钻孔灌注桩施工工艺培训课件

1、钻孔灌注桩施工工艺培训课件 冲击钻孔系统设备由冲击钻头、三脚立架、卷扬机组成。冲击钻适用于所有土层、采用实心锥钻进时，在漂、卵石和基岩中显得比其他方法优越。冲击锥钻孔速度因锥重，冲击频率和土层而异。CZ型的主要是CZ-30、CZ-28、CZ-22等，另外还有YKC-31、YKC-30等 冲抓锥系统由三脚立架、锥头、卷扬机三局部组成。冲抓钻机分为单绳冲抓锥和双绳冲抓锥。冲抓锥由锥身、锥瓣、开合机构、导向环和挂环五局部组成。 根据钻杆上螺旋叶片的多少，螺旋钻机可分为长螺旋钻机和短螺旋钻机两大类。国内长螺旋钻孔机多与轨道式、步履式和悬臂履带式打桩架配套使用。长螺旋钻机由动力头、钻杆、钻头、中间稳杆器

2、和下部导向圈等组成 主要部件：转盘、动力机、卷扬机、钻架、泥浆泵、钻杆和水龙头，另根据土质配备适用的钻锥 其主要部件与正循环回转钻机相同，但一般不需要泥浆泵。按照吸升泥浆和钻渣混合物方法的不同，另配置泥石泵吸泥泵与空气泵，或是空气吸泥机、水力吸泥机等。 旋挖钻机能自动定位，垂直旋孔，成孔质量好。成孔速度快、工作效率高、施工质量好、环保特点突出，尘土泥浆污染少。 旋挖钻机适用于黏土、粉土、砂土、淤泥质土、人工回填土及局部卵石、碎石的地层。 旋挖钻头有螺旋钻头、旋挖斗、筒式取芯钻头、扩底钻头、冲击钻头、冲抓锥钻头和液压抓斗。 1. 护筒一般用48mm厚的钢板加工制成，高度根据地质情况确定，钻孔桩的

3、护筒内径应比钻头直径大100150mm；冲孔桩的护筒内径应比钻头直径大200250mm。护筒的顶部应开设12个溢浆口，并高出地面250350mm。护筒顶高程，采用反循环钻时顶部应高出地下水位2.0m；采用正循环钻时应高出地下水位1.01.5cm，且高出地面0.3m。 2. 护筒有定位、保护孔口和维持水位高差等重要作用。所以护筒中心与桩位中心应重合，周边用黏土夯填密实。护筒位置要根据设计桩位，按纵横轴线中心埋设。埋设护筒的坑不要太大。坑挖好后，将坑底整平，然后放入护筒，经检查位置正确，筒身竖直后，四周即用黏土回填，分层夯实，并随填随观察，防止 填土时护筒位置偏移。护筒埋好后应复核校正，护筒中心与

4、桩位应重合，偏差不得大于50mm。 3. 护筒的埋设深度：在黏性土中不宜小于1m；在砂土中不宜小于1.5m，并在保持孔内泥浆液面高于地下水位1m以上。 1.灌注桩钻孔施工中泥浆的作用 2.泥浆必须具备的性质 3.制备泥浆的材料 1.护壁作用，防渗、防水帷幕。以孔内高于地下水位的泥浆的侧压力平衡孔壁土压力和孔周围水压力，抵抗孔周围水渗入孔内，维持孔壁稳定。 2.悬浮土渣，携带土渣出门桩孔。不使土渣沉入孔底造成钻孔困难、影响桩底沉渣厚度。 1. 物理稳定性，静置相当时间其性质不变化，不因重力而沉淀。 2. 化学稳定性，不因水泥、海水等异物混入而污染。 3. 适当的比重。比重大对护壁、浮渣有利，但比

5、重太大会使泵的能力缺乏，或阻碍混凝土灌注。 4. 不产生过多气泡。 5. 良好的触变性。要求泥浆在流动时，阻力很小，以便泵送。当停止钻孔时，泥浆能很快凝聚成凝胶状，防止浆中砂粒迅速下沉；渗入孔内的泥浆又能很快凝聚成凝胶状，防止浆中砂粒迅速下沉；且渗入孔内的泥浆能快速固结，以维持孔壁稳定。 6. 形成薄而韧的泥皮，黏附于孔壁上，不透水。 1 泥浆的种类：膨润土泥浆、聚合物泥浆、CMC钠羧甲基纤维素泥浆、黏土泥浆。钻孔常用黏土泥浆与膨润土泥浆。膨润土泥浆具有相对密度低、黏度好、含砂量小、泥皮薄、稳定性强、固壁能力高、钻具回转阻力小、钻进率高、造浆能力大等优点，是钻孔施工的优质泥浆。 2.对泥浆材料

6、的要求。 黏土：粒径小于0.005m颗粒含量大于50%，塑性指数大于25%30%，含砂量小于6%，SiO2和Al2O3之比为34以上，富含钠、钾等亲水阳离子，水溶液呈碱性，钙离子小于70mg/L，氯化物小于300mg/L。 膨润土：主要有造浆率、失水量、含水量、筛余量、 屈服值等指标，应符合有关标准。水应使用淡水。外加剂按要求使用。 3. 泥浆根本配合比。泥浆配合比应视地质情况、施工机械等条件，选定根本配合比后，经过配制试验并修正后确定泥浆配合比。 4. 泥浆的净化与再生。 按钻孔方法和地质情况，一般需采用泥浆悬浮钻渣和护壁，因施工中水泥、土粒等混入及泥浆渗入孔壁等原因使泥浆性能改变，以及为了

7、回收水泥浆原料和减少环境污染，可使用机械、物理、化学等方法使泥浆净化再生，可在现场设置泥浆池、沉淀池等泥浆循环净化系统 钻孔就位前，对应钻孔的各项准备工作进行检查，包括场地与钻机坐落处的平整和加固，主要机具的检查和安装；需及时填写施工记录表，交接班时应交代钻进情况及下一班应本卷须知；钻机底座和顶端要平稳，在钻进和运行中不应产生位移和沉陷。回转钻机顶部的起吊滑轮缘、转盘中心和桩位中心三者应在同一铅垂线上，偏差不超过2cm；钻孔作业应分班连续进行，经常对钻孔泥浆性能指标进行检查，不符合要求时要及时调整；每班检查孔体偏斜情况，及时采取纠偏措施。 在一般黏性土、淤泥、淤泥质土以及砂土中，宜采用笼式钻头

8、；在砂卵石层、强分化层中，可用镶焊硬质合金刀头的笼式钻头；遇孤石或旧根底结构时，可用带硬质合金刀的筒式钻头；在硬岩中，可用牙轮钻头；冲孔式钻孔一般采用十字形冲击钻头。冲击钻头分冲孔钻头、冲岩钻头、修孔钻头、扩孔钻头。钻头的直径与设计桩径相比，冲击钻头、冲岩钻头小5080mm；修孔钻头大1020mm；扩孔钻头大60100mm。冲击钻头必须设置打捞环。 钻孔时，应根据土层类别、孔径大小、钻孔速度及供桨量来确定相应的钻进速度。在淤泥和淤泥质土层中，钻进速度不宜超过3m/h；在硬土质中或在岩层中的钻进速度以钻机不发生跳动为准。1 冲抓钻孔法2 冲击钻进法3 旋转钻进法4 套管钻机钻孔 采用冲抓钻机，施

9、工时使三角立架固定滑轮，绕过滑轮的钢丝绳下端吊着三块钢锥片组成的锥头，锥头张开的最大外围尺寸与桩孔直径相同。锥头对准桩孔中心，放开制动，锥头在自重作用下下落，打入孔底土层中，卷扬机提升拉索使锥头合拢，砂土被封闭在锥体内提出。椎体提出孔口后，在井口放置一块钢盖板，将手推车或其他运输工具放到钢板上接受渣土。只需翻开锥头控制栓，锥头自行开张，渣土排出。 本卷须知：应小冲程稳而准的开孔，待锥具全部进入护筒后，再松锥进行正常冲抓。提锥应缓慢，冲击高度一般为1.02.5mm。 开孔时应低锤密击。如表土为淤泥、松散细砂等软土层，可加黏土块夹小片石，反复冲击凿孔壁，保证护筒的稳定。施工过程中必须保证泥浆的供给

10、，使孔内浆液稳定。在各种不同的土层和岩层中钻进时，可按下表施工要点进行适 用 土 层施工要点效 果在护筒刃脚下 2m以内小冲程1m左右，泥浆比重1.21.5，软弱层投入黏土快夹小片石造成坚实孔壁黏土或粉质黏土质中小冲程12m，泵入清水或稀泥桨，经常清除钻头上的泥块提高钻进效率粉砂或中粗砂层中冲程12m，泥浆比重1.21.5，投入黏土块，勤冲勤掏渣反复冲击，造成坚实孔壁，防止坍孔砂卵石层中、高冲程23m，泥浆比重1.31.5，没投入黏块，勤掏渣提高钻进效率基 岩高冲程34m泥浆比重1.3左右，勤掏渣加大冲击能量，提高钻进效率软弱土层或塌孔回填重钻 小冲程反复冲击，加黏土夹小石块，泥浆比重1.31

11、.5造成坚实孔壁 施工时应注意以小冲程开孔，使初成成孔坚实、坚直、圆顺起导向作用，钻进深度超过钻锥全程后才能正常冲击，假设遇到坚硬漂卵石层，可采用中、大冲程，但最大冲程不宜超过46m。钻进过程中及时排除钻渣，并添加黏土造浆，防止塌孔和沉积，使钻锥经常冲击新鲜地层。冲击外表不平整的漂石、硬岩时，应先投入黏土夹小片石，将外表垫平后再钻进，防止出现偏孔、斜孔 套管钻机钻孔特点是在成孔过程中同时以机械手段下沉一个可以重复使用的钢质套管，成孔后在灌注水下混凝土的同时，逐步将钢质套管拔出。 套管钻机适用于砂类土或黏性土层。 采用旋转钻机，钻杆带动钻头旋转，钻头下的刀盘在旋转中将岩土切割粉碎形成渣土，渣土被

12、泥浆悬浮。正循环是用钻头旋转切削土体钻进，泥浆泵将泥浆通过钻杆芯孔从钻头灌注钻孔内，泥浆携带钻渣沿钻孔上升，从护筒顶部排浆孔排出沉淀池，钻渣沉淀，泥浆回流泥浆池循环使用。反循环与正循环不同的是通过流槽把泥浆直接输入钻孔内，然后从钻杆下口吸进，通过钻杆芯孔排出至沉淀池内。另外，反循环抽渣的负压使得孔壁坍塌的可能性较正循环法大，为此需要较高质量的泥浆。旋挖钻头应根据地质、孔深、孔径、沉渣厚度、护壁措施等选择，并与机型相配套。 常见的旋挖钻头有螺旋钻头、旋挖斗、筒式取芯钻头、扩底钻头、冲击钻头、冲抓锥钻头和液压抓斗。 泥浆由泥浆泵从泥浆池输入钻杆内腔后，由钻头的出浆口射出，连同钻渣沿钻孔上升到孔口溢

13、进泥浆槽，返回沉淀池中净化，流入泥浆池再供使用。这种泥浆的循环方式叫正循环。 旋转钻机利用电力驱动转盘从而带动钻杆及钻具旋转切削土体，在使用正循环方式成孔的方法即为正循环施工工艺。 反循环与正循环泥浆运行方向相反。泥浆由泥浆池流入钻孔内同钻渣混合，在真空泵抽吸力作用下，混合物进入进渣口。经过钻杆内腔，泥浆泵和处浆控制阀排泄到沉淀池中净化，再供使用。这种泥浆的循环方式为反循环。 旋转钻机利用电力驱动转盘转动从而带动钻杆及钻具旋转切割土体，在使用反循环泥浆循环方式成孔的方法即为反循环施工工艺一般用测量绳系重锤12kg从孔底量至护筒顶部或盘顶面，从量得的总深度中减去护筒顶部或转盘定面值钻孔原地面高度

14、 ，即为钻进深度。在钻进中测量，可以自传盘顶面以下累计方钻杆长度和钻锥高度，减去转盘至地面高度，得出钻进深度。对卷扬机起吊锥头的冲击钻孔，可以在吊锥头的钢丝绳上用红色油漆做出标记，随时掌握进深。 1.护筒周边冒水 防治措施 在埋设护筒之前，桩位与四周应选用最正确含水量的粘土分层夯实，保证护筒高出地面30cm或水面1.02.0m；在护筒的适当高度开孔，使护筒内保持1.01.5m的水头高度；钻头起落时，应防止碰撞护筒；发现护筒周边冒水时，应立即停止钻孔，用粘土在四周填实加固；假设护筒严重下沉或移位时，那么应重新安装护筒。2.孔壁坍陷 防治措施 在松散易坍的土层中，适当加深护筒，用粘土密实填封护筒四

15、周；使用优质泥浆，保证泥浆的比重、粘度和胶体率，保持护筒内泥浆水位高于地下水位；搬运和吊装钢筋笼时，应防止变形，安放要对准孔位，防止碰撞孔壁，钢筋笼接长时要加快进度，尽可能缩短沉放时间；成孔后，待灌时间一般不应大于3h，并控制混凝土的灌注速度，在保证施工质量的情况下，尽量缩短灌注时间 3. 缩孔 防治措施 应采用优质泥浆，降低失水量；成孔时，应加大泵量，加快成孔速度，在成孔一段时间内，孔壁形成泥皮，那么孔壁不会渗水，亦不会引起膨胀；或在导正器外侧焊接一定数量的合金刀片，在钻进或起钻时起到扫孔作用；如出现缩孔，采用上下反复扫孔的方法，以扩大孔径。 防治措施 先将场地夯实平整，轨道枕木要均匀着地；

16、安装钻机时要求转盘中心与钻架上起吊滑轮在同一轴线，钻杆位置偏差不大于20mm；在不均匀地层中钻孔时，采用自重大、钻杆刚度大的钻机；进入不均匀地层、斜状岩层或碰到孤石时，钻速要打慢档；另外，安装导正装置也是防止孔斜的简单有效方法。钻孔偏斜时，可提起钻头，上下反复扫钻几次，以便削去硬土；如纠正无效，应于孔中局部回填粘土或片石至偏孔处0.5m以上，重新钻进 1清孔是钻孔桩施工中保证成桩质量的重要一环。通过清孔尽可能使沉渣全部去除，使混凝土与基岩接合完好，以提高桩底承载力。 2终孔后，将钻头提至距孔底的处，使之空转，然后将残存在孔底的钻渣吸出；必要时投入适量纯碱以提高泥浆比重和胶结能力，使沉渣排出孔外

17、。 3当钢筋笼下沉固定后，再次复检孔深和沉渣厚度等。假设沉渣超标，可用导管中附属的风管再次清孔，直至全部符合设计要求和工艺标准。 4清孔结束前，将泥浆比重调整到规定范围，以保证水下混凝土的顺利灌注，同时保证成桩质量。 防治措施 使用的隔水栓直径应与导管内径相匹配，同时具有良好的隔水性能，保证顺利排出；在混凝土灌注时，应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制；水下混凝土必须具备良好的和易性，配合比应通过实验室确定，坍落度宜为180220mm，粗骨料的最大粒径不得大于导管内径的1/61/8和钢筋笼主筋最小净距的1/4，且不应大于40mm；为改善混凝土的和易性和减缓混凝土的凝结时间，水下混凝土宜掺

18、外加剂；应确保导管连接部位的密封性，导管使用前应进行水密承压和接头抗拉试验，严禁使用气压试压；进行水密试验的水压不应小于孔内水深压力的1.3倍；在混凝土浇筑过程中，导管顶口应设置排气孔，防止在导管内形成高压气塞；在施工过程中，应时刻监控机械设备，确保机械运转正常，防止机械事故的发生。 防治措施 钢筋笼初始位置应定位准确，并与孔口固定牢固；加快混凝土灌注速度，缩短灌注时间，或掺外加剂，防止混凝土顶层进入钢筋笼时流动性变小；混凝土接近钢筋笼底口时，控制导管埋深在1.52.0m；灌注混凝土过程中，应随时掌握混凝土浇注的标高及导管埋深，当混凝土拌和物上升到骨架底口4m以上时，提升导管，使其底口高于骨架

19、底部2m以上；导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在26m；在灌注过程中，应经常测探井孔内混凝土面的位置，及时调整导管埋深；当发生钢筋笼上浮时，应立即停止灌注混凝土，查明原因，处理后再灌注混凝土。 防治措施 成孔后，必须认真清孔，一般是采用优质泥浆清孔，冲孔时间应根据孔内沉渣情况而定；清孔后要及时灌注混凝土，防止孔底沉渣超过标准规定；灌注混凝土前认真进行孔径测量，准确计算首次混凝土灌注量；混凝土浇注过程中，应随时控制混凝土面的标高和导管的埋深，提升导管要准确可靠，并严格遵守操作规程；严格控制混凝土的配合比，混凝土应有良好的和易性和流动性，坍落度损失应满足灌注要求；在地下水丰富的地段，首先要用套管

20、或水泥进行处理，止水成功前方可灌注混凝土；灌注混凝土应从导管内灌入，要求灌注过程连续、快速，准备灌注的混凝土要足量，在灌注混凝土过程中应防止停电、停水；确保导管的密封性，导管的拆卸长度应根据导管内外混凝土的上升高度而定，切勿将导管拔出混凝土面以上。 1.钻机安装牢固，防治倾覆。钻机就位后，机身要用方木垫平，塞牢。桅杆顶端用钢绳对称拉紧。2.注意用电平安，电线不能直接敷设在地面上，应采取架空措施。配电箱加锁。3.钻孔中，应注意观察有无漏浆现象，特别是岩溶地质，随时补充泥浆，保证孔内水位。冲击钻施工时，应对附近建筑物的平安进行监测。应在钻孔附近设置醒目标志和围栏，以防人员调入孔内。4.每工班检查钻

21、头、主绳、主绳与钻头连接提梁、绳卡等，及时处理问题。钢丝绳一个节距内断丝超过15%时必须更换。钢丝绳平安系数，揽风绳3.5，吊索810.5.冲击钻机施工噪声大，夜间施工对附近居民造成影响，应协调好关系。6.泥浆应沉淀处理后排放，并符合环保要求，必须及时清运渣土，防止污染。一桩基检测方法一桩基检测方法 常用的桩基检测方法有：声波透射法、钻孔常用的桩基检测方法有：声波透射法、钻孔取芯法、静载试验法、高应变法和低应变法等。取芯法、静载试验法、高应变法和低应变法等。对常规桩基，可根据条件选择一种或多种方法检对常规桩基，可根据条件选择一种或多种方法检测。具体应根据地质、桩型、施工方法可靠性等测。具体应根

22、据地质、桩型、施工方法可靠性等因素来考虑，选择适宜的方法。对质量要求高、因素来考虑，选择适宜的方法。对质量要求高、地质复杂区、质量离散性大的施工单位的桩，应地质复杂区、质量离散性大的施工单位的桩，应采用静载试验或钻芯法检验。采用静载试验或钻芯法检验。二桩体质量问题的原因及预防措施二桩体质量问题的原因及预防措施 1.缩颈缩颈 1原因分析原因分析 a.土层受孔隙水和周边作业机械振动作用向土层受孔隙水和周边作业机械振动作用向孔芯挤压变形。孔芯挤压变形。 b.孔壁塑性土膨胀，造成缩孔。孔壁塑性土膨胀，造成缩孔。 c.钻锤磨损过甚，焊补不及时。钻锤磨损过甚，焊补不及时。 2预防措施预防措施 a.成孔时，

23、应加大泵量，加快成孔速度，快成孔时，应加大泵量，加快成孔速度，快速通过，成孔后孔壁形成泥皮，孔壁不会渗水，速通过，成孔后孔壁形成泥皮，孔壁不会渗水，亦不会引起膨胀。亦不会引起膨胀。 b.及时焊补钻锤，并在软塑土地层用失水率及时焊补钻锤，并在软塑土地层用失水率小的优质泥浆护壁。小的优质泥浆护壁。 c.采用上下反复扫孔的方法，以扩大孔径。采用上下反复扫孔的方法，以扩大孔径。 2.断桩、泥渣夹层 (1)原因分析a.混凝土坍塌度太小，集料太大，运输距离过长，混凝土和异性差，致使导管堵塞，疏通堵管再灌注混凝土时，中间就会形成夹泥层。b.计算导管埋深时出错，或盲目提升导管，使导管脱离混凝土面，再灌注混凝土

24、时，中间出现夹泥层。c.钢筋笼将导管卡住，强力拔管时时泥浆进入混凝土中。d.灌注时间过长，而上不混凝土接近初凝，形成硬壳，而且随时间增长，泥浆中残渣将不断沉淀，从而加厚了积聚在混凝土外表的沉淀物，造成混凝土灌注极为困难，造成堵管与导管拔不上来，引发断桩事故。e.导管接头处渗漏，泥浆进入管内，混入混凝土中。 f. 混凝土供给中断，不能连续灌注，中断时间长，造成堵管事故。 g. 泥浆过稠，增加了灌注混凝土的阻力，如泥浆比重大且泥浆中含较大的泥块，发生导管堵塞、流动不畅等问题，最后提取导管振击，在混凝土流出导管后，即急速上冲，并将泥浆夹裹于桩内，造成夹泥层。2预防措施a.随混凝土灌注，根据预先测定的

25、导管每节段距导管底口的长度、混凝土灌注量，推算导管埋入混凝土的深度，并以测绳测量混凝土面高程进行校核，保证导管埋入混凝土的深度80120cm，防治导管提空而断桩。b.混凝土坍落度、工作度应严格按工艺要求控制，满足导管法灌注所需要的技术性能，防止导管堵塞而断桩。c.灌注混凝土前应检查混凝土搅拌机、运输车、吊车等机械状态和电力供给情况，保证灌注混凝土期间的正常运转，必要时应有搅拌机和发电机等备用设备，防止因机械故障而断桩。 d.设备能力和作业班组应满足连续正常灌注的需要，保证一气呵成，防止因长时间中断灌注、混凝土凝结而断桩。 e.灌注水下混凝土前检查导管是否有漏水、弯曲等缺陷，发现问题要及时更换。

26、 f.尽可能提高混凝土灌注速度，开始浇混凝土时尽量积累大量混凝土，产生极大的冲击力，可以克服泥浆阻力，另外必须快速连续灌注，使混凝土和泥浆一直保持流动状态，可防导管堵塞。 3.孔底虚土或沉渣过厚孔底虚土或沉渣过厚 1原因分析原因分析 主要是因为检查不够认真、清孔不干净或主要是因为检查不够认真、清孔不干净或没有进行二次清孔，或方法不当。没有进行二次清孔，或方法不当。2预防措施预防措施 a.认真检查，采取正确的测绳与测锤。认真检查，采取正确的测绳与测锤。 b.一次清孔要采取改善泥浆性能，延迟清孔时间等措施保一次清孔要采取改善泥浆性能，延迟清孔时间等措施保证孔内泥浆符合要求。在下完钢筋笼后，再检查沉

27、渣量，如证孔内泥浆符合要求。在下完钢筋笼后，再检查沉渣量，如果沉渣超过标准要求，应进行二次清孔。二次清孔可利用导果沉渣超过标准要求，应进行二次清孔。二次清孔可利用导管进行，准备一个清孔接头、一头可接导管、一头接胶管，管进行，准备一个清孔接头、一头可接导管、一头接胶管，在导管下完后，提离导管在导管下完后，提离导管0.4m，在胶管上接上泥浆泵直接，在胶管上接上泥浆泵直接进行泥浆循环。二次清孔优点：及时有效保证桩底干净。进行泥浆循环。二次清孔优点：及时有效保证桩底干净。 c.采取泥浆正循环附加高压射风法清孔，或采取缓凝砂浆悬浮法采取泥浆正循环附加高压射风法清孔，或采取缓凝砂浆悬浮法清底。清底。4.桩身混凝土强度等级低桩身混凝土强度等级低1原因分析原因分析混凝土遭受孔内水的危害，引起砂浆稀释、砂石下沉，混凝土遭受孔内水的危害，引起砂浆稀释、砂石下沉，严重破坏了混凝土的强度。严重破坏了混凝土的强度。2预防措施预防措施 a.对于孔内有地下水，水位低、水量小的桩孔，对于孔内有地下水，水位低、水量小的桩孔，在浇捣时把混凝土拌匀，水抽干，可以采用串筒迅在浇捣时把混凝土拌匀，水抽干，可以采用串筒迅速浇捣，但是在水位以下局部，必须调整混凝土配速浇捣，但是在水位以下局部，必须调整混凝土配合比，适当减少