桩基工程技术.pptx

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1、灌注桩施工类型灌注桩施工类型第1页/共141页常用的灌注桩设桩工艺选择参考表常用的灌注桩设桩工艺选择参考表第2页/共141页灌注桩施工一般规定灌注桩施工一般规定一一 灌注桩基础施工前应取得的资料灌注桩基础施工前应取得的资料 1)建筑场地的桩基岩土工程报告书。2)桩基础工程施工图，包括桩的类型与尺寸、桩位平面布置图、桩与承台连接、桩的配筋与混凝土强度等级以及承台构造等。3)桩试成孔、试灌注、桩工机械试运转报告。试成孔的数量不得少于2个，以便核对地质资料，检验所选的设备、施工工艺以及技术要求是否适宜。如果出现缩颈、坍孔、回淤、吊脚、贯穿力不足、贯入度(或贯入速度)不能满足设计要求的情况时，应拟定补

2、救技术措施，或重新考虑施工工艺，或选择更合适的桩型。4)桩的静载试验和动测试验资料。5)主要施工机械及配套设备的技术性能。第3页/共141页灌注桩施工一般规定灌注桩施工一般规定二二 成成 孔孔 1 成孔设备成孔设备 就就位位后后，必必须须平平正正、稳稳固固，确确保保在在施施工工中中不不发发生生倾倾斜斜、移移动动，容容许许垂垂直直偏偏差差为为0.30.3，为为准准确确控控制制成成孔孔深深度度，应应在在桩桩架架或或桩桩管管上上作作出出控控制制深深度度的的标标尺尺，以以便便在施工中进行观测、记录。在施工中进行观测、记录。2 成孔的控制深度成孔的控制深度 1)1)对对于于摩摩擦擦桩桩，必必须须保保证证

3、设设计计桩桩长长，当当采采用用沉沉管管法法成成孔孔时时，桩桩管管入入土土深深度度的的控控制以标高为主，并以贯入度制以标高为主，并以贯入度(或贯入速度或贯入速度)为辅。为辅。2)2)对对于于摩摩擦擦桩桩、摩摩擦擦端端承承桩桩和和端端承承桩桩，当当采采用用钻钻、挖挖、冲冲成成孔孔时时，必必须须保保证证桩桩孔孔进进入入桩桩端端持持力力层层达达到到设设计计要要求求的的深深度度，并并将将孔孔底底清清理理干干净净。当当采采用用沉沉管管法法成成孔孔时时，桩桩管管入入土土深深度度的的控控制制以以贯贯入入度度(或或贯贯入入速速度度)为为主主，与与设设计计持持力力层层标标高高相相对对照照为辅。为辅。3 保证成孔全

4、过程安全生产，应做好的工作保证成孔全过程安全生产，应做好的工作 1)1)现现场场施施工工和和管管理理人人员员应应了了解解成成孔孔工工艺艺、施施工工方方法法和和操操作作要要点点，以以及及可可能能出出现现的的事事故故和和应应采取的预防处理措施。采取的预防处理措施。2)2)检查机具设备的运转情况、机架有无松动或移位，防止桩孔发生移动或倾斜。检查机具设备的运转情况、机架有无松动或移位，防止桩孔发生移动或倾斜。3)3)钻孔桩的孔口必须加盖。钻孔桩的孔口必须加盖。4)4)桩孔附近严禁堆放重物。桩孔附近严禁堆放重物。5)5)随时查看桩施工附近地面有无开裂现象，防止机架和护筒等发生倾斜或下沉。随时查看桩施工附

5、近地面有无开裂现象，防止机架和护筒等发生倾斜或下沉。6)6)每每根根钻钻孔孔桩桩的的施施工工应应连连续续进进行行，如如因因故故停停机机，应应及及时时提提上上钻钻具具，保保护护孔孔壁壁，防防止止造造成成塌塌孔事故。同时应记录停机时间和原因。孔事故。同时应记录停机时间和原因。第4页/共141页灌注桩施工一般规定灌注桩施工一般规定三三 钢筋笼制作与安放钢筋笼制作与安放 1)钢筋笼的绑扎场地应选择在运输和就位等都比较方便的场所，最好设置在现场内。2)钢筋的种类、钢号及尺寸规格应符合设计要求。3)钢筋进场后应按钢筋的不同型号、不同直径、不同长度分别堆放。4)钢筋笼绑扎顺序大致是先将主筋等间距布置好，待固

6、定住架立筋(即加强箍筋)后，再按规定间距安设箍筋。箍筋、架立筋与主筋之间的接点可用电弧焊接等方法固定。在直径为23m级的大直径桩中，可使用角钢作为架立钢筋，以增大钢筋笼刚度。5)从加工、组装精度，控制变形要求以及起吊等综合因素考虑，钢筋笼分段长度一般宜定在8m左右。但对于长桩，当采取一些辅助措施后也可定为12m左右或更长一些。6)钢筋笼下端部的加工应适应钻孔情况。在贝诺特法中，为防止在拔出套管时将钢筋笼带上来，在钢筋笼底部加上架立筋，有时可将1420的钢筋安装成井字型钢筋。在反循环钻成孔和钻斗钻成孔法中，应将箍筋及架立筋预先牢固地焊到钢筋笼端部上。这样当将钢筋笼插到孔底时，可有效地防止架立筋插

7、到桩端处的地基中。7)为了防止钢筋笼在装卸、运输和安装过程中产生不同的变形，可采取下列措施：在适当的间隔处应布置架立筋，并与主筋焊接牢固，以增大钢筋笼刚度。在钢筋笼内侧暂放支撑梁，以补强加固，等将钢筋笼插入桩孔时，再卸掉该支撑梁。在钢筋笼外侧或内侧的轴线方向安设支柱。第5页/共141页灌注桩施工一般规定灌注桩施工一般规定 8)钢筋笼的保护层：为确保桩身混凝土保护层的厚度，一般都在主筋外侧安设钢筋定位器，其外形呈圆弧状突起。定位器在贝诺特法中通常使用直径812mm左右的普通圆钢，而在反循环钻成孔法和钻斗钻成孔法中，为了防止桩孔侧面受到损坏，大多使用宽度为50mm左右的钢板，长度400500mm(

8、见图)。在同一断面上定位器有46处，沿桩长的间距2 10m。图 钢筋定位器 9)钢筋笼堆放，应考虑安装顺序、钢筋笼变形和防止事故等因素，以堆放两层为好。如果能合理地使用架立筋牢固绑扎，可以堆放三层。10)钢筋笼沉放，要对准孔位、扶稳、缓慢、避免碰撞孔壁，到位后应立即固定。大直径桩的钢筋笼通常是利用吊车将钢筋笼吊入桩孔内。当桩长度较大时，钢筋笼可采用逐段接长法放入孔内。即先将第一段钢筋笼放入孔中，利用其上部架立筋暂固定在套管(贝诺特桩)或护筒(泥浆护壁钻孔桩)等上部。此时主筋位置要正确、竖直。然后吊起第二段钢筋笼，对准位置后用绑扎或焊接等方法接长后放人钻孔中。如此逐段接长后放入到预定位置。待钢筋

9、笼安设完毕后，一定要检测确认钢筋顶端的高度。第6页/共141页灌注桩施工一般规定灌注桩施工一般规定四四 灌注混凝土灌注混凝土 1 灌注混凝土宜采用的方法灌注混凝土宜采用的方法 1)导管法用于孔内水下灌注。2)串筒法用于孔内无水或渗水量很小时灌注。3)短护筒直接投料法用于孔内无水或虽孔内有水但能疏干时灌注。4)混凝土泵可用于混凝土灌注量大的大直径钻、挖孔桩。2 灌注混凝土应遵守的规定灌注混凝土应遵守的规定 1)检查成孔质量合格后应尽快灌注混凝土。桩身混凝土必须留有试件，直径大于lm的桩，每根桩应有l组试块，且每个灌注台班不得少于l组，每组3件。2)混凝土灌注充盈系数(实际灌注混凝土体积与按设计桩

10、身直径计算体积之比)不得小于1；一般土质为1.1；软土为1.21.3。第7页/共141页灌注桩施工一般规定灌注桩施工一般规定 3)每根桩的混凝土灌注应连续进行。对于水下混凝土及沉管成孔从管内灌注混凝土的桩，在灌注过程中应用浮标或测锤测定混凝土的灌注高度，以检查灌注质量。4)灌注混凝土至桩顶时，应适当超过桩顶设计标高，以保证在凿除浮浆层后，桩顶标高和桩顶混凝土质量能符合设计要求。5)当气温低于0时，灌注混凝土应采取保温措施，灌注时的混凝土温度不应低于3；桩顶混凝土未达到设计强度的50前不得受冻。当气温高于30时，应根据具体情况对混凝土采取缓凝措施。6)灌注结束后，应设专人做好记录。3 主筋的混凝

11、土保护层厚度主筋的混凝土保护层厚度 1)不应小于30mm(非水下灌注混凝土)。2)不应小于50mm(水下灌注混凝土)。第8页/共141页灌注桩施工一般规定灌注桩施工一般规定五五 质量管理质量管理 1)灌注桩施工必须坚持质量第一的原则，推行全面质量管理(全方位、全天候、全员、全过程的质量管理)。特别要严格把好成孔(对钻孔和清孔，对沉管桩包括沉管和拔管以及复打等)、下钢筋笼和灌混凝土等几道关键工序。每一工序完毕时，均应及时进行质量检验，上一工序质量不符合要求，下一工序严禁凑合进行，以免存留隐患。每一工地应设专职质量检验员，对施工质量进行检查监督。2)灌注桩根据其用途、荷载作用性质的不同，其质量标准

12、有所不同，施工时必须严格按其相应的质量标准和设计要求执行。3)灌注桩质量要求，主要是指成孔、清孔、拔管、复打，钢筋笼制作、安放，混凝土配制、灌注等工艺过程的质量标准。每个工序完工后，必须严格按质量标准进行质量检测，并认真做好记录。第9页/共141页干作业螺旋钻孔灌注桩干作业螺旋钻孔灌注桩一一 基本原理基本原理 干作业螺旋钻孔灌注桩按成孔方法可分为长螺旋钻孔灌注桩和短螺旋钻孔灌注桩。长螺旋钻成孔施工法是用长螺旋钻孔机的螺旋钻头，在桩位处就地切削土层，被切土块钻屑随钻头旋转，沿着带有长螺旋叶片的钻杆上升，输送到出土器后自动排出孔外，然后装卸到小型机动翻斗车(或手推车)中运走，其成孔工艺可实现全部机

13、械化。短螺旋钻成孔施工法是用短螺旋钻孔机的螺旋钻头，在桩位处就地切削土层，被切土块钻屑随钻头旋转，沿着带有数量不多的螺旋叶片的钻杆上升，积聚在短螺旋叶片上，形成“土柱”，此后靠提钻、反转、甩土，将钻屑散落在孔周。一般，每钻进0.51.0m就要提钻甩土一次。用以上两种螺旋钻孔机成孔后，在桩孔中放置钢筋笼或插筋，然后灌注混凝土成桩。第10页/共141页干作业螺旋钻孔灌注桩干作业螺旋钻孔灌注桩二二 优优 缺缺 点点 1 优优 点点 1)振动小，噪声低，不扰民。2)一般土层中，用长螺旋钻孔机钻一个深12m、直径400mm的桩孔，作业时间只需78min，其钻进效率远非其他成孔方法可比，加上移位、定位，正

14、常情况下，长螺旋钻孔机一个台班可钻成深12m、直径400mm的桩孔2025个。3)无泥浆污染。4)造价低。5)设备简单，施工方便。6)混凝土灌注质量较好。因是干作业成孔，混凝土灌注质量隐患通常比水下灌注或振动套管灌注等要少得多。2 缺缺 点点 1)桩端或多或少留有虚土。2)单方承载力(即桩单位体积所提供的承载力)较打入式预制桩低。3)适用范围限制较大。第11页/共141页干作业螺旋钻孔灌注桩干作业螺旋钻孔灌注桩三三 适用范围适用范围 干作业螺旋钻成孔适用于地下水位以上的填土层、粘性土层、粉土层、砂土层和粒径不大的砾砂层。但不宜用于地下水位以下的上述各类土层以及碎石土层、淤泥层、淤泥质土层。对非

15、均质含碎砖、混凝土块、条块石的杂填土层及大卵砾石层，成孔困难大。国产长螺旋钻孔机，桩孔直径为300800m，成孔深度在26m以下。国产短螺旋钻孔机，桩孔最大直径可达1828mm，最大成孔深度可达70m(此时桩孔直径为1500mm)。第12页/共141页干作业螺旋钻孔灌注桩干作业螺旋钻孔灌注桩四四 螺旋钻孔机分类螺旋钻孔机分类 1)按钻杆上螺旋叶片多少，可分为长螺旋钻孔机(又称全螺旋钻孔机，即整个钻杆上都装置螺旋叶片)和短螺旋钻孔机(其钻具只是临近钻头23m内装置带螺旋叶片的钻杆)。2)按装载方式，螺旋钻机底盘可分为履带式、步履式、轨道式和汽车式。3)按钻孔方式，螺旋钻机可分为单根螺旋钻孔的单轴

16、式和多根螺旋钻孔的多轴式。在通常情况下，都采用单轴式螺旋钻机；多轴式螺旋钻机一般多用于地基加固和排列桩等施工。4)按驱动方式，螺旋钻机可分为风动、内燃机直接驱动、电动机传动和液压马达传动，后两种驱动方式用得最多。第13页/共141页干作业螺旋钻孔灌注桩干作业螺旋钻孔灌注桩五五 长螺旋钻孔机的配套打桩架长螺旋钻孔机的配套打桩架 国内长螺旋钻孔机多与轨道式，步履式和悬臂式履带式打桩架配套使用。轨道式打桩架采用轨道行走底盘。液压步履式打桩架以步履方式移动桩位和回转，不需铺枕木和钢轨。机动灵活，移动桩位方便，打桩效率较高，是一种具有我国自己特点的打桩架。第14页/共141页干作业螺旋钻孔灌注桩干作业螺

17、旋钻孔灌注桩图-8 液压步履式长螺旋钻机l一减速箱总成 2一臂 架 3一钻 杆 4一中间导向套 5一出土装置 6一前支腿 7一操纵室8一斜 撑 9一中 盘 10一下 盘 11一上 盘 12一卷扬机 13一后支腿 14一液压系统第15页/共141页干作业螺旋钻孔灌注桩干作业螺旋钻孔灌注桩 悬臂式履带式打桩架以通用型履带起重机为主机，以起重机吊杆悬吊打桩架导杆，在起重机底盘与导杆之间用叉架连接。此类桩架可容易地利用已有的履带起重机改装而成，桩架构造简单，操纵方便，但垂直精度调节较差。汽车式长螺旋钻孔移动桩位方便，但钻孔直径和钻深均受到限制。国外的长螺旋钻孔机动力头多与三点支撑式履带式打桩架配套使用

18、。三点支撑式履带式打桩架是以专用履带式机械为主机，配以钢管式导杆和两根后支撑组成，是国内外最先进的一种桩架。一般采用全液压传动，履带中心距可调，导杆可单导向也可双导向，还可自转90。三点支撑式履带式打桩架的特点：垂直精度调节灵活；整机稳定性好；同类主机可配备几种类型的导杆，以悬挂各种类型的柴油锤、液压锤和钻孔机动力头；不需外部动力源；拆装方便，移动迅速。第16页/共141页干作业螺旋钻孔灌注桩干作业螺旋钻孔灌注桩六六 长螺旋钻孔灌注桩施工程序长螺旋钻孔灌注桩施工程序 1)钻孔机就位。钻孔机就位后，调直桩架导杆，再用对位圈对桩位，读钻深标尺的零点。2)钻进。用电动机带动钻杆转动，使钻头螺旋叶片旋

19、转削土，土块随螺旋叶片上升，经排土器排出孔外。3)停止钻进及读钻孔深度。钻进时要用钻孔机上的测深标尺或在钻孔机头下安装测绳，掌握钻孔深度。4)提起钻杆。5)测孔径、孔深和桩孔水平与垂直偏差。达到预定钻孔深度后，提起钻杆，用测绳在手提灯照明下测量孔深及虚土厚度，虚土厚度等于钻深与孔深的差值。6)成孔质量检查。把手提灯吊入孔内，观察孔壁有无塌陷、胀缩等情况。7)盖好孔口盖板。8)钻孔机移位。9)复测孔深和虚土厚度。10)放混凝土溜筒。11)放钢筋笼。12)灌注混凝土。13)测量桩身混凝土的顶面标高。14)拔出混凝土溜筒。第17页/共141页干作业螺旋钻孔灌注桩干作业螺旋钻孔灌注桩七七 短螺旋钻孔灌

20、注桩施工程序短螺旋钻孔灌注桩施工程序 短螺旋钻孔灌注桩的施工程序，基本上与长螺旋钻孔灌注桩一样，只是第二项施工程序钻进，有所差别。被短螺旋钻孔机钻头切削下来的土块钻屑落在螺旋叶片上，靠提钻反转甩落在地上。这样钻成一个孔需要多次钻进，提钻和甩土。第18页/共141页干作业螺旋钻孔灌注桩干作业螺旋钻孔灌注桩八八 施工特点施工特点 1 长螺旋钻成孔施工特点长螺旋钻成孔施工特点 长螺旋钻成孔速度快慢主要取决于输土是否通畅，而钻具转速的高低对土块钻屑输送的快慢和输土消耗功率的大小都有较大影响，因此合理选择钻削转速是成孔工艺的一大要点。当钻进速度较低时，钻头切削下来的土块钻屑送到螺旋叶片上后不能自动上升，

21、只能被后面继续上来的钻屑推挤上移，在钻屑与螺旋面间产生较大的摩擦阻力，消耗功率较大，当钻孔深度较大时，往往由于钻屑推挤阻塞，形成“土塞”而不能继续钻进。当钻进速度较高时，每一个土块受其自身离心力所产生土块与孔壁之间的摩擦力的作用而上升。在实际工作中，应使钻具的转速为临界转速的1.21.3倍，以保持顺畅输土，便于疏导，避免堵塞。为保持顺畅输土，除了要有适当高的转速之外，需根据土质等情况，选择相应的钻压和进给量。在正常工作时，进给量一般为每转1030mm，砂土中取高值，粘土中取低值。总的说来，长螺旋钻成孔，宜采用中、高转速，低扭矩，少进刀的工艺，使得螺旋叶片之间保持较大的空间，就能收到自动输土、钻

22、进阻力小、成孔效率高的效果。第19页/共141页干作业螺旋钻孔灌注桩干作业螺旋钻孔灌注桩2 短螺旋钻成孔施工特点短螺旋钻成孔施工特点 短螺旋钻机的钻具在临近钻头23m内装置带螺旋叶片的钻杆。成孔需多次钻进、提钻、甩土。一般为正转钻进，反转甩土，反转转速为正转转速的若干倍。因升降钻具等辅助作业时间长，其钻削效率不如长螺旋钻机高。为缩短辅助作业时间，多采用多层伸缩式钻杆。短螺旋钻孔省去了长孔段输入土块钻屑的功率消耗，其回转阻力矩小。在大直径或深桩孔的情况下，采用短螺旋钻施工较合适。第20页/共141页干作业螺旋钻孔灌注桩干作业螺旋钻孔灌注桩九九 施工注意事项施工注意事项 1 钻进时应遵守的规定钻进

23、时应遵守的规定 1)开钻前应纵横调平钻机，安装导向套(长螺旋钻孔机的情况)。2)在开始钻进，或穿过软硬土层交界处时，为保持钻杆垂直，宜缓慢进尺。在含砖头、瓦块的杂填土层或含水量较大的软塑粘性土层中钻进时，应尽量减少钻杆晃动，以免扩大孔径。3)钻进过程中如发现钻杆摇晃或难钻进时，可能遇到硬土、石块或硬物等，这时应立即提钻检查，待查明原因并妥善处理后再钻，否则较易导致桩孔严重倾斜、偏移，甚至使钻杆、钻具扭断或损坏。4)钻进过程中应随时清除孔口积土和地面散落土。遇到孔内渗水、塌孔、缩颈等异常情况时，应将钻具从孔内提出，然后会同有关部门研究处理。5)在砂土层中钻进如遇地下水，则钻深应不超过初见水位，以

24、防塌孔。6)在硬夹层中钻进时可采取以下方法：对于均质的冻土层、硬土层可采用高转速，小给进量，均压钻进。对于直径小于10cm的石块和碎砖，可用普通螺旋钻头钻进。对于直径大于成孔直径14的石块，宜用合金耙齿钻头钻进。石块一部分可挤进孔壁，一部分沿螺旋钻杆输出钻孔。对于直径很大的石块、条石、砖堆，可用镶有硬合金的筒式钻头钻进，钻透后硬石砖块挤入钻筒内提出。7)钻孔完毕，应用盖板盖好孔口，并防止在盖板上行车。8)采用短螺旋钻孔机钻进时，每次钻进深度应与螺旋长度大致相同。第21页/共141页干作业螺旋钻孔灌注桩干作业螺旋钻孔灌注桩2 清理孔底虚土时应遵守的规定清理孔底虚土时应遵守的规定 钻到预定钻深后，

25、必须在原深处进行空转清土，然后停止转动，提起钻杆。注意在空转清土时不得加深钻进；提钻时不得回转钻杆。孔底虚土厚度超过质量标准时，要分析和采取措施。3 灌注混凝土应遵守的规定灌注混凝土应遵守的规定 1)混凝土应随钻随灌，成孔后不要过夜。遇雨天，特别要防止成孔后灌水，冬季要防止混凝土受冻。2)钢筋笼必须在浇注混凝土前放入，放时要缓慢并保持竖直，注意防止放偏和刮土下落，放到预定深度时将钢筋笼上端妥善固定。3)桩顶以下5m内的桩身混凝土必须随灌注随振捣。4)灌注混凝土宜用机动小车或混凝土泵车。当用搅拌运输车灌注时，应防止压坏桩孔。5)混凝土灌至接近桩顶时，应随时测量桩身混凝土顶面标高，避免超长灌注，同

26、时保证在凿除浮浆层后，桩顶标高和质量能符合设计要求。6)桩顶插筋，保持竖直插进，保证足够的保护层厚度，防止插斜插偏。7)混凝土坍落度一般保持为810cm，强度等级不小于C20；为保证其和易性及坍落度，应注意调整含砂率、掺减水剂和粉煤灰等掺合料。第22页/共141页干作业螺旋钻孔灌注桩干作业螺旋钻孔灌注桩十十 干作业螺旋钻孔灌注桩常遇问题、原因和处理方法干作业螺旋钻孔灌注桩常遇问题、原因和处理方法常遇问题主要原因处理方法桩孔倾斜场地不平保持地面平整桩架导杆不竖直调整导杆垂直度钻机缺少调平装置钻机需备有底盘调平手段钻杆弯曲将钻杆调直，保持钻杆不直不钻进钻具连接不同心调整钻具使其同心钻头导向尖与钻杆

27、轴线不同心调整同心度长螺旋钻孔未带导向圈作业，钻具下端自由摆动坚持无导向圈不钻进钻头底两侧土层软硬不均钻进时应减轻钻压，控制进给速度遇地下障碍物、孤石等可采用筒式钻头钻进，如还不行则挪位另行钻孔；如障碍物位置较浅，清除后填土再钻第23页/共141页干作业螺旋钻孔灌注桩干作业螺旋钻孔灌注桩常遇问题主要原因处理方法钻进困难遇坚硬土层换钻头遇地下障碍物(石块、混凝土块等)障碍物埋得浅，清除后填土再钻；障碍物埋得较深时，移位重钻钻进速度太快造成憋钻控制钻进速度，对于饱和粘性土层可采用慢速高扭矩方式钻孔，在硬土层中钻孔时，可适当往孔中加水钻杆倾斜太大造成憋钻调正钻杆垂直度钻机功率不够，钻头倾角和转速选择

28、不合适根据工程地质条件，选择合适的钻机、钻头和转速第24页/共141页干作业螺旋钻孔灌注桩干作业螺旋钻孔灌注桩常遇问题主要原因处理方法塌 孔地表水通过地表松散填土层流窜入孔内疏干地表积存的天然水流塑淤泥质土夹层中成孔，孔壁不能直立而塌落尽量选用其它有效成孔方法，塌孔处理采取投入黄土及灰土，捣实后重新钻进，也可先钻至塌孔以下12m，用豆石低等级混凝土(C5C10)填至进塌孔以上1m，待混凝土初凝后再钻至设计标高局部有上层滞水渗漏采用电渗井降水，可在该区域内，先钻若干个孔，深度透过隔水层到砂层，在孔内填入级配卵石，让上层滞水渗漏到桩孔下砂层后钻孔孔底部的砂卵石、卵石造成孔壁不能直立采用深钻方法，任

29、其塌落，但要保证设计桩长钻具弯曲严格选配同心度高的钻具钻压不足，长时间空转虚钻，造成对稳定性差的土层的强力机械扰动，由局部孔段超径丽演化成孔壁坍塌正确选用成孔技术参数第25页/共141页干作业螺旋钻孔灌注桩干作业螺旋钻孔灌注桩常遇问题主要原因处理方法孔 底虚土过多在松散填土或含有大量炉灰、砖头、垃圾等杂填土层或在流塑淤泥、松砂、砂卵石、卵石夹层中钻孔，成孔过程中或成后土体容易坍塌探明地质条件，避开可能大量塌孔的地点施工，或选用不同工艺孔口土未及时清理，甚至在孔口周围堆积大量钻出的土，提钻或踩踏回落孔底及时清理孔口土成孔后，孔口为放盏板，孔口土回落孔底；成孔后未及时灌注成孔后及时加盖板，当天成孔

30、必须当天灌注混凝土钻杆加工不直，或使用中变形，或钻连接法兰不平而使钻杆连接后弯曲，因此钻进过程中钻杆晃动，造成局部扩径，提钻后回落校直钻杆，填平法兰放混凝土漏斗或钢筋笼时，孔口土或孔壁土被碰撞掉入孔底竖直放混凝土漏斗或钢筋笼第26页/共141页干作业螺旋钻孔灌注桩干作业螺旋钻孔灌注桩常遇问题主要原因处理方法桩身混凝土质量差分段放置钢筋笼，分段灌注通长放置钢筋笼，然后灌注，以避免桩身夹土水泥过期，骨料含泥量大，配比不当按规范控制材料及配比质量混凝土振捣不密实，出现蜂窝、空洞桩顶下45m内的混凝土必须用振捣棒振实第27页/共141页长螺旋水下灌注成桩技术长螺旋水下灌注成桩技术1 概概 述述 长螺旋

31、水下成桩技术是采用长螺旋钻孔至设计标高，利用混凝土泵将混凝土从钻头底压出，边压灌混凝土边提钻直至成桩，然后利用专门振动装置将钢筋笼一次播入桩体，形成钢筋混凝土桩。后插钢筋笼与压灌混凝土宜连续进行。与普通水下灌注桩施工工艺相比，长螺旋水下成桩施工，由于不需要泥浆护壁，故无泥皮，无沉渣，无泥浆污染，施工速度快，造价低。此技术的关键是长螺旋钻孔泵送混凝土成桩技术、振动锤及夹具、钢筋笼导入管、导入管与钢筋笼的连接方式。该技术适用于水位较高、易塌孔、长螺旋钻孔机能够钻进的土层(填土、黏土、粉质黏土、黏质粉土、粉细砂、中粗砂及卵石层等)及岩层(采用特殊的锥螺旋凿岩钻头时)桩径4001000mm、桩长不超过

32、30m的灌注桩水下施工，但完全或主要为砂性土及卵石的地层条件应慎用。第28页/共141页长螺旋水下灌注成桩技术长螺旋水下灌注成桩技术2 施工要点施工要点(1)施工工艺施工工艺 采用长螺旋水下灌注成柱技术施工时，采用的施工工艺如图所示。长螺旋水下成桩工艺施工流程第29页/共141页长螺旋水下灌注成桩技术长螺旋水下灌注成桩技术 1)长螺旋钻机就位，钻孔至预定设计标高；2)打开长螺旋钻杆的钻头活门，利用混凝土泵将搅拌好的混凝土通过钻杆内管压至钻头底端，边压混凝土边拔管，直至成素混凝土桩；3)利用专门的钢筋笼送放装置将制作好的钢筋笼送放至设计标高；4)边振动边提拔钢筋笼送放装置，并使桩身混凝土振捣密实

33、。(2)工艺要点工艺要点1)成成 孔孔 成孔应当注意以下几点：a长螺旋钻机能钻进设计要求穿透的土层，当需穿越老黏土、厚层砂土、碎石土以及塑性指数大于25的黏土时，应进行试钻。b长螺旋钻机定位后，应进行预检，钻头与桩点偏差不得大于20mm，刚接触地面时，下钻速度应慢；钻机钻进过程中，不宜反转或提升钻杆。c钻进过程中，如遇到卡钻、钻机摇晃、偏斜或发生异常的声响时，应立即停钻，查明原因，采取相应措施后方可继续作业。2)配制混凝土配制混凝土 应注意以下几点：a根据桩身混凝土的设计强度等级，满足设计要求，不小于C20。通过试验确定混凝土配合比；混凝土坍落度宣为200220mm。b水泥用量不得少于300k

34、gm3。c宜加粉煤灰和外加剂，宜采用I级粉煤灰，用量不少于75kgm3。d粗骨料可用卵石或碎石，最大粒径不宜大于16mm(当桩径为400600mm时)，不宜大于20mm(当桩径为800mm、1000mm时)。第30页/共141页长螺旋水下灌注成桩技术长螺旋水下灌注成桩技术3)泵送混凝土泵送混凝土 应注意以下几点：a混凝土泵应根据桩径选型，安放位置应与钻机的施工顺序相配合，泵管布置尽量减 少弯道，泵与钻机的距离不宜超过60m。b混凝土的泵送宜连续进行，当钻机移位时，混凝土泵料斗内的混凝土应连续搅拌，泵送混凝土时，料斗内混凝土的高度不得低于400mm，以防吸进空气造成堵管。c混凝土输送泵管尽可能保

35、持水平，长距离泵送时，泵管下面应垫实。d当气温高于30时，宜在输送泵管上覆盖隔热材料，每隔一段时间洒水湿润，以防管内混凝土失水离析，造成泵管堵塞。e开始灌注混凝土时，宜先将钻杆提升300500mm，且初灌注混凝土时，应暂停10 20s后加压，再缓慢提升钻杆。提钻速度应根据土层情况确定，且应与混凝土泵送量相匹配，保证管内有一定高度的混凝土，提钻速度一般宜为1.21.5mmin。f钻进地下水以下的砂土层时，应有防止钻杆内进水的措施，压灌混凝土应连续进行。g压灌桩的充盈系数应为1.021.20。桩顶混凝土超灌高度不宜小于0.30.5m。h成桩后，应及时消除钻杆及软管内残留混凝土。长时间停置时，应采用

36、清水将钻杆、泵管、混凝土泵清洗干净。第31页/共141页长螺旋水下灌注成桩技术长螺旋水下灌注成桩技术4)植入钢筋笼植入钢筋笼 应注意以下几点：a钢筋笼应按设计施工，保护层厚度不小于50mm。b混凝土灌注结束后，应立即用振动器将钢筋笼插入混凝土桩体中。此处是技术关键。c混凝土的和易性是钢筋笼植入到位(到设计深度)的充分条件，经验表明，桩孔内混凝土坍落度损失过快，是造成植笼失败和桩身质量缺陷的关键因素之一。d振动锤的选择及下拉式刚性传力杆的设置是钢筋笼植入到位的核心技术。第32页/共141页长螺旋水下灌注成桩技术长螺旋水下灌注成桩技术3 监理要点监理要点(1)方案审查方案审查 施工前监理工程师应要

37、求施工单位报送专项施工方案进行审查。审查的重点是成孔、混凝土配制、混凝土泵送和植入钢筋笼四个重点工艺环节的技术方案与措施，重点审查方案的合理性，技术组织措施的具体性与全面性，国家强制性标准要求的符合性。(2)材料设备审查材料设备审查 在正式施工之前，监理工程师应按照要求，对施工单位提交的材料和设备报审表进行审查，检查水泥、钢筋等原材料是否符合要求，设备是否满足施工要求。当采用商品混凝土时，要按照混凝土的技术指标进行审查。(3)施工控制施工控制 依据建筑地基基础工程质量施工验收规范GB 502022002、建筑桩基技术规范的相关要求进行控制。在施工过程中，采用旁站监理和巡视检查等手段，检查施工单

38、位是否严格按照批准的施工方案和技术措施进行施工，控制应以成孔、混凝土配制、混凝土泵送和植入钢筋笼四个重点工艺环节为重点，发现质量隐患及时下达监理指令。第33页/共141页反循环钻成孔灌注桩反循环钻成孔灌注桩 反循环钻成孔施工法是在桩顶处设置护筒(其直径比桩径大15左右)，护筒内的水位要高出自然地下水位2m以上，以确保孔壁的任何部分均保持0.02MPa以上的静水压力，保护孔壁不坍塌，因而钻挖时不用大套管。钻机工作时，旋转盘带动钻杆端部的钻头钻挖孔内土。在钻进过程中，冲洗液从钻杆与孔壁间的环状间隙中流入孔底，并携带被钻挖下来的岩土钻渣，由钻杆内腔返回地面；与此同时，冲洗液又返回孔内形成循环，这种钻

39、削方法称为反循环钻削。反循环钻成孔施工按冲洗液(指水或泥浆)循环输送的方式、动力来源和工作原理可分为泵吸、气举和喷射等方法。气举反循环，因钻杆下端喷嘴喷出压缩空气，使泥浆与气在钻杆内形成密度比水还轻的混合物，而被钻杆外水柱压升。喷射反循环，利用射流泵在钻杆顶端射出的高速水流在钻杆内产生负压，而使钻杆内泥浆上升。国内的钻孔灌注桩施工由于桩孔深度较浅，多采用泵吸反循环钻进成孔。第34页/共141页反循环钻成孔灌注桩反循环钻成孔灌注桩泵吸反循环钻进成孔1钻 杆 2钻 头 3旋转台盘 4液压马达 5液压泵 6方形传动杆 7砂石泵8吸渣软管 9真空柜 l0真空泵 ll真空软管 12一冷却水槽 13一泥浆

40、沉淀池第35页/共141页反循环钻成孔灌注桩反循环钻成孔灌注桩一一 反循环钻成孔灌注桩优缺点反循环钻成孔灌注桩优缺点 1 优优 点点 1)振动小、噪声低。2)除个别特殊情况外，一般可不必使用稳定液，只用天然泥浆即可保护孔壁。3)因钻挖钻头不必每次上下排弃钻渣，只要接长钻杆，就可以进行深层钻挖。目前最大成孔直径为4.0m，最大成孔深度为90m。4)用特殊钻头可钻岩石。5)反循环钻成孔采用旋转切削方式，钻挖靠钻头平稳的旋转，同时将土砂和水吸升；钻孔内的泥浆压力抵消了孔隙水压力，从而避免涌砂等现象。因此，反反循循环环钻钻孔孔是是对对付付砂砂土土层层最适宜的成孔方式最适宜的成孔方式，这样，可钻挖地下水

41、位下厚细砂层(厚度5m以上)。6)可进行水上施工。7)钻速度较快。例如，对于普通土质、直径1m，深度3040m左右的桩，每天可完成一根。第36页/共141页反循环钻成孔灌注桩反循环钻成孔灌注桩2 缺缺 点点 1)很难钻挖比钻头的吸泥口径大的卵石(15cm以上)层。2)土层中有较高压力的水或地下水流时，施工比较困难(针对这种情况，需加大泥浆压力方可钻削)。3)如果水压头和泥水密度等管理不当，会引起坍孔。4)废泥水处理量大，钻挖出来的土砂中水分多，弃土困难。5)由于土质不同，钻挖时桩径扩大1020左右，混凝土的数量将随之增大。6)暂时架设的规模大。第37页/共141页反循环钻成孔灌注桩反循环钻成孔

42、灌注桩二二 适用范围适用范围 反循环钻削成孔适用于填土、淤泥、粘土、粉土、砂土、砂砾等地层；当采用圆锥式钻头可进入软岩；当采用滚轮式(又称牙轮式)钻头可进入硬岩。反循环钻削成孔不适用于自重湿陷性黄土层，也不宜用于无地下水的地层。三三 施工工艺施工工艺 设置护筒安装反循环钻钻挖第一次处理孔底虚土(沉渣)移走反循环钻机测定孔壁将钢筋笼放入孔中插入导管第二次处理孔底虚土水下灌注混凝土，拔出导管拔出护筒。第38页/共141页反循环钻成孔灌注桩反循环钻成孔灌注桩四四 施工特点施工特点 1 埋设护筒埋设护筒 反循环施工法是在静水压力下进行钻挖作业的，故护筒的埋设是反循环施工作业中的关键。护筒的直径一般比桩

43、径大15左右，护筒端部应打入在粘土层或粉土层中，一般不应打入在填土层或砂层或砂砾层中，以保证筒不漏水。如确实需要将护筒端部打入在填土、砂或砂砾层中时，应在护筒外侧回填粘土，分层夯实，以防漏水。第39页/共141页反循环钻成孔灌注桩反循环钻成孔灌注桩2 防止坍孔防止坍孔 要使反循环施工法在无套管情况下不坍孔，必须具备的五个条件：要使反循环施工法在无套管情况下不坍孔，必须具备的五个条件：1)1)确确保保孔孔壁壁的的任任何何部部分分的的静静水水压压力力在在0.02MPa0.02MPa以以上上，护护筒筒内内的的水水位位要要高高出出自自然然地地下下水水位位2m2m以上。以上。2)2)泥泥浆浆造造壁壁：在

44、在钻钻挖挖中中，孔孔内内泥泥浆浆一一面面循循环环，一一面面对对孔孔壁壁形形成成一一层层泥泥浆浆膜膜。泥泥浆浆的的作作用用如如下下：将将钻钻孔孔内内不不同同土土层层中中的的空空隙隙渗渗填填密密实实，使使孔孔内内漏漏水水减减少少到到最最低低限限度度；保保持持孔孔内内有有一一定定水压以稳定孔壁；延缓砂粒等悬浮状土颗粒的沉降，易于处理沉渣。水压以稳定孔壁；延缓砂粒等悬浮状土颗粒的沉降，易于处理沉渣。3)3)保保持持一一定定的的泥泥浆浆密密度度：在在粘粘土土和和粉粉土土层层中中钻钻挖挖时时泥泥浆浆密密度度可可取取1.021.021.04t1.04tm m3 3，在在砂砂和砂砾等容易坍孔的土地层中挖掘时，

45、必须使泥浆密度保持在和砂砾等容易坍孔的土地层中挖掘时，必须使泥浆密度保持在1.051.051.08t1.08tm m3 3。当当泥泥浆浆密密度度超超过过1.08t1.08tm m3 3时时，则则钻钻挖挖困困难难，效效率率降降低低，易易使使泥泥浆浆泵泵产产生生堵堵塞塞或或使使混混凝土的置换产生困难，要用水适当稀释，以调整泥浆密度。凝土的置换产生困难，要用水适当稀释，以调整泥浆密度。在在不不含含粘粘土土或或粉粉土土的的纯纯砂砂层层中中钻钻挖挖时时，还还须须在在贮贮水水槽槽和和贮贮水水池池中中加加入入粘粘土土，并并搅搅拌拌成成适适当当密密度度的的泥泥浆浆，造造浆浆粘粘土土应应符符合合下下列列技技术术

46、要要求求：胶胶体体率率不不低低于于9595，含含砂砂率率不不大大于于4 4，造造浆率不低于浆率不低于0.0060.0060.008m0.008m3 3kgkg。第40页/共141页反循环钻成孔灌注桩反循环钻成孔灌注桩 成孔时，由于地下水稀释等使泥浆密度减少，可添加膨润土等来增大密度。膨润土含量(质量分数)与溶液密度的关系见表-4。膨润土含量膨润土含量(质量分数质量分数)与溶液密度的关系与溶液密度的关系 注：膨润土密度按2.3tm3计。4)钻挖时保持孔内的泥浆流速比较缓慢。w()67891011121314密度(tm一3)1.0351.0401.0451.0501.0551.0601.0651.

47、0701.075第41页/共141页反循环钻成孔灌注桩反循环钻成孔灌注桩5)保持适当的钻挖速度。钻挖速度同桩径、钻深、土质、钻头的种类与钻速以及泵的扬水能力有关。在砂层中钻挖需考虑泥膜形成的所需时间；在粘性土中钻挖则需考虑泥浆泵的能力并要防止泥浆浓度的增加。反循环法钻挖速度与钻头转速的参考表反循环法钻挖速度与钻头转速的参考表土 质钻挖速度(mmin)钻头转速(rmin)粘 土35912粉 土45912细 砂4768中 砂5846砾 砂61035第42页/共141页反循环钻成孔灌注桩反循环钻成孔灌注桩3 反循环钻机的主体反循环钻机的主体 可在与旋转盘离开30m处进行操作，这使得反循环法的应用范围

48、更为广泛。例如，可在水上施工，也可在净空不足的地方施工。4 钻挖的钻头排渣钻挖的钻头排渣 不需每次上下排弃钻渣，只要在钻头上部逐节接长钻杆(每节长度一般为3m)，就可以进行深层钻挖，与其它桩基施工法相比，越深越有利。第43页/共141页反循环钻成孔灌注桩反循环钻成孔灌注桩五五 施工注意事项施工注意事项1 规划布置施工现场规划布置施工现场 应首先考虑冲洗液循环、排水、清渣系统的安设，以保证反循环作业时，冲洗液循环畅通，污水排放彻底，钻渣清除顺利。1)循环池的容积应不小于桩孔实际容积的1.2倍，以便冲洗液正常循环。2)沉淀池的容积一般为620m3，桩径小于800mm时，选用6m3；桩径小于1500

49、mm时，选用12m3；桩径大于1500mm时，选用20m3。3)现场应专设储浆池，其容积不小于桩孔实际容积的1.2倍，以免灌注混凝土时冲洗液外溢。4)循环槽(或回灌管路)的断面积应是砂石泵出水管断面积的34倍。若用回灌泵回灌，其泵的排量应大于砂石泵的排量。第44页/共141页反循环钻成孔灌注桩反循环钻成孔灌注桩2 冲洗液净化冲洗液净化 1)清水钻削时，钻渣在沉淀池内通过重力沉淀后予以清除。沉淀池应交替使用，并及时清除沉渣。2)泥浆钻削时，宜使用多级振动筛和旋流除砂器或其它除渣装置进行机械除砂清渣。振动筛主要清除粒径较大的钻渣，筛板(网)规格可根据渣粒径的大小分级确定。旋流除砂器的有效容积，要适

50、应砂石泵的排量，除砂器数量可根据清渣要求确定。3)应及时清除循环池沉渣。3 钻头吸水钻头吸水 断面应开敞、规整，减少流阻，以防砖块、砾石等堆挤堵塞；钻头体吸口端距钻头底端高度不宜大于250mm；钻头体吸水口直径宜略小于钻杆内径。在填土层和卵砾层中钻挖时，碎砖、填石或卵砾石的尺寸不得大于钻杆内径的45，否则易堵塞钻头水口或管路，影响正常循环。第45页/共141页反循环钻成孔灌注桩反循环钻成孔灌注桩4 钻进操作要点钻进操作要点 1)启动砂石泵，待反循环正常后，才能开动钻机慢速回转下放钻头至孔底。开始钻削时，应先轻压慢转，待钻头正常工作后，逐渐加大转速，调整压力，并使钻头吸口不产生堵水。2)钻削时应