桩基施工简介

1、桥梁桩基础施工及控制要点一、桥梁桩基础分类按成桩方式分可分为灌注桩和沉入桩。灌注桩按成孔方式不同又可分为钻孔灌注桩和挖空灌注桩。沉入桩按桩材料分，又可分为钢管桩，钢筋混凝土桩和预应力钢筋混凝土桩。按支承力不同可分为摩擦桩和端承桩（或嵌岩桩），前者主要依靠桩周摩擦力抵抗墩柱的压力，后者主要靠桩底支承力抵抗墩柱压力。钻孔灌注桩依钻孔方法和原理可分为：螺旋钻孔、正循环回转钻孔、反循环回转钻孔、潜水钻机钻孔，冲抓钻孔、冲击钻孔、钻斗钻（也称旋挖钻）成孔等。在公路桥梁中最常见的钻孔方法有正（反）循环回转钻孔和冲击钻孔，近年来钻斗钻（旋挖钻）孔发展也很快。二、本项目拟采用的钻孔方法及特点2.1 钻孔方法的

2、选择主要依据地层条件而定，在第四纪砂、土层中前述各种钻孔方法都可采用，而在坚硬岩层中，一般只能采用冲击钻孔方法。本项目多数摩擦桩基地层为第四纪砂质粉粘土层，此类桩基拟主要采用本地普遍使用的正循环回转钻机钻孔，也可使用旋挖钻机。而西线二标和太湖连接线部分桩基设计的是嵌岩桩，桩基端部坐落在坚硬的风化砂岩，此类桩基上能使用冲击钻桩钻孔。2.2 正循环回转钻机特点及成孔时控制要点正循环回转钻孔的原理是用泥浆以高压通过空心钻杆，从钻杆底部射出，底部的钻头（钻钳）在回转时将土层切削搅松成钻渣，被泥浆悬浮随着泥浆上升溢出流到井外泥浆溜槽，经过沉淀池净化，泥浆再循环使用，井壁靠水头和泥浆保护。正循环回转钻机的

3、主要部件为转盘、电动机、卷扬机，钻架是由主机、泥浆泵、钻杆、提水龙头和钻钳组成。钻盘是钻机的主要部件，其中心装有可拆卸的方套，方套夹住方钻杆随转盘转动，随着钻孔的加深，方钻杆可在方套中逐渐下降，当方钻杆上端将降到转盘顶面时，提升方钻杆加接圆钻杆继续钻进，直至设计深度。卷扬机分主、副，主卷扬机用于提吊钻杆，调节钻杆压力，升降钻具，安装钻架和灌注水下砼时吊提砼料斗，副卷扬机用于拖拉机具，圆钻杆及其他辅助吊装工作。泥浆泵是将泥浆池中的泥浆通过高压连接胶管和空心钻杆压入孔底实现泥浆循环、清渣，泥浆泵是钻机的易损配件，应有备份。钻杆分有方钻杆和圆钻杆，均为空心管，方钻杆也叫主动钻杆，在钻机中只配一节，长

4、度59m，它是由转盘推动带动圆钻杆和钻钳转动的部件，圆钻杆是方钻杆与钻钳的连接传递动力的主要部件，也是泥浆循流环的通道，要求其有高的抗拉、压强度和抗扭曲强度，所需钻杆总长度依据钻孔深度而定。提水龙头也叫摇头，它的作用是钻进时承受钻杆和钻钳的重量，吊着钻钳在钻孔中保持竖直钻进，使起吊系统和输送泥浆胶管不随钻杆一起回转，保证泥浆不断输向孔底。钻钳，也称钻头，常用的有鱼尾钳、刺尾钳和双腰带笼式钳，前两种钻钳钻进效率高，但难于保证钻孔的竖直度易造成大的扩孔系数，一般不采用。我们要求使用双腰带笼式钻钳，这种钳头上下部备有一道导向圈，故钻进平稳，导向性能良好，扩孔较小，上、下导圈的距离应不小于钻头直径。为

5、加快清孔时尽快降低泥浆中的含砂率，缩短清孔时间，应该要求每台钻机配有一台旋流除渣器。采用此类钻机钻孔时，我们主要控制下列事项：上、下腰带间距原则上不得小于桩基直径；钻钳直径原则上不应小于桩基直径。为减少扩孔系数也可略小于桩基直径23cm；钻机安装时一定要严格控制转盘的水平度，以保证钻杆的竖直度，从而保证桩孔数值；钻机地面一定要坚硬稳定，避免在钻进过程中机台产生倾斜造成孔斜，在钻孔过程中也需经常检查；钻杆连接一定要牢固，避免掉钻。2.3 冲击钻机结构特点及成孔时控制要点冲击钻机是用卷扬机通过钢丝绳和转向涡轮提升钻钳，上、下往复冲击，将土石劈裂、劈碎，部分被挤入井壁（在砂土层中），大部分钻渣由泥浆

6、悬浮带出井口。冲击钻机适用于在各种地层中成孔，尤其是适合于坚硬岩层中成孔，别的钻机无法钻进的地层，都可使用冲击钻机解决，可以说是“无坚不摧”，但在松软地层中，其钻进效率不如其它钻机。对西线二标及太湖连接线的嵌岩桩，目前冲击钻机是唯一的选择，使用这种钻机成孔时，要注意如下事项：钻机安装地基一定要坚硬稳固，避免施工过程中由于地基不均匀沉降造成桩孔偏位，扩大系数增大，桩孔不竖直等。在钻进过程中一定如经常检查吊槌的钢丝绳是否偏离中心点，偏离时要及时调整。检查钢丝绳磨损情况，防止断绳掉槌。检查冲锤直径大小，原则上不得小于桩基直径，但为减少扩孔系数，可比桩径适当小23cm，如岩后更应经常检查冲锤直径。检查

7、转向装置是否灵活有效，严防产生十字孔造成卡锤事故。2.4 钻斗钻机（旋挖钻机）成孔特点及注意事项旋挖钻的成孔原理基本上与回转钻机相同，不同之处只在于施挖钻不是利用泥浆将钻渣悬浮出井口，而是将钻渣装入带有切削功能的钻斗中，提出井口。现在的旋挖钻机都是具有履带自引装置及液压控制，倒流、钻进速度快，一般地层不需要用泥浆护壁，但通常都需要由水头来保证井壁的稳定，但此类钻机只能用于成孔，需另配砼灌桩设备。三、桩基施工工艺框图清孔（一清）桩位放样埋设护筒复核护筒中心钻机就位钻进终孔机具、钻头、钢丝绳检查场地准备检孔路面破除筑捣或建钢平台机台填筑整平开挖泥浆池开挖泥浆池向孔中运泥浆入岩取样报监理确认钻机稳定

8、性，转盘水平检查，检查钻孔中心是否与桩中心重合取渣样、记录，经常复测钻孔中心及钻杆铅垂度测量孔深，监理确认制作检孔器监理确认安装震动旋流除渣器检查泥浆含砂率、比重检查孔底沉渣厚度泥浆及孔底沉渣检查报监理确认钢筋笼安装设立导管清孔（二清）灌注前准备灌注水下混凝土确认起落高度拔除护筒钻机移位钢筋笼制作检查钢筋笼长度、焊接质量、声测管绑扎、孔位中心钢筋笼制作测量料斗是否符合首批量要求测量砼面高度报监理确认焊接质量设立倒车坡道，安装料斗和隔水板，抽空泥浆池用竹竿准确测定砼面高度，报监理复核砼检测（和易性，坍落度）四、 桩基常见的质量问题及预防处理4.1 成孔质量问题4.1.1 塌孔原因：在松软砂层中钻

9、进进尺太快，泥浆浓度、粘度低使孔壁未形成坚实泥皮护壁；下钢筋笼时碰撞孔壁；在水上钻进时护筒的长度不足，护筒底漏浆形成反穿孔；护筒埋置太浅，下部孔口漏水、坍塌或被孔口附近水浸泡软或钻进直接接在护筒上，由于振动使孔口坍塌，扩展成较大坍孔；泥浆浓度（比重）低，清孔时间过久或清孔停顿时间过长。预防措施：在有砂层地方进行钻进时，钻进速度要慢,小冲程泥浆浓度要大；下钢筋笼是要竖直缓慢，防止碰撞孔壁；水上钻进时要计算护筒长度，护筒底应尽可能买入粘性土层中；陆上孔的护筒也应有一定长度，并用粘性土填埋，避免钻机与护筒接触；第一次清孔是泥浆比重不宜调整太小，钢筋笼安装时间不能过长清完孔要及时灌注水下砼。当塌孔时只

10、能回填再钻进。4.1.2 钻孔偏斜原因：钻孔中遇到软硬地层交界或孤石、探头石；钻机底部未安置水平或产生不均匀沉陷、位移；钻杆弯曲接头不正。预防措施：钻机一定要坚硬平稳，钻机安装水平经常检查调整；钻杆一定要调直，主动钻杆要设置导向杆，防止主动钻杆摆动太大。在有软硬交界地层处钻进时，钻速要慢，或回填片石，小冲程反复冲孔直至穿过界石区域。4.1.3 缩孔、扩孔原因：缩孔主要与地层（膨胀性土层）有关，扩孔主要是由于钻头摆动或钻孔偏心未能及时调整。预防措施：遇到缩孔是可多次反复快转慢进扫空，能达到设计孔径为止。采取措施防止主要钻杆摆动，减轻钻头压力，防止钻头摆动。4.1.4 梅花孔原因：出现在冲击钻成孔

11、的情况下，由于冲击锥顶转向装置失灵，只在一个方向上、下冲击；钢丝绳太松或冲程太小，冲锤来不及转动组里太大，钻头转动困难。预防措施：经常检查转向装置灵活性，选用适当粘度的泥浆，在小冲程钻进时用大小冲程交替冲击，修整孔形。出现梅花孔后，可用片石乱世混合粘土回填后重新冲击。4.1.5 钻孔漏浆原因：在透水性强的砂砾或流沙中，特别在有地下水流流动的地层中钻进时，在水上钻进时钢护筒埋设过浅或护筒焊缝不严密；在陆地上护筒回填土不密实。预防措施：对地层原因在成的漏浆应使用较稠或高质量泥浆，冲击钻还可以回填粘土掺片石、卵石反复冲击，将其插入孔壁；对因护筒原因的漏浆应加强埋深，避免护筒底脚落在透水层上，避免钻机

12、、钢平台接触钢护筒。发生严重漏浆时只能拔出重打。4.2 灌桩中最常见影响桩基质量的问题4.2.1 成孔问题包括孔底沉渣厚度大，泥浆比重太大，泥浆含砂率太高，清孔或泥浆循环时间太长。孔底沉渣厚度太大有可能出现类桩头，其对于大直径嵌岩桩更常见，而泥浆比重含砂率大，清孔泥浆循环时间长则会造成桩基砼中裹泥，是类桩主要原因。4.2.2 机具问题包括导管漏浆，导管底卷刃，导管壁有泥砂浆块，导管连接不好，卡球，提板事故中间断电及机械事故。出现上述问题轻则影响灌桩速度，影响桩基质量，重则造成灌桩中断，报废。4.2.3 施工组织问题包括首批砼不足，砼供应不连续、不及时，灌桩场地狭窄，埋管过深或过浅，钢筋笼上浮等

13、。4.2.4 砼质量问题包括和易性不好，坍落度太小或太大，砼离析，搅拌时间不足出现生料，含有石块、水泥块等。这是影响桩基质量的主要因素。4.3 桩基最常见质量问题及其产生原因和预防措施方法4.3.1 断桩断桩属类桩，一般情况下都要求报废、重打，若断桩夹泥位置较浅时，多数情况，可通过将上部人工凿除后接桩，若位置明确，连续性好也可通过压浆方法挽救。造成断桩的原因，多是由于砼量判断错误提升导管时管底脱离砼面或埋管太浅，砼、泥水混和物反窜进导管内，又整体灌注砼。或者是由于导管破损泥浆进管。但大多数都是由于料的质量，或供料原因，灌桩时间过长或中间引起卡管，埋管等灌注事故造成。4.3.2 桩底沉渣超厚，或

14、桩底局部沉渣堆积，锅底桩（对嵌岩桩）等，此类桩往往被判定为类桩，通常都要求压浆处理。造成此类质量问题的原因主要是清孔不彻底，尤其是第一次清空是，孔底沉渣厚度大，首批砼无法将沉渣冲翻到砼面所致，特别是大直径桩最容易出现此类问题。预防方法：一是第一次清孔时要严格检查孔底有无沉渣，不能在孔底不干净情况下便勉强下钢筋笼，另外在一清时主要是降低泥浆中的含砂率，不要将泥浆比重调得太小，避免在停泵安装钢筋笼时渣和砂沉积到孔底，同时尽量缩短钢筋笼焊接安装时间。二是在灌砼前一定要再次检测孔底沉渣情况，只有当孔底干劲之后才能开始灌桩，对于大直径桩而言，灌首批砼时，导管底离孔底高度一定要合适，太大或太小都不利于利用

15、砼下冲的力量将孔底泥砂冲散翻卷到砼面上。4.3.3 桩身局部夹泥，这是类桩主要原因之一。造成此类桩的主要原因，泥浆循环时间太长（清孔或未及时灌桩），使钢筋外裹泥皮太厚，尤其是在加强箍筋与主筋交汇处形成局部泥堆积灌桩时将这部分泥块裹入砼内，局部冲破导致将砼面以上的沉积泥沙被卷入砼中。预防方法是在保证清孔质量的前提下，尽量缩短清孔时间，更要及时灌桩，灌桩要连续，间断时间不能太长，缩短灌桩时间，三是完成灌注最后拔出导管时要缓慢，不能太快，避免砼面上的泥沙涌入砼内。4.3.4 桩身出现蜂窝或局部砼离析、松散、沟槽造成原因多是因砼和易性不好或坍落度太大，在搅拌车下料时出现粗细集料分离堆厚所致。4.3.5

16、桩头砼强度低，不密实造成原因是桩顶砼超灌量不足，依据桩长不同超灌高度不同，一般取80100cm，不得小于50cm。造成长度不足原因多是由于最后测量砼面不准、未料少报所致，为了准备测定砼面高度，最后确定末车料时，最好用硬棍（竹杆、木杆、花杆等）测定，用重锤测量时由于最后砼面泥浆等混合物比较硬，难于判定砼 。4.3.6 钢筋笼偏位这是一种最常见的质量问题，特别是对于本项目埋置式承台桩因钢筋笼顶面均没入泥浆内，若安装时不采取措施，很容易出现钢筋笼偏心现象。预防方法：钢筋笼安装是要控制笼中心与桩中心一致，并预固定（可采用在最上面一个加强箍筋四周焊短钢筋支撑在钢护筒壁上）二是钢筋笼不要落到孔底，采用定位

17、骨架吊在钢护筒上。五 灌桩施工组织5.1 灌桩前准备导管检查及密闭性试验，漏斗容量为何保证首批混凝土量，下料方式及下料平台坡道。砼及其运输的落实情况灌桩人员是否到齐，孔底沉渣及泥浆指标检查，报监理，量测工具，记录表格（包括已下导管记录）垂球方式检查落实。首批砼量计算：式中：V首批砼所需数量，m³；h1井孔混凝土达到最小埋管要求时，导管内砼平衡导管外泥浆压所需的高度，；Hc灌注首批砼时所需井孔内砼至孔底高度，Hc=要求最小埋管高度1.0m+导管底离孔底高度，一般m左右；Hw井孔内砼以上泥浆深度，m；D井孔直径，m；d导管内径，m；泥浆容重，KN/m³；砼容重，KN/m

18、9;，一般取24KN/m³计算。如果用搅拌车连续卸料，一般搅拌车都在8m³以上，可以保证首批砼所需重，但一定要保证料斗剪球下料后搅拌车能连续快速下料，中间不能停顿。每次灌桩视同运输道路情况至少需3辆以上搅拌车。5.2 灌注首批砼首车砼到现场后，首先要检查砼料的情况，观察其工作性能，检查坍落度，与此同时卸下水龙头，装料斗隔水栓，将料车开到卸料位置，开始向料斗中卸料，当料斗快满时迅速提起隔水栓向孔底下料同时要求搅拌车加大油门快速连续下料至整车料下完。5.3 正常灌注砼一般情况时在第二车料下完以后再测量砼面高度，计算埋管深度及拆导管长度。移开料斗提升导管，按计算拆管长度拆管，重载装料都正常灌注砼。每下完一车料