青建路桥钻孔灌注桩施工技术

钻孔灌注桩施工2023/3/171青建路桥技术管理部2023/3/172目录1.钻孔灌注桩国内发展简史2.钻孔灌注桩种类及特点3.钻孔灌注桩施工工艺流程4.质量通病及处理措施一.国内发展简史桥梁基础按施工方法可分为明挖基础、桩基础、管柱基础和沉井基础四类。其中桩基础按制作工艺分为两种①预制桩钢筋混凝土预制桩是在工厂或施工现场预制，用锤击打入、振动沉入等方法，使桩沉入地下。②灌筑桩又叫现浇桩，直接在设计桩位的地基上成孔，在孔内放置钢筋笼或不放钢筋，后在孔内灌筑混凝土而成桩。与预制桩相比，可节省钢材，在持力层起伏不平时，桩长可根据实际情况设计。灌注桩按成孔方式不同又可分为钻孔灌注桩、沉管灌注桩、人工挖孔桩、爆扩灌注桩等。我国钻孔灌注桩(简称钻孔桩)，是从1960年开始试验、研究，通过在使用中不断改进，逐步发展起来的一种桥梁基础施工的新形式。钻孔桩的问世，可以说是桥梁基础施工技术上进行的一次革命。多年来实践证明，钻孔桩具有许多优点：主要是施工设备简单，操作方便，可变水下作业为水上作业；大大简化了施工工艺，缩短了工期，降低了造价。因此桥梁工程中广泛地采用这一基础形式。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，比如塌孔、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。二.灌注桩的种类及特点2023/3/177钻孔灌注桩：指采用不同的钻孔方法，在土中形成一定直径的井孔，达到设计标高后，将钢筋骨架（笼）吊入井孔中，灌注混凝土形成的桩基础。

钻孔灌注桩的施工设备主要有三种：冲击钻、循环钻和旋挖钻。

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2种。

在地基承载力较大的地质情况下，无法采用循环钻和旋挖钻。此刻采用冲击钻。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。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2.循环钻：在泥浆浆护壁的条件下下利用钻头旋转转的力对地层进进行旋转冲击从从而形成桩孔。。循环钻根据泥浆浆的循环方式分分为正循环和反反循环2种。循环钻在粘土、、亚粘土、淤泥泥类土质和粉砂砂层地质施工中中优势明显，施施工速度仅次于于旋挖钻，且施施工成本比旋挖挖钻低。现在又出现车载载循环钻，移动动方便快捷。但但也需要配置泥泥浆池和沉淀池池，容易造成施施工场地脏、乱乱、差。正循环钻机：泥泥浆由泥浆泵从从泥浆池里抽到到钻杆里,通过钻杆不断的的输送到钻井里里,然后从钻井井口口自然的排出来来,同时把钻渣带出出到地面上来.优点：护壁效果果好，施工无振振动无噪音无挤挤压。缺点：

靠钻井井液(泥浆)的自然循环方式式排渣,所以循环能力和和排渣能力都比比较弱,只能排出一部分分钻渣,而且颗粒比较大大的钻渣也不能能排出来,钻井里残留的钻钻渣比较多,影响了钻进速度度,钻具的磨损也比比较大.反循环钻机：泥泥浆是用泥浆泵泵从钻井的井口口(钻杆外面)向钻井里输送,再用压缩空气或或泥浆泵,从钻杆的中间抽抽出来。优点：循环能力力和排渣能力都都比较强,不但排渣干净,而且颗粒比较大大的钻渣也能排排出来，使清孔孔时间大大短。。且无噪音污染染。缺点：很难在比比钻头吸渣孔大大的卵石和漂石石中钻进，水压压和泥浆比重管管理不当容易坍坍孔。3.旋挖钻:是一种适合建筑筑基础工程中成成孔作业的施工工机械．旋挖钻机是在第第二次世界大战战后发展起来的的新型钻孔设备备。我国从上世世纪80年代开始引进吸吸收，但一直没没有取得太大的的进展。直到2001年中铁集团开始始在青藏铁路上上大面积推广应应用旋挖钻进行行桩基成孔。至至此，旋挖钻成成孔施工工艺在在国内较大范围围内迅速推广.主要钻进工艺有有三种：干式钻钻进、清水孔钻钻进和泥浆护壁壁钻进。其主要特点为自自带履带移动方方便和成孔速度度快，孔底干净净。主要适于砂土、粘性土、、粉质土等土层施工，最最大成孔直径可可达1.5～4m，最大成孔深度度为60～90m，可以满足各类类大型基础施工工的要求。三.钻孔灌注桩施工工工艺流程泥浆备料泥浆池终孔质量检查清孔下钢筋笼安装导管检查沉砟厚度及泥浆指标水下混凝土浇筑拔除护筒成桩质量检验泥浆沉淀池混凝土制备输送拼装导管检查钢筋笼制作检查标高施工准备平整场地桩位放样埋设护筒钻机就位开孔钻进制作试件循环造浆抽砟成孔下下导导管和钢筋笼灌灌注水下下混凝土成成桩简要图示：陆地:清除杂物、换除除软土、平整压压实，场地位于于陡坡时，也可可用枕木、型钢钢等搭设工作平平台。深水：水中围堰堰浅水：在浅水中，宜用用筑岛围堰法施施工，筑岛面积积按钻孔方法、、设备大小等决决定。一.平整场地为钻机提供稳定定的作业平台，，防止钻机偏移移引起偏孔和钻钻机倾覆及罐车车沉陷等问题。。1.护筒的作用：（1）定位。（2）避免孔口周围围杂物掉入孔内内。（3）保持泥浆水位位，防止坍孔。。2.护筒的制作要求求：使用旋转钻机钻钻孔应比钻头大大约20cm，使用冲击钻机机钻孔应比钻头头大约40cm。2023/3/720二.护筒埋置护筒是埋置于于钻孔桩孔口口的一个圆筒筒，在进行埋埋置护筒前必必须进行测量量放样，因护护筒一经埋置置，桩位就已已确定。3.护筒的埋置要求（1）钻孔前，在现现场放线定位位，护筒中心心竖直线与桩桩中心线重合，平面面允许误差为为50mm，，倾斜不大于于1％。（2）埋设护筒要采用人工挖挖孔埋设，外外围用粘土夯夯填。埋置深度一般般情况为2—4米。（3）护筒顶面宜宜高出施工水水位或地下水水位2m，还应满足孔孔内泥浆面的的高度要求，，在旱地或筑筑岛时还应高高出施工地面面0.5m。2023/3/7212023/3/722三.泥浆制备泥浆作用：在孔壁形成泥泥皮稳定孔壁壁、悬浮钻渣渣、润滑钻具具、正循环环排渣。组成及要求：(1)泥浆比重：正正循环旋转钻钻机、冲击钻钻机使用管形形钻头钻孔时，入孔孔泥浆比重为为1.1～1.3；冲击钻机使使用实心钻头头钻孔时，孔孔底泥浆比重重不宜大于：：砂黏土为1.3；大漂石、卵卵石层为1.4；岩石为1.2。反循环旋转转钻机入孔泥泥浆比重可为为1.05～1.15。(2)黏度：一般地地层16～22s，松散易坍地地层19～28s。(3)含砂率：新制制泥浆不大于于4%。(4)胶体率：不小小于95%。(5)PH值：应大于6.5。2023/3/7232023/3/724泥浆三大指标标检验仪器泥浆比重粘度含砂量四.钻孔施工2023/3/726（1）安装钻机前前，底架应垫垫平，保持稳稳定，不得产产生位移和沉沉陷。钻头或或钻杆中心与与护筒中心偏偏差不得大于于5cm。（2）无论采用哪哪种方法钻孔孔，开孔的孔孔位必须准确确，应使初成成孔壁竖直、、圆顺、坚实实。（3）钻孔时，孔孔内水位宜高高于护筒底脚脚0.5m以上或地下水水位以上1.5～2.0m。在冲击钻进进中取渣和停停钻后，应及及时向孔内补补水或泥浆，，保持孔内水水头高度和泥泥浆比重及粘粘度。（4）钻孔时，起起、落钻头速速度宜均匀，，不得过猛或或骤然变速，，孔内出土不不得堆积在钻钻孔周围。（5）钻孔作业应应连续进行，，因故停钻时时，有钻杆的的钻机应将钻钻头提离孔底底5m以上，其他钻钻机应将钻头头提出孔外，，孔口应加护护盖。钻孔过过程中应经常常检查并记录录土层变化情情况，并与地地质剖面图核核对。钻孔到到达设计深度度后，应对孔孔位、孔径、、孔深和孔形形进行检验，，并填写钻孔孔记录表。孔孔位偏差不得得大于10cm。五.成孔检查对孔径、孔深深、孔位、垂垂直度进行检检查。探孔器对孔径径和垂直度进进行检查。用测绳对孔深深进行检查，，测绳必须用用钢尺进行校校核。护桩交叉拉线线对孔位进行行检查。六.清孔钻孔过程中会会有一部分泥泥浆和钻渣沉沉于孔底，必必须将这些沉沉积物清除干干净，才能使使灌注的混凝凝土与地层或或岩层紧密结结合，保证桩桩的承载能力力。清孔可选用以以下方法：（1）抽渣法适用用于冲击或冲冲抓法钻孔。。（2）吸泥法适用用于土质密实实不易坍塌的的冲击钻孔。。（3）换浆法适用用于正、反循循环旋转钻孔孔。2023/3/728清孔应应达到到以下下标准准：孔内排排出或或抽出出的泥泥浆手手摸无无2～3mm颗粒，，泥浆比比重不不大于于1.1。含砂率率小于于2%。粘度17～20s。清孔后后孔底底沉渣渣厚度度：柱柱桩不不大于于5cm，摩擦擦桩不不大于于20cm。严禁采采用加加深钻钻孔深深度方方法代代替清清孔。。七.钢筋笼笼的制制作和和安装装注意事事项：：1.钢筋骨骨架一一般每每隔2～2.5米设置置直径径加强强箍筋筋一道道；2.焊接定定位钢钢筋或或滚轮轮确保保保护层层厚度度；3.运输过过程中中不得使使骨架架变形形。4.钢筋骨骨架起起吊机机吊起起，对对准护护筒中中心缓缓慢下下放至至设计计标高高,钢筋筋笼入入孔后后应准准确、、牢固固定位位，平平面位位置偏偏差不不大于于10cm，底面面高程程偏差差不大大于±10cm。5.下放钢钢筋骨骨架应应徐徐下下放严严禁摆摆动碰碰撞孔孔壁;6.在安装装钢筋筋笼时时，宜宜采用用三点点起吊吊。2023/3/7302023/3/731成品钢钢筋笼笼钢筋笼笼内撑撑2023/3/733混凝土土块滚滚轮钢筋笼笼起吊吊2023/3/735钢筋笼笼对孔孔安放放2023/3/736钢筋笼笼焊接接2023/3/737钢筋笼笼套管管连接接381.导管使使用前前进行行试拼拼和水水密性性实验验。2.导管连连接时时，接接口严严密，，不得得漏水水；导导管管管底距距孔底底距离离为40cm.3.浇筑时时，先先将漏漏斗灌灌满混混凝土土，首首封量量保证证导管管埋深深1m。浇筑筑过程程中，，控制制混凝凝土灌灌注速速率防防止钢钢筋笼笼上浮浮。4.连续浇浇筑，，拔管管时保保证导导管埋埋深2~6m，每根根桩的的浇筑筑时间间宜在在8小时内内浇筑筑完成成。混混凝土土浇筑筑完毕毕，位位于地地面以以下及及桩顶顶以下下的孔孔口护护筒应应在混混凝土土初凝凝前拔拔出。。八.灌注混混凝土土2023/3/739导管试试压实实验导管拼拼装好好后两两端密密封，，注入入70%的水，，一端端输入入计算算好的的风压压值，，滚动动数次次，15min不漏水水得为为合格格。2023/3/740混凝土坍落落度

检验验2023/3/741（1）（2）（3）水下混凝土土灌注2023/3/742水下混凝土浇筑过程中的浇筑标高监测2023/3/743根据水下混混凝土浇筑筑标高分节节拆除导管管2023/3/744桩身完整性性的检验方方法：（1）开挖检查查（2）抽芯法（3）超声波检检验法（4）动测法四.质量通病及及处理措施施1.坍孔主要原因：：(1)冲击成孔中中使用的泥泥浆不符合合要求，粘粘土质量不不符合标准准或泥浆比比重不足，，起不到护护壁的作用用。(2)孔内的水头头高度不够够，低于地地下水位，，致使孔内内水位压强强降低，造造成坍孔。。(3)在混凝土理理入前，吊吊入钢筋骨骨架时，骨骨架偏位摆摆动碰坏孔孔壁造成坍坍孔。(4)清孔后放置置时间过长长，没及时时浇入混凝凝土，而且且没有采取取预防措施施，造成坍坍孔。应对措施发生坍孔后后，应立即即查明坍孔孔处位置，，分析地质质情况，然然后采取如如下措施：：(1)坍孔发生在在护筒底脚脚处，根据据实际情况况，可以立立即拆除护护筒，回填填钻孔，重重新埋设护护筒后，再再钻进；采采用加长护护筒，使护护筒通过震震动锤继续续下沉，直直至埋于坍坍孔位置以以下，外围围用黏土或或装有黏土土的草袋回回填夯实，，重钻时，，控制好泥泥浆稠度和和水头高度度。(2)若坍孔位置置较深，若若不严重，，则可以加加大泥浆比比重，继续续钻进；若若坍孔较为为严重时，，则应立即即用砂或小小砾石加黏黏土回填至至坍孔以上上位置，甚甚至将整个个钻孔全部部回填，暂暂停一段时时间，使回回填土沉积积密实，水水位稳定后后，重新钻钻进，时刻刻注意不良良现象的发发生。掉钻主要原因：：（1）钻杆使用用过久，连连接处有损损伤或接头头磨损过多多；钻进进中选用的的转速不当当使钻杆扭扭转或弯曲曲折断；（2）地质坚硬硬，进尺太太快，超负负荷引起钻钻具断裂；；（3）卡钻(埋钻)时强扭、操操作不当使使钢丝绳或或钻杆疲劳劳断裂；（4）钻具之间间连接螺拴拴松动，被被剪断，引引起掉钻。。处理方法掉钻后应及及时澄清情情况，制定定切实可行行的打捞方方案。如果果钻具被沉沉淀物或塌塌孔土石埋埋住，应首首先清孔，，使掉入孔孔中的钻具具露出来，，以便用打打捞工具打打捞，或者者潜水员下下去打捞。。浮笼主要原因：：（1）混凝土坍坍落度太小小，流动性性不好。造造成对钢筋筋笼摩擦力力大于钢筋筋笼自重。。（2）混凝土灌灌注速率过过快。（3）导管卡住住钢筋笼，，将钢筋笼笼提出。预防措施：：（1）严格控制制混凝土坍坍落度控制制在180mm~220mm.（2）当导管口口在混凝土