灌注樁施工工藝及控制要點ppt課件

1、鉆孔樁施工工藝及控制要點,張程俊 2018年12月,一、鉆孔灌注樁的定義及分類,灌注樁是指在工程施工過程中通過機械或人力挖掘等手段在地基土中形成樁孔，并在其內放置鋼筋籠、灌注混凝土而做成的樁，依照成孔方法不同，灌注樁又可分為沉管灌注樁、鉆孔灌注樁和挖孔灌注樁等幾類。在當下工程施工發(fā)展歷程中，鉆孔灌注樁和沉管灌注樁較為常見,a）成孔（鉆、挖） （b）下放鋼筋籠 （c）灌注混凝土 （d）灌注完成,二、灌注樁的應用,灌注樁在現(xiàn)代建設工程施工中的應用很廣泛，可做基礎用于承重、穩(wěn)定土壤地層，像用作橋墩、高大建筑物的橋樁時；高鐵車站及大規(guī)模軌道機車?？奎c的地層穩(wěn)定，以及航空港下方的地層穩(wěn)定。在護坡這方面，

2、有深入地層用于防止滑坡的抗滑樁。 在圍護方面，像地鐵車站深基坑施工、 大型地下停車場、逆作法施工的高層建筑負層施 工時的支護，普遍都有灌注樁的身影,用于基坑圍護,用于橋墩基礎,用于穩(wěn)定地層,1.回旋鉆機 回旋式鉆機在當下小型施工現(xiàn)場應用較為廣泛?；匦姐@孔機用于軟土地區(qū)的樁基礎，施工由電動機、卷揚機、傳動桿和籠式鉆頭等組成。電動機通過傳動桿驅動鉆頭切削土壤，泥漿護壁的條件下利用鉆頭旋轉的力對地層進行旋轉切刮從而形成樁孔。回轉鉆根據(jù)泥漿循環(huán)方式分為正循環(huán)和反循環(huán)兩種。 正循環(huán)：泥漿由泥漿泵從泥漿池里抽到鉆桿里,通過鉆桿不斷的輸送到鉆井里,然后從鉆井井口自然的排出來,同時把鉆渣帶出到地面上來. 優(yōu)

3、點：護壁效果好，施工無振動無噪音無擠壓。 缺點：靠鉆井液(泥漿)的自然循環(huán)方式排渣,所以循環(huán)能力和排渣能力都比較弱,只能排出一部分鉆渣,而且顆粒比較大的鉆渣也不能排出來,鉆井里殘留的沉渣比較多,影響了鉆進速度,鉆具的磨損也比較大,三、鉆孔設備,反循環(huán)：泥漿是用泥漿泵從鉆井的井口(鉆桿外面)向鉆井里輸送,再用壓縮空氣或泥漿泵,從鉆桿的中間抽出來。 優(yōu)點：循環(huán)能力和排渣能力都比較強,不但排渣干凈,而且顆粒比較大的鉆渣也能排出來，使清孔時間大大縮短，且無噪音污染。 缺點：水壓和泥漿比重管理不當容易坍孔。 回旋鉆機由于因鉆孔需泥漿護壁，施工場地泥濘，對泥漿制備、循環(huán)要求高?，F(xiàn)場需挖掘沉淀池，并需處理排

4、放的泥漿。采用反循環(huán)排渣時，土中若有大石塊，容易卡管。樁徑易擴大，易導致混凝土灌注超方,回旋鉆機b.（潛水式，傳動桿變?yōu)闇p速器 減速后直接驅動鉆桿鉆孔,回旋鉆機a.（轉盤式,在施工發(fā)展中由于在相同位置不同地層中施工，回旋式鉆機鉆頭在遇到巖石時效率急速變慢，且回旋鉆機利因為上面帶有卷揚機，所以也可換錘具進行沖孔沖擊巖石，使之破碎，達到成孔目的，從而提高效率。在錘頭沖樁時，由于錘頭是靠自身重力向孔底錘去，這時的樁孔垂直率需要嚴格控制，并隔一段時間檢查卷揚機的鋼絲繩磨損情況，防止掉錘情況發(fā)生,回旋鉆機在施工方便、費用較低、噪音小等優(yōu)點外，也可配合伸縮式導桿抓斗進行地下連續(xù)墻施工，配合潛孔錘進行硬巖破

5、碎施工；更換作業(yè)裝置后也可進行旋噴施工和正循環(huán)施工，在同等鉆孔設備中較為有一定的優(yōu)勢。然而在“鉆孔”、“灌注”這兩個灌注樁的核心目的前，隨著各式各樣的鉆孔方法的出現(xiàn)，各種不足也凸顯出來。 在鉆孔前，對于場地的要求比較大，鉆機移位時比較緩慢，且在鉆孔過程中要一直保持鉆機放置位置的平穩(wěn)，不能因水對土壤的軟化而使鉆機放置位置發(fā)生變化，引起鉆機移位，輕則損壞鉆桿，使施工效率降低，重則嚴重偏孔、塌孔，從而讓不必要的時間、人力財力為其買單。鉆孔過程中，產生的沉渣如果不能清理，在接下來的澆筑過程中也將影響混凝土澆筑質量,2.旋挖鉆機 旋挖鉆機作為現(xiàn)代施工作業(yè)中進化的科技產物，在灌注樁、連續(xù)墻、基礎加固等多種

6、地基基礎施工中得到廣泛應用，旋挖鉆機是在第二次世界大戰(zhàn)后發(fā)展起來的新型鉆孔設備。我國從上世紀80年代開始引進吸收，但一直沒有取得太大的進展。直到2001年中鐵集團開始在青藏鐵路上大面積推廣應用旋挖鉆進行樁基成孔。至此，旋挖鉆成孔施工工藝在國內較大范圍內迅速推廣。 主要鉆進工藝有三種：干式鉆進、清水孔鉆進和泥漿護壁鉆進。 其主要特點為自帶履帶移動方便和成孔速度快，孔底干凈。主要適于砂土、粘性土、粉質土等土層施工，最大成孔直徑可達1.54m，最大成孔深度為6090m，可以滿足各類大型基礎施工的要求,成孔原理 旋挖鉆機的成孔原理是利用可閉合開啟的鉆斗旋轉切削土層,使鉆渣進入鉆斗,提升出孔外，出土后繼

7、續(xù)鉆進，施工速度快、振動低、污染小、機械安裝和場地內移動方便等優(yōu)勢，已經(jīng)成為現(xiàn)在鉆孔的主要設備,鉆 具單底鉆斗單底鉆斗（FBB）是一種適合粘土和凝灰?guī)r的鉆具,粘土層單底鉆斗,凝灰?guī)r單底鉆斗,鉆 具單頭螺旋鉆頭,單頭螺旋鉆頭（SSA）、即單頭單螺螺旋鉆頭，單頭螺旋鉆頭被設計用于巖石層和水位上土層,鉆 具雙頭螺旋鉆頭,雙頭螺旋鉆頭（DSA）適合大口徑和巖石鉆孔，它分為雙頭單螺螺旋和雙頭雙螺螺旋,四、鉆孔灌注樁的施工工藝 鉆孔灌注樁施工技術是一種施工成本低、施工操作簡單、無振動及噪音及擠土效應的混凝土技術。目前，鉆孔灌注樁施工技術已被廣泛應用到建筑工程施工領域。鉆孔灌注樁具有較高的安全性及較強的穩(wěn)定

8、性，即混凝土漿液滲透至土層深處，能使土層與灌注樁體緊密結合起來，從而使地基更加牢固可靠，同時灌注樁能夠有效控制地基沉降，從而對土層產生壓實效果； 鉆孔灌注樁對土層起著較好的滲 透、壓密及劈裂作用，且三者間 的相互作用能使土層更加穩(wěn)固,簡要圖示,鉆孔灌注樁施工流程,1.平整場地 為鉆機提供穩(wěn)定的作業(yè)平臺，防止鉆機偏移引起偏孔和鉆機傾覆及罐車沉陷等問題。 陸地:清除雜物、換除軟土、平整壓實，場地位于陡坡時，也可用枕木、型鋼等搭設工作平臺。 水中：在淺水中，宜用筑島圍堰法施工，筑島面積按鉆孔方法、設備大小等決定。 2.護筒埋置 護筒是埋置于鉆孔樁孔口的一個圓筒，在進行埋置護筒前必須進行測量放樣，因護

9、筒一經(jīng)埋置，樁位就已確定。 (1).護筒的作用： .定位。 .避免孔口周圍雜物掉入孔內。 .保持泥漿水位，防止坍孔。 (2).護筒的制作要求： 使用回轉鉆機鉆孔應比鉆頭大約20cm，使用沖擊鉆機鉆孔應比鉆頭大約40cm。 (3).護筒的埋置要求 鉆孔前，在現(xiàn)場放線定位，護筒中心豎直線與樁中心線重合，平面允許誤差為50mm，傾斜不大于1,埋設護筒要采用人工挖孔埋設，外圍用粘土夯填。黏性土、粉土不宜小于1m，砂類土不宜小于2m.護筒頂面宜高出施工水位或地下水位2m，還應滿足孔內泥漿面的高度要求，在旱地或筑島時還應高出施工地面0.5m,護筒埋置,3.泥漿制備 泥漿作用： 在孔壁形成泥皮穩(wěn)定孔壁、潤滑

10、鉆具、懸浮鉆渣用于循環(huán)排渣。 組成及要求： (1)泥漿比重（泥漿：水【1】）：正循環(huán)回轉鉆機、沖擊鉆機使用管形鉆頭鉆孔時，入孔泥漿比重為1.11.3；沖擊鉆機使用實心鉆頭鉆孔時，孔底泥漿比重不宜大于：黏土、粉土1.3；大漂石、卵石層1.4；巖石為1.2。反循環(huán)回轉鉆機入孔泥漿比重可為1.051.15。 (2)黏度：一般地層1622s，松散易坍地層1928s。 (3)含砂率：新制泥漿不大于4%。 (4)膠體率：不小于95%。 (5)PH值：應大于6.5,含砂率,泥漿比重,粘度,泥漿三項指標試驗儀器,4.鉆孔施工,1）安裝鉆機前，底架應墊平，保持穩(wěn)定，不得產生位移和沉陷。鉆頭或鉆桿中心與護筒中心偏

11、差不得大于5cm。 （2）無論采用哪種方法鉆孔，開孔的孔位必須準確，應使初成孔壁豎直、圓順、堅實。 （3）鉆孔時，孔內水位宜高于護筒底腳0.5m以上或地下水位以上1.52.0m。在沖擊鉆進中取渣和停鉆后，應及時向孔內補水或泥漿，保持孔內水頭高度和泥漿比重及粘度。 （4）鉆孔時，起、落鉆頭速度宜均勻，不得過猛或驟然變速。 （5）鉆孔作業(yè)應連續(xù)進行，鉆孔過程中應經(jīng)常檢查并記錄土層變化情況，并與地質剖面圖核對。鉆孔到達設計深度后，應對孔位、孔徑、孔深進行檢驗，并填寫鉆孔記錄表?？孜黄畈坏么笥?cm,5.成孔檢查 對孔徑、孔深、孔位、垂直度進行檢查。 用探孔器對孔徑和垂直度進行檢查。 用測繩對孔深進

12、行檢查，測繩必須用鋼尺進行校核。 護樁交叉拉線對孔位進行檢查（ GPS或全站儀）。 6.清孔 鉆孔過程中會有一部分泥漿和鉆渣沉于孔底，必須將這些沉積物清除干凈，才能使灌注的混凝土與地層或巖層緊密結合，保證樁的承載能力。 清孔可選用以下方法： （1）抽渣法適用于沖擊或沖抓法鉆孔。 （2）吸泥法適用于土質密實不易坍塌的沖擊鉆孔。 （3）換漿法適用于正、反循環(huán)回旋鉆孔,清孔應達到以下標準（根據(jù)不同地質情況會有所標準，或按設計要求）： a.孔內排出或抽出的泥漿手摸無23mm顆粒， b.泥漿比重不大于1.1。 c.含砂率小于2%。 d.粘度1720s。 清孔后孔底沉渣厚度：端承樁不大于5cm，摩擦樁不大

13、于20cm?；虬丛O計要求. （連續(xù)梁、鋼構等特殊跨橋墩樁基5cm ）嚴禁采用加深鉆孔深度方法代替清孔。 7.鋼筋籠的制作和安放 注意事項： （1）.鋼筋骨架一般每隔2米設置加強箍筋一道； （2）.焊接定位鋼筋或滾輪確保保護層厚度； （3）.吊裝過程中不得使骨架變形,4).鋼筋骨架起吊機吊起，對準護筒中心緩慢下放至設計標高,鋼筋籠入孔后應準確、牢固定位，平面位置偏差不大于5cm，底面高程偏差不大于10cm。 (5).下放鋼筋骨架應徐徐下放嚴禁擺動碰撞孔壁; (6).在安裝鋼筋籠時，宜采用三點起吊。 (7).在最下方吊點下放到孔口處將其拆除，接下來緩緩放入鋼筋籠,鋼筋籠下方應向內彎折15-30度，

14、 防止在下放過程中下方鋼筋插入孔壁,一般鋼筋籠吊裝,長大鋼筋籠吊裝,8.混凝土澆筑 鋼筋籠下放完成后，抓緊時間澆筑混凝土樁體，這是鉆孔灌樁混凝土澆筑最后一道關鍵性工序。 （1）采用泥漿下直升導管法澆筑。下設導管前，應進行密封性試驗。導管開澆順序為自低處至高處，逐管開澆。導管距孔底30cm，采用壓球滿管法開澆，即向導管內一次連續(xù)注入熟料將隔離球壓至導管底口巖面，此時混凝土注滿整根導管，在備足熟料后，提升導管開澆，待混凝土面上升至下一根導管底端高程時，此根導管開澆，并與前根導管保持連續(xù)均勻澆筑。 （2）澆筑時嚴格控制孔內混凝土面高差和導管埋深，以防混漿和夾泥，同時也要控制好進料速度以防止產生壓氣現(xiàn)

15、象。各導管保持均勻進料，以保證孔內混凝土面高差不大于0.5m，導管埋深宜為26m。 （3）開澆時應檢查導管內是否滲進泥漿。澆筑過程中每間隔30min測一次孔內混凝土面，測點設置在兩導管間及孔位兩端頭。每隔2h測量一次導管內的混凝土面，及時核對澆筑方量，分析澆筑中出現(xiàn)的問題，以此作為澆筑工作和拆卸導管的依據(jù)。在開澆和終澆階段應縮短測量混凝土上升面的間隔時間。 （4）終澆高程：經(jīng)測量孔內混凝土面達到設計超灌量50cm頂部時即可停止?jié)仓ㄉ戏綁毫π?，泥漿與混凝土的置換效果減弱，超灌50公分作為其保護層,連續(xù)向料斗里裝滿后提升卷揚機 進而拉動料斗下方導管進行灌注,五、質量通病及處理措施 1.坍孔 主要

16、原因： (1)沖擊成孔中使用的泥漿不符合要求，粘土質量不符合標準或泥漿比重不足，起不到護壁的作用。 (2)孔內的水頭高度不夠，低于地下水位，致使孔內水位壓強降低，造成坍孔。 (3)在混凝土理入前，吊入鋼筋骨架時，骨架偏位擺動碰壞孔壁造成坍孔。 (4)清孔后放置時間過長，沒及時澆入混凝土，而且沒有采取預防措施，造成坍孔。 應對措施 發(fā)生坍孔后，應立即查明坍孔處位置，分析地質情況，然后采取如下措施： (1)坍孔發(fā)生在護筒底腳處，根據(jù)實際情況，可以立即拆除護筒，回填鉆孔，重新埋設護筒后，再鉆進；采用加長護筒，使護筒通過震動錘繼續(xù)下沉，直至埋于坍孔位置以下，外圍用黏土或裝有黏土的草袋回填夯實，重鉆時，

17、控制好泥漿稠度和水頭高度。 (2)若坍孔位置較深，若不嚴重，則可以加大泥漿比重，繼續(xù)鉆進；若坍孔較為嚴重時，則應立即用砂或小礫石加黏土回填至坍孔以上位置，甚至將整個鉆孔全部回填，暫停一段時間，使回填土沉積密實，水位穩(wěn)定后，重新鉆進，時刻注意不良現(xiàn)象的發(fā)生,塌孔，導致地面下陷，鉆機移位,2.鉆孔偏斜 偏斜原因: 鉆孔中遇有較大的孤石或探頭石 在有傾斜的軟硬地層交界處，巖面傾斜鉆進；或者粒徑大小懸殊的砂卵石層中鉆進，鉆頭受力不均。 擴孔較大處，鉆頭擺動偏向一方。 鉆機底座未安置水平或產生不均勻沉陷、位移。 鉆桿彎曲，接頭不正。 預防和處理: 安裝鉆機時要使轉盤、底座水平，起重滑輪緣、固定鉆桿的卡孔

18、和護筒中心三者應在一條豎直線上，并經(jīng)常檢查校正。 由于主動鉆桿較長，轉動時上部擺動過大。必須在鉆架上增設導向架，控制桿上的提引水龍頭，使其沿導向架對中鉆進。 鉆桿接頭應逐個檢查，及時調正，當主動鉆桿彎曲時，要用千斤頂及時調直,3.掉鉆 主要原因： （1）鉆桿使用過久，連接處有損傷或接頭磨損過多；鉆進中選用的轉速不當使鉆桿扭轉或彎曲折斷； （2）地質堅硬，進尺太快，超負荷引起鉆具斷裂； （3）卡鉆(埋鉆)時強扭、操作不當使鋼絲繩或鉆桿疲勞斷裂； （4）鉆具之間連接螺拴松動，被剪斷，引起掉鉆。 處理方法 ： 掉鉆后應及時澄清情況，制定切實可行的打撈方案。如果鉆具被沉淀物或塌孔土石埋住，應首先清孔，

19、使掉入孔中的鉆具露出來，以便用打撈工具打撈,4.擴孔和縮孔 擴孔比較多見，一般地表局部的孔徑過大。在地下水呈運動狀態(tài)、土質松散地層處或鉆錐擺動過大，易于出現(xiàn)擴孔，擴孔發(fā)生原因與坍孔相同，輕則為擴孔，重則為坍孔。若只孔內局部發(fā)生坍塌而擴孔，鉆孔仍能達到設計深度則不必處理，只是混凝土灌注量大大增加。若因擴孔后繼續(xù)坍塌影響鉆進，應按坍孔事故處理。 縮孔即孔徑的超?？s小，一般表現(xiàn)為鉆機鉆進時發(fā)生卡鉆、提不出鉆頭或者提外鳴叫的跡象?？s孔原因有兩種：一種是鉆錐焊補不及時，嚴重磨耗的鉆錐往往鉆出較設計樁徑稍小的孔；另一種是由于地層中有軟塑土（俗稱橡皮土），遇水膨脹后使孔徑縮小。各種鉆孔方法均可能發(fā)生縮孔。為

20、防止縮孔，前者要及時修補磨損的鉆頭，后者要使用失水率小的優(yōu)質泥漿護壁并須快轉慢進，并復鉆二三次；或者使用卷揚機吊住鉆錐上下、左右反復掃孔以擴大孔徑，直至使發(fā)生縮孔部位達到設計要求為止。對于有縮孔現(xiàn)象的孔位,鋼筋籠就位后須立即灌注,以免樁身縮徑或露筋,5.外桿折斷 折斷原因: 用水文地質或地質鉆探小孔徑鉆孔的鉆桿來作橋梁大孔徑鉆孔樁用，其強度、剛度太小，容易折斷。 鉆進中選用的轉速不當，使鉆桿所受的扭轉或彎曲等應力增大，因而折斷。 鉆桿使用過久，連接處有損傷或接頭磨損過甚。 地質堅硬，進尺太快，使鉆桿超負荷工作。 孔中出現(xiàn)異物，突然增加阻力而沒有及時停鉆,預防和處理: 不使用彎曲嚴重的鉆桿，要求

21、各節(jié)鉆桿的連接和鉆桿與鉆頭的連接絲扣完好，以螺絲套連接的鉆桿接頭要有防止反轉松脫的固鎖設施。 鉆進過程中應控制進尺速度。遇到堅硬、復雜的地質，應認真仔細操作。 鉆進過程中要經(jīng)常檢查鉆具各部分的磨損情況和接頭強度是否足夠。不合要求者，及時更換。 在鉆進中若遇異物，須以處理后再鉆進,6.鉆孔漏漿 漏漿原因: 在透水性強的砂礫或流砂中，特別是在有地下水流動的地層中鉆進時，稀泥漿向孔壁外漏失。 護筒埋置太淺，回填土夯實不夠，致使刃腳漏漿。 護筒制作不良，接縫不嚴密，造成漏漿。 水頭過高，水柱壓力過大，使孔壁滲漿。 處理辦法: 屬于護筒漏漿的，應按前述有關護筒制作與埋設的規(guī)范規(guī)定辦理。如接縫處漏漿不嚴重

22、，可由潛水工用棉、絮堵塞，封閉接縫。如漏水嚴重，應挖出護筒，修理完善后重新埋設,7.首批混凝土封底失敗 事故原因和預防措施: 導管底距離孔底大高或太低。 原因：由于計算錯誤，使導管下口距離孔底太高或太低。太高了使首批砼數(shù)量不夠，埋不了導管下口（1米以上）。太低了使首批砼下落困難，造成泥漿與混凝土混合。 預防措施： 準確測量每節(jié)導管的長度，并編號記錄，復核孔深及導管總長度。 也可將拼裝好的導管直接下到孔底，相互校核長度。 首批砼數(shù)量不夠。 原因：由于計算錯誤，造成首批砼數(shù)量不夠，埋管失敗。 預防措施：根據(jù)孔徑、導管直徑認真計算和復核首批砼數(shù)量,首批混凝土品質太差。 原因：首批砼和易性太差，翻漿困

23、難。或坍落度太大，造成離析。 預防措施：搞好配合比設計，嚴格控制混凝土和易性。 導管進漿。 管密封性差，在首批砼灌注后，由于外部泥漿壓力太大，滲入導管內，造成砼與泥漿混和。 處理辦法: 首批混凝土封底失敗后，應撥出導管，提起鋼筋籠，立即清孔,8.導管撥空、掉管 事故原因和預防: 導管撥空 原因：由于測量和計算錯誤，致使灌注砼時導管撥空，使管內充滿泥漿；或導管埋深過少，泥漿涌入導管。 預防措施：應認真測量和復核孔深、導管長度；應對導管埋深適當取保守數(shù)值。 掉管 原因：導管接頭連接不符合要求；導管掛住鋼筋籠，強拉拉脫等。 預防措施：每次拆管后應仔細重新連接導管接頭；導管埋深較大時應及時拆管。 處理辦法 混凝土面距離地面較深時應重新成孔。 混凝土面距離地面較淺可采取接樁辦法,9.灌注過程中混凝土上升困難、不翻漿 事故原因: 混凝土供料間隔時間太長，灌