桩基及溶洞处理方案PPT学习教案

1、会计学1 桩基及溶洞处理方案桩基及溶洞处理方案 学习要求：学习要求： 熟悉桩基础组成及分类；熟悉桩基础组成及分类； 掌握水下砼灌注的施工方法与要点。掌握水下砼灌注的施工方法与要点。 熟悉常见质量事故的预防和处理，安全施工措施；熟悉常见质量事故的预防和处理，安全施工措施； 了解灌注桩质量检验标准。了解灌注桩质量检验标准。 熟悉溶洞处理方案熟悉溶洞处理方案 第1页/共56页 一、熟悉桩基础组成及分类一、熟悉桩基础组成及分类 第2页/共56页 桩按桩按受力情况受力情况分为分为端承桩端承桩和和摩擦桩摩擦桩两种两种( (图图2.1)2.1) 端承桩端承桩是穿过软弱土层而达到坚硬土层或岩层上的桩，结构荷载

2、主要由岩层阻力承受；施工时以控制嵌岩深度为主，对沉渣厚度的要求严格。是穿过软弱土层而达到坚硬土层或岩层上的桩，结构荷载主要由岩层阻力承受；施工时以控制嵌岩深度为主，对沉渣厚度的要求严格。 桥梁工程中的端承桩桥梁工程中的端承桩多数要求多数要求嵌岩嵌岩。 摩擦桩摩擦桩完全设置在软弱土层中，依靠桩端阻力和桩身侧面与地基土之间的摩擦阻力共同完全设置在软弱土层中，依靠桩端阻力和桩身侧面与地基土之间的摩擦阻力共同承受承受荷载荷载，施工时以控制桩端设计标高（长度）为主。，施工时以控制桩端设计标高（长度）为主。 对于桩端为硬土层者，又有对于桩端为硬土层者，又有摩擦端承桩，端承摩擦桩。摩擦端承桩，端承摩擦桩。

3、桥梁工程中的摩擦桩，通常不计桥梁工程中的摩擦桩，通常不计挤密挤密作用。作用。 第3页/共56页 第4页/共56页 桩按施工方法分为桩按施工方法分为预制桩预制桩和和灌注桩灌注桩 预制桩预制桩根据沉入土中的方法，可分根据沉入土中的方法，可分打入桩打入桩、水冲沉桩水冲沉桩、振动沉桩振动沉桩和和静力压桩静力压桩等；等； v灌注桩灌注桩是在桩位处成孔，然后放入钢筋骨架，再浇筑混凝土而成的桩。灌注桩按成孔方法不同，有是在桩位处成孔，然后放入钢筋骨架，再浇筑混凝土而成的桩。灌注桩按成孔方法不同，有钻（冲）孔灌注桩钻（冲）孔灌注桩、挖孔灌注桩挖孔灌注桩、套管成孔灌注桩套管成孔灌注桩及及爆扩成孔灌注桩爆扩成孔灌

4、注桩等。等。 第5页/共56页 1.1.灌注桩：灌注桩：直接在桩位上用机械成孔或人工挖孔，在孔内安放钢筋、灌注混凝土而成型的桩。直接在桩位上用机械成孔或人工挖孔，在孔内安放钢筋、灌注混凝土而成型的桩。 2.2.与预制桩相比与预制桩相比，灌注桩具有不受地层变化限制，不需要接桩和截桩，节约钢材、振动小、噪，灌注桩具有不受地层变化限制，不需要接桩和截桩，节约钢材、振动小、噪声小等声小等特点特点。 3.3.灌注桩按成孔方法分为灌注桩按成孔方法分为干作业钻孔灌注桩干作业钻孔灌注桩、泥浆护壁成孔灌注桩泥浆护壁成孔灌注桩、沉管灌注桩沉管灌注桩、人工挖孔灌人工挖孔灌注桩注桩等。等。 第6页/共56页 2.1

5、2.1 干作业钻孔灌注桩干作业钻孔灌注桩 1 1、干作业钻孔灌注桩、干作业钻孔灌注桩施工过程施工过程如如图图2.112.11所示。所示。 2 2、干作业成孔一般采用、干作业成孔一般采用螺旋钻机钻孔螺旋钻机钻孔。螺旋钻头外径分别为。螺旋钻头外径分别为400mm400mm、500mm500mm、600mm600mm，钻孔深度相应为钻孔深度相应为1212m m、10m10m、8m8m。适用于成孔深度内没有地下水的一般粘土层、砂适用于成孔深度内没有地下水的一般粘土层、砂土及人工填土地基，不适于有地下水的土层和淤泥质土。土及人工填土地基，不适于有地下水的土层和淤泥质土。 3 3、钻机就位后，钻杆垂直对准

6、桩位中心，开钻时先慢后快，减少钻杆的摇晃，及时纠正钻孔的、钻机就位后，钻杆垂直对准桩位中心，开钻时先慢后快，减少钻杆的摇晃，及时纠正钻孔的偏斜或位移。偏斜或位移。 第7页/共56页 4 4、钻孔至规定要求深度后，进行孔底清土。清孔的目的是将孔内的浮土、虚土取出，减少桩的、钻孔至规定要求深度后，进行孔底清土。清孔的目的是将孔内的浮土、虚土取出，减少桩的沉降。方法是钻机在原深处空转清土，然后停止旋转，提钻卸土。沉降。方法是钻机在原深处空转清土，然后停止旋转，提钻卸土。 5 5、钢筋骨架的主筋、箍筋、直径、根数、间距及主筋保护层均应符合设计规定，绑扎牢固，防止变形。用导向钢筋送入孔内，同时防止泥土杂

7、物掉进孔内。钢筋骨架就位后，应立即灌注混凝土，以防塌孔。灌注时，应分层浇筑、分层捣实，每层厚度、钢筋骨架的主筋、箍筋、直径、根数、间距及主筋保护层均应符合设计规定，绑扎牢固，防止变形。用导向钢筋送入孔内，同时防止泥土杂物掉进孔内。钢筋骨架就位后，应立即灌注混凝土，以防塌孔。灌注时，应分层浇筑、分层捣实，每层厚度50506060cmcm。 第8页/共56页 第9页/共56页 2.2 2.2 泥浆护壁成孔灌注桩泥浆护壁成孔灌注桩 1.1.泥浆护壁成孔泥浆护壁成孔是利用泥浆保护稳定孔壁的机械钻孔方法。它通过循环泥浆将切削碎的泥石渣屑悬浮后排出孔外，适用于有地下水和无地下水的土层。是利用泥浆保护稳定孔

8、壁的机械钻孔方法。它通过循环泥浆将切削碎的泥石渣屑悬浮后排出孔外，适用于有地下水和无地下水的土层。 2.2.成孔机械成孔机械有潜水钻机、冲击钻机、冲抓锥等。有潜水钻机、冲击钻机、冲抓锥等。 3.3.泥浆护壁成孔灌注桩的泥浆护壁成孔灌注桩的施工工艺流程施工工艺流程：测定桩位、埋设护筒、桩机就位、制备泥浆、机械测定桩位、埋设护筒、桩机就位、制备泥浆、机械( (潜水钻机、冲击钻机等潜水钻机、冲击钻机等) )成孔、泥浆循环出渣、清孔、安放钢筋骨架、浇筑水下混成孔、泥浆循环出渣、清孔、安放钢筋骨架、浇筑水下混凝土。凝土。 第10页/共56页 2.2.1 2.2.1 埋设护筒和制备泥浆埋设护筒和制备泥浆

9、钻孔前，在现场放线定位，按桩位挖去桩孔表层土，并埋设护筒。护筒上部设钻孔前，在现场放线定位，按桩位挖去桩孔表层土，并埋设护筒。护筒上部设1 12 2个溢浆孔，是用厚个溢浆孔，是用厚4 48 8mmmm钢板制成的圆筒，其内径应大于钻头直径钢板制成的圆筒，其内径应大于钻头直径200200mmmm。护筒的作用护筒的作用是固定桩孔位置，保护孔口，防止地面水流入，增加孔内水压力，防止塌孔，成孔时引导钻头是固定桩孔位置，保护孔口，防止地面水流入，增加孔内水压力，防止塌孔，成孔时引导钻头的方向。的方向。 护筒顶高出施工水位护筒顶高出施工水位1.5m，并高出地面，并高出地面0.3m， 保证护筒内泥浆顶标高始终

10、高于外部水位至少保证护筒内泥浆顶标高始终高于外部水位至少1m。 第11页/共56页 在钻孔过程中，向孔中注入相对密度为在钻孔过程中，向孔中注入相对密度为1.11.11.1.4 4的泥浆。的泥浆。 一般一般1.21.3；易坍地层可提高到；易坍地层可提高到1.4左右。左右。 泥浆的作用：泥浆的作用： 稳定水压稳定水压 使桩孔内孔壁土层中的孔隙渗填密实，避免孔内漏水，保持护筒内水压稳定；使桩孔内孔壁土层中的孔隙渗填密实，避免孔内漏水，保持护筒内水压稳定； 护壁护壁 泥浆相对密度大，加大了孔内的水压力，可以稳固孔壁，防止塌孔；泥浆相对密度大，加大了孔内的水压力，可以稳固孔壁，防止塌孔； 浮（携）渣浮（

11、携）渣 通过循环泥浆可将切削的泥石渣悬浮后排出，起到携砂、排土的作用通过循环泥浆可将切削的泥石渣悬浮后排出，起到携砂、排土的作用。 第12页/共56页 2.2.2 2.2.2 成孔成孔 (1) 回旋（回旋（潜水）钻机成孔潜水）钻机成孔 回旋钻机成孔示意图如回旋钻机成孔示意图如图图2. .12所示。所示。 回旋回旋钻机是一种旋转式钻孔机，其防水电机变速机构和钻头密封在一起，由桩架及钻杆定位后可潜入水、泥浆中钻孔。注入泥浆后通过正循环或反循环排渣法将孔内切削土粒、石渣排钻机是一种旋转式钻孔机，其防水电机变速机构和钻头密封在一起，由桩架及钻杆定位后可潜入水、泥浆中钻孔。注入泥浆后通过正循环或反循环排

12、渣法将孔内切削土粒、石渣排至孔外。至孔外。 第13页/共56页 第14页/共56页 回旋回旋钻机成孔排渣有钻机成孔排渣有正循环排渣正循环排渣和和反循环反循环（泵举）（泵举）排渣排渣两种方式，如两种方式，如图图2. .13所示。所示。 v正循环排渣法正循环排渣法: :在钻孔过程中，旋转的钻头将碎泥渣切削成浆状后，利用泥浆泵压送高压泥浆，经钻机中心管、分叉管送入到钻头底部强力喷出，与切削成浆状的碎泥渣混合，携带泥土沿孔壁向上运在钻孔过程中，旋转的钻头将碎泥渣切削成浆状后，利用泥浆泵压送高压泥浆，经钻机中心管、分叉管送入到钻头底部强力喷出，与切削成浆状的碎泥渣混合，携带泥土沿孔壁向上运动，从护筒的溢

13、流孔排出。动，从护筒的溢流孔排出。 v反循环排渣法反循环排渣法: :砂石泵随主机一起潜入孔内，直接将切削碎泥渣随泥浆抽排出孔外。砂石泵随主机一起潜入孔内，直接将切削碎泥渣随泥浆抽排出孔外。 第15页/共56页 第16页/共56页 (2) 冲击钻成孔冲击钻成孔 冲击钻机冲击钻机通过机架、卷扬机把带刃的重钻头通过机架、卷扬机把带刃的重钻头( (冲击锤冲击锤) )提高到一定高度，靠自由下落的冲击力提高到一定高度，靠自由下落的冲击力切削破碎岩层或冲击土层成孔切削破碎岩层或冲击土层成孔( (图图2.142.14) )。 冲击钻头冲击钻头形式有形式有十字形十字形、工工字形字形、人字形人字形等，一般常用十字

14、形冲击钻头等，一般常用十字形冲击钻头( (图图2.152.15) )。 冲孔前应埋设钢护筒，并准备好护壁材料。冲孔前应埋设钢护筒，并准备好护壁材料。 第17页/共56页 第18页/共56页 第19页/共56页 冲击钻机就位后，校正冲锤中心对准护筒中心，在冲程冲击钻机就位后，校正冲锤中心对准护筒中心，在冲程0.40.40.80.8m m范围内应低提密冲，并及时加入石块与泥浆护壁，直至护筒下沉范围内应低提密冲，并及时加入石块与泥浆护壁，直至护筒下沉3 34 4m m以后，冲程可以提高到以后，冲程可以提高到1.51.52 2.0.0m m，转入正常冲击，随时测定并控制泥浆相对密度。转入正常冲击，随时

15、测定并控制泥浆相对密度。 施工中，应经常检查钢丝绳损坏情况，卡机松紧施工中，应经常检查钢丝绳损坏情况，卡机松紧程度和转向装置是否灵活，以免掉钻。程度和转向装置是否灵活，以免掉钻。 第20页/共56页 (3) 冲抓锥成孔冲抓锥成孔 冲抓锥冲抓锥( (图图2.162.16) )锥头上有一重铁块和活动抓片，通过机架和卷扬机将冲抓锥提升到一定高度，下落时松开卷筒刹车，抓片张开，锥头便自由下落冲入土中，然后开动卷扬机提升锥头，这时抓片闭合抓土。冲抓锥整体提升至地面上卸去土渣，依次循环成孔。锥头上有一重铁块和活动抓片，通过机架和卷扬机将冲抓锥提升到一定高度，下落时松开卷筒刹车，抓片张开，锥头便自由下落冲入

16、土中，然后开动卷扬机提升锥头，这时抓片闭合抓土。冲抓锥整体提升至地面上卸去土渣，依次循环成孔。 冲抓锥成孔施工冲抓锥成孔施工过程、护筒安装要求、泥浆护壁循环等与冲击成孔施工相同。过程、护筒安装要求、泥浆护壁循环等与冲击成孔施工相同。 适用于松软适用于松软土层土层( (砂土、粘土砂土、粘土) )中冲孔，但遇到坚硬土层时宜换用冲击钻施工。中冲孔，但遇到坚硬土层时宜换用冲击钻施工。 第21页/共56页 第22页/共56页 2.2.3 2.2.3 清孔清孔 1.1.验孔验孔是用探测器检查桩位、直径、深度和孔道情况；是用探测器检查桩位、直径、深度和孔道情况；清孔清孔即清除孔底沉渣、淤即清除孔底沉渣、淤泥

17、浮土，以减少桩基的沉降量，提高承载能力。泥浮土，以减少桩基的沉降量，提高承载能力。 2.2.泥浆护壁成孔清孔泥浆护壁成孔清孔时，对于土质较好不易坍塌的桩孔，可用空气吸泥机清孔，气压为时，对于土质较好不易坍塌的桩孔，可用空气吸泥机清孔，气压为0.50.5MPaMPa，使管内形成强大高压气流向上涌，同时使管内形成强大高压气流向上涌，同时不断地补足清水，被搅动的泥渣随气流上涌从喷口排出，直至喷出清水为止。不断地补足清水，被搅动的泥渣随气流上涌从喷口排出，直至喷出清水为止。 3.3.对于稳定性较差的孔壁对于稳定性较差的孔壁应采用泥浆循环法清孔或抽筒排渣，清孔后的泥浆相对密度应控制在应采用泥浆循环法清孔

18、或抽筒排渣，清孔后的泥浆相对密度应控制在1.151.151.251.25。含砂率。含砂率=4%(=4%(大直径桩大直径桩2%)2%) 第23页/共56页 第24页/共56页 第25页/共56页 第26页/共56页 2.2.4 2.2.4 浇筑水下混疑土浇筑水下混疑土 1.1.泥浆护壁成孔灌注混凝土的浇筑是在水中或泥浆中进行的，故称为泥浆护壁成孔灌注混凝土的浇筑是在水中或泥浆中进行的，故称为浇筑水下混凝土浇筑水下混凝土。 2.2.水下混水下混凝土宜比设计强度提高一个强度等级，必须具备良好的和易性，配合比应通过试验确定。凝土宜比设计强度提高一个强度等级，必须具备良好的和易性，配合比应通过试验确定。

19、 3.3.水下混凝土浇筑常用水下混凝土浇筑常用导管法导管法(图图2. .17)。 4.4.浇筑时，先将导管内及漏斗灌满混凝土，其量保证导管下端一次埋入混凝土面以下浇筑时，先将导管内及漏斗灌满混凝土，其量保证导管下端一次埋入混凝土面以下1.0m1.0m以以上，然后上，然后剪断（或迅速拔出）剪断（或迅速拔出）悬吊隔水栓的钢丝，混凝土拌和物在自重作用下迅速排出球塞进入水中。悬吊隔水栓的钢丝，混凝土拌和物在自重作用下迅速排出球塞进入水中。 第27页/共56页 第28页/共56页 导管埋深应保持在导管埋深应保持在26m之间之间 过小易发生导管进水，过大易导致过小易发生导管进水，过大易导致“埋管埋管”。

20、第29页/共56页 1、导管口到孔底的距离不宜太大或太小，一般、导管口到孔底的距离不宜太大或太小，一般2040cm. 太大太大不利于将沉渣带起，底部砼质量难以保证；不利于将沉渣带起，底部砼质量难以保证； 太小太小容易堵管。容易堵管。 2、为防止导管进水，首盘、为防止导管进水，首盘 3、砼应使导管埋深不少于、砼应使导管埋深不少于1m。 第30页/共56页 第31页/共56页 第32页/共56页 第33页/共56页 第34页/共56页 rw （KN/m）； nHw井孔内水或泥浆的深度（m）。 第35页/共56页 2.5 2.5 灌注桩施工质量要求及完全技术灌注桩施工质量要求及完全技术 1.1.灌注

21、桩施工质量检查包括灌注桩施工质量检查包括成孔及清孔成孔及清孔、钢筋骨架制作及安放钢筋骨架制作及安放、混凝土搅拌及灌注混凝土搅拌及灌注等三个施工过程的质量检查。等三个施工过程的质量检查。 2.2.施工前应对水泥、砂、石子、钢材等原材料进行检查，对施工组织设计中制定的施工顺序、施工前应对水泥、砂、石子、钢材等原材料进行检查，对施工组织设计中制定的施工顺序、监测手段也应进行检查。监测手段也应进行检查。 第36页/共56页 2.5.1 2.5.1 成孔质量检查及要求成孔质量检查及要求 (1)(1)桩的桩位偏差必须符合桩的桩位偏差必须符合表表2. .6的规定，桩顶标高至少要比设计标高高出的规定，桩顶标高

22、至少要比设计标高高出0. .5m。 (2) 灌注桩成孔深度的控制要求灌注桩成孔深度的控制要求 v泥浆护壁成孔、干作业成孔，应达到设计规定的深度。泥浆护壁成孔、干作业成孔，应达到设计规定的深度。 v灌注桩的沉渣厚度：当以摩擦力为主时，不得大于灌注桩的沉渣厚度：当以摩擦力为主时，不得大于150150mmmm；当以端承力为主时不得大于当以端承力为主时不得大于5050mm。 第37页/共56页 表表6 灌注桩的平面位置和垂直度的允许偏差灌注桩的平面位置和垂直度的允许偏差 第38页/共56页 2.5.2 2.5.2 钢筋笼制作及安放要求钢筋笼制作及安放要求 钢筋笼制作时，要求主筋沿环向均匀布置，箍筋的直

23、径及间距、主筋的保护层、加劲箍的间距等均应符合设计要求。主筋与箍筋之间宜采用焊接连接。加劲箍应设在主筋外侧，主筋一般不设弯钩，根据施工工艺要求，所设弯钩不得向内圈伸露，以免妨碍施工。钢筋笼制作时，要求主筋沿环向均匀布置，箍筋的直径及间距、主筋的保护层、加劲箍的间距等均应符合设计要求。主筋与箍筋之间宜采用焊接连接。加劲箍应设在主筋外侧，主筋一般不设弯钩，根据施工工艺要求，所设弯钩不得向内圈伸露，以免妨碍施工。 第39页/共56页 钢筋笼主筋的保护层允许偏差：水下灌注混凝土桩为钢筋笼主筋的保护层允许偏差：水下灌注混凝土桩为2020mmmm；非水下灌注混凝土桩为非水下灌注混凝土桩为1010mmmm。

24、 钢筋笼制作、运输、安装过程中，应采取措施防止变形，并应有保护层垫块钢筋笼制作、运输、安装过程中，应采取措施防止变形，并应有保护层垫块( (或垫管、垫板或垫管、垫板) )。吊放入孔时，应避免碰撞孔壁。灌注混凝土时，应采取措施固定钢筋笼的位置。吊放入孔时，应避免碰撞孔壁。灌注混凝土时，应采取措施固定钢筋笼的位置。 第40页/共56页 2.5.3 2.5.3 混凝土搅拌与灌注混凝土搅拌与灌注 (1)(1) 混凝土搅拌主要检查材料质量与配比计量、混凝土坍落度；灌注混凝土应检查防止混凝土离析的措施、浇筑厚度及振捣密实情况。混凝土搅拌主要检查材料质量与配比计量、混凝土坍落度；灌注混凝土应检查防止混凝土离

25、析的措施、浇筑厚度及振捣密实情况。 (2)(2)灌注桩各工序应连续施工。钢筋笼放入泥浆后，灌注桩各工序应连续施工。钢筋笼放入泥浆后，4 4h h内必须灌注混凝土。内必须灌注混凝土。 第41页/共56页 (3)(3)灌注后，桩顶应高出设计标高灌注后，桩顶应高出设计标高0.500.50m m。灌注桩的实际浇筑混凝土量不得小于计算体积。灌注桩的实际浇筑混凝土量不得小于计算体积。 (4)(4)浇筑混凝土时，同一配比的试块，每班不得少于浇筑混凝土时，同一配比的试块，每班不得少于1 1组；泥浆护壁成孔的灌注桩，每根不得少于组；泥浆护壁成孔的灌注桩，每根不得少于1 1组。组。 (5) 混凝土灌注桩的质量检验

26、标准应符合混凝土灌注桩的质量检验标准应符合表表2. .7、表表2. .8的规定。的规定。 第42页/共56页 表表7 混凝土灌注桩钢筋笼质量检验标准混凝土灌注桩钢筋笼质量检验标准 第43页/共56页 表2.8 混凝土灌注桩质量检验标准 第44页/共56页 第45页/共56页 2.5.4 2.5.4 施工验收资料施工验收资料 桩基施工验收应包括下列资料：桩基施工验收应包括下列资料： (1) (1) 工程地质勘察报告、桩基施工图、图纸会审纪要、设计变更单及材料代用通知单等。工程地质勘察报告、桩基施工图、图纸会审纪要、设计变更单及材料代用通知单等。 (2) (2) 经审定的施工组织设计、施工方案及执

27、行中的变更情况。经审定的施工组织设计、施工方案及执行中的变更情况。 (3) (3) 桩位测量放线图，包括工程桩位线复核签证单。桩位测量放线图，包括工程桩位线复核签证单。 第46页/共56页 (4) (4) 桩孔、钢筋、混凝土工程施工隐蔽记录及各分项工程质量检查验收单及施工记录。桩孔、钢筋、混凝土工程施工隐蔽记录及各分项工程质量检查验收单及施工记录。 (5) (5) 成桩质量检查报告。成桩质量检查报告。 (6) (6) 单桩承载力检测报告。单桩承载力检测报告。 (7) 基坑挖至设计标高的桩位竣工平面图及桩顶标高图。基坑挖至设计标高的桩位竣工平面图及桩顶标高图。 第47页/共56页 2.5.5 2.5.5 桩基础工程安全技术桩基础工程安全技术 (1) (1) 桩基础工程施工区域，应实行封闭式管理，进入现场的各类施工人员，必须接受安全教育，严格按操作规程施工，服从指挥，坚守岗位，集中精力操作。桩基础工程施工区域，应实行封闭式管理，进入现场的各类施工人员，必须接受安全教育，严格按操作规程施工，服从指挥，坚守岗位，集中精力操作。 (2) (2) 按不同类型桩的施工特点，