桩基础技术培训课件

桩基础施工技术培

训

资

料目录一、钻机介绍二、工艺流程三、施工准备四、钻挖孔桩成孔控制五、钢筋笼制安及导管安放六、水下砼灌注七、钻孔故障的预防及处理八、注意事项九、质量措施十、安全措施十一、环境保护措施及文明施工附表：钻孔桩施工允许偏差一、钻机介绍

旋挖钻机

旋挖钻机成孔工艺如下：在一个可闭合开启的钻斗的底部及侧边，镶焊切削刀具，在伸缩钻杆旋转驱动下，旋转切削挖掘土层，同时使切削挖掘下来的土渣进入钻斗内，钻斗装满后提出孔外卸土，如此循环形成桩孔。现时一般认为：该方法成孔施工具有低噪音、低振动、扭距大、成孔速度快、无泥浆循环等优点；缺点是在粘性较大的粘土、淤泥土层中施工，回转阻力大，钻进效率低，容易糊钻。该施工法适用于填土、硬土、粉土、砂性土、砂卵砾石层、软—中硬基岩等地层，桩孔沉渣少，孔壁泥皮薄，桩侧摩阻力发挥好。常用的旋挖钻斗有圆锥底（锅底）式、多刃切削式、抓岩式等。它又分为泥浆护壁成孔灌注和干作业成孔灌注两类工艺。干作业成孔灌注工艺系采用套管跟进干式旋挖成孔，并边拔套管边灌注混凝土，施工工艺控制一般认为比较容易。相对而言，泥浆护壁旋挖成孔灌注工艺较复杂一些。全液压旋挖钻机整机自动化程度高，其水平、垂直度和钻孔中心由指示灯控制，操作室配置钻进深度指示仪。由于其工作效率高，施工过程自始至终，均应做好各方面协调配合，确保工艺流程的连续均衡。并应根据旋挖成孔的成孔原理及其工艺要点，抓好关键工艺过程控制。冲击钻机

冲击钻机成孔工艺如下：⒈机具布置：机具布置随所选用的钻机类型而异。冲击钻机一般都备有骨架，在埋好的护筒和备足护壁泥浆粘土后，将钻机就位，立好钻架，对准孔位中心，拉好风缆绳，就开始冲击钻进。⒉开孔：开钻时应先在孔内灌注泥浆，泥浆相对密度等指标根据土层情况而定，如孔内有水，可直接投入粘土，用冲击锥以小冲程反复冲击造浆。⒊正常钻进时，应注意以下事项：

冲程应根据土层情况分别规定：一般在通过坚硬密实卵石或基岩漂石之类的土层中时采用高冲程（100cm），在通过松散砂、砾类土或卵石夹土层中时采用中冲程（约75cm）。冲程过高，对孔底振动大，易引起坍孔。在通过液限粘土、含砂低液限粘土时，宜采用中冲程。在易坍塌或流砂地段宜采用小冲程，并应提高泥浆的粘度或相对密度。

在通过漂石或岩层，如表面不平整，应先投入粘土、小片石，将表面垫平，再用十字形钻锥进行冲击钻进，防止发生斜孔、坍孔事故。⒋检孔：钻进中须用检孔器检孔。检孔器用钢筋笼做成，其外径等于设计孔径，长度等于孔径的4～6倍。每钻进4m～6m,接近及通过易缩孔（孔径减少）土层（软土、软塑粘土、低液限粘土等）或更换钻锥前，都必须检孔。⒌钻孔的安全要求：进出口时，严禁孔口附近站人；因故停钻时，严禁钻锥留在孔内，以防埋钻。，回旋钻机回旋钻机按照泥浆的循环方式：分正循环钻机和反循环钻机。正循环钻机适用于黏土、粉土、砂性土等各类土层的桥墩的桩基施工。反循环钻机适用于粘性土、砂性土、卵石土和风化岩层，但卵石粒径少于钻杆内径的2/3，且含量不大于20%。正循环工作原理：电动机（或其它机体）将动力经由传动系统传送至转盘旋转设备，带动中心空心钻杆转动，将扭转动力传至钻锥：钻锥受到重压切削泥沙；另用泥浆崩将泥浆经空心钻杆压入孔底后，在钻杆外提升。泥浆将钻渣悬浮出孔外，并起护壁作用。带有钻渣的泥浆经过沉淀净化后，进入储浆池循环使用。反循环工作原理：工作特点与正循环相反，泥浆由储浆池流入或注入钻孔，到孔底与钻渣混合，在真空泵与吸泥配合或空气吸泥机、水力喷射泵的抽力作用下，混合物进入钻锥的进渣口，由钻杆内腔吸上，再从出水控制阀经胶管排泄到沉淀池，净化后到储浆池循环使用。

反循环与正循环相比，钻孔进度较快（约快4～5倍），需用泥浆料（粘土）少（土质如用清水头护壁时可完全不用粘土）、转盘所消耗动力较少、清孔时间较快。人工挖孔桩

⒈施工工艺：定桩位→挖第一节桩孔土方→护壁施工→二次投测标高及桩位十字轴线→安装活动井盖、设置垂直运输系统、潜水泵、鼓风机、照明设备等→二节桩身挖土→清理校正→二次护壁施工→重复二节施工工序→到设计持力层后进行扩底→对桩孔全面验收→吊放钢筋笼→浇筑砼→养护。⒉挖孔方法挖土由人工从上到下逐层用镐、锹进行，挖土次序为先挖中间部分后挖周边，按设计桩径加2倍护壁厚度控制截面，允许尺寸误差3cm。扩底部分采取先挖桩身圆柱体，再按扩底尺寸从上到下挖土修成扩底形。

⒊

测量控制桩位轴线采取在地面设十字控制网，基准点，将桩控制轴线高程测到第一节护壁上，每节以十字线对中，大线锤作中心控制，用尺杆找圆周，以基准点测量孔深，以保证桩位、孔深和截面尺寸的正确。二、工艺流程

钻孔灌注桩

施工工艺流程框图

三、施工准备

1、施工前工作场地平整、筑台及水中平台搭设泥浆循环系统的设置对于旱地桩，在每排桥墩一侧挖砌泥浆循环系统。泥浆池亦作为沉淀池使用，不再单独设置沉淀池，其容量按能容纳两根桩的泥浆设置，泥浆池表面抹5cm厚的7.5#砂浆，防止池内水往桩基孔中渗漏。对于水中桩，利用护筒作循环池，用泥浆船作为沉淀池，多余泥浆经管道流入沉淀池。钻孔过程中，对于多余的泥浆集中外运处理。2、测量放样根据施工技术《规范》的规定和要求，全桥的测量放样工作采用大地四边形网进行控制，具体施工放样时通过加密点，采用前方交汇法测量。

对于旱地上的桩，先定出桩中心位置及护桩，然后埋设护筒，护筒埋设好后，利用护桩对护筒中心位置及倾斜度进行复核，确保护筒位置偏差和倾斜度在《规范》和设计允许范围内（《规范》：中心偏差≤5cm，倾斜度≤1%。对于水中桩，先在钻孔平台上定护桩，根据护桩沉入钢护筒，同时对钢护筒进行检查。钻机就位后，再复核钻杆中心位置和竖直度。所有检查都符合要求并经现场工程师和监理工程师同意后，方可开钻。护筒标高测量在开钻后（对与反循环与冲击钻机为一天，旋挖钻机为两小时）再测量，以消除护筒下沉的影响。3、护筒的制作与下沉a、制作护筒采用5～10mm厚的A3钢板卷制并焊接而成，要求断面圆顺，加工误差在±2mm内，垂直度符合要求，同时必须保证焊缝质量。b、下沉钻孔施工中钢护筒不仅起防止孔口坍塌的作用，同时对于钻头起着导向作用，因此，护筒下沉过程中应经常测量、检查护筒是否偏位或倾斜，发现问题及时纠正，确保护筒定位准确、无倾斜。钻孔方式成孔工艺适用地层成孔特点泥浆制备及指标钻、挖孔过程控制要点检孔、终孔标准冲击钻机1埋置护筒、备置护壁泥浆粘土。2钻机就位，开始钻进。等适用各种土层、岩层，适应能力强，常用于上有覆盖层、细砂，下伏软弱的交替出现的不同程度风化的泥砂岩地层或是岩层较硬的底层。1优点：适用地层和土质广泛，冲击锥下冲时钻渣被挤入孔壁，可起到加强孔壁并增加土层与桩身间的侧摩阻力作用。2缺点：钻普通土时，速度较其他两种钻孔方式慢。3钻孔成本较高，有较多废弃泥浆，污染环境为了钻锤能不断的冲击新的土层，要求泥浆具有很好的浮碴能力。随着钻近的进行，要经常对泥浆进行补充和更换。一般泥浆较浓，在钻孔过程中自然造浆。（1）根据地质随时调整钻机的钻进速度，防止掉钻、卡钻及土层中吸钻。（2）详细记录并注意钻进情况，发现问题及时上报、处理。（3）及时记录钻孔过程中岩性变化，特别是在倾斜基岩中钻进时要注意偏孔、斜孔1钻进中须用检孔器检孔。检孔器用钢筋笼做成，其外径等于设计孔径，长度等于孔径的4～6倍。每钻进4m～6m,接近及通过易缩孔（孔径减少）土层（软土、软塑粘土、低液限粘土等）或更换钻锥前，都必须检孔。2桩基终孔后，技术人员会同监理，对其桩径、孔深、垂直度、孔底沉渣及泥浆性能等各项指标依据规范及设计要求进行检查、验收，达到标准并签字认可后，方可进入下道工序。3钻孔桩柱桩沉渣允许厚度为10cm，摩擦桩沉渣厚度允许值为30cm。旋挖钻机在伸缩钻杆旋转驱动下，旋转切削挖掘土层。同时使切削挖掘下来的土渣进入钻斗内，钻斗装满后提出孔外卸土，如此循环形成桩孔。主要为粉砂层、细沙层、粗砂、黏土层、及软弱的风化泥、砂岩等土层及软岩层，不适应有弱风化软岩、较软岩及硬岩层1优点：可用较小型的机械钻成较大直径的桩孔；钻进速度快2缺点：在卵石层中钻进很困难；钻孔后的桩径，按地质不同，可能比钻头直径大10%～20%左右。3钻孔成本较高，机械设备一次性投入较大，泥浆可以循环使用由于其直接将钻碴掏挖出孔外，泥浆与护壁作业时间短，因此，需要高性能的泥浆进行护壁才不至于坍孔，一般采用膨胀土、外加剂CMC和纯碱相结合配置而成；1）在砂层中钻进时，要适当控制进尺、轻压、低档慢速、稠泥浆钻进，以防成孔过快造成坍孔，必要时添加外加剂如CMC、纯碱等，以确保孔壁稳定。（2）泥浆性能控制：根据地质情况及时调整泥浆性能指标及钻进参数，以保证成孔质量和速度。（3）钻孔过程中随时检查钻机的水平情况，钻机底部位于坚实土层，过程中钻机不倾斜回旋钻机1回旋钻机按照泥浆的循环方式分正循环钻机和反循环钻机。2反循环工作原理：工作特点与正循环相反，泥浆由储浆池流入或注入钻孔，到孔底与钻渣混合，在真空泵与吸泥配合或空气吸泥机、水力喷射泵的抽力作用下，混合物进入钻锥的进渣口，由钻杆内腔吸上，再从出水控制阀经胶管排泄到沉淀池，净化后到储浆池循环使用。正循环钻机适用于黏土、粉土、砂性土等各类土层的桥墩的桩基施工。反循环钻机适用于粘性土、砂性土、卵石土和风化岩层，但卵石粒径少于钻杆内径的2/3，且含量不大于20%。不适应于岩层。反循环钻机：1优点：排渣连续性好孔壁保护膜较薄，不减弱桩的摩擦力2缺点：扩孔率大3钻孔成本相对旋挖钻和冲击钻较低，泥浆可以循环使用，但成孔速度是旋挖钻1/5至1/8.对于反循环钻进，由于钻机抽吸钻碴的能力较强，这样，泥浆的护壁作用更为明显，而桥址处地层中无粘土层，在钻孔施工时必须外运膨胀土或粘土进行泥浆的配置，粘土必须采用风干后不易捏碎、有尖锐棱角、颜色较深、水浸后有粘滑感且含砂少的膨润土（1）根据地质随时调整钻机的钻进速度，防止掉钻、卡钻及钻杆折断。（2）详细记录并注意钻进情况，发现问题及时上报、处理。（3）随时用水准尺检查钻机钻盘的水平成都，防止钻孔倾斜，特别是深长钻进时需要每班检查（4）进入岩层或遇孤石时不得强行钻进，防止钻杆折断人工挖孔定桩位→挖第一节桩孔土方→护壁施工→二次投测标高及桩位十字轴线→安装活动井盖、设置垂直运输系统、潜水泵、鼓风机、照明设备等→二节桩身挖土→清理校正→二次护壁施工→重复二节施工工序→到设计持力层后进行扩底→对桩孔全面验收→吊放钢筋笼→浇筑砼→养护。桩孔较浅，少水或无水，适应各种地层。优点：无需钻孔设备，只用人工和一般挖掘、起重工具即可，对图层情况可观察了解，对岩溶等复杂地层灌注桩的成孔最为有利，具有成本较低，可以大面积多点同时开工，互不影响。缺点：不适用于有大量地下水的土层，特别注意人员安全。具有开挖孔径大于设计孔径10~30cm，混凝土成本较高不需泥浆，采用混凝土护壁。桩位轴线采取在地面设十字控制网，基准点，将桩控制轴线高程测到第一节护壁上，每节以十字线对中，大线锤作中心控制，用尺杆找圆周，以基准点测量孔深，以保证桩位、孔深和截面尺寸的正确。认为操作性较强。挖孔达到设计标高后，应进行孔底处理。必须做到平整、无松渣、污泥及沉淀等软层。开挖过程中应经常检查了解地质情况，倘与设计资料不符，应提出变更设计。按规范要求孔径不小于设计桩径；孔深比设计深度超深不小于；倾斜率小于0.5%。四、钻挖孔桩成孔控制

五、钢筋笼制安及导管安放

⑴钢筋笼的制作钢筋笼在加工场统一加工，钢筋的轴线应一致，因此钢筋笼主筋的定位应确保相应的准确性。制作时均需在型钢焊制的骨架定位平台进行，以保证制作的钢筋笼的整体直度及主筋焊接接长时的对位度。由于钢筋笼分节吊放，为了减少孔口操作时间和防止吊装时变形，整个钢筋笼分两节制作，每节骨架的各阶段按次序排好，挂上标志牌，标明墩号、桩号、节号，接头为方便施工采用单面搭接焊，且保证相邻两接头间距离开0.8m左右，焊接接头统一按25cm，保证焊缝大于10D及接头间距离满足35D和不小于50cm的要求。同时根据现场监理及技术人员的要求抽取样品对原材料及焊接及时进行抽样试验，以保证钢筋笼的质量。声测管的定位必须精确，要保证焊接的质量，定位采用钢筋环，以便于转动和上下窜动。在钢筋笼内部间隔一定距离焊十字撑，以提高钢筋笼的刚度，钢筋笼的保护层及定位采用圆形砼预制件（相当定位筋）。⑵钢筋笼的吊装施工中钢筋笼用自制炮车运至现场，吊车吊装。骨架进入孔口后，应将其扶正徐徐下放，防止碰撞孔壁。当最后一道加强筋接近孔口时，用钢轨或型钢将骨架支撑于钻机上，再吊来第二节骨架进行搭接焊，连接时，先连声测管，若有偏差及时调整后再焊接，然后焊接钢筋。所有部位连接好后，须经过技术人员及监理工程师验收符合标准后，可下放骨架。如此循环，使骨架下放至设计标高为止。用2根同直径钢筋把钢筋笼接长，上部弯成环状，通过钢轨或型钢横撑于钻机上并加固，以预防钢筋笼在砼灌注过程中上浮。下放过程中逐根割掉钢筋笼内的十字支撑钢筋。⑶导管的安放1、导管采用Φ300毫米导浆管，壁厚10毫米，用高密封丝扣连接，要求平直无变形，配备底管长4~6米，标准节长2.0米、0.5米、1米、1.5米各一节。2、导管在使用前须复核导管长度，进行必要的水密、承压和接头抗拉试验，并对导管按连接顺序进行编号。3、导管井口安装，夹板卡牢，对接前必须仔细检查管壁及接头丝扣的完好情况，必须加密封胶圈并涂抹黄油密封；检查密封圈，确保无损，大小合适，旋转丝扣箍环，不得锤打、敲击，确保连结牢固，不漏浆。发现损坏、变形及有孔洞时及时标识并修补。下放时，保持居中、慢放。4、导管单节必须按试验拼装顺序摆放整齐，严禁两节连在一起。使用、搬运过程中不得拖地、磕碰，避免损坏六、水下砼灌注

1、砼灌前放好隔水塞（直径略小于导管内径橡皮球胆），上压盖板，导管底口距孔底30cm～50cm。灌前须检查砼的和易性，坍落度18~22cm之间，方可灌注。2、封底时，先将漏斗用水湿润，向内灌一盘1：2的水泥砂浆，再用砼将漏斗装满，漏斗首批砼的储量由计算确定，满足导管初次埋置深度≥1m的需要。漏斗和储料斗需有足够的容量，即混凝土的初存量应保证首批砼灌注后，使导管埋入混凝土的深度不小于1.0米，其最小的初存量可按下式计算：V=3.14×D2×(H1+H2)/4+3.14×d2/4×HW×rw×rcV——灌注首批混凝土所需数量（立方米）D——桩孔直径（米）H1——桩孔底至导管底端间距，一般为0.4米H2——导管初次埋置深度（米）d——导管内径（米）HW——井孔内水或泥浆的深度（米）rw——井孔内水或泥浆的重度（千牛/立方米）rc——混凝土拌和物的重度（取24千牛/立方米）3、为提高灌注速度，灌注时要连续进行。灌注过程中要经常采用测锤（重量约为2Kg），探测混凝土面上升高度，适当拆卸导管，埋置深度以2~6米为宜，不得小于2.0米。一次提管拆管不得超过6米，严禁将导管拔出混凝土面。测量时应将测量值与理论值进行比较校核，如有异常，须仔细反复测量，找出问题后方可拆除导管，确保导管埋置深度。砼水平运输采用4辆砼罐车，如有特殊情况暂时中断灌注时，应保持较小埋深。

4、为防止钢筋笼被砼顶托上升，当孔内砼面接近钢筋笼底时，应保持较深的埋管，放慢速度，减少混凝土对钢筋笼的冲击力，当砼进入钢筋笼1~2m后，应减少埋入深度。灌注过程中不得停顿，以保证桩的质量。5、混凝土灌注时要保持足够的流动性，灌注过程中，应有试验人员经常测定砼坍落度，控制在18~22厘米。6、控制砼的最后灌注量，使灌注高度比设计顶标高高出1.0米，为了防止桩顶浮浆过多而出现“虚桩”现象，技术人员要用捞碴器证实，确保有效桩长。最后灌注时导管不要急于拆卸，要尽量加大长度，增加砼压力，确保砼质量。7、灌注过程中，溢流出的泥浆应引至泥浆池，水中桩灌筑时泥浆应用船运至岸边，排到泥浆池中，禁止向黄河中排放，防止污染环境。七、钻孔故障的预防及处理

（一）坍孔孔口坍塌容易发现，而孔内坍塌则需要仔细观察现象，如孔内水位突然下降；孔口水面冒细密的水泡；出土量显著增加，没有进尺或进尺甚小；孔深突然变浅，钻头达不到原来的孔深；钻机负荷显著增加等，均表明孔内已有坍塌。1、坍孔原因（1）泥浆比重或粘度太小，未形成坚实的护壁。（2）施工场地夯填土质量不良。（3）钻机和钻架未支承好，支承面受力过大。（4）护筒埋置太浅。（5）埋置护筒不符合要求，护筒周围或底部未用优质粘土分层夯实填筑。（6）开孔时，护筒脚下2~3m范围内未作好造壁处理。（7）护筒直径过小或护筒埋置不够平正垂直，开孔时钻头左右晃动冲击护筒，钻进中钻头碰撞护筒。（8）孔内规定的水位高度不够或未保持好规定的水位。（9）护筒高度不够，孔内涌出承压水，降低水的静压力。（10）在松软的砂层中进尺太快。（11）遇易坍孔的流砂层，未及时采取措施。（12）清孔方法不当。（13）补水时水流冲塌孔壁。（14）钻头或钢筋笼碰撞孔壁。（15）补水量过大，经常溢出孔口，浸泡孔口土壤，以致松软坍塌。（16）从终孔至灌注水下砼，延误时间过久等。2、坍孔的预防和处理（1）在松散粉砂土、淤泥层或流砂中钻进时，应控制进尺，选用较大比重、粘度、胶体率的优质泥浆。（2）如孔口坍塌，可回填重新埋设护筒再钻，或下钢护筒至未坍处以下至少1m。（3）孔内坍塌不严重者，可加大泥浆比重继续钻进。较严重者，可回填砂石和粘土混合物到坍塌位置以上1~2m，甚至全部回填再钻。若坍塌埋住钻头，应先清孔，后提起钻头。（二）钻孔漏浆在透水性强或有地下水流动的地层中，稀泥浆会向孔外漏失，一般有护筒底漏浆和护筒接缝漏浆两种，严重漏浆为坍孔的先兆，应及时处理。漏浆的主要原因是：护筒埋设太浅；回填土不密实或护筒接缝不严密；或水头过高；护筒内有掉落物等。补救的办法是：加稠泥浆或倒入粘土慢速转动；或回填土掺卵、片石反复冲击增加护壁；护筒本身漏浆则可用棉絮堵塞。（三）弯孔在钻孔时，由于钻孔方向偏斜产生弯孔，严重者影响钢筋笼的安装和桩的质量。1、弯孔原因（1）钻杆弯曲或钻杆接头不直，钻头摆动偏向一边。（2）钻孔时遇到较大的孤石、探头石或倾斜的岩层。（3）在有倾斜度的软硬地层交界处，岩面倾斜处钻进；或在粒径大小悬殊的砂卵石层中钻进，钻头所受阻力不匀。2、预防方法（1）由于钻杆较长，转动时上部摆动过大，必须在钻架上增添导向架，使其沿导向架向下钻进。（2）钻杆接头应逐个检查及时调整。钻杆弯曲要用千斤顶调直。（3）在有倾斜的软、硬地层钻进时，应吊住钻杆控制进尺，低速钻进。3、处理方法弯孔不严重时，可重新调整钻机继续钻进。严重时，应回填粘土，待沉积密实后再钻进。不得用冲击钻头直接修孔，以免卡钻。（四）缩孔地层中夹有塑性土壤（俗称橡皮土），遇水膨胀后使孔径缩小。或钻头磨耗严重未及时焊补，钻出小于设计桩径的孔。遇到这种情况时，可采用上下反复扫孔的方法扩大，或回填砂粘土，待密实后重钻。（五）钢筋笼上浮1、预防措施（1）在距护筒顶1.0m位置用钢筋焊接固定。（2）根据测量计算值,当砼面接近钢筋笼底端时,为防止钢筋笼被砼顶托上浮,将砼的灌注速度减慢,且保持较深的埋管，当砼面升入钢筋笼2~3m时,可适当加快灌注速度，并减少导管埋深。八、注意事项

a、实际施工过程中，随时观测地质情况，当与钻孔资料有较大出入时，及时书面上报监理、业主及设计单位，及时采取措施处理。b、清孔时必须按设计与规范要求清到位，严格控制沉淀厚度，严禁用超钻代替清孔。c、钢筋笼沿桩周每隔2m加圆形砼垫块，不用定