土木工程技术讲义6砼灌注桩施工

第6讲砼砼灌注桩桩施工第2章地基处理理与桩基基工程邵阳学院院杨杨宗耀(教授级高高工)1干作业成成孔灌注注桩2泥浆护壁壁成孔灌灌注桩3沉管灌注注桩4人工挖孔孔灌注桩桩5钢筋笼吊吊放6桩基检测测*砼灌注桩桩的施工工特点灌注桩直直接在桩位上成成孔，然后在在孔内灌灌注砼而而成。该工艺能能适应地地层的变变化、无无需接桩桩、施工工时无振振动、无无挤压、、噪音小小，适用用于建筑筑物密集集区。第6讲砼灌注桩桩施工施工后需需要一定的的养护期，，不能立即即承受荷载载共41页第1页1干作业成成孔灌注注桩适用于成成孔深度度内无地地下水的的一般粘粘性、砂砂土及人人工填土土，勿需需护壁，，成孔深深度8～20m、成孔直直径300～600mm，不宜用用于地下下水位以以下的各各类土及及淤泥质质土。常常用螺旋钻机成孔孔，亦可用洛阳阳铲成孔。成孔原理：电动机带动钻杆转动，使螺旋叶片片旋转削土，土随螺旋叶叶片上升排出出孔外。第6讲砼灌注桩施工工共41页第2页1.1孔底清理钻至设计深度度后进行孔底底清理，方法法是只钻不进、空空转清土、提提钻卸土。可在钻杆上换换装扩孔刀片，扩底直径为为桩身直径的的2.5～3.5倍，在设计要要求位置形成成葫芦桩或扩底桩。孔底虚土厚度度：磨擦力为主的的桩不大于300mm，端承力为主主的桩不大于于100mm；1.2桩身或桩底扩扩孔钢筋笼宜一次次绑好，吊入入孔内时注意意勿碰孔壁，，钢筋骨架过过长时，可分分段吊放，逐逐段焊接。砼砼应分层连续续浇筑，分层层厚度不大于于1.5m。1.3施工要点1干作业成孔灌灌注桩共41页第3页长螺旋钻机成成孔施工长螺旋钻机钻钻头长螺旋钻机成成孔近景点击动画螺旋钻成孔1干作业成孔灌灌注桩共41页第4页2泥浆护壁成孔孔灌注桩泥浆护壁成孔孔是用泥浆保护孔壁壁、防止塌孔和和排出土渣而而成孔，不同同土质和地下下水位高低都都适用。多用用于含水量高高的软土地区区。成孔机械有回转钻机、潜潜水钻机、冲冲击钻等，其中以回回转钻机应用用最多。回转钻机是由由动力装置带带动有钻头的的钻杆转动，，由钻头切削土壤壤。切削形成的的土渣，通过泥浆循环排出出桩孔。根据泥浆循循环方式的不不同，分为正循环回转钻钻机和反循环回转钻钻机。2.1成孔机械及工工艺2.1.1回转钻机成孔孔第6讲砼灌注桩施工工共41页第5页正循环回转钻钻机成孔时泥浆由钻杆内内部注入,从钻杆底部喷喷出，携带钻下的的土渣沿孔壁壁向上经孔口口带出并流入入沉淀池，沉沉淀后的泥浆浆流入泥浆池池再注入钻杆杆，由此进行行循环。步履式正反循循环冲击钻机2.1成孔机械及工工艺点击动画正循环成孔共41页第6页反循环回转钻钻机成孔时泥浆由钻杆与与孔壁间的间间隙流入钻孔孔，由砂石泵在在钻杆内形成成真空，使钻钻下的土渣由钻杆内内腔吸出至地地面而流向沉沉淀池，沉淀后再流流入泥浆池。。反循环工艺的的泥浆上流的的速度较高，，排放土渣的的能力强。GW-40型全液压钻机GW-35B型钻机FGZ反循环回转钻机点击动画反循环成孔共41页第7页2.1成孔机械及工工艺2.1.2潜水钻机成孔孔潜水钻机是一一种旋转式钻钻孔机械，其其动力、变速速机构和钻头头连在一起，，加以密封，，因而可以下下放至孔中地下水位以下下进行切削土壤壤成孔。用正正循环工艺输输入泥浆，进进行护壁和将将钻下的土渣渣排出孔外。。KQ系列潜水工程程钻孔机共41页第8页2.1成孔机械及工工艺2.1.3冲击钻成孔冲击钻主要用用于在岩土层层中成孔，成成孔时将冲锥锥式钻头提升升一定高度后后以自由下落的冲冲击力来破碎碎岩层，然后用掏渣筒来掏取孔内的的渣浆。冲击钻成孔作作业冲击锥掏掏碴碴筒共41页第9页2.1成孔机械及工工艺2.2.1泥浆的作用泥浆具有保护孔壁、防止塌孔、排出土渣及冷却与润滑钻钻头的作用。钻进进中，护壁泥泥浆与钻孔的的土屑混合，，边钻边排出出携带土屑的的泥浆；当钻钻孔达到规定定深度后，运用泥浆循环环进行孔底清清渣。2.2护壁泥浆2.2.2泥浆的组成是由高塑性粘粘土或膨润土土和水拌合的的混合物，也也可掺入加重剂、分散散剂、增粘剂剂及堵漏剂等掺合剂。泥泥浆一般在现现场制备，有有些粘性土在在钻进过程中中可形成适合合护壁的浆液液，则可利用用其作为护壁壁泥浆，即“自造泥浆””。2泥浆护壁成孔孔灌注桩泥浆池共41页第10页2.3施工程序及方方法2.3.1埋设钢护筒在杂填土或松松软土层中钻钻孔时，应在在桩位处埋设设钢护筒，以以起定位、保护孔孔口、维持水水头等作用。其内内径应比钻头头大100mm，埋入土中不不少于1m。2.3.2泥浆注入粘土中可采用用清水钻进、自自造泥浆护壁壁；砂土中钻进进则应注入制备泥浆，注入泥浆密密度控制在1.1左右，排出泥泥浆密度宜为为1.2～1.4。钻进过程中中，应保持护护筒内泥浆水位高于于地下水位。2泥浆护壁成孔孔灌注桩插打钢护筒共41页第11页2.3.3第一次清孔：：钻孔达到设计计标高后应进进行清孔。以以原土造浆的的钻孔可用“射水法”，即钻杆只转不进进（空转），待泥浆密度降降至1.1左右；注入制制备泥浆的钻钻孔则应采用用“换浆法”清孔，至换出出的泥浆密度小于于1.15时方为合格。。2.3.5第二次清孔：：在钢筋笼和导导管安放后、、水下砼浇灌灌前进行，在在导管顶部安安放泵及皮笼，用泵将泥浆浆压入导管内内，再从孔底底沿着导管外外置换沉渣。第二次清孔孔标准是：孔孔深达到设计计要求，沉渣渣厚度在100mm以内。2.3施工程序及方方法2.3.4吊放钢筋笼及及导管共41页第12页2.3.6水下浇灌砼：：具体内容在第3章中介绍。1安放导管2导管就位3料斗贮料4连续浇注5提升导管泥浆护壁成孔的缺点：施工现场环境污染严重共41页第13页2.3施工程序及方方法2.4钻孔灌注桩常常见问题的处处置钻进过程中如如发现排出的的泥浆中不断断出现气泡或泥浆液面突然下降降，这表示有孔壁坍陷迹象。预防及处理措措施：护筒周围用粘粘土填封密实实，钻进过程程中及时添加加新鲜泥浆，，使其高于孔孔外水位；遇遇流砂、松散散土层时适当当加大大泥泥浆浆比比重重，控制制钻钻进进速速度度和空转转时时间间；孔孔壁壁坍坍陷陷时时应应保保持持孔孔内内泥泥浆浆液液位位并并加加大大泥泥浆浆比比重重以以稳稳孔孔护护壁壁。。如孔孔坍坍陷陷严严重重，，应应提提出出钻钻具具立立即即回回填填粘粘土土，，待待孔孔壁壁稳稳定定后后再再钻钻。。2.4.1孔壁壁塌塌陷陷2泥浆浆护护壁壁成成孔孔灌灌注注桩桩共41页第14页2.4.1钻孔孔偏偏斜斜钻进进过过程程中中钻杆杆不不垂垂直直、土层层软软硬硬不不均均或碰到到孤孤石石都会会引引起起钻孔孔偏偏斜斜；预预防防措措施施是是钻钻机机安安装装时时对对导导架架进进行行水水平平和和垂垂直直校校正正，，发发现现钻杆杆弯弯曲曲时时应应及及时时更更换换，遇遇软软硬硬土土层层应应低速速钻钻进进；出出现现钻钻杆杆偏偏斜斜时时可可提提起起钻钻头头，，上上下下反复复扫扫钻钻几次次。。如如纠纠正正无无效效，，应应于于孔中中局局部部回回填填粘粘土土至至偏偏孔孔处处0.5m以上上，，稳稳定定后后再再重重新新钻钻进进。。2泥浆浆护护壁壁成成孔孔灌灌注注桩桩回转转钻钻机机的的钻钻头头共41页第15页扩底底灌灌注注桩桩设设备备3沉管管灌灌注注桩桩沉管管灌灌注注桩桩是是利利用用锤击击打打桩桩法法或振动动沉沉管管法法将带带有有钢钢筋筋砼砼桩桩靴靴(或活活辨辨式式桩桩尖尖)的钢钢桩桩管管沉沉入入土土中中，，然然后后边拔拔管管边边灌灌注注砼砼而成成。。用锤锤击击沉沉桩桩设备备沉沉管管时时称为为“锤锤击击沉管管灌灌注注桩桩””利用用激激振振器的的振振动动沉管管时时，，称为为“振振动沉沉管管灌灌注桩桩””第6讲砼灌灌注注桩桩施施工工共41页第16页立管管→→对对准准桩桩位位套套入入桩桩靴靴、、压压入入土土中中→→检检查查→→低低锤锤轻轻击击→→检检查查有有无无偏偏移移→→正正常常施施打打至至设设计计标标高高→→第第一一次次浇浇灌灌砼砼→→边边拔拔管管、、边边锤锤击击、、边边继继续续浇浇灌灌砼砼→→安安放放钢钢筋筋笼笼、、继继续续浇浇灌灌砼砼至至桩桩顶顶设设计计标标高高。。3.1.1施工工程程序序3.1锤击击沉沉管管灌灌注注桩桩砼预预制制桩桩靴靴点击击动动画画锤击击沉沉管管3沉管管灌灌注注桩桩共41页第17页3.1.2就位位用桩桩架架吊吊起起桩桩管管，，关闭闭桩桩尖尖活活瓣瓣或对对准准预预设设在在桩桩位位处处的的预预制制砼砼桩桩靴靴，，套入入桩桩靴靴。然然后后缓缓缓缓放放下下套套管管，，压压进进土土中中。。桩管管上上端端扣扣上上桩桩帽帽，，检检查查桩桩管管与与桩桩锤锤是是否否在在同一一垂垂直直线线上，，桩桩管管偏偏斜斜不不大大于于0.5%时，，即即可可起起锤锤沉沉管管。。先低低锤锤轻轻击击，观观察察如如无偏偏移移方方可可正正常常施施打打，直直至至符符合合设设计计要要求求的的贯入入度度或标高高。3.1.3沉管管关闭闭桩桩管管活活瓣瓣桩桩尖尖桩桩管管套套入入砼砼桩桩靴靴3.1锤击击沉沉管管灌灌注注桩桩共41页第18页3.1.4砼浇浇灌灌检查查桩桩管管内内有有无无泥泥浆浆或或水水进进入入，，即即可可灌灌注注砼砼。。第第一一次次浇浇灌灌砼砼时时桩桩管管内内应应尽量量灌灌满满，拔拔管管过过程程中中应应向向桩桩管管内内继继续续浇浇灌灌砼砼，，并并使使桩管管内内砼砼保保持持略略高高于于地地面面。3.1.5拔管管在砼砼灌灌满满桩桩管管后后，，拔拔管管即即可可进进行行。。一边边拔拔管管、、一一边边锤锤击击，拔拔管管的的速速度度要要均均匀匀，，一一般般土土层层以以1m/min为宜宜，，软软弱弱土土层层以以0.3～0.8m/min为宜宜。。倒打打拔拔管管的速速度度，，单单动动汽汽锤锤不不得得少少于于50次/min，自自由由落落锤锤不不少少于于40次/min。在在管管底底未未拔拔至至桩桩顶顶设设计计标标高高时时，，倒打打和轻击击不得得中中断断。。共41页第19页3.1锤击击沉沉管管灌灌注注桩桩⑴跳跳打打法法桩的的中心心距距小小于于4倍桩桩管管外外径径或小于于2m时，，均均应应跳跳打打。。中中间间空空出出的的桩桩，，须须待待邻桩桩砼砼达达到到设设计计强强度度的的50%后方方可可施施打打。。为提提高高桩桩的的质质量量和和承承载载能能力力，，可可采采用用复复打打来来扩扩大大灌灌注注桩桩的的桩桩径径。。方方法法是是：：在在第第一一次次浇浇筑筑砼砼完完毕毕、、拔拔出出桩桩管管，，消消除除管管外外壁壁上上的的污污泥泥和和桩桩孔孔周周围围地地面面的的浮浮土土，，立立即即在在原原桩桩位位再再设设预制制桩桩靴靴或合好好S桩尖尖活活瓣瓣，第第二二次次复复打打沉沉入入桩桩管管，，使使未凝凝固固的的砼砼向向四四周周挤挤压压扩扩大大桩桩径径，然然后后再再浇浇筑筑第第二二次次砼砼。。⑵复复打打法法点击击动动画画复打打法法沉沉桩桩锤击击沉沉管管灌灌注注桩桩的的特特殊殊施施工工方方法法有有跳打打法法、复打打法法。共41页第20页3.1锤击击沉沉管管灌灌注注桩桩3.1.6特殊殊施施工工方方法法3.2振动动沉沉管管灌灌注注桩桩振动动沉沉管管采采用用振振动动锤锤或或振振动动冲冲击击锤锤沉沉管管，，利利用用桩桩机机强强迫迫振振动动频频率率与与土土的的自自振振频频率率相相同同时时产产生生的的共振振而沉沉管管。。沉桩桩前前，，将将桩桩管管下下端端活瓣瓣合合拢拢或套入入桩桩靴靴，对对准准桩桩位位，，徐徐徐徐放下下桩桩管管压压入入土土中中，，勿勿使使偏偏斜斜，，即即可可开开动动激激振器器沉沉管管。。桩桩管管受受振振后后与与土土体体之之间间摩摩阻阻力力减减小，，同同时时利利用用振振动动锤锤自自重重在在桩桩管管上上加加压压，，桩桩管即即能能沉沉入入土土中中。。振动动沉沉管管灌灌注注桩桩可可采采用用单打打法法、反插插法法和复打打法法施工工。。点击击动动画画振动动沉沉管管灌灌注注桩桩3沉管管灌灌注注桩桩共41页第21页在沉沉入入土土中中的的桩桩管管内内灌灌满满砼砼，，开开动动激激振振器器振振动动5～10s后开开始始拔拔管管，，边边振振边边拔拔；；每每拔拔0.5～1m，停停拔拔振振动动5～10s，如如此此反反复复，，直直到到桩桩管管全全部部拔拔出出。。一一般般土土层层内内拔拔管管速速度度宜宜为为1.2～1.5m/min，在在软软弱弱土土层层中中宜宜为为0.6～0.8m/min。3.2.1单打打法法在桩桩管管内内灌灌满满砼砼后后，，先先振振动动再再开开始始拔拔管管，，每每次次拔拔管管高高度度0.5～1.0m，向向下下反反插插深深度度0.3～0.5m。如如此此反反复复进进行行，，直直至至桩桩管管全全部部拔拔出出地地面面。。反插插法法能能增增大大桩桩的的截截面面，，提提高高桩桩的的承承载载能能力力，，适适宜宜在在较较差差的的软软土土地地基基上上应应用用。。3.2.2反插插法法要求求与与锤锤击击灌灌注注桩桩相相同同。。3.2.3复打打法法3.2振动动沉沉管管灌灌注注桩桩共41页第22页振动动灌灌注注桩桩的的适适用用范范围围除除与与锤锤击击灌灌注注桩桩相相同同外外,并适适用用于于稍稍密密及及中中密密的的碎碎石石土土地地基基。。沉管管灌灌注注桩桩的的关关键键必必须须严严格格控控制制最最后后两两个个两两分分钟钟的的贯贯入入度度，，其其值值按按设设计计要要求求、、或或试试桩桩数数据据和和当当地地施施工工经经验验确确定定。。共41页第23页3.2振动沉沉管灌灌注桩桩3.3沉管灌灌注桩桩常见见问题题的处处置⑴断断桩检检查：：露出地地面的的桩体体可用用目测观观察，桩体体在地地下2～3m范围内内断裂裂，用用手或或脚轻轻摇会会有浮振的的感觉觉，深处处的断断桩可可采用用动测法法检测。。3.3.1断桩3沉管灌灌注桩桩共41页第24页⑵防防止断断桩的的措施施：主要是是控制制桩的的中心距距大于于4倍桩径径,合理安安排打打桩施施工顺顺序和和桩架架行走走路线线，采采用跳打法法和控制时时间法法使桩身身砼终终凝前前避免免振动动和扰扰动，，认真真控制拔拔管速速度。⑶断断桩的的处理理：断桩一一经发发现，，应将将断桩桩拔去去，清清理桩桩孔及及接桩桩面，，略增增大桩桩身截截面积积再重重新浇浇筑桩桩身砼砼。3.3.2桩靴进进水桩管沉沉至设设计标标高后后，用用浮标可测得得桩底底是否否进水水或进进泥；；预防措措施是桩尖活活瓣间间隙或预制桩桩头与与桩管管接触触处要严密密，对对缝隙隙较大大的桩桩尖或或桩头头应及及时修修理或或更换换；出出现桩桩靴进进水或或进泥泥情况况时可可先在桩桩管内内灌入入0.5m高水泥泥砂浆浆，再再灌入入1m高砼，，然后后反插插打下下。3.3.3缩颈在流塑状态态的淤泥质质土打桩时时，拔管过过程中要设设置浮标观观测每50～100cm高度内砼的的灌入量，，根据灌入入量和桩径径的换算作作出桩形图，根据桩形形图是否异异常来监测测缩颈现象象的发生；；预防措施是严格控制制拔管速度在0.6～0.8m/min以内，桩管管内尽量多多装砼，使使管内砼高高于地面或或地下水位位1～1.5m以上。发现现桩身出现现缩颈现象象及时采取复打法法进行处理理。点击动画缩颈桩3.3沉管灌注桩桩常见问题题的处置共41页第25页3.3.4吊脚桩第一次拔管管时，观测测管内浮标标可监测桩尖活瓣或预制桩头是否打开或脱开；预防措施是采取“密振慢抽抽”方法，开始始拔管50cm,将桩管反插插几下，然然后再正常常拔管；同同时保持砼砼有良好的的和易性，，防止卡管或堵管，严格控制制预制桩尖尖的强度和和规格，防防止桩尖打碎或压入管内；发现吊脚脚桩应将桩管拔出出后填砂重重打。共41页第26页3.3沉管灌注桩桩常见问题题的处置4人工挖孔灌灌注桩人工挖孔灌灌注桩单桩桩承载力大大、受力性性能好、质质量可靠、、沉降量小小、无需大大型机械设设备，无振振动无噪音音、无环境境污染。人工挖孔灌灌注桩直径径一般为0.8-3m，最大可达达4m，深度一般般在20m左右，国内内最深的为为72m。第6讲砼灌注桩施施工共41页第27页人工挖孔桩桩护壁有砖护壁和砼护壁(直径1.2m以上桩)两种，施工工方法是分分段(每段0.8-1m左右)开挖,分段砌筑或或浇筑砼拱拱圈护壁，，直至设计计标高。4人工挖孔灌灌注桩为确保人工工挖孔桩施施工安全，，要有预防防孔壁坍塌塌和产生流流砂、管涌涌的措施，，深孔要有有可靠的排排水、通风风和照明设设施。预防孔壁坍坍塌的措施施：有采用现浇砼护圈圈、钢护圈和沉井三种。砼孔壁支护护砖砖砌砌孔壁支护护共41页第28页钢筋笼吊装装就位井下挖土井井下凿岩岩井井上吊土土钢筋笼与声声测管大直径群桩桩挖孔施工工4人工挖孔灌灌注桩共41页第29页值得指出的的是：人工挖孔桩桩工艺有被被滥用的趋趋势，桩越越挖越深、、直径越挖挖越大，安安全措施不不到位等。。有些省市市已开始限限制人工挖挖孔桩的使使用。4人工挖孔灌灌注桩有兴趣了解解更多人工工挖孔桩知知识的同学学请参阅老老师编辑的的基础工程程专题讲座座《人工挖孔灌灌注桩》号称“世界界上直径最最大”的挖挖孔桩共41页第30页钢筋笼制作作：直径在1.2m内的钢筋笼笼制作同一一般灌注桩桩，大直径径和长度大大的钢筋笼笼，一般在在主筋内侧侧每隔2.5m加设一道Φ25～30mm的加强箍，每隔一箍箍在箍内设设一道井字加强支支撑，与主筋焊焊接组成骨骨架，便于于吊运。5钢筋笼吊放放及桩头处处理工人绑扎制制作钢筋笼笼第6讲砼灌注桩施施工共41页第31页钢筋笼长度度超过10m应分段拼接接，每节主主筋为通长长钢筋，接接头对焊连连接，主筋筋与箍筋点点焊固定，，主筋保护护层厚70mm，平整度误误差不大于于50mm，四侧主筋筋每隔5m设置耳环。。钢筋笼就就位应采用用小型吊运运机具或起起重机进行行，上下节节主筋采用用帮条双面面焊连接。。大直径灌注注桩的钢筋筋笼加工5钢筋笼吊放放及桩头处处理共41页第32页钢筋笼吊装装5钢筋笼吊放放及桩头处处理共41页第33页钢筋笼吊放放送放钢筋笼笼防碰钢筋笼就位位5钢筋笼吊放放及桩头处处理共41页第34页灌注桩桩头头处理桩间挖土承承台高高程控制桩桩头凿凿除剥出主筋浇浇筑砼砼垫层承承台钢钢筋绑扎5钢筋笼吊放放及桩头处处理共41页第35页6桩基检测*工程桩应进进行单桩承载力力和桩身完整性性的抽样检测测。6.1单桩承载力力检测分为静载和动载二种：6.1.1符合下列条条件之一的的桩应采用用静载试验验⑴设计等等级为甲级的桩基；⑵地质条件复复杂、施工工质量可靠靠性低；⑶在本地地区采用的的新桩型或新工艺；⑷挤土群群桩施工产产生挤土效应。抽检数量：不少于总桩桩数的1%，且不少于于3根；当总桩数少少于50根时，不少少于2根。第6讲砼灌注桩施施工共41页第36页江苏广电城城3840t桩基静载检检测现场6.1单桩承载力力检测共41页第37页6.1.2对上条规定定之外的预预制桩和满满足高应变变法适用检检测范围的的灌注桩，，可采用高应变法进行动载检测。检测数量：：不宜少于总总桩数的5%，且不得少少于10根。安装感应装装置吊起落锤设置桩垫测量落距落锤下落桩基大应变变频谱分析仪仪6.1单桩承载力力检测共41页第38页6.1.3当受设备或或现场条件件限制无法法进行单桩桩承载力检检测的端承型大直直径灌注桩桩，可采用钻芯法测定桩底沉渣厚厚度并钻取桩端持力层层岩土芯样样检验桩端端持力层。检测数量：：不应少于总总桩数的5%，且不应少少于10根。钻芯法基桩桩检测桩桩身砼芯芯样质量检检查6.1单桩承载力力检测共41页第39页6.2桩身完整整性抽样样检测6.2.1检测数量量⑴柱下三桩桩或三桩以下下的承台台抽检桩数