基础工程教案

第一章桩基础施工技术第二节钻孔灌注桩的施工技术六、冲击、冲抓钻进成孔工艺(二)冲抓成孔灌注桩1、工作原理及适用范围、（1）、工作原理冲抓成孔是利用冲抓锥张开的锥瓣向下冲击切入岩土中，然后收拢锥瓣将土石抓提到孔外，形成桩孔。冲抓法可以采用泥浆作护壁稳定液，也可以采用全套管护壁钻进(即贝诺特法)。（2）、适用范围适用于孔深小于40m、孔径小于2m、松软的第四系地层钻进2、施工机械及设备（45min）抓斗的工作原理抓斗为冲抓法成孔的碎岩工具。当松放钢绳降落抓斗时，抓斗自重和弹簧的张力使活塞下移，推动抓瓣张开；当抓斗在其冲击能量作用下切入地层后，利用卷扬机收卷钢绳。由于抓斗重量超过弹簧张力，故压缩弹簧，活塞上移，带动两抓瓣绕销轴相向转动而合拢，从而抓起土石。当抓斗被提出孔口，升到滑架上部的罩帽时，抓斗被罩帽提吊，松放钢丝绳，则弹簧伸长，活塞下移，使抓瓣张开卸土。钻孔灌注桩的施工技术GS型冲抓斗原理示意图钻孔灌注桩的施工技术3、施工工艺（17min）4、冲抓法的特点及适用范围(1)对地层的适应性强。采用全套管护孔，不会塌孔，尤其适用于松软、松散地层钻进。对硬层，可先用冲击钻头冲碎后再冲抓孔内碎石，形成桩孔。(2)采用套管护壁，钻孔的超径系数和灌注桩的过盈系数较小，桩的质量较好。(3)施工附属设备少，特别是无冲洗液循环，岩渣可直接装车运离工地，故工地污染较小。(4)但采用全套管冲抓钻进时，设备庞大，需要一套大而重的底座(包括配重)来平衡摇管装置(平衡摇动力、上拔力)，机动性差。(5)在地下水位以下遇厚细砂、粉砂层(厚度5m以上)时，由于套管摇动的影响，砂层产生排水固结作用，套管难以压人和起拔。

钻孔灌注桩的施工技术六、冲击、冲抓钻进成孔工艺（三）贝诺特法及旋挖法贝诺特法（全套管钻机）全套管钻机按结构形式分为两大类：整机式和分体式。1、工作原理及适用范围全套管钻机一般均装有液压驱动的抱管、晃管、压拔管机构。成孔过程是将套管边晃边压，进入土壤之中，并使用锤式抓斗在套管中取土。抓斗得用自重插入土中，用钢绳收拢抓瓣。这一特殊的单索抓斗可在提升过程中完成向外摆动、开瓣卸土、复位、并开瓣下落等过程。成孔后，在灌注水下混凝土的同时逐节拔出并拆除套管，最后将套管全部取尽（如图所示）。钻孔灌注桩的施工技术2、施工机械施工工艺整机式是以履带式或步履式底盘为行走系统，同时将动力系统、钻机作业系统等集成于一体。其结构（如图所示），由主机、钻机、套管、锤式抓斗、钻架等组成。主机主要由驱动全套管钻机短距离移动的底盘和动力系统，卷扬系统等组成；钻机主要由压拔管、晃管、夹管机构组成，包括压拔管、晃管、夹管油自由式和液压系统及相应的管路控制系统。套管是一种标准的钢制套管，互相连接采用连接螺栓，要求有严格的互换性；锤式抓斗由单绳控制，靠自由落体冲击落入孔内取土，提上地面卸土；钻架主要是为锤式抓斗取土服务，设置有卸土外摆机构和配合锤式抓斗卸土的开启锤式抓斗机构。钻孔灌注桩的施工技术分体式全套管钻机是以压拔管机构做为一个独立系统，施工时必须配备其它形式的机架（如履带式起重机），始能进行钻孔作业。其结构（如图所示），分体式体套管钻机是由起重机、锤式抓斗、锤式抓斗导向口、套管、钻机等组成。起重机为通用起重机，锤式抓斗、导向口、套管均与整机式全套管钻机的相应机构相同；钻机是整套机组中的工作机，它由导向及纠偏机构、晃管装置、压拔管液压缸、摆动臂和底架等组成。钻孔灌注桩的施工技术旋挖法1、工作原理及适用范围旋挖钻机的工作原理是首先通过底部带有活门的桶式钻头回转破碎岩土，并直接将其装入钻斗内，然后再由钻机提升装置和伸缩钻杆将钻斗提出孔外卸土，这样循环往复，不断地取土卸土，直至钻至设计深度。适用于任何地层2、施工机械施工工艺旋挖钻机具有工作效率高、施工噪声小、泥浆排放少等环保性能，被称为“绿色施工工艺”。该机工作时能自动定位，垂直旋孔，成孔质量好，钻头可快速穿过各种复杂地层。如在深度为40多米的北岸跨越塔桩基施工中，，钻头分别要穿过两层厚度达3米和2米的卵石层，如果使用普通循环钻机施工几乎是不可能的，但运用旋挖钻机进行施工就比较顺利，成孔速度快、质量好。旋挖钻机的优势在于：一是成孔速度快，是普通循环钻机的5倍以上，有效地保证了工程进度。二是环保特点突出，普通循环钻机施工时不断地产生泥浆，污染土地，而旋挖钻机可以循环使用泥浆，减少了污染，施工现场较为整洁干净。三是移位方便，旋挖钻机具有液压履带式伸缩底盘，保证了整机稳定性及良好的机动性能，可将钻机方便地移动到所要到达的位置，而不像普通循环钻机移位那么繁琐。四是桩孔对位方便准确。这是普通循环钻机根本达不到的，在对位过程中操作手在驾驶室内利用先进的电子设备就可以精确地实现对位，使钻机达到最佳钻进状态。五是钻孔深度、垂直度可自动检测及控制。因钻机自动化程度高，钻孔深度和垂直度可由电子系统控制并在荧屏实时显示，除此之外，钻机还设置了主、副卷扬机的高度限位与动臂幅度限位以及驾驶室内液控开关等安全保护装置，确保了施工安全。钻孔灌注桩的施工技术

旋挖钻孔灌注桩的施工主要有三道工序，即成孔、钢筋笼制作安放和混凝土灌注。开工前要针对现场地质情况，专门定制高3米、厚8毫米、直径1.2米的护筒。特制超高护筒，能有效防止孔口渗漏坍塌及周围环境振动、冲击对桩孔的影响。护筒内径尺寸较大，能贮存足够的泥浆，在钻杆提出桩孔时，可确保护筒内的水压，维护孔壁泥皮的稳定。同时可有效避免回转斗升降过程碰撞、刮拉护筒，保护孔口的稳固。护筒离地控制在0.3米，除保护孔口防止坍塌外，还用以防止表面水或地面漏浆、杂物等滑落孔中。旋挖钻机配备电子控制系统，通过电子控制来保证钻杆的垂直度，从而保证了成孔的垂直度。钻孔过程中根据地质情况选择钻头型式以及控制进尺速度。钻头提升过程中，回转斗的底盘斗门必须保证处于关闭状态，以防止回转斗内砂土或粘土落入护壁泥浆中，破坏泥浆的配比。每个工作循环严格控制钻进尺度，避免埋钻事故。同时适当控制回转斗的提升速度，如果提升速度过快，泥浆在回转斗与孔壁之