桩基以及溶洞处理方案

1、关于桩基及溶洞处理方案第一张，PPT共五十六页，创作于2022年6月桩基及溶洞处理方案学习要求：熟悉桩基础组成及分类；掌握水下砼灌注的施工方法与要点。熟悉常见质量事故的预防和处理，安全施工措施；了解灌注桩质量检验标准。熟悉溶洞处理方案中交二航局武汉市三环线北段C标项目经理部第二张，PPT共五十六页，创作于2022年6月桩基础是深基础应用最多的一种基础形式，它由若干个沉入土中的桩和连接桩顶的承台或盖梁组成。 桩的作用是将上部建筑物的荷载传递到深处承载力较强的土（岩）层上，或将软弱土层挤密实以提高地基土的承载能力和密实度。 一、熟悉桩基础组成及分类第三张，PPT共五十六页，创作于2022年6月桩按

2、受力情况分为端承桩和摩擦桩两种(图2.1)端承桩是穿过软弱土层而达到坚硬土层或岩层上的桩，结构荷载主要由岩层阻力承受；施工时以控制嵌岩深度为主，对沉渣厚度的要求严格。桥梁工程中的端承桩多数要求嵌岩。摩擦桩完全设置在软弱土层中，依靠桩端阻力和桩身侧面与地基土之间的摩擦阻力共同承受荷载，施工时以控制桩端设计标高（长度）为主。 对于桩端为硬土层者，又有摩擦端承桩，端承摩擦桩。桥梁工程中的摩擦桩，通常不计挤密作用。第四张，PPT共五十六页，创作于2022年6月第五张，PPT共五十六页，创作于2022年6月 桩按施工方法分为预制桩和灌注桩预制桩根据沉入土中的方法，可分打入桩、水冲沉桩、振动沉桩和静力压桩

3、等；灌注桩是在桩位处成孔，然后放入钢筋骨架，再浇筑混凝土而成的桩。灌注桩按成孔方法不同，有钻（冲）孔灌注桩、挖孔灌注桩、套管成孔灌注桩及爆扩成孔灌注桩等。 第六张，PPT共五十六页，创作于2022年6月二、 混疑土灌注桩施工灌注桩：直接在桩位上用机械成孔或人工挖孔，在孔内安放钢筋、灌注混凝土而成型的桩。 与预制桩相比，灌注桩具有不受地层变化限制，不需要接桩和截桩，节约钢材、振动小、噪声小等特点。 灌注桩按成孔方法分为干作业钻孔灌注桩、泥浆护壁成孔灌注桩、沉管灌注桩、人工挖孔灌注桩等。 第七张，PPT共五十六页，创作于2022年6月2.1 干作业钻孔灌注桩 1、干作业钻孔灌注桩施工过程如图2.1

4、1所示。 2、干作业成孔一般采用螺旋钻机钻孔。螺旋钻头外径分别为400mm、500mm、600mm，钻孔深度相应为12m、10m、8m。适用于成孔深度内没有地下水的一般粘土层、砂土及人工填土地基，不适于有地下水的土层和淤泥质土。3、钻机就位后，钻杆垂直对准桩位中心，开钻时先慢后快，减少钻杆的摇晃，及时纠正钻孔的偏斜或位移。第八张，PPT共五十六页，创作于2022年6月4、钻孔至规定要求深度后，进行孔底清土。清孔的目的是将孔内的浮土、虚土取出，减少桩的沉降。方法是钻机在原深处空转清土，然后停止旋转，提钻卸土。 5、钢筋骨架的主筋、箍筋、直径、根数、间距及主筋保护层均应符合设计规定，绑扎牢固，防止

5、变形。用导向钢筋送入孔内，同时防止泥土杂物掉进孔内。钢筋骨架就位后，应立即灌注混凝土，以防塌孔。灌注时，应分层浇筑、分层捣实，每层厚度5060cm。第九张，PPT共五十六页，创作于2022年6月第十张，PPT共五十六页，创作于2022年6月2.2 泥浆护壁成孔灌注桩 泥浆护壁成孔是利用泥浆保护稳定孔壁的机械钻孔方法。它通过循环泥浆将切削碎的泥石渣屑悬浮后排出孔外，适用于有地下水和无地下水的土层。成孔机械有潜水钻机、冲击钻机、冲抓锥等。泥浆护壁成孔灌注桩的施工工艺流程：测定桩位、埋设护筒、桩机就位、制备泥浆、机械(潜水钻机、冲击钻机等)成孔、泥浆循环出渣、清孔、安放钢筋骨架、浇筑水下混凝土。 第

6、十一张，PPT共五十六页，创作于2022年6月2.2.1 埋设护筒和制备泥浆 钻孔前，在现场放线定位，按桩位挖去桩孔表层土，并埋设护筒。护筒上部设12个溢浆孔，是用厚48mm钢板制成的圆筒，其内径应大于钻头直径200mm。护筒的作用是固定桩孔位置，保护孔口，防止地面水流入，增加孔内水压力，防止塌孔，成孔时引导钻头的方向。护筒顶高出施工水位1.5m，并高出地面0.3m， 保证护筒内泥浆顶标高始终高于外部水位至少1m。 第十二张，PPT共五十六页，创作于2022年6月 在钻孔过程中，向孔中注入相对密度为1.11.4的泥浆。一般1.21.3；易坍地层可提高到1.4左右。泥浆的作用：稳定水压使桩孔内孔

7、壁土层中的孔隙渗填密实，避免孔内漏水，保持护筒内水压稳定；护壁泥浆相对密度大，加大了孔内的水压力，可以稳固孔壁，防止塌孔；浮（携）渣通过循环泥浆可将切削的泥石渣悬浮后排出，起到携砂、排土的作用。 第十三张，PPT共五十六页，创作于2022年6月2.2.2 成孔 (1) 回旋（潜水）钻机成孔 回旋钻机成孔示意图如图2.12所示。回旋钻机是一种旋转式钻孔机，其防水电机变速机构和钻头密封在一起，由桩架及钻杆定位后可潜入水、泥浆中钻孔。注入泥浆后通过正循环或反循环排渣法将孔内切削土粒、石渣排至孔外。第十四张，PPT共五十六页，创作于2022年6月第十五张，PPT共五十六页，创作于2022年6月回旋钻机

8、成孔排渣有正循环排渣和反循环（泵举）排渣两种方式，如图2.13所示。 正循环排渣法:在钻孔过程中，旋转的钻头将碎泥渣切削成浆状后，利用泥浆泵压送高压泥浆，经钻机中心管、分叉管送入到钻头底部强力喷出，与切削成浆状的碎泥渣混合，携带泥土沿孔壁向上运动，从护筒的溢流孔排出。反循环排渣法:砂石泵随主机一起潜入孔内，直接将切削碎泥渣随泥浆抽排出孔外。 第十六张，PPT共五十六页，创作于2022年6月第十七张，PPT共五十六页，创作于2022年6月 (2) 冲击钻成孔 冲击钻机通过机架、卷扬机把带刃的重钻头(冲击锤)提高到一定高度，靠自由下落的冲击力切削破碎岩层或冲击土层成孔(图2.14)。 冲击钻头形式

9、有十字形、工字形、人字形等，一般常用十字形冲击钻头(图2.15)。 冲孔前应埋设钢护筒，并准备好护壁材料。 第十八张，PPT共五十六页，创作于2022年6月第十九张，PPT共五十六页，创作于2022年6月第二十张，PPT共五十六页，创作于2022年6月冲击钻机就位后，校正冲锤中心对准护筒中心，在冲程0.40.8m范围内应低提密冲，并及时加入石块与泥浆护壁，直至护筒下沉34m以后，冲程可以提高到1.52.0m，转入正常冲击，随时测定并控制泥浆相对密度。施工中，应经常检查钢丝绳损坏情况，卡机松紧程度和转向装置是否灵活，以免掉钻。 第二十一张，PPT共五十六页，创作于2022年6月 (3) 冲抓锥成

10、孔冲抓锥(图2.16)锥头上有一重铁块和活动抓片，通过机架和卷扬机将冲抓锥提升到一定高度，下落时松开卷筒刹车，抓片张开，锥头便自由下落冲入土中，然后开动卷扬机提升锥头，这时抓片闭合抓土。冲抓锥整体提升至地面上卸去土渣，依次循环成孔。冲抓锥成孔施工过程、护筒安装要求、泥浆护壁循环等与冲击成孔施工相同。 适用于松软土层(砂土、粘土)中冲孔，但遇到坚硬土层时宜换用冲击钻施工。 第二十二张，PPT共五十六页，创作于2022年6月第二十三张，PPT共五十六页，创作于2022年6月2.2.3 清孔 验孔是用探测器检查桩位、直径、深度和孔道情况；清孔即清除孔底沉渣、淤泥浮土，以减少桩基的沉降量，提高承载能力

11、。泥浆护壁成孔清孔时，对于土质较好不易坍塌的桩孔，可用空气吸泥机清孔，气压为0.5MPa，使管内形成强大高压气流向上涌，同时不断地补足清水，被搅动的泥渣随气流上涌从喷口排出，直至喷出清水为止。 对于稳定性较差的孔壁应采用泥浆循环法清孔或抽筒排渣，清孔后的泥浆相对密度应控制在1.151.25。含砂率=4%(大直径桩2%) 第二十四张，PPT共五十六页，创作于2022年6月检孔器第二十五张，PPT共五十六页，创作于2022年6月钻孔偏斜纠正第二十六张，PPT共五十六页，创作于2022年6月清孔作业钻孔达到要求深度后，采用泥浆泵及时进行清孔，避免延时过长，泥浆钻渣沉淀而造成清孔困难或坍孔。钻孔达设计

12、深度终孔后，将输浆管下到孔底5080cm，换用比重1.051.25的新鲜泥浆进行清孔，直到钢筋与导管下入孔内，重新测孔底沉渣厚度。直到沉渣厚度满足要求后，方可进行下道工序施工。注意保持孔内水头，防止坍孔；清孔后，检查孔口、孔中和孔底提取的泥浆比重的平均值，应符合质量标准要求。采取一切措施缩短清孔后至灌注水下砼的时间。不得用加深孔深来代替清孔。第二十七张，PPT共五十六页，创作于2022年6月2.2.4 浇筑水下混疑土 泥浆护壁成孔灌注混凝土的浇筑是在水中或泥浆中进行的，故称为浇筑水下混凝土。水下混凝土宜比设计强度提高一个强度等级，必须具备良好的和易性，配合比应通过试验确定。水下混凝土浇筑常用导

13、管法(图2.17)。 浇筑时，先将导管内及漏斗灌满混凝土，其量保证导管下端一次埋入混凝土面以下1.0m以上，然后剪断（或迅速拔出）悬吊隔水栓的钢丝，混凝土拌和物在自重作用下迅速排出球塞进入水中。 第二十八张，PPT共五十六页，创作于2022年6月第二十九张，PPT共五十六页，创作于2022年6月水下砼灌注过程示意图导管埋深应保持在26m之间过小易发生导管进水，过大易导致“埋管”。第三十张，PPT共五十六页，创作于2022年6月导管口初始位置，首盘砼用量1、导管口到孔底的距离不宜太大或太小，一般2040cm.太大不利于将沉渣带起，底部砼质量难以保证；太小容易堵管。2、为防止导管进水，首盘3、砼应

14、使导管埋深不少于1m。第三十一张，PPT共五十六页，创作于2022年6月在浇注前，探测孔底泥浆沉淀厚度，如大于设计厚度，再次清孔，直到满足要求为止。砼由拌合站负责生产，用斗车运至现场，检查和易性、坍落度等指标。如不符合要求，应进行二次拌合，二次拌合仍达不到要求，不得使用,然后重新按配合比进行称量下料，直到满足要求。浇注首批砼时应注意：a.导管下口至孔底的距离一般为2040cm。b.第一批砼储备量应确保导管一次埋入混凝土面1.0m;所需混数量按公式计算：VD/4 (H1+H2)+ (d/4)h1V灌注首批砼所需数量（m）；D桩孔直径（m）；H1桩孔底至导管底端间距，一般为0.20.4m；H2导管

15、初次埋置深度（m）；d导管内径（m）；h1桩孔内砼达到埋置深度H2时，导管内砼柱平衡导管外（或泥浆）压力所需的高度（m），即h1 = rwHw/rc；第三十二张，PPT共五十六页，创作于2022年6月由专人测量导管埋深及管内外砼面的高差，填写砼浇注记录封底砼灌入后，应仔细检查封底情况，确认封底成功后，进行正常浇注。浇注开始时，要连续有节奏地进行，尽可能缩短拆除导管的时间；当导管内砼不满时，徐徐地浇注，防止在导管内造成高压气囊，压漏导管。当井孔砼面接近钢筋架时，使导管保持稍大的埋深，并放慢浇注速度；当井孔砼面进入钢筋骨架一定深度后，适当提升导管，使钢筋骨架在砼中有一定的埋深，稳定钢筋并注意控制钢

16、筋笼中心位置。为确保桩顶质量，砼浇筑比桩顶设计标高高0.5（0.6）1.0m。在浇注将近结束时，导管内砼柱高度相对减少，导管内砼压力降低，而导管外井孔的泥浆稠度增加、比重增大。若出现砼顶升困难，可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀土，使浇注工作顺利进行。第三十三张，PPT共五十六页，创作于2022年6月沉渣厚度、砼灌注高度确定第三十四张，PPT共五十六页，创作于2022年6月灌注事故处理二次剪球法如发现导管漏水，且事故发生的位置能够确定时，可用此法补救。对工艺、经验的要求较高第三十五张，PPT共五十六页，创作于2022年6月导管水密承压及接头抗拉试验 导管水密承压及接头抗拉试验,管内水压不小于

17、孔内水深1.3倍的压力,也不应小于导管壁和焊缝所能承受灌注砼时最大内压力的1.3P。P按以下公式计算:P=rchc-rwHwp导管可能承受的最大内压力(Kpa)；rc砼拌和物的比重（取24KN/m）；hc导管内砼桩最大高度（m），以导管全长或预计的最大高度计；rw井孔内水或泥浆的容重（KN/m）；Hw井孔内水或泥浆的深度（m）。第三十六张，PPT共五十六页，创作于2022年6月2.5 灌注桩施工质量要求及完全技术 灌注桩施工质量检查包括成孔及清孔、钢筋骨架制作及安放、混凝土搅拌及灌注等三个施工过程的质量检查。施工前应对水泥、砂、石子、钢材等原材料进行检查，对施工组织设计中制定的施工顺序、监测手

18、段也应进行检查。 第三十七张，PPT共五十六页，创作于2022年6月2.5.1 成孔质量检查及要求(1)桩的桩位偏差必须符合表2.6的规定，桩顶标高至少要比设计标高高出0.5m。 (2) 灌注桩成孔深度的控制要求泥浆护壁成孔、干作业成孔，应达到设计规定的深度。灌注桩的沉渣厚度：当以摩擦力为主时，不得大于150mm；当以端承力为主时不得大于50mm。 第三十八张，PPT共五十六页，创作于2022年6月表6 灌注桩的平面位置和垂直度的允许偏差 序号成 孔 方 法 桩径允许偏差(mm) 垂直度允许偏差(%) 桩位允许偏差(mm) 13根、单排桩基垂直中心线方向和群桩基础的边桩 条形桩基沿中心线方向和

19、群桩基础的中间桩 1泥浆护壁灌注桩 D1000mm 50 1000mm50 100+0.01H150+0.01H2套管成孔灌注桩 D500mm-20500mm1001503干作业成孔灌注桩 -201701504人工挖孔桩 混凝土护壁 +50 0.550150钢套管护壁 +501检查每根桩的实际灌注量 8桩顶标高 mm+30-50水准仪，需扣除桩顶浮浆层及劣质桩体 第四十六张，PPT共五十六页，创作于2022年6月2.5.4 施工验收资料桩基施工验收应包括下列资料：(1) 工程地质勘察报告、桩基施工图、图纸会审纪要、设计变更单及材料代用通知单等。(2) 经审定的施工组织设计、施工方案及执行中的变

20、更情况。(3) 桩位测量放线图，包括工程桩位线复核签证单。第四十七张，PPT共五十六页，创作于2022年6月(4) 桩孔、钢筋、混凝土工程施工隐蔽记录及各分项工程质量检查验收单及施工记录。(5) 成桩质量检查报告。(6) 单桩承载力检测报告。(7) 基坑挖至设计标高的桩位竣工平面图及桩顶标高图。第四十八张，PPT共五十六页，创作于2022年6月2.5.5 桩基础工程安全技术(1) 桩基础工程施工区域，应实行封闭式管理，进入现场的各类施工人员，必须接受安全教育，严格按操作规程施工，服从指挥，坚守岗位，集中精力操作。(2) 按不同类型桩的施工特点，针对不安全因素，制定可靠的安全措施，严格实施。第四

21、十九张，PPT共五十六页，创作于2022年6月(3) 对施工危险区域和机具(冲击、锤击桩机，人工挖掘成孔的周围，桩架下)，要加强巡视检查，对于有险情或异常情况时，应立即停止施工并及时报告，待有关人员查明原因，排除险情或加固处理后，方能继续施工。(4) 打桩过程中可能引起停机面土体挤压隆起或沉陷，打桩机械及桩架应随时调整，保持稳定，防止意外事故发生。(5) 加强机械设备的维护管理，机电设备应有防漏电装置。 第五十张，PPT共五十六页，创作于2022年6月岩溶地区钻孔灌注桩施工的关键是如何保证成孔过程中不漏浆，或虽漏浆但不发生坍孔，保证桩孔顺利成孔、成桩并满足承载力要求。施工中应对照设计提供的地质

22、钻孔柱状图来判识岩溶地层情况，做到心中有数，提前预防。因此根据溶蚀发育状况、空洞大小、溶洞填充物情况，桩基施工采用常规的泥浆护壁方式，向孔内抛填片石，回填贫混凝土，压力注浆以及采用钢护筒跟进等不同的施工工艺。三、溶洞处理方案第五十一张，PPT共五十六页，创作于2022年6月片石回填采取正常成孔方法施工，当钻穿溶洞漏浆时，反复投入黄土和片石，利用钻头冲击将黄土和片石挤入溶洞和岩溶裂隙中，还可掺入水泥、烧碱和锯末，以增大孔壁的自稳能力。1、掺加比例 为有效利用片石，片石与粘土的比例为3：7，掺加比例为每米2包，掺加锯末时，掺加比例为粘土的10%。2、掺加方法 片石采用强度30Mpa的花岗岩或石灰岩

23、，石块粒径以1550cm为宜。 掺加粘土时采用水泥袋包装后投放效果更佳。 水泥投放方法以整袋投放为佳。 掺加方法为：片石、粘土袋和水泥或锯末（如果掺加）分层间隔掺加，回填高度为溶洞顶板以上1m处。第五十二张，PPT共五十六页，创作于2022年6月3、施工注意事项 密切注意观察钻机工作情况、周围地表沉降和护筒内水位变化，防止不正常情况发生，发生漏浆现象，立即处理。 根据地质柱状图，在接近溶洞时勤观察、勤检查，凭手握冲击主绳的手感，钻头冲击岩层的响声，抽取的岩样来判断是否接近岩溶地层。 接近岩溶时主绳松绳量应为12cm，防止击穿岩壳时卡钻。 钻穿岩溶地层上壳时一旦漏浆，要及时投放粘土块、片石并补水，以保持孔内水位高度。第五十三张，PPT共五十六页，创作于2022年6月贫混凝土回填采取正常成孔方法施工，当钻穿溶洞漏浆时或遇到倾斜岩面时填入低标号混凝土，间隔一定时间后采用冲击钻冲击成孔。 1、混凝土标号及配合比 混凝土标号通常采用C20贫混凝土，为尽快提高混凝土强度，节约施工时间，应在混凝