第5讲钻孔灌注桩施工技术

1、排桩围护结构 2015年2月20日 一、排桩的概述 二、排桩围护体的类型与特点 三、排桩维护体的止水 四、排桩围护体的应用第一篇 主要内容一、排桩的概述 排桩维护体是利用常规的各种桩体，例如钻孔灌注桩、挖孔桩、预制桩及混合式桩等，按一定间距或连续咬合排列，形成的地下挡土结构。二、排桩围护体的类型与特点 按照单个桩体成桩工艺的不同，排桩围护体桩型大致有以下几种：钻孔灌注桩、预制混凝土桩、挖孔桩、压浆桩、SMW工法（型钢水泥土搅拌桩）等。这些单个桩体可在平面布置上采用不同的排列形式形成挡土结构来支挡不同地质和施工条件下基坑开挖时的侧向水土压力。图1 排桩围护体的常见形式a.分离式排桩；b.相切式排

2、桩；c.交错式排列；d.咬合式排桩；e.双排式排桩；f.栅格式排列；二、排桩围护体的类型与特点 a.分离式排列：适用于无地下水、水位较深、土质较好的情况.在地下水位比较高时应与其他防水措施结合使用，例如在排桩后面另行设置隔水帷幕。 b.相切或搭接式排列：往往因在施工中桩的垂直度不能保证及桩体扩颈等原因影响桩体搭接施工，从而达到防水要求。 c.交错式排列：可增大排桩围护体的整体抗弯刚度。 d.咬合式排列：因场地狭窄等原因，无法同时设置排桩和隔水帷幕，形成可起到止水作用的排桩围护体。 e.双排式排桩：相对于交错式排列当需要进一步增大排桩的整体抗弯刚度和抗侧移能力时，可将桩设置成前后双排，将前后排桩

3、桩顶的帽梁用横向连梁连接，形成双排门架式挡土结构 f.栅格式排列：在前后排桩之间设置横隔式的桩墙。三、排桩围护体的止水 对图1所示的各种形式，仅(d)咬合式排桩兼具隔水作用，其他形式都没有隔水的功能。故在地下水位高的地区，其他排列形式都需设置隔水帷幕。 最常见的隔水帷幕是采用水泥搅拌桩(单轴、双轴或多轴)相互搭接、咬合形成一排或多排连续的水泥土搅拌桩墙，由于搅拌均匀的水泥土渗透系数很小，可作为基坑施工期间的隔水帷幕。图2为排桩围护体的止水措施三、排桩围护体的止水图2 排桩围护体的止水措施a.连续型止水；b.分离式止水；c.咬合式止水形式1；d.咬合式止水形式2e.双排桩隔水帷幕形式1；f.双排

4、桩隔水帷幕形式2四、排桩围护体的应用 排桩维护体与地下连续墙相比，其优点在于施工工艺简单，成本低，平面布置灵活，缺点是防渗和整体性较差，一般适用于中等深度(6-10m)的基坑围护但近年来也应用于开挖深度20m以内的基坑。 一、钻孔灌注桩的概述 二、钻孔灌注桩的施工 三、钻孔灌注桩的成孔方式及适用范围 四、各种成孔方式的比较分析 五、各种成孔方式的工艺介绍 六、钻孔灌注桩的检验试验 七、钻孔灌注桩施工的质量控制要点下篇 主要内容 1、定义 钻孔桩是指在工程现场通过机械钻孔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。 2、分类 按成桩工艺，钻孔灌注桩可以分为：干作业法钻孔灌注

5、桩；泥浆护壁法钻孔灌注桩；套管护壁法钻孔灌注桩。一、钻孔桩的概述一、钻孔桩的概述3.原理 用钻机(如螺旋钻、振动钻、冲抓锥钻等)钻土成孔(需泥浆护壁)，然后清除孔底残渣，安放钢筋笼，浇灌混凝土。 4.施工方法 有正循环、反循环施工法。 5.优缺点 优点：入土深，能进入岩层，刚度大，承载力高，桩身变形小，并可方便地进行水下施工。 缺点：要求有专门的设备（钻机），清孔较难彻底二、钻孔灌注桩的施工正循环泥浆循环成孔工艺正循环泥浆循环成孔工艺 1 1钻头；钻头；2 2泥浆循环方向；泥浆循环方向；3 3沉淀沉淀池；池；4 4泥浆池；泥浆池；5 5泥浆泵；泥浆泵；6 6砂石砂石泵；泵；7 7水龙头；水龙头

6、；8 8钻杆；钻杆；9 9钻机回钻机回转装置转装置反循环泥浆循环成孔工艺反循环泥浆循环成孔工艺 1 1钻头；钻头；2 2泥浆循环方向；泥浆循环方向；3 3沉淀沉淀池；池；4 4泥浆池；泥浆池；5 5泥浆泵；泥浆泵；6 6砂石砂石泵；泵；7 7水龙头；水龙头；8 8钻杆；钻杆；9 9钻机回钻机回转装置转装置二、钻孔灌注桩的施工1.清孔目的：除去孔底沉渣，保证孔底砼质量及桩的承载力方法：抽浆清孔：用空气吸泥机吸出含铅渣的泥浆。 换浆清孔：正、反循环钻孔完成后不停钻、不 进尺。 掏渣清孔：孔用掏渣筒掏清孔内粗粒铅渣。 继续循环换浆清渣要求：孔底0.5m内1.25；含砂率8；粘度28s二、钻孔灌注桩的

7、施工2.泥浆护壁： 作用护壁 、排渣 、冷却、润滑 制备 原土造浆：当土质为粘土和粉质粘土时，加清水 排渣时泥浆比重为 1.1-1.2 制备泥浆：IP17粘性土(除去杂质)+水+稳定浆; 干净泥浆比重1.1左右，排出泥浆1.2-1.4 当穿过砂夹卵石层或易坍孔的土层1.3-1.5泥浆护壁二、钻孔灌注桩的施工3.钢筋笼的安装吊放钢筋笼入孔时应对准钻孔，保持垂直，慢放入孔。入孔后不宜左右旋转，徐徐下放并严防孔口坍塌。若遇阻碍应停止下放，查明原因进行处理。严禁猛提猛落和强制下放。（为保证钢筋笼的圆心与钻孔桩圆心对正可采用插杆的简易方法。）在孔口接长钢筋笼时，上、下主筋位置应对正，保证钢筋笼接长后上下

8、段的轴线在一直线上，不得出现转折。钢筋焊接接头应符合标准（同一平面内钢筋笼接头不能超过50%，单面焊搭接长度10d，双面焊5d ）。无论时接长钢筋笼还是钢筋笼全部节段安装到位，在孔口均应有可靠的支撑及固定。 二、钻孔灌注桩的施工钢筋笼吊放入孔后的位置容许偏差符合下列规定： 1、钢筋笼中心与桩孔中心偏差不大于10mm； 2、钢筋笼底面高程部大于50mm。在钢筋笼入孔后，要采取加固措施，防止钢筋笼在灌注混凝土过程中上浮。钢筋笼二、钻孔灌注桩的施工 注意事项 混凝土搅拌必须均匀；防止卡管事故； 必须连续作业，避免中断灌注，并防止混凝土上升 顶起钢筋笼； 随时记录孔内混凝土灌注标高和导管入孔长度，防

9、止导管提升过猛，形成断桩； 桩顶标高应比设计值愈加一定高度，以确保混凝土 质量。一般取0.5m。 钻孔灌注桩的成孔方式主要有： 旋挖钻机成孔 回旋钻机成孔 冲击钻机成孔 HPE液压垂直插入机成孔三、 钻孔灌注桩的成孔方式及适用范围旋挖钻机冲击钻机回旋钻机HPE液压垂直插入机 旋挖钻机主要用于干作业法钻孔灌注桩 回旋钻机主要用于直径1200泥浆护壁法钻孔灌注桩 冲击钻机主要用于直径1300泥浆护壁法钻孔灌注桩 HPE液压垂直插入机主要用于全套管护壁扩孔法钻孔灌注桩三、 钻孔灌注桩的成孔方式及适用范围 (一)旋挖钻机成孔：施工速度非常快，一台机械正常情况一天可以成孔3-5根；机械自身没有吊装设备，

10、需要有起重设备配合浇筑混凝土或安装钢筋笼；挖机、铁马车配合出土；不受水电限制，采用柴油提供动力 （二）回旋钻机成孔：是目前重庆市场最常用的施工机械，施工成本小于冲击钻机。一根钻孔桩平均三天可以成孔，机械自身有吊装设备，可不要吊车、塔吊等设备配合；一台机械功率37KW，水电费用较高四、 各种成孔方式的比较分析 （三）冲击钻机成孔：施工速度较慢，一根钻孔桩平均七天可以成孔，机械自身只能配合混凝土浇筑，需要有吊车、塔吊配合安装钢筋笼；需要泥浆泵、泥浆池 （四）HPE液压垂直插入机成孔：可进行全钢导管施工，适用于复杂地质条件下的钻孔桩施工。同时，还可以配合扩孔快换魔力钻斗，进行扩大钻孔桩施工。施工成本

11、非常高，目前重庆市场尚未使用。四、 各种成孔方式的比较分析 （一）旋挖钻机施工工艺：施工准备测量放线设备就位安装护筒钻进成孔钢筋笼制作验芯清孔验孔移机吊放钢筋笼吊放导管浇注水下砼拔护筒桩检测 （二）回旋钻机施工工艺：测量放线定位砌筑井圈引桩施工场地准备钻机就位安装钻进成孔钢筋笼制作验芯清孔验孔钢筋笼安装导管安装浇注水下砼桩检测五、 各种成孔方式的工艺介绍 （三）冲击钻机成孔工艺：测量放线定位砌筑井圈引桩施工（或安装钢护筒）场地准备钻机就位安装钻进成孔钢筋笼制作验芯清孔验孔钢筋笼安装导管安装浇注水下砼桩检测 （四）HPE液压垂直插入机：HPE液压垂直插入机就位调整HPE液压垂直插入机水平度吊装钢

12、管柱HPE液压垂直插入机插入钢管柱钢管柱四周回填碎石并排浆钢管柱内浇筑钢筋混凝土割除工具柱、HPE液压垂直插入机移位回填孔口拔除钢护筒五、 各种成孔方式的工艺介绍钢护筒安装清孔钻头泥浆池岩芯取样塌孔灌砂浆检测泥浆比重泥浆稠度测试钻心检测 （一）地基承载力检验： 采用岩石的单轴抗压强度检验桩基础地基的承载力，钻孔桩可不进行桩底不良地质检测。取芯的位置应在桩端底面，取芯的数量应根据场地的复杂程度、建筑物的安全等级、桩径的大小确定，详见下表：六、 钻孔灌注桩的检验试验安全等级桩直径d(mm)800800一级不少于总桩数的10%且不应少于6根不少于总桩数的5%且不应少于6根二、三级不少于总桩数的5%且

13、不应少于4根不少于总桩数的3%且不应少于4根岩芯取样数量注：1、每桩应不少于9个标准试件（50 x100mm的圆柱体）进行天然适度条件下的岩石单轴抗压强度试验（一般泥岩做天然单轴抗压强度，砂岩做饱和单轴抗压强度）。2、当场地岩性变化时，应增加取样数量。对复杂场地的一级建筑不宜少于9根，二级建筑不宜少于6根；3、总桩数少于表中规定时，应全数检验。 钻芯法：检测灌注桩桩长、桩身混凝土强度、桩底沉渣厚度和桩身完整性，判定或鉴别桩端岩土性状；桩直径不宜小于800mm,长径比不宜大于30 低应变法：检测混凝土桩的完整性，判定桩身缺陷的程度和位置，钻孔桩桩长15米可采用 声波透射法：检测桩身缺陷及其位置，

14、判定桩身完整性类别，钻孔桩桩长15米应采用（二）常用桩身检验方法 (一)成孔质量的控制 成孔是混凝土灌注桩施工中的一个重要部分,其质量如控制得不好,则可能会发生塌孔、缩径、桩孔偏斜及桩端达不到设计持力层要求等,还将直接影响桩身质量和造成桩承载力下降。因此,在成孔的施工技术和施工质量控制方面应着重做好以下几项工作。 七、 钻孔灌注桩施工的质量控制要点 （1）刚性角的控制 在正式施工前，应根据地勘报告绘制过程钻孔桩柱状图，合理确定开挖顺序（从低到高进行），以满足刚性角的要求。(一)成孔质量的控制 (2)确保桩身成孔垂直精度 为了保证成孔垂直精度满足设计要求,应采取扩大桩机支承面积使桩机稳固,经常校

15、核钻架及钻杆的垂直度等措施。 (3)采取隔孔施工程序 钻孔混凝土灌注桩是先成孔,然后在孔内成桩,周围土移向桩身土体对桩产生动压力。尤其是在成桩初始,桩身混凝土的强度很低,且混凝土灌注桩的成孔是依靠泥浆来平衡的,故采取较适应的桩距对防止坍孔和缩径是一项稳妥的技术措施。 (一)成孔质量的控制 (4)确保桩位、桩顶标高和成孔深度 在护筒定位后及时复核护筒的位置。严格控制护筒中心与桩位中心线偏差不大于50mm,并认真检查回填土是否密实,以防钻孔过程中发生漏浆的现象。在施工过程中自然地坪的标高会发生一些变化,为准确地控制钻孔深度,在桩架就位后及时复核底梁的水平和桩具的总长度并作好记录。以便在成孔后根据钻

16、杆在钻机上的留出长度来校验成孔达到深度。 (一)成孔质量的控制 虽然钻杆到达的深度已反映了成孔深度,但是如在第一次清孔时泥浆比重控制不当或在提钻具时碰撞了孔壁,就可能会发生坍孔、沉渣过厚等现象,这将给第二次清孔带来很大的困难,有的甚至通过第二次清孔也无法清除坍落的沉渣。因此,在提出钻具后用测绳复核成孔深度,如测绳的测深比钻杆的钻探小,就要重新下钻杆复钻并清孔。同时还要考虑在施工中常用的测绳遇水后缩水的问题,因其最大收缩率达1.2%,为提高测绳的测量精度,在使用前要预湿后重新标定,并在使用中经常复核。 (一)成孔质量的控制 (5)清孔：清孔工作十分重要,它关系到桩的承载力是否能够达到设计要求。泥

17、浆护壁成孔桩清孔方法采用钻机正反回转钻进行清底，在正反回转钻后孔底沉渣即悬浮于泥浆中，钻机停止转动后立即下套管浇筑砼,此时沉渣应在砼上面,逐渐向上推送,泥浆被砼挤到孔外。(一)成孔质量的控制 钢筋笼制作前首先要检查钢材的质量保证资料,检查合格后再按设计和施工规范要求验收钢筋的直径、长度、规格、数量和制作质量。在验收中还要特别注意钢筋笼吊环长度能否使钢筋准确地吊放在设计标高上,这是由于钢筋笼吊放后是暂时固定在钻架底梁上的。因此,吊环长度是根据底粱标高的变化而改变,所以应根据底粱标高逐根复核吊环长度,以确保钢筋的埋人标高满足设计要求。(二)钢筋笼制作质量和吊放 在钢筋笼吊放过程中,应逐节验收钢筋笼

18、的连接焊缝质量,对质量不符合规范要求的焊缝、焊口则要进行补焊。同时,要注意钢筋笼能否顺利下放,沉放时不能碰撞孔壁;当吊放受阻时,不能加压强行下放,因为这将会造成坍孔、钢筋笼变形等现象,应停止吊放并寻找原因。如因钢筋笼没有垂直吊放而造成的,应提出后重新垂直吊放;如果是成孔偏斜而造成的,则要求进行复钻纠偏,并在重新验收成孔质量后再吊放钢筋笼。钢筋笼接长时要加快焊接时间,尽可能缩短沉放时间。(二)钢筋笼制作质量和吊放 1、原因 首批混凝土储量不足或是储量足够,但导管口距孔底的间距较大,混凝土下落后不能埋设导管口,以致泥水从导管口涌入。导管密封不严,接头处橡皮垫破裂,或是导管焊缝破裂,水从缝隙中进入导管。由于测深出错,作业中拔脱导管,底口涌入泥水。 2、控制办法 为了避免进水,作业前要采取相应的预防措施,检查导管密封性及焊缝是否结实,核算初灌量,测导管下水深度。万一进水,应迅速查明事故原因,采取相应对策。(三)导管进水问题 为防止发生断桩、夹泥、堵管等现象。在混凝土灌注时应加强对混凝土搅拌时间和