鉆孔灌注樁施工課件.ppt

1、鉆 孔 灌 注 樁 施 工,2020/8/4,1,中鐵四局二公司技術(shù)開發(fā)中心,2020/8/4,2,目 錄,1.鉆孔灌注樁國(guó)內(nèi)發(fā)展簡(jiǎn)史 2.鉆孔灌注樁種類及特點(diǎn) 3.鉆孔灌注樁施工工藝流程 4.質(zhì)量通病及處理措施,一. 國(guó)內(nèi)發(fā)展簡(jiǎn)史,橋梁基礎(chǔ)按施工方法可分為明挖基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)、管柱基礎(chǔ)和沉井基礎(chǔ)四類。 其中樁基礎(chǔ)按制作工藝分為兩種 預(yù)制樁 鋼筋混凝土預(yù)制樁是在工廠或施工現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制，用錘擊打入、振動(dòng)沉入等方法，使樁沉入地下。 灌筑樁 又叫現(xiàn)澆樁，直接在設(shè)計(jì)樁位的地基上成孔，在孔內(nèi)放置鋼筋籠或不放鋼筋，后在孔內(nèi)灌筑混凝土而成樁。 與預(yù)制樁相比，可節(jié)省鋼材，在持力層起伏不平時(shí)，樁長(zhǎng)可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)。

2、灌注樁按成孔方式不同又可分為鉆孔灌注樁、沉管灌注樁、人工挖孔樁、爆擴(kuò)灌注樁等。,我國(guó)鉆孔灌注樁(簡(jiǎn)稱鉆孔樁)，是從1960 年開始試驗(yàn)、研究，通過(guò)在使用中不斷改進(jìn)，逐步發(fā)展起來(lái)的一種橋梁基礎(chǔ)施工的新形式。鉆孔樁的問(wèn)世，可以說(shuō)是橋梁基礎(chǔ)施工技術(shù)上進(jìn)行的一次革命。多年來(lái)實(shí)踐證明，鉆孔樁具有許多優(yōu)點(diǎn)：主要是施工設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，可變水下作業(yè)為水上作業(yè)；大大簡(jiǎn)化了施工工藝，縮短了工期，降低了造價(jià)。因此橋梁工程中廣泛地采用這一基礎(chǔ)形式。 鉆孔灌注樁施工工藝目前雖然已經(jīng)比較成熟，但是在施工中還存在大量的施工風(fēng)險(xiǎn)，比如塌孔、卡鉆、掉鉆、浮籠、斷樁等一系列事故，給我們施工帶來(lái)大量的風(fēng)險(xiǎn)。,二. 灌注樁的種類

3、及特點(diǎn),2020/8/4,7,鉆孔灌注樁：指采用不同的鉆孔方法，在土中形成一定直徑的井孔，達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，將鋼筋骨架（籠）吊入井孔中，灌注混凝土形成的樁基礎(chǔ)。 鉆孔灌注樁的施工設(shè)備主要有三種：沖擊鉆、循環(huán)鉆和旋挖鉆。,1.沖擊鉆 利用沖擊鉆頭進(jìn)行沖擊破碎形成樁孔，主要用于地質(zhì)較硬、有巖石等較硬地層的鉆孔施工。目前國(guó)內(nèi)主要有手動(dòng)拉桿式和自動(dòng)式2種。 在地基承載力較大的地質(zhì)情況下，無(wú)法采用循環(huán)鉆和旋挖鉆。此刻采用沖擊鉆。 優(yōu)點(diǎn)：適應(yīng)于各種地質(zhì)，尤其可用于地基承載力較大的地質(zhì) 情況。 缺點(diǎn)：動(dòng)力功率大耗電率高，移動(dòng)不便，沖擊振動(dòng)有噪音影響周圍環(huán)境。需設(shè)泥漿池、沉淀池。,手動(dòng)式拉桿式?jīng)_擊鉆：應(yīng)用較為廣

4、泛的一種沖擊鉆。 依靠錘頭的自身重量向下沖擊巖層，然后由卷?yè)P(yáng)機(jī)通過(guò)鋼絲繩提升錘頭。,優(yōu)點(diǎn)：對(duì)于堅(jiān)硬地層，可以人工控制錘頭的沖程，加大對(duì)地層的沖擊力度，縮短成孔時(shí)間。 缺點(diǎn)：工作需要人工拉桿進(jìn)行操作，增大了人力支出。,手動(dòng)拉桿式?jīng)_擊鉆,自動(dòng)式?jīng)_擊鉆：近幾年的手動(dòng)式演化版，俗稱磕頭鉆。,主要優(yōu)點(diǎn)：移動(dòng)方便，鉆頭可自動(dòng)上下移動(dòng)打鉆節(jié)省人力。 主要缺點(diǎn)：鉆頭沖程可調(diào)控范圍過(guò)小，碰到堅(jiān)硬地層不能用大沖程沖擊巖層。 另一個(gè)缺點(diǎn)與其移動(dòng)方便相輔相成：輪胎易下陷。,自動(dòng)式?jīng)_擊鉆,2.循環(huán)鉆：在泥漿護(hù)壁的條件下利用鉆頭旋轉(zhuǎn)的力對(duì)地層進(jìn)行旋轉(zhuǎn)沖擊從而形成樁孔。 循環(huán)鉆根據(jù)泥漿的循環(huán)方式分為正循環(huán)和反循環(huán)2種。 循

5、環(huán)鉆在粘土、亞粘土、淤泥類土質(zhì)和粉砂層地質(zhì)施工中優(yōu)勢(shì)明顯，施工速度僅次于旋挖鉆，且施工成本比旋挖鉆低。 現(xiàn)在又出現(xiàn)車載循環(huán)鉆，移動(dòng)方便快捷。但也需要配置泥漿池和沉淀池，容易造成施工場(chǎng)地臟、亂、差。,正循環(huán)鉆機(jī)：泥漿由泥漿泵從泥漿池里抽到鉆桿里,通過(guò)鉆桿不斷的輸送到鉆井里,然后從鉆井井口自然的排出來(lái),同時(shí)把鉆渣帶出到地面上來(lái).,優(yōu)點(diǎn)：護(hù)壁效果好，施工無(wú)振動(dòng)無(wú)噪音無(wú)擠壓。 缺點(diǎn)：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(lái),鉆井里殘留的鉆渣比較多,影響了鉆進(jìn)速度,鉆具的磨損也比較大.,反循環(huán)鉆機(jī)：泥漿是用泥漿泵從鉆井的井口

6、(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(lái)。,優(yōu)點(diǎn)：循環(huán)能力和排渣能力都比較強(qiáng),不但排渣干凈,而且顆粒比較大的鉆渣也能排出來(lái)，使清孔時(shí)間大大短。且無(wú)噪音污染。 缺點(diǎn)：很難在比鉆頭吸渣孔大的卵石和漂石中鉆進(jìn)，水壓和泥漿比重管理不當(dāng)容易坍孔。,3.旋挖鉆:是一種適合建筑基礎(chǔ)工程中成孔作業(yè)的施工機(jī)械 旋挖鉆機(jī)是在第二次世界大戰(zhàn)后發(fā)展起來(lái)的新型鉆孔設(shè)備。我國(guó)從上世紀(jì)80年代開始引進(jìn)吸收，但一直沒(méi)有取得太大的進(jìn)展。直到2001年中鐵集團(tuán)開始在青藏鐵路上大面積推廣應(yīng)用旋挖鉆進(jìn)行樁基成孔。至此，旋挖鉆成孔施工工藝在國(guó)內(nèi)較大范圍內(nèi)迅速推廣. 主要鉆進(jìn)工藝有三種：干式鉆進(jìn)、清水孔鉆進(jìn)和泥

7、漿護(hù)壁鉆進(jìn)。 其主要特點(diǎn)為自帶履帶移動(dòng)方便和成孔速度快，孔底干凈。主要適于砂土、粘性土、粉質(zhì)土等土層施工，最大成孔直徑可達(dá)1.54m，最大成孔深度為6090m，可以滿足各類大型基礎(chǔ)施工的要求。,三.鉆孔灌注樁施工工藝流程,成孔 下導(dǎo)管和鋼筋籠 灌注水下混凝土 成樁,簡(jiǎn)要圖示：,陸地: 清除雜物、換除軟土、平整壓實(shí)，場(chǎng)地位于陡坡時(shí)，也可用枕木、型鋼等搭設(shè)工作平臺(tái)。,深水：水中圍堰,淺水： 在淺水中，宜用筑島圍堰法施工，筑島面積按鉆孔方法、設(shè)備大小等決定。,一.平整場(chǎng)地 為鉆機(jī)提供穩(wěn)定的作業(yè)平臺(tái)，防止鉆機(jī)偏移引起偏孔和鉆機(jī)傾覆及罐車沉陷等問(wèn)題。,1.護(hù)筒的作用： （1）定位。 （2）避免孔口周圍雜

8、物掉入孔內(nèi)。 （3）保持泥漿水位，防止坍孔。 2.護(hù)筒的制作要求： 使用旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)鉆孔應(yīng)比鉆頭大約20cm，使用沖擊鉆機(jī)鉆孔應(yīng)比鉆頭大約40cm。,2020/8/4,20,二.護(hù)筒埋置 護(hù)筒是埋置于鉆孔樁孔口的一個(gè)圓筒，在進(jìn)行埋置護(hù)筒前必須進(jìn)行測(cè)量放樣，因護(hù)筒一經(jīng)埋置，樁位就已確定。,3.護(hù)筒的埋置要求 （1）鉆孔前，在現(xiàn)場(chǎng)放線定位，護(hù)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。 （2）埋設(shè)護(hù)筒要采用人工挖孔埋設(shè)，外圍用粘土夯填。 埋置深度一般情況為24米。 （3）護(hù)筒頂面宜高出施工水位或地下水位2m，還應(yīng)滿足孔內(nèi)泥漿面的高度要求，在旱地或筑島時(shí)還應(yīng)高出施工地面0.5m。

9、,2020/8/4,21,2020/8/4,22,三.泥漿制備,泥漿作用： 在孔壁形成泥皮穩(wěn)定孔壁、懸浮鉆渣、潤(rùn)滑鉆具 、正循環(huán)排渣。 組成及要求： (1)泥漿比重：正循環(huán)旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)、沖擊鉆機(jī)使用管形鉆頭 鉆孔時(shí)，入孔泥漿比重為1.11.3；沖擊鉆機(jī)使用實(shí)心鉆頭鉆孔時(shí)，孔底泥漿比重不宜大于：砂黏土為1.3；大漂石、卵石層為1.4；巖石為1.2。反循環(huán)旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)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(yīng)大于6.5。,2020/8/4,23,2020/8/4,24,泥漿

10、三大指標(biāo)檢驗(yàn)儀器,泥漿比重,粘度,含砂量,四.鉆孔施工,2020/8/4,26,（1）安裝鉆機(jī)前，底架應(yīng)墊平，保持穩(wěn)定，不得產(chǎn)生位移和沉陷。鉆頭或鉆桿中心與護(hù)筒中心偏差不得大于5cm。 （2）無(wú)論采用哪種方法鉆孔，開孔的孔位必須準(zhǔn)確，應(yīng)使初成孔壁豎直、圓順、堅(jiān)實(shí)。 （3）鉆孔時(shí)，孔內(nèi)水位宜高于護(hù)筒底腳0.5m以上或地下水位以上1.52.0m。在沖擊鉆進(jìn)中取渣和停鉆后，應(yīng)及時(shí)向孔內(nèi)補(bǔ)水或泥漿，保持孔內(nèi)水頭高度和泥漿比重及粘度。 （4）鉆孔時(shí)，起、落鉆頭速度宜均勻，不得過(guò)猛或驟然變速，孔內(nèi)出土不得堆積在鉆孔周圍。 （5）鉆孔作業(yè)應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，因故停鉆時(shí)，有鉆桿的鉆機(jī)應(yīng)將鉆頭提離孔底5m以上，其他鉆機(jī)

11、應(yīng)將鉆頭提出孔外，孔口應(yīng)加護(hù)蓋。鉆孔過(guò)程中應(yīng)經(jīng)常檢查并記錄土層變化情況，并與地質(zhì)剖面圖核對(duì)。鉆孔到達(dá)設(shè)計(jì)深度后，應(yīng)對(duì)孔位、孔徑、孔深和孔形進(jìn)行檢驗(yàn)，并填寫鉆孔記錄表?？孜黄畈坏么笥?0cm。,五.成孔檢查 對(duì)孔徑、孔深、孔位、垂直度進(jìn)行檢查。 探孔器對(duì)孔徑和垂直度進(jìn)行檢查。 用測(cè)繩對(duì)孔深進(jìn)行檢查，測(cè)繩必須用鋼尺進(jìn)行校核。 護(hù)樁交叉拉線對(duì)孔位進(jìn)行檢查。,六.清孔,鉆孔過(guò)程中會(huì)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(jié)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(zhì)密實(shí)不易坍塌的沖擊鉆孔。

12、（3）換漿法適用于正、反循環(huán)旋轉(zhuǎn)鉆孔。,2020/8/4,28,清孔應(yīng)達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)： 孔內(nèi)排出或抽出的泥漿手摸無(wú)23mm顆粒， 泥漿比重不大于1.1。 含砂率小于2%。 粘度1720s。 清孔后孔底沉渣厚度：柱樁不大于5cm，摩擦樁不大于20cm。 嚴(yán)禁采用加深鉆孔深度方法代替清孔。,七.鋼筋籠的制作和安裝,注意事項(xiàng)： 1. 鋼筋骨架一般每隔22.5米設(shè)置直徑加強(qiáng)箍筋一道； 2.焊接定位鋼筋或滾輪確保保護(hù)層厚度； 3.運(yùn)輸過(guò)程中不得使骨架變形。 4.鋼筋骨架起吊機(jī)吊起，對(duì)準(zhǔn)護(hù)筒中心緩慢下放至設(shè)計(jì)標(biāo)高,鋼筋籠入孔后應(yīng)準(zhǔn)確、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

13、放鋼筋骨架應(yīng)徐徐下放嚴(yán)禁擺動(dòng)碰撞孔壁; 6.在安裝鋼筋籠時(shí)，宜采用三點(diǎn)起吊。,2020/8/4,30,2020/8/4,31,成品鋼筋籠,鋼筋籠內(nèi)撐,2020/8/4,33,混凝土塊滾輪,鋼筋籠起吊,2020/8/4,35,鋼筋籠對(duì)孔安放,2020/8/4,36,鋼筋籠焊接,2020/8/4,37,鋼筋籠套管連接,38,1.導(dǎo)管使用前進(jìn)行試拼和水密性實(shí)驗(yàn) 。 2.導(dǎo)管連接時(shí)，接口嚴(yán)密，不得漏水；導(dǎo)管管底距孔底距離為40cm. 3.澆筑時(shí)，先將漏斗灌滿混凝土，首封量保證導(dǎo)管埋深1m。澆筑過(guò)程中，控制混凝土灌注速率防止鋼筋籠上浮。 4.連續(xù)澆筑，拔管時(shí)保證導(dǎo)管埋深26m，每根樁的澆筑時(shí)間宜在8小時(shí)

14、內(nèi)澆筑完成?；炷翝仓戤叄挥诘孛嬉韵录皹俄斠韵碌目卓谧o(hù)筒應(yīng)在混凝土初凝前拔出。,八.灌注混凝土,2020/8/4,39,導(dǎo)管試壓實(shí)驗(yàn),導(dǎo)管拼裝好后兩端密封，注入70%的水，一端輸入計(jì)算好的風(fēng)壓值，滾動(dòng)數(shù)次，15min不漏水得為合格。,2020/8/4,40,混凝土坍落度檢驗(yàn),2020/8/4,41,（1）,（2）,（3）,水下混凝土灌注,2020/8/4,42,水下混凝土澆筑過(guò)程中的澆筑標(biāo)高監(jiān)測(cè),2020/8/4,43,根據(jù)水下混凝土澆筑標(biāo)高分節(jié)拆除導(dǎo)管,2020/8/4,44,樁身完整性的檢驗(yàn)方法： （1）開挖檢查 （2）抽芯法 （3）超聲波檢驗(yàn)法 （4）動(dòng)測(cè)法,四.質(zhì)量通病及處理措施,

15、1.坍孔 主要原因： (1)沖擊成孔中使用的泥漿不符合要求，粘土質(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn)或泥漿比重不足，起不到護(hù)壁的作用。 (2)孔內(nèi)的水頭高度不夠，低于地下水位，致使孔內(nèi)水位壓強(qiáng)降低，造成坍孔。 (3)在混凝土理入前，吊入鋼筋骨架時(shí)，骨架偏位擺動(dòng)碰壞孔壁造成坍孔。 (4)清孔后放置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，沒(méi)及時(shí)澆入混凝土，而且沒(méi)有采取預(yù)防措施，造成坍孔。,應(yīng)對(duì)措施 發(fā)生坍孔后，應(yīng)立即查明坍孔處位置，分析地質(zhì)情況，然后采取如下措施： (1) 坍孔發(fā)生在護(hù)筒底腳處，根據(jù)實(shí)際情況，可以立即拆除護(hù)筒，回填鉆孔，重新埋設(shè)護(hù)筒后，再鉆進(jìn)；采用加長(zhǎng)護(hù)筒，使護(hù)筒通過(guò)震動(dòng)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

16、填夯實(shí)，重鉆時(shí)，控制好泥漿稠度和水頭高度。 (2) 若坍孔位置較深，若不嚴(yán)重，則可以加大泥漿比重，繼續(xù)鉆進(jìn)；若坍孔較為嚴(yán)重時(shí)，則應(yīng)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(gè)鉆孔全部回填，暫停一段時(shí)間，使回填土沉積密實(shí)，水位穩(wěn)定后，重新鉆進(jìn)，時(shí)刻注意不良現(xiàn)象的發(fā)生。,掉鉆 主要原因： （1）鉆桿使用過(guò)久，連接處有損傷或接頭磨損過(guò)多；鉆 進(jìn)中選用的轉(zhuǎn)速不當(dāng)使鉆桿扭轉(zhuǎn)或彎曲折斷； （2）地質(zhì)堅(jiān)硬，進(jìn)尺太快，超負(fù)荷引起鉆具斷裂； （3）卡鉆(埋鉆)時(shí)強(qiáng)扭、操作不當(dāng)使鋼絲繩或鉆桿疲勞斷裂； （4）鉆具之間連接螺拴松動(dòng)，被剪斷，引起掉鉆。,處理方法 掉鉆后應(yīng)及時(shí)澄清情況，制定切實(shí)可行的打撈方案。

17、如果鉆具被沉淀物或塌孔土石埋住，應(yīng)首先清孔，使掉入孔中的鉆具露出來(lái)，以便用打撈工具打撈，或者潛水員下去打撈。,浮籠 主要原因： （1）混凝土坍落度太小，流動(dòng)性不好。造成對(duì)鋼筋籠摩擦力大于鋼筋籠自重。 （2）混凝土灌注速率過(guò)快。 （3）導(dǎo)管卡住鋼筋籠，將鋼筋籠提出。 預(yù)防措施： （1）嚴(yán)格控制混凝土坍落度控制在180mm220mm. （2）當(dāng)導(dǎo)管口在混凝土底部時(shí)，控制灌注速率并及時(shí)拆管。 （3）校核導(dǎo)管中心位置。,斷樁 主要原因： （1）灌注過(guò)程中發(fā)生埋管、卡管、阻管及其他一些情況都將造成斷樁。 （2）導(dǎo)管拔過(guò)混凝土面造成的。 （3）首灌混凝土未成功封底。 （4）導(dǎo)管焊縫或接頭漏水。造成導(dǎo)管內(nèi)溢水。 應(yīng)對(duì)措施： （1）在灌注混凝土開始不久出現(xiàn)的問(wèn)題，應(yīng)迅速拔出導(dǎo)管和鋼筋骨架，將可吸出的混凝土盡量吸出，如全部吸出，問(wèn)題處理后重新灌注混凝土，如部分吸出，將剩余已硬化的混凝土鑿除