钻孔灌注桩施工与检测技术课件

钻孔灌注桩施工与检测技术内容：1、钢筋混凝土钻孔灌注桩施工方法和质量检验标准2、基桩检测的方法与注意点桩基础是深基础应用最多的一种基础形式,它由沉入土中的桩和连接桩顶的承台或承台梁组成.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.〔承载、加固〕桩按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,上部结构荷载主要由岩层阻力承受；施工时以进入持力层深度或控制贯入度为主,桩底标高可作参考.摩擦桩完全设置在软弱土层中,将软弱土层挤密实,以提高土的密实度和承载能力,上部结构的荷载由桩端阻力和桩侧阻力共同承受,施工时以桩底设计标高为主.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〔锤击桩〕、水冲沉桩、振动沉桩和静力压桩等；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,有钻孔灌注桩、挖孔灌注桩、冲孔灌注桩、套管成孔灌注桩及爆扩成孔灌注桩等.泥浆护壁的混疑土钻孔灌注桩灌注桩与预制桩相比,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泥浆护壁成孔灌注桩、沉管灌注桩、干作业钻孔灌注桩、人工挖孔灌注桩等.1泥浆护壁成孔灌注桩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、一次清孔、安放钢筋骨架、下导管、二次清孔、浇筑水下混凝土.1.1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.护筒高1~2m,上部设1～2个溢浆孔,是用厚4～8mm钢板制成的圆筒,其内径应大于钻头直径200mm.护筒的作用：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.

在钻孔过程中,向孔中注入相对密度为1.1～1.5的泥浆,使桩孔内孔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；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；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.1.2成孔

<1>潜水钻机成孔潜水钻机成孔示意图如右图所示.GPS-10型GPS-15型

型号GPS-10底座通孔直径(m)1

钻孔深度(m)

50转盘最大扭矩（kn.m）6

转盘转速

（正反）(r/min)

44,77,139主卷扬机单绳

提升能力(kn)

30副卷扬机单绳

提升能力(kn)

20钻塔额定负荷（kn）

180钻机有效高度(m)

9钻机功率(kw)

30主机外形(工作状态)(m)

5×2.9×10.3主机重量(t)6.47

潜水钻机是一种旋转式钻孔机,防水电机的变速机和钻头密封在一起,由钻杆定位后潜入水、泥浆中进行钻孔.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.潜水钻机成孔排渣有正循环排渣和泵举反循环排渣两种.正循环排渣法:[正循环旋转钻孔]：泥浆由泥浆泵以高压从泥浆池输进钻杆内腔,经钻头的出浆口射出.底部的钻头在旋转时将土层搅成为钻渣,被泥浆悬浮,随泥浆上升而溢出,经过沉浆池沉淀净化,泥浆再循环使用.孔壁靠泥浆压力保护.

[反循环旋转钻孔]：反循环的冲洗液刚好与正循环的路由相反.

在真空泵的作用下,混合物通过钻头进入钻杆内腔,最后排泄到沉淀池中净化,再供使用.由于钻杆内径较井孔直径小得多,故钻杆内泥水上升比正循环快4~5倍,在桥梁钻孔桩成孔中处于主导地位.正反循环特点反循环相对比正循环要好,首先反循环成孔快,缩短了成孔时间,不易发生坍孔、缩颈等事故；其次反循环几乎不用单独花时间清孔,成桩质量要比正循环好.但是反循环技术相对复杂、对操作工人的技术要求相对比较高,操作不当容易引起塌孔,而且反循环钻机的价格比较高.正循环钻机只要用一台泥浆泵,而反循环钻机则需要两台泥浆泵,或一台泥浆泵和一台空气压缩机.因此,经常采用正循环钻孔,反循环清孔,在大型桥梁工程桩中大多采用反循环施工.一次清孔就是终孔后把钻杆提起一点利用钻头的搅动将钻渣通过正循环排出,二次清孔是把钻头钻杆取出后、钢筋笼和导管下好后用导管清的,是泵吸反循环清孔.

回钻刮刀钻头牙轮钻头

开钻前一定要检测钻头的直径是否符合规范要求.<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.冲击钻头形式有十字形、工字形、人字形等,一般常用十字形冲击钻头.冲孔前应埋设钢护筒,并准备好护壁材料.冲击钻机就位后,校正冲锤中心对准护筒中心,在冲程0.4～0.8m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3～4m以后,冲程可以提高到1.5～2.0m,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、转向装置是否灵活,以免掉钻.<3>冲抓锥成孔冲抓锥<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>中冲抓,但遇到坚硬土层时宜换用冲击钻施工.旋挖钻机

先进的监控仪表〔如发动机和液压系统自动监测和报警系统、钻孔深度显示、钻桅自动测斜纠偏装置〕.主要适于砂土、粘性土、粉质土等土层施工.1.3验孔、清孔验孔是检查桩位、直径、深度和孔道情况；清孔即清除孔底沉渣、淤泥浮土,减少桩基的沉降量,提高承载力.反循环清孔：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1.15～1.25.泥浆的选择：泥浆的选择要根据土质来确定.一般原土造浆比人工浆要便宜.如果土层是粘性土层,就可以原土造浆.如果土层中砂比较多的话,不适合原土造浆,用人工浆.〔膨润土〕1.4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.水下混凝土浇筑常用导管法<图2.17>.清孔以后灌注以前,在孔底会有一定量的泥浆沉淀,混凝土初灌量就是为了保证灌入的混凝土能将导管埋置一定的深度〔1.0m以上〕,将浮浆往上赶,从而保证整根桩混凝土的连续性,这样在整根桩之间就不会出现泥浆夹层.混凝土初灌量V,应能满足浇筑导管初次埋量深度h2〔≥1.0m〕和填充导管底部间隙h3〔≥0.4m〕的需要.等初灌混凝土足量灌入后,满足导管内混凝土柱和管外泥浆柱的压力平衡.γch1≥γwHwh1≥γwHw/γc〔γw为泥浆比重,γc为混凝土比重,Hw为孔内混凝土面以上深度.〕1.4浇筑水下混疑土

混凝土初灌量计算公式为：V≥πr2h1+KπR2H,式中r为导管内半径,R为钻孔半径,h1为导管内混凝土柱高度,H=h2+h3,K为充盈系数,可取1.3.

随着混凝土的上升,要适当提升和拆卸导管,导管底端埋入混凝土面以下一般应保持1.5～4m左右,不宜大于6m和不得小于1.5m,严禁把导管底端提出混凝土面.<h2=1.5～4m>1.5灌注桩施工质量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.1.5.1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.〔超灌的原因？〕<2>灌注桩成孔深度的控制要求泥浆护壁成孔应达到设计规定的深度或进入持力层达到设计要求.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.H—孔深;H′—持力层面深;ΔH′—进入持力层深；L—桩长;ΔL—桩顶至地面深；ΔL′—加灌高度；L′—有效桩长；h—钻头高；

取持力层面合格渣样时间：月日时分持力层面判定深度：米终孔判定深度：米终孔取渣样时间：月日时分终孔深度：米无沉渣面深〔一次清孔〕：米二次清孔渣面深：管外米管内米桩顶至地面深度：米砼配合比：初灌方量：砼浇灌车数：灌入体积<m3>：砼理论体积<m3>：充盈系数：注：适用于支承于基岩或砂砾石层的端承桩施工记录.表2.6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)1～3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群桩基础的中间桩

1泥浆护壁灌注桩

D≤1000mm±50<1D/6，且不大于100D/4，且不大于150D>1000mm±50100+0.01H150+0.01H2套管成孔灌注桩

D≤500mm-20<170150D>500mm1001503干作业成孔灌注桩

-20<1701504人工挖孔桩

混凝土护壁

+50<0.550150钢套管护壁

+50<11002001.5.2钢筋笼制作及安放要求钢筋笼制作时,要求主筋沿环向均匀布置,箍筋的直径及间距、主筋的保护层、加劲箍的间距等均应符合设计要求.主筋与箍筋之间宜采用焊接连接,防止烧伤.加劲箍应设在主筋外侧.加密区高度5D钢筋笼主筋的保护层允许偏差：水下灌注混凝土桩为±20mm；非水下灌注混凝土桩为±10mm.钢筋笼制作、运输、安装过程中,应采取措施防止变形,并应有保护层垫块.吊放入孔时,应避免碰撞孔壁.灌注混凝土时,应采取措施固定钢筋笼的位置〔两根吊筋〕.钢筋笼的焊接是一个质量控制重点,一般采用单面搭接焊10d,由于立焊,焊接难度较大.抽检焊接试件时建议抽取立焊试件.2.2.5.3混凝土搅拌与灌注<1>灌注混凝土前应检查混凝土的随车资料〔强度、塌落度、方量〕,并检测混凝土的塌落度.<2>灌注桩各工序应连续施工.钢筋笼放入泥浆后,4h内必须灌注混凝土.<3>灌注后,桩顶应高出设计标高一个超灌高度.灌注桩的实际浇筑混凝土量不得小于计算体积.<4>浇筑混凝土时,同一配比的试块,每班不得少于1组；泥浆护壁成孔的灌注桩,每根不得少于1组,每50方一组.<5>混凝土灌注桩的质量检验标准应符合表2.7、表2.8的规定.表2.7混凝土灌注桩钢筋笼质量检验标准

项序检查项目允许偏差(mm)检查方法主控项目1主筋间距±10用钢尺量2长度±100用钢尺量一般项目1钢筋材质检验设计要求抽样送检2箍筋间距±20用钢尺量3钢筋笼直径±20用钢尺量表2.8混凝土灌注桩质量检验标准

项序检查项目允许偏差(mm)检查方法单位数值主控项目1桩位见表2.6开挖前量护筒、开挖后量桩中心2孔深Mm+300只深不浅，用重锤测，或测钻杆、套管长度，嵌岩桩应确保嵌岩深度3桩体质量检验按基桩检测规范按基桩检测技术规范4混凝土强度设计要求试件报告或钻芯取样送检5承载力按基桩检测规范按基桩检测技术规范一般项目1垂直度见表2.6检验器规格尺寸：直径等于桩孔设计直径，长度为3倍桩径2桩径见表2.6井径仪或超声波检测，干施工时用钢尺项序检查项目允许偏差或允许值(mm)检查方法单位数值一般项目3泥浆面标高(高于地下水位)M0.5~1.0目测4沉渣厚度：端承桩摩擦桩mmmm≤50≤150用沉渣仪或重锤测量5坍落度：水下灌注mm160~220坍落度仪6钢筋笼安装深度mm±100用钢尺量7混凝土充盈系数>1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1.5.3施工验收资料桩基施工验收应包括以下资料：<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更情况.<3>桩位测量放线资料.<4>桩孔、钢筋、混凝土工程施工等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.1.5.4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.<2>按不同类型桩的施工特点,制定相应的安全措施.泥浆池的围护与及时外运桩头空灌部分的回填桩机的稳固钢筋笼吊装临时用电的管理〔三级配电三级保护,主要是漏电〕凿桩2基桩检测工程桩应进行单桩承载力和桩身完整性抽样检测.基桩检测方法根据检测目的有如下几点方法：⑴单桩竖向抗压静载试验⑵单桩竖向抗拔静载试验⑶单桩水平静载试验⑷钻芯法⑸低应变法⑹高应