土木工程施工第讲-砼灌注桩施工

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

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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

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

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

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成孔机械及工艺泥浆的作用泥浆具有保护孔壁、防止塌孔、排出土渣及冷却与润滑钻钻头的作用。钻进进中，护壁泥泥浆与钻孔的的土屑混合，，边钻边排出出携带土屑的的泥浆；当钻钻孔达到规定定深度后，运用泥浆循环环进行孔底清清渣。2.2护壁泥浆泥浆的组成是由高塑性粘粘土或膨润土土和水拌合的的混合物，也也可掺入加重剂、分散散剂、增粘剂剂及堵漏剂等掺合剂。泥泥浆一般在现现场制备，有有些粘性土在在钻进过程中中可形成适合合护壁的浆液液，则可利用用其作为护壁壁泥浆，即“自造泥浆”。2泥浆护壁成孔孔灌注桩泥浆池共41页第10页2.3施工程序及方方法埋设钢护筒在杂填土或松松软土层中钻钻孔时，应在在桩位处埋设设钢护筒，以以起定位、保护孔孔口、维持水水头等作用。其内内径应比钻头头大100mm，埋入土中不不少于1m。泥浆注入粘土中可采用用清水钻进、自自造泥浆护壁壁；砂土中钻进进则应注入制备泥浆，注入泥浆密密度控制在1.1左右，排出泥泥浆密度宜为为1.2～1.4。钻进过程中中，应保持护护筒内泥浆水位高于于地下水位。2泥浆护壁成孔孔灌注桩插打钢护筒共41页第11页第一次清清孔：钻孔达到到设计标标高后应应进行清清孔。以以原土造造浆的钻钻孔可用用“射水法”，即钻杆只转转不进（空转）），待泥浆密密度降至至1.1左右；注注入制备备泥浆的的钻孔则则应采用用“换浆法”清孔，至至换出的的泥浆密度度小于1.15时方为合合格。第二次清清孔：在钢筋笼笼和导管管安放后后、水下下砼浇灌灌前进行行，在导导管顶部部安放泵及皮笼，用泵将将泥浆压压入导管管内，再再从孔底底沿着导导管外置换沉渣渣。第二次次清孔标标准是：：孔深达达到设计计要求，，沉渣厚厚度在100mm以内。2.3施工程序序及方法法吊放钢筋筋笼及导导管共41页第12页水下浇灌灌砼：具体内容容在第3章中介绍绍。1安放导管管2导管就位位3料斗贮料料4连续浇注注5提升导管管泥浆护壁壁成孔的缺缺点：施工现场环境境污染严重重共41页第13页2.3施工程序序及方法法2.4钻孔灌注注桩常见见问题的的处置钻进过程程中如发发现排出出的泥浆浆中不断断出现气泡泡或泥浆液面突然然下降，这表示示有孔壁坍陷陷迹象。预防及处处理措施施：护筒周围围用粘土土填封密密实，钻钻进过程程中及时时添加新新鲜泥浆浆，使其其高于孔孔外水位位；遇流流砂、松松散土层层时适当当加大泥浆浆比重，控制钻进进速度和空转时间间；孔壁坍坍陷时应应保持孔孔内泥浆浆液位并并加大泥泥浆比重重以稳孔孔护壁。。如孔坍陷陷严重，，应提出出钻具立立即回填填粘土，，待孔壁壁稳定后后再钻。。孔壁塌陷陷2泥浆护壁壁成孔灌灌注桩共41页第14页钻孔偏斜斜钻进过程程中钻杆不垂垂直、土层软硬硬不均或碰到孤石石都会引起起钻孔偏斜斜；预防措措施是钻钻机安装装时对导导架进行行水平和和垂直校校正，发发现钻杆弯曲曲时应及及时更换换，遇软硬硬土层应应低速钻进进；出现钻钻杆偏斜斜时可提提起钻头头，上下下反复扫钻钻几次。如如纠正无无效，应应于孔中局部部回填粘粘土至偏偏孔处0.5m以上，稳稳定后再再重新钻钻进。2泥浆护壁壁成孔灌灌注桩回转钻机机的钻头头共41页第15页扩底灌注注桩设备备3沉管灌注注桩沉管灌注注桩是利利用锤击打桩桩法或振动沉管管法将带有钢钢筋砼桩桩靴(或活辨式式桩尖)的钢桩管管沉入土土中，然然后边拔管边边灌注砼砼而成。用锤击沉沉桩设备沉管管时称为“锤击沉管灌注注桩”利用激振振器的振动动沉管时，，称为“振动沉管灌灌注桩”第6讲砼灌注桩桩施工共41页第16页立管→对对准桩位位套入桩桩靴、压压入土中中→检查查→低锤锤轻击→→检查有有无偏移移→正常常施打至至设计标标高→第第一次浇浇灌砼→→边拔管管、边锤锤击、边边继续浇浇灌砼→→安放钢钢筋笼、、继续浇浇灌砼至至桩顶设设计标高高。施工程序序3.1锤击沉管管灌注桩桩砼预制桩桩靴点击动画画锤击沉管管3沉管灌注注桩共41页第17页就位用桩架吊吊起桩管管，关闭桩尖尖活瓣或对准预预设在桩桩位处的的预制砼砼桩靴，，套入桩靴靴。然后缓缓缓放下下套管，，压进土土中。桩管上端端扣上桩桩帽，检检查桩管管与桩锤锤是否在在同一垂直直线上，桩管管偏斜不不大于0.5%时，即可可起锤沉沉管。先低锤轻轻击，观察如如无偏偏移移方方可可正正常常施施打打，直直至至符符合合设设计计要要求求的的贯入入度度或标高高。沉管管关闭闭桩桩管管活活瓣瓣桩桩尖尖桩桩管管套套入入砼砼桩桩靴靴3.1锤击击沉沉管管灌灌注注桩桩共41页第18页砼浇浇灌灌检查查桩桩管管内内有有无无泥泥浆浆或或水水进进入入，，即即可可灌灌注注砼砼。。第第一一次次浇浇灌灌砼砼时时桩桩管管内内应应尽量灌灌满，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。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管灌灌注桩的特特殊施工方方法有跳打法、复打法。共41页第20页3.1锤击沉管灌灌注桩特殊施工方方法3.2振动沉管灌灌注桩振动沉沉管采采用振振动锤锤或振振动冲冲击锤锤沉管管，利利用桩桩机强强迫振振动频频率与与土的的自振振频率率相同同时产产生的的共振而沉管管。沉桩前前，将将桩管管下端端活瓣合合拢或套入桩桩靴，对准准桩位位，徐徐徐放下桩桩管压压入土土中，，勿使使偏斜斜，即即可开开动激激振器沉沉管。。桩管管受振振后与与土体体之间间摩阻阻力减减小，同同时利利用振振动锤锤自重重在桩桩管上上加压压，桩桩管即能能沉入入土中中。振动沉沉管灌灌注桩桩可采采用单打法法、反插法法和复打法法施工。。点击动动画振动沉沉管灌灌注桩桩3沉管灌灌注桩桩共41页第21页在沉入入土中中的桩桩管内内灌满满砼，，开动动激振振器振振动5～10s后开始始拔管管，边边振边边拔；；每拔拔0.5～1m，停拔拔振动动5～10s，如此此反复复，直直到桩桩管全全部拔拔出。。一般般土层层内拔拔管速速度宜宜为1.2～1.5m/min，在软软弱土土层中中宜为为0.6～0.8m/min。单打法在桩管内灌满满砼后，先振振动再开始拔拔管，每次拔拔管高度0.5～1.0m，向下反插深深度0.3～0.5m。如此反复进进行，直至桩桩管全部拔出出地面。反插法能增大大桩的截面，，提高桩的承承载能力，适适宜在较差的的软土地基上上应用。反插法要求与锤击灌灌注桩相同。。复打法3.2振动沉管灌注注桩共41页第22页振动灌注桩的的适用范围除除与锤击灌注注桩相同外,并适用于稍密密及中密的碎碎石土地基。。沉管灌注桩的的关键必须严严格控制最后后两个两分钟钟的贯入度，，其值按设计计要求、或试试桩数据和当当地施工经验验确定。共41页第23页3.2振动沉管灌注注桩3.3沉管灌注桩常常见问题的处处置⑴断桩检查查：露出地面的桩桩体可用目测观察，桩体在地下下2～3m范围内断裂，，用手或脚轻轻摇会有浮振的感觉，深处的断桩桩可采用动测法检测。断桩3沉管灌注桩共41页第24页⑵防止断桩桩的措施：主要是控制桩桩的中心距大于4倍桩径,合理安排打桩桩施工顺序和和桩架行走路路线，采用跳打法和控制时间法使桩身砼终凝凝前避免振动动和扰动，认认真控制拔管速度度。⑶断桩的处处理：断桩一经发现现，应将断桩桩拔去，清理理桩孔及接桩桩面，略增大大桩身截面积积再重新浇筑筑桩身砼。桩靴进水桩管沉至设计计标高后，用用浮标可测得桩底是是否进水或进进泥；预防措施是桩尖活瓣间隙隙或预制桩头与桩桩管接触处要严密，对缝缝隙较大的桩桩尖或桩头应应及时修理或或更换；出现现桩靴进水或或进泥情况时时可先在桩管内灌灌入0.5m高水泥砂浆，，再灌入1m高砼，然后反反插打下。缩颈在流塑状态的的淤泥质土打打桩时，拔管管过程中要设设置浮标观测测每50～100cm高度内砼的灌灌入量，根据据灌入量和桩桩径的换算作作出桩形图，根据桩形图图是否异常来来监测缩颈现现象的发生；；预防措施是严格控制拔管速度在0.6～0.8m/min以内，桩管内内尽量多装砼砼，使管内砼砼高于地面或或地下水位1～1.5m以上。发现桩桩身出现缩颈颈现象及时采取复打法进进行处理。点击动画缩颈桩3.3沉管灌注桩常常见问题的处处置共41页第25页吊脚桩第一次拔管时时，观测管内内浮标可监测测桩尖活瓣或预制桩头是否打开或脱开；预防措施是采取“密振慢抽”方法，开始拔拔管50cm,将桩管反插几几下，然后再再正常拔管；；同时保持砼砼有良好的和和易性，防止止卡管或堵管，严格控制预预制桩尖的强强度和规格，，防止桩尖打碎或压入管内；发现吊脚桩桩应将桩管拔出后后填砂重打。共41页第26页3.3沉管灌注桩常常见问题的处处置4人工挖孔灌注注桩人工挖孔灌注注桩单桩承载载力大、受力力性能好、质质量可靠、沉沉降量小、无无需大型机械械设备，无振振动无噪音、、无环境污染染。人工工挖挖孔孔灌灌注注桩桩直直径径一一般般为为0.8-3m，最最大大可可达达4m，深深度度一一般般在在20m左右右，，国国内内最最深深的的为为72m。第6讲砼灌灌注注桩桩施施工工共41页第27页人工工挖挖孔孔桩桩护护壁壁有有砖护护壁壁和砼护护壁壁(直径径1.2m以上上桩桩)两种种，，施施工工方方法法是是分分段段(每段段0.8-1m左右右)开挖挖,分段段砌砌筑筑或或浇浇筑筑砼砼拱拱圈圈护护壁壁，，直直至至设设计计标标高高。。4人工工挖挖孔孔灌灌注注桩桩为确确保保人人工工挖挖孔孔桩桩施施工工安安全全，，要要有有预预防防孔孔壁壁坍坍塌塌和和产产生生流流砂砂、、管管涌涌的的措措施施，，深深孔孔要要有有可可靠靠的的排排水水、、通通风风和和照照明明设设施施。。预防防孔孔壁壁坍坍塌塌的的措措施施：：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有兴兴趣趣了了解解更更多多人人工工挖挖孔孔桩桩知知识识的的同同学学请请参参阅阅老老师师编编辑辑的的基基础础工工程程专专题题讲讲座座《人工工挖挖孔孔灌灌注注桩桩》号称称“世界界上上直直径径最最大大”的挖挖孔孔桩桩共41页第30页钢筋筋笼笼制制作作：：直径径在在1.2m内的的钢钢筋筋笼笼制制作作同同一一般般灌灌注注桩桩，，大大直直径径和和长长度度大大的的钢钢筋筋笼笼，，一一般般在在主主筋筋内内侧侧每每隔隔2.5m加设设一一道道Φ25～30mm的加强强箍箍，每每隔隔一一箍箍在在箍箍内内设设一一道道井字字加加强强支支撑撑，与与主主筋筋焊焊接接组组成成骨骨架架，，便便于于吊吊运运。。5钢筋筋笼笼吊吊放放及及桩桩头头处处理理工人人绑绑扎扎制制作作钢钢筋筋笼笼第6讲砼灌注桩施工工共41页第31页钢筋笼长度超超过10m应分段拼接，，每节主筋为为通长钢筋，，接头对焊连连接，主筋与与箍筋点焊固固定，主筋保保护层厚70mm，平整度误差差不大于50mm，四侧主筋每每隔5m设置耳环。钢钢筋笼就位应应采用小型吊吊运机具或起起重机进行，，上下节主筋筋采用帮条双双面焊连接。。大直径灌注桩桩的钢筋笼加加工5钢筋笼吊放及及桩头处理共41页第32页钢筋笼吊装5钢筋笼吊放及及桩头处理共41页第33页钢筋笼吊放送放钢筋笼防防碰钢筋笼就位5钢筋笼吊放及及桩头处理共41页第34页灌注桩桩头处处理桩间挖土承承台台高程控制桩桩头凿除剥出主筋浇浇筑砼垫层承承台钢筋绑绑扎5钢筋笼吊放及及桩头处理共41页第35页6桩基检测*工程桩应进行行单桩承载力和桩身完整性的抽样检测。。6.1单桩承载力检检测分为静载和动载二种：符合下列条件件之一的桩应应采用静载试试验⑴设计等级级为甲级的桩基；⑵地质条件复杂杂、施工质量量可靠性低；⑶在本地区区采用的新桩型或新工艺；⑷挤土群桩桩施工产生挤土效应。抽检数量：不少于总桩数数的1%，且不少于3根；当总桩数少于于50根时，不少于于2根。第6讲砼灌注桩施工工共41页第36页江苏广电城3840t桩基静载检测测现场6.1单桩承载力检检测共41页第37页对上条规定之之外的预制桩桩和满足高应应变法适用检检测范围的灌灌注桩，可采采用高应变法进行动载检测。检测数量：不宜少于总桩桩数的5%，且不得少于于10根。安装感应装装置吊起落锤设置桩垫测量落距落锤下落桩基大应变变频谱分析仪仪6.1单桩承载力力检测共41页第38页当受设备或或现场条件件限制无法法进行单桩桩承载力检检测的端承型大直直径灌注桩桩，可采用钻芯法测定桩底沉渣厚厚度并钻取桩端持力层层岩土芯样样检验桩端端持力层。检测数量：：不应少于总总桩数的5%，且不应少少于10根。钻芯法基桩桩检测桩桩身砼芯芯样质量检检查6.1单桩承载力力检测共41页第39页6.2桩身完整性性抽样检测测检测数量⑴柱下三桩或三桩以下的的承台抽检桩数不不得少于1根；⑵设计等等级为甲级，或地质条件复复杂、施工工质量可靠靠性较低的灌注桩，，抽检数量量不应少于于总桩数的的30%，且不得少少于20根；⑶其它桩桩基工程的的抽检数量量不应少于于总桩数的的20%，且不得少少于10根；⑷地下水水位以上且且终孔后桩桩端持力层层已通过核核验的人工工挖孔桩，，及单节砼砼预制桩，，抽检数量量可适当减减少，但不不应少于总总桩数的10%，且不应少少于10根。6桩基检测共41页第40页检测测方方法法对端端承承型型大大直直径径灌灌注注桩桩，，