【青建路桥】钻孔灌注桩施工技术.ppt

钻钻 孔孔 灌灌 注注 桩桩 施施 工工青建路桥技术管理部2024/11/12 周二1目目 录录1.钻孔灌注桩国内发展简史2.钻孔灌注桩种类及特点3.钻孔灌注桩施工工艺流程4.质量通病及处理措施2024/11/12 周二2一.国内发展简史桥梁基础按施工方法可分为明挖基础、桩基础、管柱基础和沉井基础四类。其中桩基础按制作工艺分为两种预制桩 钢筋混凝土预制桩是在工厂或施工现场预制，用锤击打入、振动沉入等方法，使桩沉入地下。灌筑桩 又叫现浇桩，直接在设计桩位的地基上成孔，在孔内放置钢筋笼或不放钢筋，后在孔内灌筑混凝土而成桩。与预制桩相比，可节省钢材，在持力层起伏不平时，桩长可根据实际情况设计。灌注桩按成孔方式不同又可分为钻孔灌注桩、沉管灌注桩、人工挖孔桩、爆扩灌注桩等。我国钻孔灌注桩(简称钻孔桩)，是从1960 年开始试验、研究，通过在使用中不断改进，逐步发展起来的一种桥梁基础施工的新形式。钻孔桩的问世，可以说是桥梁基础施工技术上进行的一次革命。多年来实践证明，钻孔桩具有许多优点：主要是施工设备简单，操作方便，可变水下作业为水上作业；大大简化了施工工艺，缩短了工期，降低了造价。因此桥梁工程中广泛地采用这一基础形式。钻孔灌注桩施工工艺目前虽然已经比较成熟，但是在施工中还存在大量的施工风险，比如塌孔、卡钻、掉钻、浮笼、断桩等一系列事故，给我们施工带来大量的风险。二.灌注桩的种类及特点钻孔灌注桩钻孔灌注桩：指采用不同的钻孔方法，在土指采用不同的钻孔方法，在土中形成一定直径的井孔，达到设计标高后，中形成一定直径的井孔，达到设计标高后，将钢筋骨架（笼）吊入井孔中，灌注混凝土将钢筋骨架（笼）吊入井孔中，灌注混凝土形成的桩基础。形成的桩基础。钻孔灌注桩的施工设备主要有三种：冲击钻、钻孔灌注桩的施工设备主要有三种：冲击钻、循环钻和旋挖钻。循环钻和旋挖钻。2024/11/12 周二71.冲击钻 利用冲击钻头进行冲击破碎形成桩孔，主要用于地质较硬、有岩石等较硬地层的钻孔施工。目前国内主要有手动拉杆式和自动式2种。在地基承载力较大的地质情况下，无法采用循环钻和旋挖钻。此刻采用冲击钻。优点：适应于各种地质，尤其可用于地基承载力较大的地质 情况。缺点：动力功率大耗电率高，移动不便，冲击振动有噪音影响周围环境。需设泥浆池、沉淀池。手动式拉杆式冲击钻：应用较为广泛的一种冲击钻。依靠锤头的自身重量向下冲击岩层，然后由卷扬机通过钢丝绳提升锤头。优点：对于坚硬地层，可以人工控制锤头的冲程，加大对地层的冲击力度，缩短成孔时间。缺点：工作需要人工拉杆进行操作，增大了人力支出。手动拉杆式冲击钻自动式冲击钻：近几年的手动式演化版，俗称磕头钻。主要优点：移动方便，钻头可自动上下移动打钻节省人力。主要缺点：钻头冲程可调控范围过小，碰到坚硬地层不能用大冲程冲击岩层。另一个缺点与其移动方便相辅相成：轮胎易下陷。自动式冲击钻2.循环钻：在泥浆护壁的条件下利用钻头旋转的力对地层进行旋转冲击从而形成桩孔。循环钻根据泥浆的循环方式分为正循环和反循环2种。循环钻在粘土、亚粘土、淤泥类土质和粉砂层地质施工中优势明显，施工速度仅次于旋挖钻，且施工成本比旋挖钻低。现在又出现车载循环钻，移动方便快捷。但也需要配置泥浆池和沉淀池，容易造成施工场地脏、乱、差。正循环钻机：泥浆由泥浆泵从泥浆池里抽到钻杆里,通过钻杆不断的输送到钻井里,然后从钻井井口自然的排出来,同时把钻渣带出到地面上来.优点：护壁效果好，施工无振动无噪音无挤压。缺点：靠钻井液(泥浆)的自然循环方式排渣,所以循环能力和排渣能力都比较弱,只能排出一部分钻渣,而且颗粒比较大的钻渣也不能排出来,钻井里残留的钻渣比较多,影响了钻进速度,钻具的磨损也比较大.反循环钻机：泥浆是用泥浆泵从钻井的井口(钻杆外面)向钻井里输送,再用压缩空气或泥浆泵,从钻杆的中间抽出来。优点：循环能力和排渣能力都比较强,不但排渣干净,而且颗粒比较大的钻渣也能排出来，使清孔时间大大短。且无噪音污染。缺点：很难在比钻头吸渣孔大的卵石和漂石中钻进，水压和泥浆比重管理不当容易坍孔。3.旋挖钻:是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械 旋挖钻机是在第二次世界大战后发展起来的新型钻孔设备。我国从上世纪80年代开始引进吸收，但一直没有取得太大的进展。直到2001年中铁集团开始在青藏铁路上大面积推广应用旋挖钻进行桩基成孔。至此，旋挖钻成孔施工工艺在国内较大范围内迅速推广.主要钻进工艺有三种：干式钻进、清水孔钻进和泥浆护壁钻进。其主要特点为自带履带移动方便和成孔速度快，孔底干净。主要适于砂土、粘性土、粉质土等土层施工，最大成孔直径可达1.54m，最大成孔深度为6090m，可以满足各类大型基础施工的要求。三.钻孔灌注桩施工工艺流程 泥浆备料泥浆池终孔质量检查清孔下钢筋笼安装导管检查沉砟厚度及泥浆指标水下混凝土浇筑拔除护筒成桩质量检验泥浆沉淀池混凝土制备输送拼装导管检查钢筋笼制作检查标高施工准备平整场地桩位放样埋设护筒钻机就位开孔钻进制作试件循环造浆抽砟成孔下导管和钢筋笼灌注水下混凝土成桩简要图示：陆地陆地:清除杂物、换除软土、平整压实，场地位于陡坡时，也可用枕木、型钢等搭设工作平台。深水：水中围堰浅水：在浅水中，宜用筑岛围堰法施工，筑岛面积按钻孔方法、设备大小等决定。一.平整场地为钻机提供稳定的作业平台，防止钻机偏移引起偏孔和钻机倾覆及罐车沉陷等问题。1.护筒的作用：（1）定位。（2）避免孔口周围杂物掉入孔内。（3）保持泥浆水位，防止坍孔。2.护筒的制作要求：使用旋转钻机钻孔应比钻头大约20cm，使用冲击钻机钻孔应比钻头大约40cm。二.护筒埋置护筒是埋置于钻孔桩孔口的一个圆筒，在进行埋置护筒前必须进行测量放样，因护筒一经埋置，桩位就已确定。2024/11/12 周二203.3.护筒的护筒的埋置埋置要求要求 （1）钻孔前，在现场放线定位，护筒中心竖直线与桩中心 线重合，平面允许误差为50mm，倾斜不大于1。（2）埋设护筒要采用人工挖孔埋设，外围用粘土夯填。埋置深度一般情况为24米。（3）护筒顶面宜高出施工水位或地下水位2m，还应满足孔内泥浆面的高度要求，在旱地或筑岛时还应高出施工地面0.5m。2024/11/12 周二212024/11/12 周二22三三.泥浆制备泥浆制备泥浆作用：在孔壁形成泥皮稳定孔壁、悬浮钻渣、润滑钻具在孔壁形成泥皮稳定孔壁、悬浮钻渣、润滑钻具 、正循、正循环排渣环排渣。组成及要求：(1)1)泥浆比重：正循环旋转钻机、冲击钻机使用管形钻头泥浆比重：正循环旋转钻机、冲击钻机使用管形钻头 钻孔时，入孔泥浆比重为钻孔时，入孔泥浆比重为1.11.11.31.3；冲击钻机使用实心钻；冲击钻机使用实心钻头钻孔时，孔底泥浆比重不宜大于：砂黏土为头钻孔时，孔底泥浆比重不宜大于：砂黏土为1.31.3；大漂石、；大漂石、卵石层为卵石层为1.41.4；岩石为；岩石为1.21.2。反循环旋转钻机入孔泥浆比重。反循环旋转钻机入孔泥浆比重可为可为1.051.051.151.15。(2)(2)黏度：一般地层黏度：一般地层161622s22s，松散易坍地层，松散易坍地层191928s28s。(3)(3)含砂率：新制泥浆不大于含砂率：新制泥浆不大于4%4%。(4)(4)胶体率：不小于胶体率：不小于95%95%。(5)PH(5)PH值：应大于值：应大于6.56.5。2024/11/12 周二23泥浆三大指标检验仪器泥浆比重粘度含砂量2024/11/12 周二24四.钻孔施工（1）安装钻机前，底架应垫平，保持稳定，不得产生位移和沉陷。钻头或钻杆中心与护筒中心偏差不得大于5cm。（2）无论采用哪种方法钻孔，开孔的孔位必须准确，应使初成孔壁竖直、圆顺、坚实。（3）钻孔时，孔内水位宜高于护筒底脚0.5m以上或地下水位以上1.52.0m。在冲击钻进中取渣和停钻后，应及时向孔内补水或泥浆，保持孔内水头高度和泥浆比重及粘度。（4）钻孔时，起、落钻头速度宜均匀，不得过猛或骤然变速，孔内出土不得堆积在钻孔周围。（5）钻孔作业应连续进行，因故停钻时，有钻杆的钻机应将钻头提离孔底5m以上，其他钻机应将钻头提出孔外，孔口应加护盖。钻孔过程中应经常检查并记录土层变化情况，并与地质剖面图核对。钻孔到达设计深度后，应对孔位、孔径、孔深和孔形进行检验，并填写钻孔记录表。孔位偏差不得大于10cm。2024/11/12 周二26五.成孔检查对孔径、孔深、孔位、垂直度进行检查。探孔器对孔径和垂直度进行检查。用测绳对孔深进行检查，测绳必须用钢尺进行校核。护桩交叉拉线对孔位进行检查。六.清孔 钻孔过程中会有一部分泥浆和钻渣沉于孔底，必须将这些沉积物清除干净，才能使灌注的混凝土与地层或岩层紧密结合，保证桩的承载能力。清孔可选用以下方法：（1）抽渣法适用于冲击或冲抓法钻孔。（2）吸泥法适用于土质密实不易坍塌的冲击钻孔。（3）换浆法适用于正、反循环旋转钻孔。2024/11/12 周二28清孔应达到以下标准：孔内排出或抽出的泥浆手摸无23mm颗粒，泥浆比重不大于1.1。含砂率小于2%。粘度1720s。清孔后孔底沉渣厚度：柱桩不大于5cm，摩擦桩不大于20cm。严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔。七七.钢筋笼的制作和安装钢筋笼的制作和安装 注意事项：1.钢筋骨架一般每隔22.5米设置直径加强箍筋一道；2.焊接定位钢筋或滚轮确保保护层厚度；3.运输过程中不得使骨架变形。4.钢筋骨架起吊机吊起，对准护筒中心缓慢下放至设计标高,钢筋笼入孔后应准确、牢固定位，平面位置偏差不大于10cm，底面高程偏差不大于10cm。5.下放钢筋骨架应徐徐下放严禁摆动碰撞孔壁;6.在安装钢筋笼时，宜采用三点起吊。2024/11/12 周二30成品钢筋笼2024/11/12 周二31钢筋笼内撑混凝土块滚轮2024/11/12 周二33钢筋笼起吊钢筋笼对孔安放2024/11/12 周二35钢筋笼焊接2024/11/12 周二36钢筋笼套管连接2024/11/12 周二371.导管使用前进行试拼和水密性实验。2.导管连接时，接口严密，不得漏水；导管管底距孔底距离为40cm.3.浇筑时，先将漏斗灌满混凝土，首封量保证导管埋深1m。浇筑过程中，控制混凝土灌注速率防止钢筋笼上浮。4.连续浇筑，拔管时保证导管埋深26m，每根桩的浇筑时间宜在8小时内浇筑完成。混凝土浇筑完毕，位于地面以下及桩顶以下的孔口护筒应在混凝土初凝前拔出。八八.灌注混凝土灌注混凝土38导管试压实验导管拼装好后两端密封，注入70%的水，一端输入计算好的风压值，滚动数次，15min不漏水得为合格。2024/11/12 周二392024/11/12 周二40混凝土坍落度检验（1）（2）（3）2024/11/12 周二41水下混凝土灌注2024/11/12 周二42水下混凝土浇筑过程中的浇筑标高监测2024/11/12 周二43根据水下混凝土浇筑标高分节拆除导管2024/11/12 周二44桩身完整性的检验方法：（1）开挖检查（2）抽芯法（3）超声波检验法（4）动测法四.质量通病及处理措施1.坍孔主要原因：(1)冲击成孔中使用的泥浆不符合要求，粘土质量不符合标准或泥浆比重不足，起不到护壁的作用。(2)孔内的水头高度不够，低于地下水位，致使孔内水位压强降低，造成坍孔。(3)在混凝土理入前，吊入钢筋骨架时，骨架偏位摆动碰坏孔壁造成坍孔。(4)清孔后放置时间过长，没及时浇入混凝土，而且没有采取预防措施，造成坍孔。应对措施 发生坍孔后，应立即查明坍孔处位置，分析地质情况，然后采取如下措施：(1)坍孔发生在护筒底脚处，根据实际情况，可以立即拆除护筒，回填钻孔，重新埋设护筒后，再钻进；采用加长护筒，使护筒通过震动锤继续下沉，直至埋于坍孔位置以下，外围用黏土或装有黏土的草袋回填夯实，重钻时，控制好泥浆稠度和水头高度。(2)若坍孔位置较深，若不严重，则可以加大泥浆比重，继续钻进；若坍孔较为严重时，则应立即用砂或小砾石加黏土回填至坍孔以上位置，甚至将整个钻孔全部回填，暂停一段时间，使回填土沉积密实，水位稳定后，重新钻进，时刻注意不良现象的发生。掉钻主要原因：（1）钻杆使用过久，连接处有损伤或接头磨损过多；钻 进中选用的转速不当使钻杆扭转或弯曲折断；（2）地质坚硬，进尺太快，超负荷引起钻具断裂；（3）卡钻(埋钻)时强扭、操作不当使钢丝绳或钻杆疲劳断裂；（4）钻具之间连接螺拴松动，被剪断，引起掉钻。处理方法 掉钻后应及时澄清情况，制定切实可行的打捞方案。如果钻具被沉淀物或塌孔土石埋住，应首先清孔，使掉入孔中的钻具露出来，以便用打捞工具打捞，或者潜水员下去打捞。浮笼主要原因：（1）混凝土坍落度太小，流动性不好。造成对钢筋笼摩擦力大于钢筋笼自重。（2）混凝土灌注速率过快。（3）导管卡住钢筋笼，将钢筋笼提出。预防措施：（1）严格控制混凝土坍落度控制在180mm220mm.（2）当导管口在混凝土底部时，控制灌注速率并及时拆管。（3）校核导管中心位置。断桩主要原因：（1）灌注过程中发生埋管、卡管、阻管及其他一些情况都将造成断桩。（2）导管拔过混凝土面造成的。（3）首灌混凝土未成功封底。（4）导管焊缝或接头漏水。造成导管内溢水。应对措施：（1）在灌注混凝土开始不久出现的问题，应迅速拔出导管和钢筋骨架，将可吸出的混凝土尽量吸出，如全部吸出，问题处理后重新灌注混凝土，如部分吸出，将剩余已硬化的混凝土凿除，在进行灌注混凝土；（2）如灌注中发现导管进水或其他故障，如有充足的时间，在灌注混凝土不初凝的情况下，可将导管拔出，修理后采用管底堵塞的隔水方法，重新插入导管，去掉底塞恢复灌注或直接将导管插入已灌注的混凝土中，并不小于2m，将导管内的水和表层稀松的混凝土吸出后重新灌注；结束语虽然钻孔桩事故处理方法很多，但是无论采取什么先进的办法处理都将对工程的进度、质量及施工企业的信誉带来不可忽视的影响。因此，在钻孔桩施工中需要现场技术人员树立强烈的责任感，每个工序严格按照规范操作，灌注统一指挥，对可能出现的问题制定切实有效的防范措施和方案。谢谢！