钻孔灌注桩施工技术.ppt

,钻孔灌注桩施工技术培训课件,目 录,一、前言,各种钻机的适用范围,各种钻机的工作原理及优缺点,三、钻孔灌注桩的施工工艺,四、质量通病及防治措施,二、钻机选型,2023/2/23,3,一、前言,1.桩基工程为隐蔽工程，是桥梁工程的重要部位，其施工质量的优劣直接影响到桥梁的整体质量。如发生质量事故，无修补的可能，只能作废桩处理，因此而产生的费用巨大。2.在近期的质量巡查中发现，目前施工的桥梁桩基工程施工质量略有下降，同时考虑到本项目将有几座小桥的桩基即将展开施工，为了更好地控制桩基的施工质量，使一线的施工技术管理人员充分掌握桩基施工中关键的控制环节和施工细节，特组织本次培训。,二、钻机选型,钻孔灌注桩的施工设备主要有三种：1、冲击钻机 2、回旋钻机（正循环和反循环）3、旋挖钻机 钻机选择考虑的因素：根据钻孔地质情况、桩径桩长及施工条件选择钻机类型，同时还要兼顾施工工期和经济成本等因素影响。,1、冲击钻机适用范围：粘性土、砂类土、砾石、卵石、漂石、软硬岩层及各种复杂地质。2、回旋钻机适用范围：（）正循环：粘性土、砂类土、含少量砾石、卵石（含量小于）、软岩。（）反循环：粘性土、砂类土、含少量砾石、卵石（含量小于，粒径小于钻杆内径的2/3）、软岩。、旋挖钻机适用范围：各种土质地层，砂类土、砾石、卵石及软中硬岩。,各种钻机的适用范围,1.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两种。在地基承载力较大的地质情况下，无法采用回转钻和旋挖钻成孔，此时可采用冲击钻。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。,各种钻机工作原理及优缺点,（1）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,各种钻机工作原理及优缺点,（2）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,各种钻机工作原理及优缺点,十字钻头,各种钻机工作原理及优缺点,冲击钻孔的施工要点,邻孔混凝土达2.5MPa后开钻；开孔小冲程；孔深为钻头高加冲程后正常冲击。,中、低冲程：12m,中等冲程：23m,高冲程：35m,分级扩钻,粘性土、风化层、砾砂石等,砂卵石等,基岩、漂石和密实卵石层,十字形钻头钻 1.5m以上孔径分2级管形钻头0.7m以上孔分24级,2.回旋钻：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。回旋钻根据泥浆的循环方式分为正循环和反循环两种。回旋钻在粘土、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。,各种钻机工作原理及优缺点,钻 具单头螺旋钻头,各种钻机工作原理及优缺点,钻 具双头螺旋钻头,各种钻机工作原理及优缺点,正循环：是用泥浆泵将泥浆以一定压力通过空心钻杆顶部，从钻杆底部喷出，底部的钻锥在旋转时将土壤搅松成为钻渣，被泥浆悬浮，随泥浆上升而溢出流至孔外的泥浆槽，经过沉淀池中沉淀净化，再循环使用。,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,钻井里残留的沉渣比较多,影响了钻进速度,钻具的磨损也比较大。,各种钻机工作原理及优缺点,正循环钻结构示意图,反循环：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，使清孔时间大大缩短，且无噪音污染。缺点：水压和泥浆比重管理不当容易坍孔。接长钻杆时装卸麻烦，钻渣容易堵塞管路。,各种钻机工作原理及优缺点,反循环钻结构示意图,正反循环成孔，现在是在护筒上拉十字线，是使钻机的钻头对准桩的中心线，等钻机对准后往护筒里放水，采用泥浆护壁进行钻孔,3.旋挖钻: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。主要缺点是较硬岩层无法施工，机械运输不便。,各种钻机工作原理及优缺点,各种钻机工作原理及优缺点,钻 具单底钻斗,粘土层单底钻斗,凝灰岩单底钻斗,各种钻机工作原理及优缺点,三、钻孔灌注桩施工工艺,1.工 艺 流 程 图,成孔 下导管和钢筋笼 灌注水下混凝土 成桩,简要图示：,三、钻孔灌注桩施工工艺,2.施工准备：（1）场地平整对于钻孔桩施工需要占用的场地，施工前应先清除地表杂物，平整压实钻机需要的施工平台。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。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。深水：水中围堰，搭设平台。,三、钻孔灌注桩施工工艺,（2）现场调查因钻孔桩机械均属大型设备，施工前必须对邻近区域的地下管线及构筑物位置和分布情况调查清楚。对于跨越河流的还要考虑汛期防洪安全要求。（3）测量放样施工前应对各桩中心进行测量放样并复核测量，无误后及时测放护桩。,三、钻孔灌注桩施工工艺,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。,2023/2/23,26,3.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。,三、钻孔灌注桩施工工艺,3.护筒的埋置要求（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）在旱地上埋设护筒要采用人工挖孔埋设，外围用粘土夯填。埋置深度：宜为护筒外径的.倍但不得小于1m（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。（4）多节护筒连接时，接缝应牢固，不漏水。,2023/2/23,27,三、钻孔灌注桩施工工艺,4.泥浆制备泥浆作用：在孔壁形成泥皮稳定孔壁、润滑钻具、悬浮钻渣用于正循环排渣。泥浆组成及要求：(1)泥浆比重：正循环回转钻机、冲击钻机使用管形钻头钻孔时，入孔泥浆比重为1.11.3；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1.3；大漂石、卵石层为1.4；岩石为1.2。反循环回转钻机入孔泥浆比重可为1.051.15。(2)黏度：一般地层1622s，松散易坍地层1928s。(3)含砂率：新制泥浆不大于4%。(4)胶体率：不小于95%。(5)PH值：应大于8。,28,三、钻孔灌注桩施工工艺,4.泥浆制备,2023/2/23,29,三、钻孔灌注桩施工工艺,5.钻孔施工,2023/2/23,31,（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，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，留置好各地层渣样。钻孔到达设计深度后，应对孔位、孔径、孔深进行检验，并填写钻孔记录表。,三、钻孔灌注桩施工工艺,6.成孔质量检测：（1）地质情况（2）桩位（3）垂直度；（4）孔深、孔径；（5）沉淀厚度；,三、钻孔灌注桩施工工艺,地质情况通过留取的渣样、桩位通过测量进行复核。钻孔灌注桩垂直度检测仪，可以检查孔径、孔深、垂直度及倾斜度等指标，由水准仪、折射管、导引筒、调节机构组成，折射管由横管和竖管连接而成，横管和竖管的衔接处设置有三棱镜，横管由导引筒的前端筒口伸入导引筒中，导引筒的后端筒口与水准仪的物镜对接，导引筒的筒身通过联接板与水准仪固接，调节机构由支架、螺杆、微调旋钮、螺母组成，支架固接在导引筒的下方，螺杆设置在支架的中央，支架的后部固接有齿轮盒，齿轮盒内设置有主动锥齿轮和从动锥齿轮。微调旋钮的中轴与主动锥齿轮固接，螺杆的后端杆头与从动锥齿轮固接，螺母套接在螺杆上，螺母的上方固接有连杆，连杆与横管固接。,三、钻孔灌注桩施工工艺,如图。,三、钻孔灌注桩施工工艺,孔径和垂直度检测常规的办法是自制一个3m长外径与设计孔径相等的钢筋笼（探孔器），用吊具吊起，中心对准孔顶（护桶）轴心，缓缓下落，每隔3到5米检查一下吊绳的偏位情况并做好记录。,三、钻孔灌注桩施工工艺,探孔器,2023/2/23,36,三、钻孔灌注桩施工工艺,测量绳,沉渣厚度的检测，首先需准确测量桩的终孔深度，桩的终孔深度应采用丈量钻杆长度的方法测定，取孔内钻杆长度钻头长度，钻头长度取至钻尖的2/3处。沉渣底标高通过铅垂直接测量，测绳下到底后上下手一掂就可以感觉到触碰到岩石那种感觉，或者有一定的停滞感，说明到达沉渣位置了，铅垂线长度直接用钢卷尺测量，用铅垂线测量后的长度和钻杆长度比较下，差值就是沉渣厚度。,7.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。清孔可选用以下常用方法：（1）抽（掏）渣法适用于冲击钻孔。（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、反循环回旋钻孔及冲击钻孔。,2023/2/23,37,三、钻孔灌注桩施工工艺,泵吸反循环清孔在含粗砂、砾砂和卵石的地层钻孔，有条件时应优先采用泵吸反循环清孔。气举反循环携带钻渣后迅速进入导管，可以获得比正循环高出数倍的上返速度，由于返浆速度快，清渣效果较好，沉渣层较薄，清渣速度快，缩短工期，降低施工成本。清孔原理:空气压缩机将压缩空气输进风管,空气经风管底部排出和泥浆形成气液混合物。由于管内、外液体的密度差,孔内泥浆、空气、沉渣的三相流沿导管向上运行,被排出孔口,通过过滤网进入沉淀池。过滤出泥浆中的沉渣后,过滤后的泥浆又重新进入孔内，反复循环至达到规范要求,三、钻孔灌注桩施工工艺,三、钻孔灌注桩施工工艺,泵吸反循环原理示意图,7、清孔要求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：端承桩不大于5cm，摩擦桩不大于10cm。严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔。,三、钻孔灌注桩施工工艺,2023/2/23,41,三、钻孔灌注桩施工工艺,钻孔灌注桩泥浆的三大指标（泥浆含砂量，泥浆比重计，泥浆粘度计）一泥浆含砂量测定仪操作程序：1、把泥浆充至测管上标有“泥浆”字样的刻线处，加清水至标有“水”的刻线处，堵死管口并摇振。2、倾到该混合物于滤筒中，丢弃通过滤筛的液体，再加清水于侧管中。摇振后再倒入滤筒中。反复之，直至测管内清洁为止。3、用清水冲洗筛网上所得的砂子，剔除残留泥浆。4、把漏斗套进滤筒，然后慢慢翻转过来，并把漏斗嘴插入测管内。,2023/2/23,42,三、钻孔灌注桩施工工艺,用清水把附在筛网上的砂子全部冲入管内。5、待砂子沉淀后，读出砂子的百分含量。二泥浆比重计1、用途：本比重计是用于测定泥浆比重的仪器，其单位为g/mm3，测量范围从0.963g/mm3，刻度分度值为0.01g/mm3，泥浆杯的容量为140mm3。2、操作程序：将泥浆杯中盛满泥浆，盖上杯盖，此时应有泥浆从杯盖中心孔溢出，擦净泥浆杯外的泥浆，将泥浆杯连同秤杆放在泥浆比重计支架上，,2023/2/23,43,三、钻孔灌注桩施工工艺,移动砝码使秤杆平衡（气泡居中），读出的数值即为泥浆比重。三泥浆粘度计1、用途：本仪器是用于测量泥浆粘度的计量器，泥浆的粘度是由标准粘度计中流出500立方厘米的泥浆所需的时间来表示；单位为秒。2、操作程序：泥浆粘度计的流出管为孔径5毫米，长100毫米的铜管，将700立方厘米泥浆注入粘度计，用手指管口，再用有隔层量杯容量为500立方厘米一端，接泥浆，移开手指的同时开动秒表，量杯接满泥浆停止计时，所需的时间即为泥浆粘度，单位为秒。,2023/2/23,44,泥浆比重,粘度,含砂量,泥浆三大指标检验仪器,三、钻孔灌注桩施工工艺,8.钢筋笼的制作和安装,注意事项：1.钢筋骨架一般每隔2米设置加强箍筋一道，桩顶深入承台内主筋长度应符合设计要求；2.焊接定位钢筋或或者混凝土轮型垫块确保保护层厚度，垫块混凝土强度不低于桩身混凝土强度。垫块纵向间距一般不大于2m，环向不少于4个，呈梅花形布置；3.运输过程中不得使骨架变形。4.钢筋骨架用吊机吊起，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，应采用三个起吊点起吊。,45,三、钻孔灌注桩施工工艺,钢筋笼的制作和安装,三、钻孔灌注桩施工工艺,2023/2/23,47,成品钢筋笼,三、钻孔灌注桩施工工艺,钢筋笼内撑,三、钻孔灌注桩施工工艺,2023/2/23,49,混凝土块滚轮,三、钻孔灌注桩施工工艺,钢筋笼起吊,三、钻孔灌注桩施工工艺,2023/2/23,51,钢筋笼对孔安放,三、钻孔灌注桩施工工艺,2023/2/23,52,钢筋笼焊接,三、钻孔灌注桩施工工艺,53,三、钻孔灌注桩施工工艺,54,声测管设置原则：对于单孔跨径大于40m桥梁墩台桩基础、桩基长度大于50m的桩基要求100%设置声测管，其他桥梁墩台桩基按50%设置声测管。当桩基不大于1.5m时，埋设3根声测管，当桩径大于1.5m时，埋设4根声测管。声测管应牢固绑扎在钢筋笼内侧，随钢筋笼分段安装，管与管互相平行、定位准确，并埋设至桩底。声测管可直接绑扎在钢筋笼内侧，固定点间距不超过2m，其中管的端部及接头部位应设固定点；对无钢筋笼的素混凝土部位，声测管需单独增设固定钢筋。声测管高出桩基顶面50cm，下端焊接盲盖或钢板来保证密封，要求不漏水。,三、钻孔灌注桩施工工艺,55,三、钻孔灌注桩施工工艺,声测管设置,56,灌注混凝土,三、钻孔灌注桩施工工艺,导管要求,三、钻孔灌注桩施工工艺,三、钻孔灌注桩施工工艺,2023/2/23,59,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，15分钟内不漏水为合格。,三、钻孔灌注桩施工工艺,三、钻孔灌注桩施工工艺,61,1.导管使用前进行试拼和水密性试验。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不得小于1m，不宜大于3m。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，最小埋深任何时候不得小于1m。每根桩的浇筑时间宜在8小时内浇筑完成。5.桩顶混凝土浇筑面高程应高于设计桩顶高程0.5-1m。,灌注混凝土,三、钻孔灌注桩施工工艺,三、钻孔灌注桩施工工艺,2023/2/23,63,三、钻孔灌注桩施工工艺,混凝土坍落度检验,2023/2/23,64,（1）,（2）,（3）,三、钻孔灌注桩施工工艺,2023/2/23,65,三、钻孔灌注桩施工工艺,水下混凝土浇筑过程中的浇筑标高监测,2023/2/23,66,三、钻孔灌注桩施工工艺,根据水下混凝土浇筑标高分节拆除导管,2023/2/23,67,三、钻孔灌注桩施工工艺,三、钻孔灌注桩施工工艺,三、钻孔灌注桩施工工艺,桩身完整性的检验方法：（1）超声波检验法（声测管）（2）抽芯法（3）低应变检测（4）动测法,三、钻孔灌注桩施工工艺,三、钻孔灌注桩施工工艺,质量通病及防治措施,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，比如坍孔、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。,四、质量通病及防治措施,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。,四、质量通病及防治措施,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，且不严重，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。,四、质量通病及防治措施,2、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。,四、质量通病及防治措施,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。,四、质量通病及防治措施,3、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。,四、质量通病及防治措施,4、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有可能造成断桩。（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，进行灌注混凝土；,四、质量通病及防治措施,（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。,四、质量通病及防治措施,谢 谢！,