土木工程施工讲义邵阳学院房屋建筑方向杨宗耀第讲15

第6讲砼灌注桩施工第2章

地基处理与桩基工程

1干作业成孔灌注桩

2泥浆护壁成孔灌注桩

3沉管灌注桩

4人工挖孔灌注桩

5钢筋笼吊放6桩基检测*砼灌注桩的施工特点灌注桩直接在桩位上成孔，然后在孔内灌注砼而成。

该工艺能适应地层的变化、无需接桩、施工时无振动、无挤压、噪音小，适用于建筑物密集区。第6讲

砼灌注桩施工施工后需要一定的养护期，不能立即承受荷载共41页

第1页1

干作业成孔灌注桩适用于成孔深度内无地下水的一般粘性、砂土及人工填土，勿需护壁，成孔深度8～20m、成孔直径300～600mm，不宜用于地下水位以下的各类土及淤泥质土。常用螺旋钻机成孔，亦可用洛阳铲成孔。

成孔原理：电动机带动钻杆转动，使螺旋叶片旋转削土，土随螺旋叶片上升排出孔外。第6讲

砼灌注桩施工共41页

第2页1.1

孔底清理

钻至设计深度后进行孔底清理，方法是只钻不进、空转清土、提钻卸土。

可在钻杆上换装扩孔刀片，扩底直径为桩身直径的2.5～3.5倍，在设计要求位置形成葫芦桩或扩底桩。孔底虚土厚度：磨擦力为主的桩不大于300mm，端承力为主的桩不大于100mm；1.2

桩身或桩底扩孔钢筋笼宜一次绑好，吊入孔内时注意勿碰孔壁，钢筋骨架过长时，可分段吊放，逐段焊接。砼应分层连续浇筑，分层厚度不大于1.5m。1.3

施工要点1干作业成孔灌注桩共41页

第3页长螺旋钻机成孔施工长螺旋钻机钻头长螺旋钻机成孔近景点击动画螺旋钻成孔1干作业成孔灌注桩共41页

第4页2

泥浆护壁成孔灌注桩

泥浆护壁成孔是用泥浆保护孔壁、防止塌孔和排出土渣而成孔，不同土质和地下水位高低都适用。多用于含水量高的软土地区。

成孔机械有回转钻机、潜水钻机、冲击钻等，其中以回转钻机应用最多。

回转钻机是由动力装置带动有钻头的钻杆转动，由钻头切削土壤。切削形成的土渣，通过泥浆循环排出桩孔。根据泥浆循环方式的不同，分为正循环回转钻机和反循环回转钻机。2.1

成孔机械及工艺2.1.1

回转钻机成孔第6讲

砼灌注桩施工共41页

第5页正循环回转钻机成孔时泥浆由钻杆内部注入,从钻杆底部喷出，携带钻下的土渣沿孔壁向上经孔口带出并流入沉淀池，沉淀后的泥浆流入泥浆池再注入钻杆，由此进行循环。步履式正反循环冲击钻机2.1成孔机械及工艺点击动画正循环成孔共41页

第6页反循环回转钻机成孔时泥浆由钻杆与孔壁间的间隙流入钻孔，由砂石泵在钻杆内形成真空，使钻下的土渣由钻杆内腔吸出至地面而流向沉淀池，沉淀后再流入泥浆池。反循环工艺的泥浆上流的速度较高，排放土渣的能力强。GW-40型全液压钻机GW-35B型钻机FGZ反循环回转钻机点击动画反循环成孔共41页

第7页2.1成孔机械及工艺2.1.2

潜水钻机成孔潜水钻机是一种旋转式钻孔机械，其动力、变速机构和钻头连在一起，加以密封，因而可以下放至孔中地下水位以下进行切削土壤成孔。用正循环工艺输入泥浆，进行护壁和将钻下的土渣排出孔外。KQ系列潜水工程钻孔机共41页

第8页2.1成孔机械及工艺2.1.3

冲击钻成孔冲击钻主要用于在岩土层中成孔，成孔时将冲锥式钻头提升一定高度后以自由下落的冲击力来破碎岩层，然后用掏渣筒来掏取孔内的渣浆。冲击钻成孔作业冲击锥掏碴筒共41页

第9页2.1成孔机械及工艺2.2.1泥浆浆的的作作用用泥浆浆具具有有保护护孔孔壁壁、防止止塌塌孔孔、排出出土土渣渣及冷却却与与润润滑滑钻钻头头的作作用用。。钻钻进进中中，，护护壁壁泥泥浆浆与与钻钻孔孔的的土土屑屑混混合合，，边边钻钻边边排排出出携携带带土土屑屑的的泥泥浆浆；；当当钻钻孔孔达达到到规规定定深深度度后后，，运用用泥泥浆浆循循环环进进行行孔孔底底清清渣渣。2.2护壁壁泥泥浆浆2.2.2泥浆浆的的组组成成是由由高高塑塑性性粘粘土土或或膨膨润润土土和和水水拌拌合合的的混混合合物物，，也也可可掺掺入入加重重剂剂、、分分散散剂剂、、增增粘粘剂剂及堵漏漏剂剂等掺掺合合剂剂。。泥泥浆浆一一般般在在现现场场制制备备，，有有些些粘粘性性土土在在钻钻进进过过程程中中可可形形成成适适合合护护壁壁的的浆浆液液，，则则可可利利用用其其作作为为护护壁壁泥泥浆浆，，即即“自自造造泥泥浆浆””。2泥浆浆护护壁壁成成孔孔灌灌注注桩桩泥浆浆池池共41页第10页2.3施工工程程序序及及方方法法2.3.1埋设设钢钢护护筒筒在杂杂填填土土或或松松软软土土层层中中钻钻孔孔时时，，应应在在桩桩位位处处埋埋设设钢钢护护筒筒，，以以起起定位位、、保保护护孔孔口口、、维维持持水水头头等作作用用。。其其内内径径应应比比钻钻头头大大100mm，埋埋入入土土中中不不少少于于1m。2.3.2泥浆浆注注入入粘土土中中可可采采用用清水水钻钻进进、、自自造造泥泥浆浆护护壁壁；砂砂土土中中钻钻进进则则应应注注入入制备备泥泥浆浆，注注入入泥泥浆浆密密度度控控制制在在1.1左右右，，排排出出泥泥浆浆密密度度宜宜为为1.2～1.4。钻钻进进过过程程中中，，应应保保持持护护筒筒内内泥浆浆水水位位高高于于地地下下水水位位。2泥浆浆护护壁壁成成孔孔灌灌注注桩桩插打打钢钢护护筒筒共41页第11页2.3.3第一一次次清清孔孔：：钻孔孔达达到到设设计计标标高高后后应应进进行行清清孔孔。。以以原原土土造造浆浆的的钻钻孔孔可可用用“射射水水法法””，即即钻杆杆只只转转不不进进（空空转转）），，待泥泥浆浆密密度度降降至至1.1左右右；；注注入入制制备备泥泥浆浆的的钻钻孔孔则则应应采采用用“换换浆浆法法””清孔孔，，至至换换出出的的泥浆浆密密度度小小于于1.15时方方为为合合格格。。2.3.5第二二次次清清孔孔：：在钢钢筋筋笼笼和和导导管管安安放放后后、、水水下下砼砼浇浇灌灌前前进进行行，，在在导导管管顶顶部部安安放放泵及皮笼笼，用用泵泵将将泥泥浆浆压压入入导导管管内内，，再再从从孔孔底底沿沿着着导导管管外外置换换沉沉渣渣。第第二二次次清清孔孔标标准准是是：：孔孔深深达达到到设设计计要要求求，，沉沉渣渣厚厚度度在在100mm以内内。。2.3施工工程程序序及及方方法法2.3.4吊放放钢钢筋筋笼笼及及导导管管共41页第12页2.3.6水下下浇浇灌灌砼砼：：具体体内内容容在第第3章中中介介绍绍。。1安放放导导管管2导管管就就位位3料斗斗贮贮料料4连续续浇浇注注5提升升导导管管泥浆浆护护壁壁成孔孔的的缺缺点：：施工工现场场环环境境污染染严严重重共41页第13页2.3施工工程程序序及及方方法法2.4钻孔孔灌灌注注桩桩常常见见问问题题的的处处置置钻进进过过程程中中如如发发现现排排出出的的泥泥浆浆中中不不断断出现现气气泡泡或泥泥浆浆液面面突突然然下下降降，这这表表示示有有孔壁壁坍坍陷陷迹象象。。预防防及及处处理理措措施施：：护筒筒周周围围用用粘粘土土填填封封密密实实，，钻钻进进过过程程中中及及时时添添加加新新鲜鲜泥泥浆浆，，使使其其高高于于孔孔外外水水位位；；遇遇流流砂砂、、松松散散土土层层时时适适当当加大泥泥浆比比重，控制钻钻进速速度和空转时时间；孔壁壁坍陷陷时应应保持持孔内内泥浆浆液位位并加加大泥泥浆比比重以以稳孔孔护壁壁。如孔坍坍陷严严重，，应提提出钻钻具立立即回回填粘粘土，，待孔孔壁稳稳定后后再钻钻。2.4.1孔壁塌塌陷2泥浆护护壁成成孔灌灌注桩桩共41页第14页2.4.1钻孔偏偏斜钻进过过程中中钻杆不不垂直直、土层软软硬不不均或碰到孤孤石都会引引起钻孔偏偏斜；预防防措施施是钻钻机安安装时时对导导架进进行水水平和和垂直直校正正，发发现钻杆弯弯曲时时应及及时更更换，遇软软硬土土层应应低速钻钻进；出现现钻杆杆偏斜斜时可可提起起钻头头，上上下反复扫扫钻几次。。如纠纠正无无效，，应于于孔中局局部回回填粘粘土至至偏孔孔处0.5m以上，，稳定定后再再重新新钻进进。2泥浆护护壁成成孔灌灌注桩桩回转钻钻机的的钻头头共41页第15页扩底灌灌注桩桩设备备3沉管灌灌注桩桩沉管灌灌注桩桩是利利用锤击打打桩法法或振动沉沉管法法将带有有钢筋筋砼桩桩靴(或活辨辨式桩桩尖)的钢桩桩管沉沉入土土中，，然后后边拔管管边灌灌注砼砼而成。。用锤击击沉桩桩设备沉沉管时时称为“锤击击沉管灌灌注桩桩”利用激激振器的振振动沉管时时，称为“振动沉管管灌注桩””第6讲砼灌注注桩施施工共41页第16页立管→→对准准桩位位套入入桩靴靴、压压入土土中→→检查查→低低锤轻轻击→→检查查有无无偏移移→正正常施施打至至设计计标高高→第第一次次浇灌灌砼→→边拔拔管、、边锤锤击、、边继继续浇浇灌砼砼→安安放钢钢筋笼笼、继继续浇浇灌砼砼至桩桩顶设设计标标高。。3.1.1施工程程序3.1锤击沉沉管灌灌注桩桩砼预制制桩靴靴点击动动画锤击沉沉管3沉管灌灌注桩桩共41页第17页3.1.2就位用桩架架吊起起桩管管，关闭桩桩尖活活瓣或对准准预设设在桩桩位处处的预预制砼砼桩靴靴，套入桩桩靴。然后后缓缓缓放下下套管管，压压进土土中。。桩管上上端扣扣上桩桩帽，，检查查桩管管与桩桩锤是是否在在同一垂垂直线线上，桩桩管偏偏斜不不大于于0.5%时，即即可起起锤沉沉管。。先低锤锤轻击击，观察察如无偏移移方可可正常常施打打，直至至符合合设计计要求求的贯入度度或标高。3.1.3沉管关闭桩桩管活活瓣桩桩尖桩桩管管套入入砼桩桩靴3.1锤击沉沉管灌灌注桩桩共41页第18页3.1.4砼浇灌灌检查桩桩管内内有无无泥浆浆或水水进入入，即即可灌灌注砼砼。第第一次次浇灌灌砼时时桩管管内应应尽量灌灌满，拔管管过程程中应应向桩桩管内内继续续浇灌灌砼，，并使使桩管内内砼保保持略略高于于地面面。3.1.5拔管在砼灌灌满桩桩管后后，拔拔管即即可进进行。。一边拔拔管、、一边边锤击击，拔管管的速速度要要均匀匀，一一般土土层以以1m/min为宜，，软弱弱土层层以0.3～0.8m/min为宜。。倒打拔拔管的速度度，单单动汽汽锤不不得少少于50次/min，自由由落锤锤不少少于40次/min。在管管底未未拔至至桩顶顶设计计标高高时，，倒打和轻击不得中中断。。共41页第19页3.1锤击沉沉管灌灌注桩桩⑴跳跳打法法桩的中心距距小于于4倍桩管管外径径或小于2m时，均均应跳跳打。。中间间空出出的桩桩，须须待邻桩砼砼达到到设计计强度度的50%后方可可施打打。为提高高桩的的质量量和承承载能能力，，可采采用复复打来来扩大大灌注注桩的的桩径径。方方法是是：在在第一一次浇浇筑砼砼完毕毕、拔拔出桩桩管，，消除除管外外壁上上的污污泥和和桩孔孔周围围地面面的浮浮土，，立即即在原原桩位位再设设预制桩桩靴或合好S桩尖活活瓣，第二二次复复打沉沉入桩桩管，，使未凝固固的砼砼向四四周挤挤压扩扩大桩桩径，然后后再浇浇筑第第二次次砼。。⑵复复打法法点击动动画复打法法沉桩桩锤击沉沉管灌灌注桩桩的特特殊施施工方方法有有跳打法法、复打法法。共41页第20页3.1锤击沉沉管灌灌注桩桩3.1.6特殊施施工方方法3.2振动沉沉管灌灌注桩桩振动沉管管采用振振动锤或或振动冲冲击锤沉沉管，利利用桩机机强迫振振动频率率与土的的自振频频率相同同时产生生的共振而沉管。。沉桩前，，将桩管管下端活瓣合拢拢或套入桩靴靴，对准桩桩位，徐徐徐放下桩管管压入土土中，勿勿使偏斜斜，即可可开动激激振器沉管管。桩管管受振后后与土体体之间摩摩阻力减减小，同时时利用振振动锤自自重在桩桩管上加加压，桩桩管即能沉沉入土中中。振动沉管管灌注桩桩可采用用单打法、反插法和复打法施工。点击动画画振动沉管管灌注桩桩3沉管灌注注桩共41页第21页在沉入土土中的桩桩管内灌灌满砼，，开动激激振器振振动5～10s后开始拔拔管，边边振边拔拔；每拔拔0.5～1m，停拔振振动5～10s，如此反反复，直直到桩管管全部拔拔出。一一般土层层内拔管管速度宜宜为1.2～1.5m/min，在软弱弱土层中中宜为0.6～0.8m/min。3.2.1单打法在桩管内内灌满砼砼后，先先振动再再开始拔拔管，每每次拔管管高度0.5～1.0m，向下反反插深度度0.3～0.5m。如此反反复进行行，直至至桩管全全部拔出出地面。。反插法能能增大桩桩的截面面，提高高桩的承承载能力力，适宜宜在较差差的软土土地基上上应用。。3.2.2反插法要求与锤锤击灌注注桩相同同。3.2.3复打法3.2振动沉管管灌注桩桩共41页第22页振动灌注注桩的适适用范围围除与锤锤击灌注注桩相同同外,并适用于于稍密及及中密的的碎石土土地基。。沉管灌注注桩的关关键必须须严格控控制最后后两个两两分钟的的贯入度度，其值值按设计计要求、、或试桩桩数据和和当地施施工经验验确定。。共41页第23页3.2振动沉管管灌注桩桩3.3沉管灌注注桩常见见问题的的处置⑴断桩桩检查：：露出地面面的桩体体可用目测观察察，桩体在在地下2～3m范围内断断裂，用用手或脚脚轻摇会会有浮振的感感觉，深处的的断桩可可采用动测法检测。3.3.1断桩3沉管灌注注桩共41页第24页⑵防止止断桩的的措施：：主要是控控制桩的的中心距大大于4倍桩径,合理安排排打桩施施工顺序序和桩架架行走路路线，采采用跳打法和控制时间间法使桩身砼砼终凝前前避免振振动和扰扰动，认认真控制拔管管速度。⑶断桩桩的处理理：断桩一经经发现，，应将断断桩拔去去，清理理桩孔及及接桩面面，略增增大桩身身截面积积再重新新浇筑桩桩身砼。。3.3.2桩靴进水水桩管沉至至设计标标高后，，用浮标可测得桩桩底是否否进水或或进泥；；预防措施施是桩尖活瓣瓣间隙或预制桩头头与桩管管接触处处要严密，，对缝隙隙较大的的桩尖或或桩头应应及时修修理或更更换；出出现桩靴靴进水或或进泥情情况时可可先在桩管管内灌入入0.5m高水泥砂砂浆，再再灌入1m高砼，然然后反插插打下。3.3.3缩颈在流塑状状态的淤淤泥质土土打桩时时，拔管管过程中中要设置置浮标观观测每50～100cm高度内砼砼的灌入入量，根根据灌入入量和桩桩径的换换算作出出桩形图，根据桩桩形图是是否异常常来监测测缩颈现现象的发发生；预防措施施是严格控控制拔管速度度在0.6～0.8m/min以内，桩桩管内尽尽量多装装砼，使使管内砼砼高于地地面或地地下水位位1～1.5m以上。发发现桩身身出现缩缩颈现象象及时采取复打打法进行行处理。点击动画画缩颈桩3.3沉管灌注注桩常见见问题的的处置共41页第25页3.3.4吊脚桩第一次拔拔管时，，观测管管内浮标标可监测测桩尖活瓣瓣或预制桩头头是否打开或脱开；预防措施施是采取“密振慢慢抽”方法，开开始拔管管50cm,将桩管反反插几下下，然后后再正常常拔管；；同时保保持砼有有良好的的和易性性，防止止卡管或堵管，严格控控制预制制桩尖的的强度和和规格，，防止桩尖打碎碎或压入管内内；发现吊吊脚桩应应将桩管拔拔出后填填砂重打打。共41页第26页3.3沉管灌注注桩常见见问题的的处置4人工挖孔孔灌注桩桩人工挖孔孔灌注桩桩单桩承承载力大大、受力力性能好好、质量量可靠、、沉降量量小、无无需大型型机械设设备，无无振动无无噪音、、无环境境污染。。人工挖孔孔灌注桩桩直径一一般为0.8-3m，最大可可达4m，深度一一般在20m左右，国国内最深深的为72m。第6讲砼灌注桩桩施工共41页第27页人工挖孔孔桩护壁壁有砖护壁和砼护壁(直径1.2m以上桩)两种，施施工方法法是分段段(每段0.8-1m左右)开挖,分段砌筑筑或浇筑筑砼拱圈圈护壁，，直至设设计标高高。4人工挖孔孔灌注桩桩为确保人人工挖孔孔桩施工工安全，，要有预预防孔壁壁坍塌和和产生流流砂、管管涌的措措施，深深孔要有有可靠的的排水、、通风和和照明设设施。预防孔壁壁坍塌的的措施：：有采用现浇砼护护圈、钢护圈和沉井三种。砼孔壁支支护砖砖砌孔孔壁支护护共41页第28页钢筋笼吊吊装就位位井下挖土土井井下下凿岩井井上吊土土钢筋笼与与声测管管大直径群群桩挖孔孔施工4人工挖孔孔灌注桩桩共41页第29页值得指出出的是：：人工挖孔孔桩工艺艺有被滥滥用的趋趋势，桩桩越挖越越深、直直径越挖挖越大，，安全措措施不到到位等。。有些省省市已开开始限制制人工挖挖孔桩的的使用。。4人工挖孔孔灌注桩桩号称“世世界上直直径最大大”的挖挖孔桩共41页第30页钢筋笼制制作：直径在1.2m内的钢筋筋笼制作作同一般般灌注桩桩，大直直径和长长度大的的钢筋笼笼，一般般在主筋筋内侧每每隔2.5m加设一道道Φ25～30mm的加强箍，每隔一一箍在箍箍内设一一道井字加强强支撑，与主筋筋焊接组组成骨架架，便于于吊运。。5钢筋笼吊吊放及桩桩头处理理工人绑扎扎制作钢钢筋笼第6讲砼灌注桩桩施工共41页第31页钢筋笼长长度超过过10m应分段拼拼接，每每节主筋筋为通长长钢筋，，接头对对焊连接接，主筋筋与箍筋筋点焊固固定，主主筋保护护层厚70mm，平整度度误差不不大于50mm，四侧主主筋每隔隔5m设置耳环环。钢筋筋笼就位位应采用用小型吊吊运机具具或起重重机进行行，上下下节主筋筋采用帮帮条双面面焊连接接。大直径灌灌注桩的的钢筋笼笼加工5钢筋笼吊吊放及桩桩头处理理共41页第32页钢筋笼吊吊装5钢筋笼吊吊放及桩桩头处理理共41页第33页钢筋笼吊吊放送放钢筋筋笼防碰碰钢筋笼就就位5钢筋笼吊吊放及桩桩头处理理共41页第34页灌注桩桩桩头处理理桩间挖土土承承台台高程控控制桩桩头凿除除剥出主筋筋浇浇筑砼砼垫层承承台台钢筋绑绑扎5钢筋笼吊吊放及桩桩头处理理共41页第35页6桩基检测测*工程桩应应进行单桩承载载力和桩身完整整性的抽样检检测。6.1单桩承载载力检测测分为静载和动载二种：6.1.1符合下列列条件之之一的桩桩应采用用静载试试验⑴设计计等级为为甲级的桩基；；⑵地质条件件复杂、、施工质质量可靠靠性低；⑶在本本地区采采用的新桩型或新工艺；⑷挤土土群桩施施工产生生挤土效应应。抽检数量