1、花莞高速SG03合同段 陆上灌注桩基础 施工技术学习材料,2,目录 一、发展概况 二、钻孔桩定义 三、钻孔桩类型 四、施工准备 五、施工方法及工艺 六、常见问题及处理措施,2018/12/17,3,我国应用钻孔灌注桩始于20世纪60年代初，首先在桥梁和港口建设中采用。1963年冬在河南安阳冯宿桥的两座桥台中首先利用了钻孔灌注桩基础。钻孔使用的是水利部门打井用的大锅锥，用人力推磨方式钻孔。孔径一般为6070cm。接着在河南竹竿河和白河两座大桥扩大应用，国内其他一些省、市也相继推广，1965年4月交通部在河南召开钻孔桩技术鉴定会，认为它是一项重大技术革新，成为公、铁路桥梁下部基础的首选形式，风靡全
2、国。,发展概况,2018/12/17,4,1、基础打桩是为了增加地基承载力，由于结构物所处地带天然地基土层承载力不足，需设置柱基础。上部的荷载传递到墩台，然后将荷载传递至桩，依靠桩端的持力层及桩间土的摩擦力将荷载均布到大地。2、灌注桩是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩，依照成孔方法不同，灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类。钻孔灌注桩是按成桩方法分类而定义的一种桩型。,钻孔桩定义,成孔形式 湿成孔法：就是在泥浆的帮助下成孔； 干成孔法：没有泥浆的情况下施工。 湿成孔法采用的机械有： 潜水钻机，潜水钻
3、机分为：正循环排渣和反循环排渣两种方式，冲击钻成孔、冲抓锥成孔、旋挖钻成孔。 干成孔法采用的机械有：旋挖钻机、人工挖孔、洛阳铲等。,2018/12/17,5,2018/12/17,6,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。,冲击钻成孔,2018/12/17,7,旋挖钻机钻进成孔工艺旋挖成孔，首先是通过钻机自有的行走功能和桅杆变幅机构使得钻具能正确的就位到桩位，利用桅杆导向下放钻杆将 底部带有活门的桶式钻头置放到孔位， 钻机动力头装置为钻杆提供扭矩、 加压装置
4、通过加压动力头 的方式将加压力 传递给钻 杆钻头，钻头回转破碎 岩土，并直接将其装入钻 头内 ，然后再由钻机提升装 置和伸缩式钻杆将钻头提出孔外 卸土，这样循环往复，不断地取土、卸土， 直至钻至设计深度。,旋挖钻成孔,2018/12/17,8,旋挖钻机钻头,旋挖钻成孔,人工挖孔桩,2018/12/17,10,施工前保证“四通一平”就是施工现场水通、电通、路通、通讯要通；一平是施工现场要平整。在施工前以对施工场地进行了详细调查，并用人工挖探沟，以确定地下无管线，确定后方可开始施工。在旱地上清除杂物，换填软土，平整压 实，场地位于陡坡时，可用枕木或型钢 等搭设工作平台。,施工准备,2018/12/
5、17,11,1、场地平整完成后，用全站仪精确放出桩位，同时布设稳固的十字护桩并将其压实；2、按照测量确定的位置埋设护筒。钢筋笼采用集中分节制作，现场吊装；3、混凝土由拌和站集中搅拌，混凝土罐车运输，导管法灌注水下混凝土。,施工准备,埋设钻孔护筒,搭设作业平台,桩机就位,钻 孔,成孔检测,清孔,安放钢筋笼,安放导管,浇筑水下混凝土,拔出导管、护筒,基桩检测,施工工艺,2018/12/17,12,1、清理干净施工现场，进行测量放线，测量出桩基础的轴心，在桩的四周利用十字线引出4个控制木桩，引出的木桩必须砸入原地面以下约有45cm为止，防止引桩移动；2、引桩应远离桩轴心，但不宜太远，以不影响桩基施工
6、为准，在施工过程中及时进行校核钻杆与桩位轴线的偏移量。,测量放样,2018/12/17,13,1、将钻渣利用泥浆带出,并保护孔壁不致坍塌。再使用水下混凝土浇筑的方法将泥浆置换出来,从而完成钻孔灌注桩的施工。2、选用粘土、膨润土、纯碱等配制优质泥浆。根据地层情况及时调整泥浆性能，泥浆性能指标如下： 比重：一般地层1.021.10； 黏度：一般地层为18s22s； 含砂率：新制泥浆不大于4%； 胶体率：不小于95%； pH值：811。,制备泥浆,2018/12/17,14,3、泥浆原料选用优质黏土，有条件时，应优先采用膨润土造浆。为提高泥浆黏度和胶体率，可在泥浆中掺入烧碱或碳酸钠等添加剂，其掺量应
7、经过试验确定。造浆后应试验全部性能指标，钻进过程中随时检验泥浆比重和含砂率。,制备泥浆,2018/12/17,15,在施工红线内，桥梁墩台之间，不妨碍桩基施工的位置上，设置泥浆、沉淀池，可采取在现场开挖成池，泥浆池容量须满足桩基施工要求，造浆量为2倍混凝土体积；,泥浆池、沉淀池设置,2018/12/17,16,泥浆池外围用密目式防护网将泥浆池围蔽，并悬挂泥浆池相关的标识标牌。,泥浆池、沉淀池设置,泥浆池与沉淀池分隔、围蔽,2018/12/17,18,1、护筒采用钢板卷制，其内径应大于桩径至少200mm；2、护筒埋设定位时，护筒中心与桩中心的平面位置偏差应不大于50mm，护筒在竖直方向的倾斜度应
8、不大于1%，护筒顶高于地面0.3m，埋置深度宜为24m。,钢护筒,2018/12/17,19,护筒安装,2018/12/17,20,钻机就位前，对钻孔前各项准备工作进行检查，且应进行详细的物探工作，避免桩基施工对管线的破坏，如发生冲突，尽量迁移管线，无法迁移需调整桩位时通知设计人员进行处理；钻机安装就位后，不得产生位移或沉陷。钻机钻头中心与钢护筒中心位置偏差不大于50mm。,钻机就位,2018/12/17,21,1、旋挖钻机采用筒式钻斗。钻机就位后，调整钻杆垂直度，注入调制好的泥浆，然后进行钻孔。当钻头下降到预定深度后，旋转钻斗并施加压力，将土挤入钻斗内，仪表自动显示筒满时，钻斗底部关闭，提升
9、钻斗将土卸于堆放地点；2、钻机施工过程中保证泥浆面始终不得低于护筒底部50cm以上，保证孔壁稳定性。通过钻斗的旋转、削土、提升、卸土和泥浆撑护孔壁，反复循环直至成孔。,旋挖钻钻孔,2018/12/17,22,开始钻孔时应采用小冲程开孔，待钻进深度超过钻头全高加正常冲程后方可进行正常冲击钻孔，钻进过程中，应勤松绳和适量松绳，不得打空锤；勤抽碴，使钻头经常冲击新鲜地层。每次松绳量应按地质情况、钻头形式、钻头重量而定；,冲击钻钻孔,2018/12/17,23,在钻进过程中，每进尺23m应检查竖直度并做好钻孔记录，记录内容应包括孔位、孔口高程、开钻时间、累计钻进深度、泥浆比重、钻进时间及钻杆长度、地质
10、情况的描述参数等；,现场记录,2018/12/17,24,1、钻进过程中及时滤渣，同时经常注意地层的变化，每钻进2m或地层变化处均应捞取钻渣样品，判断地质的类型，记入记录表中，并与设计提供的地质剖面图相对照，钻渣样应编号保存，以便分析备查。,渣样留取,留样盒,2018/12/17,26,终孔后应用检孔器验孔，检孔器用钢筋笼做成，其外径等于设计孔径，长度等于设计孔径的46倍，按要求检查终孔的孔径、孔深、倾斜度。,检孔器验孔,2018/12/17,27,成孔质量标准,2018/12/17,28,1、钻孔过程中每进尺510米时测定泥浆各项技术指标，不满足要求时及时调整。2、钻进过程中生成的泥浆，导入
11、泥浆沉淀池，沉淀后循环使用。3、钻进时记录每次的进尺深度并及时填写钻孔施工记录，交接班时应交待钻进情况及下一班的注意事项。4、因故停钻时，孔口应护盖，严禁钻头留在孔内，以防埋钻。同时保持孔内规定的水头和要求的泥浆浓度、黏度，以防坍孔。,钻孔注意事项,2018/12/17,29,1、钻孔到位后应进行第一次清孔；2、清孔方法应根据设计要求，钻孔方法、机具设备条件和地层情况决定，清孔常用的方法有：换浆清孔法、抽浆清孔法、掏渣清孔法等；3、在吊入钢筋骨架后，灌注水下混凝土之前，应进行第二次清孔。4、不得用加深孔深来代替清孔。,第一次清孔,2018/12/17,30,泥浆比重试验,2018/12/17,
12、31,1、主筋外缘至混凝土表面净保护层厚度75mm；2、桩基加强筋设在主筋内侧，自上而下每2m一道至钢筋笼底部；3、钢筋骨架保护层采用焊接钢筋“耳朵“的方法设置，沿钻孔竖向每隔2m设置一道，每道沿圆周对称的设置4块。,钢筋笼的加工,2018/12/17,32,钢筋笼加工,滚焊机,钢筋骨架的检验标准,钢筋笼在钢筋加工场检验合格后，利用炮车运送至工地，现场采用直螺纹套筒接长钢筋笼，吊车吊装，并在孔口牢固定位，以免在灌注混凝土过程中出现浮笼现象。,钢筋笼的运输,钢筋笼的安装,骨架安装采用汽车吊，为了保证骨架起吊时不变形，起吊前应在加强骨架内焊接三角支 撑，以加强 其刚度。,加强筋内三角支撑,1、采用
13、有产品合格证，一端有密封盖的连接套，套筒表面应有规格标记；2、连接钢筋时，钢筋规格和连接套的规格应一致，并确保钢筋和连接套的丝扣干净完好无损；3、在水平钢筋连接时，一定要将钢筋托平对正后，再用工作扳手拧紧。,钢筋下料,钢筋套丝头,接头工艺检查,钢筋、套筒拧紧连接,质量检查,直螺纹套筒连接工艺,直螺纹套筒,直螺纹套筒,直螺纹丝扣质量较好,检测管安装,1、检测管采用54*1.5mm钢管，上端高出桩基础顶面650mm，接头处用60*2.75mm的钢管焊接，下端用钢板封底焊接，不可漏水，浇筑混凝土前，将其灌满清水，上口用塞子堵死；,2、当桩径D1.8m，检测管根数为3根，桩径D1.8m，检测管根数为4
14、根，沿钢筋笼内侧等间距布置。,检测管安装,1、导管用内径30cm的钢管，每节长2.5m，配12节长11.5m短管，导管采用丝扣连接，并在两丝扣之间设置橡胶止水垫密封；,导管安装,2、导管使用前，应进行水密性试验：在方木上安装放置导管，将其连成一体，对导管连接顺序进行编号，然后上好前、后封盖；,导管安装,向拼装好的导管内灌入水，连接好管路，利用加压设备向导管内输入的水压不小于孔内水深1.3倍的压力，同时不小于导管壁可能承受灌注混凝土时最大内压力的1.3倍；将导管在恒压下前后滚动，并持压观察其接口处是否漏水、周身是否有变形，来验证导管的密封性、承压和抗拉性能；,导管安装,1、利用导管进行第二次清孔
15、；2、待孔内泥浆比重、黏度、含砂率等达到规范要求，且复测孔底沉碴厚度在设计范围以内后，清孔完成，应立即进行水下混凝土灌注。,二次清孔,计算公式：V =D 2（H1+H2）/4+d 2h1/4 式中：V-灌注桩首批混凝土所需数量（m）；D-桩孔直径（m）H1-桩孔底至导管底端间距，一般为0.30.4m；H2-导管初次埋置深度（m）；d-导管内径（m）h1-桩孔内混凝土达到埋置深度H2 时，导管内混凝土柱平衡导管外（或泥浆）压力所需的高度（m）。,首批封底混凝土,h1 = HWw/CHW-桩孔内水或泥浆的深度（m）；w-桩孔内水或泥浆的重度（kN/m）； C-混凝土拌和物的重度，取24kN/m。,
16、首批封底混凝土,V =D 2（H1+H2）/4+d 2h1/4D-桩孔直径2.0m；H1-桩孔底至导管底端间距，取0.4m；H2-导管初次埋置深度，取1.0m；d-导管内径，取0.3m；h1-桩孔内混凝土达到埋置深度H2 时，导管内混凝土柱平衡导管外（或泥浆）压力所需的高度（m）。,以本标段最大桩基为龙塘东特大桥21-3#桩为例（桩基直径2.0m，桩长L=53.1m），首批封底混凝土计算如下：,h1 = HWw/CHW-桩孔内水或泥浆的深度取55.1m；w-桩孔内水或泥浆的重度取11kN/m；C-混凝土拌和物的重度取24Kn/m。h1 =55.1*11/24=25.25,V =3.14*2 2
17、（0.4+1）/4+3.14*0.3 2*25.25/4=4.396+1.784=6.18m由上计算可知，直径2.0m桩基首批混凝土封底方量为6.18m，现场选用2.5m料斗，8m混凝土罐车，进行连续浇筑，能够满足灌注桩对首封混凝土的要求。,首批封底混凝土及料斗大小的选择,采用直升导管法进行水下混凝土的灌注,施工程序见下图。下导管时应防止碰撞钢筋笼，导管支撑架用型钢制作，支撑架支垫在钻孔平台上，用于支撑悬吊导管。混凝土灌注期间时用钻架吊放拆卸导管。1 2 3 4 5 6 直升导管法施工程序图,灌注方法,混凝土坍落度检测,坍落度检测方法及工具,混凝土灌注前进行坍落度、含气量、入模温度等检测。,1
18、、灌注开始后，应紧凑连续地进行，严禁中途停工。2、导管的埋置深度应控制在26m。同时应经常测探孔内混凝土面的位置，及时调整导管埋深；3、在各灌注时间、混凝土面的深度、导管埋深、导管拆除以及发生的异常现象等，应进行现场记录。,灌注过程中注意事项,4、灌注的桩顶高程应比设计高程高出不小于0.5m，当存在地质较差、孔内泥浆密度过大、桩径较大等情况时，应适当提高其超灌的高度。5、超灌的多余部分在墩台施工前应凿除，凿除后的桩头应密实、无松散层。,灌注过程中注意事项,1、灌注完成后，在机械的作用下，人工进行配合拆卸导管时，注意不要挂碰钢筋笼，使其位置移动。2、拆卸下来的导管采用清水进行立即冲洗，防止局部混
19、凝土黏贴在导管壁内，影响下次使用。,灌注完成,切割机在桩顶环切2道切割带，用风镐剥离钢筋，后沿切割带加钻顶断桩头，将桩头吊出。,破除桩头,环切法破桩头,主要方法有： 1、静荷载试验法 2、声波透射法 3、钻芯取样法 4、动力测桩法,桩基础的检验方法,1、导管堵塞：原因：导管漏气，密封不严，使混凝土有渗出现象，并且在导管内无法形成一定的压力，不利于混凝土的流动。混凝土灌注过程中，灌注时因导管下端距孔底间隙太小，或导管埋深计算不准确，埋管过长，混凝土流动不畅造成堵管。混凝土水灰比过大，坍落度过低，混凝土离析严重，粗骨料集中在一起而堵管。 灌注中遇到意外情况而中断，灌注时间过长，使混凝土在管内停留时
20、间过长而失去流动性，甚至初凝，造成堵管。,施工中常见问题及处理,解决措施：导管使用前试拼装、试压、检验导管的密封性。正确的量测出孔深以及导管长度，一般导管口具孔底应保持3040cm左右，同时每斗灌注结束后要准确的量出混凝土面距孔口距离，掌握好导管的拆卸长度，保证导管的埋深在26m。在混凝土灌注时，应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制。水下混凝土必须具备良好的和易性，坍落度当孔径D1.5m时宜为180mm220mm，D1.5时宜为160mm200mm。,对于由于混凝土质量、隔水塞等原因堵管，可用粗长钢筋或竹杆疏通管内混凝土，或用铁锤敲振导管处理。由于导管底部距孔底偏小，混凝土流动不畅发生堵
21、管，可将导管慢慢提升(高度应控制在0.5m左右) 并进行抖动，待混凝土流动后，再将导管下降，继续灌注。对于上述方法均无效时及时拔出导管，重新下设并按处理断桩的办法处理。,钢筋笼上浮:1、导管埋深过深。由于混凝土灌注时间过长，且导管埋深过深时，其上层混凝土因浇注时间较长，已接近初凝，混凝土与钢筋笼有一定的握裹力。2、钢筋笼固定不牢，未用电焊进行固定。钢筋笼在孔口固定不牢固，提升导管时用力过猛，容易将钢筋笼钩挂上浮。,解决措施：1、导管埋深过深。当此类现象发生时，应立即停止灌注混凝土，并准确计算导管埋深和已浇混凝土面的标高，提升导管后再进行浇注，上浮现象即可消失。2、 浇筑混凝土前应使钢筋笼牢固固
22、定在钢护筒顶部的施工平台上，在混凝土浇筑上升至钢筋笼底部附近时，提升导管，以保持较小的埋置深度，并稍微减缓混凝土的灌注速度。3、预防钢筋笼上浮，关键是要严格细致地下好钢筋笼，并将其牢固地绑扎或点焊于孔口。下放导管时，应使导管顺桩孔中心位置而下灌注要连续进行，并尽量缩短灌注时间。,塌孔常见预防和处理措施： 1、泥浆的容重和粘度应根据地下水位的高低和地层稳定情况等进行确定，如地下水位较高容易坍塌，泥浆的容重和粘度可大些；在松软砂层中钻进，控制进尺，选用较大比重、胶体率、粘度的泥浆。或投入粘土掺片、卵石，低锤冲击，使粘土膏、片、卵石挤入孔壁起护壁作用； 2、护筒埋设不规范，护筒埋设低，内水头压力不够，引起孔壁坍塌，在埋设钢护筒时，应按规范要求进行埋设，护筒要垂直并高出地面0.3m 以上。,3、清孔时要保证孔内必要的水头高度。供水管最好不直接插入钻孔中，应通过水槽或水池使水减速后流入钻孔中，可免冲刷孔壁。4、要求在施工前一定要认真阅读地质勘测报告，明确岩层、地下水的压力、出水量、水流方向等要素，对地质做到心中有数，以备施工时采取相应的防范措施。,完毕 谢谢大家,
