响上一个桩孔，又要使钻机的移动距离不要过远和相互干扰。,6 清孔、检测成孔质量,钻孔的深度、直径、位置和孔形直接关系到成桩质量与桩身曲直。为此，除了钻孔过程中密切观测监督外，在钻孔达到设计要求深度后，应对孔深、孔位、孔形、孔径等进行检查。在终孔检查完全符合设计要求时，应立即进行孔底清理，避免隔时过长以致泥浆沉淀，引起

11、钻孔坍塌。对于摩擦桩，当孔壁容易坍塌时，要求在灌注水下混凝土前沉渣厚度不大于30cm；当孔壁不易坍塌时，不大于20cm。对于柱桩，要求在射水或射风前，沉渣厚度不大于5cm。清孔方法视使用的钻机不同而灵活应用。通常可采用正循环旋转钻机、反循环旋转钻机真空吸泥机以及抽渣筒等清孔。其中用吸泥机清孔，所需设备不多，操作方便，清孔也较彻底，但在不稳定土层中应慎重使用。图2为风管吸泥清孔示意图。其原理就是用压缩机产生的高压空气吹入吸泥机管道内将泥渣吹出。,a)内风管吸泥清孔：1-高压风管入水深；2-弯管和导管接头；3-焊在弯管上的耐磨短弯管；4-压缩空气； 5-排渣软管；6-补水；7-输气软管；8-钢管长

12、度大于2m；9-孔底沉渣 b)外风管吸泥清孔：1-水面至导管进风管口；2-钻孔水面；3-地面；4-浆渣出口；5-接在导管上的弯管；6-钻孔；7-空压机；8-小风管；9-灌注混凝土导管；10-浆渣进口,7 钢筋笼的制作与下放,钢筋笼制作前应进行试验检测，符合规范要求。施工中应除锈、整直，根据骨架的长度，主筋尽量用整根钢筋,如须接头,应采用对焊。分段后的主筋接头应相互错开,保证同一截面内的接头数不多于主筋总根数的50%，两个接头的间距应大于50cm。每节钢筋笼搭接好后应检查搭接长度，电焊长度、宽度和厚度应符合要求。在主筋上每隔一定距离（约2m)对称地设置钢筋“耳环”或混凝土垫块，以保证得到应有的混

13、凝土保护层厚度。 清孔完成后，将钢筋笼吊装就位，再次核对钢筋笼标高，然后牢固定位，以免灌注水下混凝土时挪位或被顶起。,8 灌注混凝土配合比设计与现场灌注水下混凝土,水下灌注混凝土要受到环绕水的浸渍、扰动和稀释。因此，水下灌注混凝土应具有较好的施工和易性，具有一定的湿滩体积，混凝土与钢筋具有足够的粘结强度。钻孔灌注桩混凝土灌注量大，灌注深度深。在灌注过程中，混凝土在导管内落差比较大，会产生混凝土离析现象。为保证水下灌注混凝土的质量，应适当增加水泥用量，以增强混凝土的和易性。在搅拌混凝土时，必须检查混凝土的配合比是否符合设计要求，并对混凝土搅拌实施连续监控，对材料的过磅计量情况进行仔细的检查。详细

14、记录混凝土的拌和情况，抽检混凝土的坍落度。并对同一配合比的混凝土，每台班或每拌制100m3制备不少于一组（3块）的混凝土试件，并做好编号，按标准条件养护，检测各龄期（3d、28d）的抗压强度。,灌注水下混凝土应遵守有关操作规定,施工现场一般采用竖直导管法。灌注水下混凝土的各种准备工作应迅速，以防坍孔和泥浆沉淀过厚，且在灌注前应再次核对钢筋笼标高，导管下口距孔底的距离，孔深、泥浆沉淀厚度，孔壁有无坍塌现象等，如不符合要求，则应在处理后方可开始灌注。对于柱桩，应在灌注水下混凝土前，开动导管两侧的高压风或高压水泵，冲射35分钟，待翻起沉淀物后停止冲射。并立即剪球，让混凝土顺导管而下，以后则按下列原则

15、灌注水下混凝土：,灌注水下混凝土应遵守有关操作规定,(1)混凝土灌注要连续进行，不得中断，否则易出现断桩现象。一般控制在46h内灌注完毕。为防止电网供电中断，在施工现场应配置柴油发电机组和备用混凝土搅拌机组，且中间间歇时间应控制在15 min以内，以保证混凝土灌注的均匀连续性。 (2) 灌注时要使孔内混凝土保持均匀上升，灌注速度一般为3035 m/h；导管的提升速度应与混凝土灌注速度相适应，规范要求导管埋人混凝土内26m，严禁导管提出混凝土顶面。在灌注混凝土过程中，要随时用探锤测量混凝土顶面的实际标高，计算混凝土的上升高度，混凝土顶面与导管下口的相对位置，统计混凝土灌注量，及时做好记录。,灌注水下混凝土应遵守有关操作规定,(3)特别注意当导管离地面10 m左右时由于压力降低，排挤混凝土置换桩孔泥浆的压力减弱，为保证导管内混凝土顺利下落，在上拔导管时，易将导管底拔出混凝土层面，引起局部桩身混凝土受到泥浆洗刷，混凝土中水泥被泥浆带走造成局部混凝土强度下降，因此施工技术人员必须对导管进行测控，避免此类现象的发生。 (4)钻孔内混凝土应灌注到设计桩顶标以上约0.5m1m左右，以便清除浮浆并消除测量误差。,9 桩质量的检测,(1)桩顶混凝土和混凝土试件的养生，必须在桩