工学钻孔灌注桩施工课件教学教材

钻孔灌注桩施工技术讲座2025/1/131主讲人：翁翔宇2025/1/132目录1.钻孔桩名词解释及国内发展简史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5.提高灌注桩承载力的技术方法一.钻孔桩名词解释及国内发展简史桩基常用名词解释

设计桩长：一般设计人员给一个范围值，因为场区各土层不会很均匀，尤其是持力层埋深不会是一样，设计一般对桩端进入持力层的深度有明确要求。钻孔和挖孔桩要看持力层土层的土样或岩样决定。有效桩长：是从对桩顶荷载和桩顶沉降有无贡献的角度来定义的，超过有效桩长部分的桩体并不是不承受轴力而是超出部分在定量的桩顶荷载下，对减小桩顶沉降量的效果来说无贡献，通常表述为桩身在土层和岩层里的总长度。施工桩长：有的要计算超灌部分，有的直接用孔深或入土深度代替施工桩长和委托方结算。孔深：从自然地面到挖孔桩或钻孔桩桩底的深度，实际上混凝土的总高度一般要低于孔深。入土深度：一般预制桩或沉管桩施工用这个概念，也是从自然地面算起的。层顶埋深：用于描述土层顶板或上一土层地板的深度概念，勘察资料中一般也是从自然地面往下算的。绝对标高：相对于黄海高程的数值相对标高：相对于±0.000的值，±0.000以下为负值。桩顶标高：桩顶相对与±0.000之间的高程差。承台底标高：比桩顶标高低5-10cmm。

二.灌注桩施工种类特点及前期准备2025/1/137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、回转钻和旋挖钻。

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两种。在地基承载力较大的地质情况下，无法采用回转钻和旋挖钻。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.回转钻：在泥浆护壁的条件下利用钻头旋转的力对地层进行旋转冲击从而形成桩孔。回转钻根据泥浆的循环方式分为正循环和反循环两种。回转钻在粘土、亚粘土、淤泥类土质和粉砂层地质施工中优势明显，施工速度仅次于旋挖钻，且施工成本比旋挖钻低。现在又出现车载循环钻，移动方便快捷。但也需要配置泥浆池和沉淀池，容易造成施工场地脏、乱、差。GPS-10型回转钻正循环：泥浆由泥浆泵从泥浆池里抽到钻杆里,通过钻杆不断的输送到钻井里,然后从钻井井口自然的排出来,同时把钻渣带出到地面上来.优点：护壁效果好，施工无振动无噪音无挤压。缺点：

靠钻井液(泥浆)的自然循环方式排渣,所以循环能力和排渣能力都比较弱,只能排出一部分钻渣,而且颗粒比较大的钻渣也不能排出来,钻井里残留的沉渣比较多,影响了钻进速度,钻具的磨损也比较大.

反循环：泥浆是用泥浆泵从钻井的井口(钻杆外面)向钻井里输送,再用压缩空气或泥浆泵,从钻杆的中间抽出来。优点：循环能力和排渣能力都比较强,不但排渣干净,而且颗粒比较大的钻渣也能排出来，使清孔时间大大短。且无噪音污染。缺点：水压和泥浆比重管理不当容易坍孔。

3.旋挖钻:是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械．旋挖钻机是在第二次世界大战后发展起来的新型钻孔设备。我国从上世纪80年代开始引进吸收，但一直没有取得太大的进展。直到2001年中铁集团开始在青藏铁路上大面积推广应用旋挖钻进行桩基成孔。至此，旋挖钻成孔施工工艺在国内较大范围内迅速推广.主要钻进工艺有三种：干式钻进、清水孔钻进和泥浆护壁钻进。其主要特点为自带履带移动方便和成孔速度快，孔底干净。主要适于砂土、粘性土、粉质土等土层施工，最大成孔直径可达1.5～4m，最大成孔深度为60～90m，可以满足各类大型基础施工的要求。钻具——单底钻斗

单底钻斗（FBB）是一种适合粘土和凝灰岩的钻具。粘土层单底钻斗凝灰岩单底钻斗钻具——单头螺旋钻头单头螺旋钻头（SSA）、即单头单螺螺旋钻头，单头螺旋钻头被设计用于岩石层和水位上土层单头土螺旋钻头混层单头螺旋钻头单头岩石螺旋钻头钻具——双头螺旋钻头双头螺旋钻头（DSA）适合大口径和岩石钻孔，它分为双头单螺螺旋和双头双螺螺旋。双头土螺旋钻头双头较硬岩螺旋钻头双头锥螺旋钻头双头软岩螺旋钻头双头硬岩螺旋钻头

钻具——扩孔钻具适合硬地层和不牢固岩层的扩孔钻适合密实的砂层、砂砾层和粘土层的扩孔钻适合不牢固岩层的扩孔钻适合硬地层和中等硬度岩层的扩孔钻4、钻孔灌注桩施工前准备工作技术准备桩基施工前协助业主及时向施工单位提供场地内管线的布置图及基准点位置和坐标，并要求施工单位对管线做好标识和保护工作。协助业主组织设计单位对设计图纸向施工单位进行交底，做好图纸会审工作；监理部组织施工单位人员进行现场质量安全《监理控制计划》交底，对过程控制中需监理验收的关键节点做出交待。审批专业分包单位资质，特种工操作人员证书，桩机测评证和备案证明文件《钻孔灌注桩专项施工方案》。

现场资源准备对照地质资料，审核施工单位的钻机机型选择是否合理，并要求在桩机进场前做好维修保养工作。机械设备及主要材料优先配置准备进场，对钢筋原材料和试焊接头进行送检。外加工构件（比如格构柱）按图纸设计、规格、数量和施工进度要求进场。施工单位做好临设的搭设及施工便道的铺设工作。做好施工现场临水、临电及排水沟、泥浆池的工作。对导管进行气密性实验;测量好主钻杆长度和副钻杆节数长度；准备好符合本工程地质情况的护筒。三.钻孔桩施工工艺及检测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导管和钢筋笼灌注水下混凝土成桩简要图示：陆地:清除杂物、换除软土、平整压实，场地位于陡坡时，也可用枕木、型钢等搭设工作平台。深水：水中围堰浅水：在浅水中，宜用筑岛围堰法施工，筑岛面积按钻孔方法、设备大小等决定。一.平整场地

为钻机提供稳定的作业平台，防止钻机偏移引起偏孔和钻机倾覆及罐车沉陷等问题。1.护筒的作用：（1）定位。（2）避免孔口周围杂物掉入孔内。（3）保持泥浆水位，防止坍孔。2.护筒的制作要求：使用回转钻机钻孔应比钻头大约20cm，使用冲击钻机钻孔应比钻头大约40cm。2025/1/1325二.护筒埋置护筒是埋置于钻孔桩孔口的一个圆筒，在进行埋置护筒前必须进行测量放样，因护筒一经埋置，桩位就已确定。3.护筒的埋置要求（1）钻孔前，在现场放线定位，护筒中心竖直线与桩中心线重合，平面允许误差为50mm，倾斜不大于1％。（2）埋设护筒要采用人工挖孔埋设，外围用粘土夯填。埋置深度一般情况为1—2米。（3）护筒顶面宜高出施工水位或地下水位2m，还应满足孔内泥浆面的高度要求，在旱地或筑岛时还应高出施工地面0.5m。2025/1/13262025/1/1327三.泥浆制备泥浆作用：在孔壁形成泥皮稳定孔壁、润滑钻具、悬浮钻渣用于正循环排渣。组成及要求：(1)泥浆比重：正循环回转钻机、冲击钻机使用管形钻头钻孔时，入孔泥浆比重为1.1～1.25；冲击钻机使用实心钻头钻孔时，孔底泥浆比重不宜大于：砂黏土为1.3；大漂石、卵石层为1.4；岩石为1.2。反循环回转钻机入孔泥浆比重可为1.05～1.15。(2)黏度：一般地层18～22s，松散易坍地层19～28s。(3)含砂率：新制泥浆不大于4%。(4)胶体率：不小于95%。(5)PH值：应大于7-9。2025/1/13282025/1/1329泥浆三大指标检验仪器泥浆比重粘度含砂量四.钻孔施工2025/1/1331（1）安装钻机前，底架应垫平，保持稳定，不得产生位移和沉陷。钻头或钻杆中心与护筒中心偏差不得大于5cm。（2）无论采用哪种方法钻孔，开孔的孔位必须准确，应使初成孔壁竖直、圆顺、坚实。（3）钻孔时，孔内水位宜高于护筒底脚0.5m以上或地下水位以上1.5～2.0m。在冲击钻进中取渣和停钻后，应及时向孔内补水或泥浆，保持孔内水头高度和泥浆比重及粘度。（4）钻孔时，起、落钻头速度宜均匀，不得过猛或骤然变速，孔内出土不得堆积在钻孔周围。（5）钻孔作业应连续进行，钻孔过程中应经常检查并记录土层变化情况，并与地质剖面图核对。钻孔到达设计深度后，应对孔位、孔径、孔深进行检验，并填写钻孔记录表。孔位偏差不得大于10cm。五.成孔检查对孔径、孔深、孔位、垂直度进行检查。探孔器对孔径和垂直度进行检查。用测绳对孔深进行检查，测绳必须用钢尺进行校核。护桩交叉拉线对孔位进行检查。六.清孔钻孔过程中会有一部分泥浆和钻渣沉于孔底，必须将这些沉积物清除干净，才能使灌注的混凝土与地层或岩层紧密结合，保证桩的承载能力。清孔可选用以下方法：（1）抽渣法适用于冲击或冲抓法钻孔。（2）吸泥法适用于土质密实不易坍塌的冲击钻孔。（3）换浆法适用于正、反循环回转钻孔。2025/1/1333清孔应达到以下标准：孔内排出或抽出的泥浆手摸无2～3mm颗粒，泥浆比重不大于1.1。含砂率小于2%。粘度18～22s。清孔后孔底沉渣厚度：端承桩不大于5cm，摩擦桩不大于10cm。严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔。七.钢筋笼的制作和安装注意事项：1.钢筋骨架一般每隔2米设置加强箍筋一道；2.焊接定位钢筋或滚轮确保保护层厚度；3.运输过程中不得使骨架变形。4.钢筋骨架起吊机吊起，对准护筒中心缓慢下放至设计标高,钢筋笼入孔后应准确、牢固定位，平面位置偏差不大于10cm，底面高程偏差不大于±10cm。5.下放钢筋骨架应徐徐下放严禁摆动碰撞孔壁;6.在安装钢筋笼时，宜采用三点起吊。2025/1/13352025/1/1336成品钢筋笼钢筋笼内撑2025/1/1338混凝土块滚轮钢筋笼起吊入承台锚固长度，规范一般抗拔桩40d,抗压35D,在计算钢筋笼长度应扣除该部分钢筋主筋错位长度满足35d或500㎜,由于第一节笼和最后节笼的特殊性我们计算两个钢筋笼长边长度时宜减掉35d的钢筋笼长度2025/1/1340钢筋笼对孔安放2025/1/1341钢筋笼焊接主筋单面焊满足10d的规范要求正因如此，每个接头钢筋笼总长将减少10d的钢筋笼长度421.导管使用前进行试拼和水密性实验

。2.导管连接时，接口严密，不得漏水；导管管底距孔底距离为30-50cm.3.浇筑时，先将漏斗灌满混凝土，首封量保证导管埋深1m。浇筑过程中，控制混凝土灌注速率防止钢筋笼上浮。4.连续浇筑，拔管时保证导管埋深2~6m，每根桩的浇筑时间宜在8小时内浇筑完成。混凝土浇筑完毕，位于地面以下及桩顶以下的孔口护筒应在混凝土初凝前拔出。八.灌注混凝土2025/1/1343导管试压实验导管拼装好后两端密封，注入70%的水，一端输入计算好的风压值，滚动数次，15min不漏水得为合格。2025/1/1344混凝土坍落度

检验2025/1/1345（1）（2）（3）水下混凝土灌注2025/1/1346水下混

凝土浇

筑过程

中的浇

筑标高

监测2025/1/1347根据水下混凝土浇筑标高分节拆除导管2025/1/1348桩基检验方法：一、桩身完整性检测方法（1）开挖检查（2）抽芯法（3）低应变检测法（4）超声波检测法二、桩基静载荷（承载力）检测方法（1）锚桩法（2）堆载法三、高应变检测法锚桩横梁反力装置（锚桩法）

由试桩、锚桩、主梁、次梁、拉杆、锚笼（或挂板）、千斤顶等组成。

锚桩法

锚桩、反力梁装置提供的反力不应小于预估最大试验荷载的1.2~1.5倍压重平台反力装置（堆载法）

由重物、工字钢（次梁）、主梁、千斤顶等构成，堆重重物通常采用砂包和钢筋混凝土构件，少数用水箱、砖和钢铁块等。堆载法

压重不得少于预估最大试验荷载的1.2倍，且压重宜在试验开始之前一次加上，并均匀稳固的放置于平台之上。压重施加于地基土的压应力不宜大于地基土承载力特征值的1.5倍。

堆载法现场图片

四.质量通病及处理措施坍孔主要原因：(1)冲击成孔中使用的泥浆不符合要求，粘土质量不符合标准或泥浆比重不足，起不到护壁的作用。(2)孔内的水头高度不够，低于地下水位，致使孔内水位压强降低，造成坍孔。(3)在混凝土理入前，吊入钢筋骨架时，骨架偏位摆动碰坏孔壁造成坍孔。(4)清孔后放置时间过长，没及时浇入混凝土，而且没有采取预防措施，造成坍孔。应对措施

发生坍孔后，应立即查明坍孔处位置，分析地质情况，然后采取如下措施：(1)坍孔发生在护筒底脚处，根据实际情况，可以立即拆除护筒，回填钻孔，重新埋设护筒后，再钻进；采用加长护筒，使护筒通过震动锤继续下沉，直至埋于坍孔位置以下，外围用黏土或装有黏土的草袋回填夯实，重钻时，控制好泥浆稠度和水头高度。(2)若坍孔位置较深，若不严重，则可以加大泥浆比重，继续钻进；若坍孔较为严重时，则应立即用砂或小砾石加黏土回填至坍孔以上位置，甚至将整个钻孔全部回填，暂停一段时间，使回填土沉积密实，水位稳定后，重新钻进，时刻注意不良现象的发生。掉钻主要原因：（1）钻杆使用过久，连接处有损伤或接头磨损过多；钻进中选用的转速不当使钻杆扭转或弯曲折断；（2）地质坚硬，进尺太快，超负荷引起钻具断裂；（3）卡钻(埋钻)时强扭、操作不当使钢丝绳或钻杆疲劳断裂（4）钻具之间连接螺拴松动，被剪断，引起掉钻。处理方法掉钻后应及时澄清情况，制定切实可行的打捞方案。如果钻具被沉淀物或塌孔土石埋住，应首先清孔，使掉入孔中的钻具露出来，以便用打捞工具打捞。浮笼主要原因1、钢筋笼的上端吊筋在孔口未固定牢，当提升导管时容易被导管挂住而一同提起，从而导致钢筋笼上浮。2、在混凝土灌注过程中，当混凝土面上返到达钢筋笼底端时，由于导管埋深较浅，混凝土灌注量相对过大，导致混凝土上返速度过大，产生很大的上冲力，从而托起导管和钢筋笼上浮。3、当混凝土面和导管底端都进入钢筋笼内之后，如果导管埋深过大，将很容易造成钢筋笼上浮。4、由于初灌混凝土一直处于钻孔内已灌注混凝土的上部，一旦混凝土出现易离析、初凝时间短、坍落度损失大等质量问题，时间稍长就会导致混凝土流动性变差，使上部的初灌混凝土出现凝固的趋势。当流动性差甚至凝结的混凝土面接触钢筋笼底端时，极易托起钢筋笼上浮5、当地层中存在粉细砂层时，若泥浆密度偏小，塌落的粉细砂则会铺在混凝土面上，从而形成具有一定厚度的垫层，垫住钢筋笼。随着混凝土面的上升，同样会托起钢筋笼一起上浮6、导管没有居中，拔管时贴着钢筋笼，带动钢筋笼上升浮笼应对措施1、在浇筑桩基混凝土时格外注意观察悬吊钢筋笼子的吊筋变化情况，如果看到吊筋有一点儿向上“撺”时，就已经表明钢筋笼子已经上浮了，此时要立即采取措施，放慢混凝土的浇筑速度，反复的用钻机上的卷扬机“慢提快落”导管，即慢慢的将浮出的钢筋笼子带回浇筑的混凝土中。2、当混凝土进入钢筋笼时，要求严格控制导管与钢筋笼的公共埋深，最深不超过6m。当导管底端提到安全距离以上时要适当控制导管埋深，这时只要混凝土流动性好，钢筋笼一般不会上浮。3、灌注混凝土时随时测量孔内混凝土面高度，严格控制混凝土灌注速度，以控制混凝土上返的速度，减小其对钢筋笼的携带能力。4、采用在主筋上焊“倒刺”的方法来防止钢筋笼上浮，钢筋笼同一截面焊3-4个倒刺，每个笼子设两道即可。5、导管安放要居中，避免导管贴住笼子，导管提升时平稳居中，速度放慢。6、当混凝土面接近笼子底端时，导管埋入混凝土面深度宜保持在3m左右，灌注速度要适当放慢。7、钢筋笼应垂直缓慢放入孔内，防止碰撞孔壁。钢筋笼放入孔内后，要采取措施与钻机底座固定好，防止上冒。断桩主要原因：（1）灌注过程中发生埋管、卡管、阻管及其他一些情况都将造成断桩。（2）导管拔过混凝土面造成的。（3）首灌混凝土未成功封底。（4）导管焊缝或接头漏水。造成导管内溢水。应对措施：（1）在灌注混凝土开始不久出现的问题，应迅速拔出导管和钢筋骨架，用吸泥泵将可吸出的混凝土尽量吸出，如全部吸出，问题处理后重新灌注混凝土，如部分吸出，将剩余已硬化的混凝土凿除，在进行灌注混凝土；（2）如灌注中发现导管进水，先将进入导管内的水和污泥抽出，在灌注混凝土没初凝的情况下，可将导管拔出，于导管底部设置防水塞(使用砼特制),将导管插入已灌注混凝土中并不小于2m,导管内装入混凝土后,稍提导管,利用原混凝土将底塞冲开,然后继续灌注；若已初凝,导管不能重新插入混凝土时,可在原护筒内加设直径稍小的钢护筒,用重压或锤击方法压入混凝土面适当深度,然后将护筒内的水(泥浆)抽出,清除软弱层,再在护筒内灌注普通混凝土至桩顶.桩孔偏斜（成孔后孔不直，出现较大垂直偏差）主要原因

钻孔中遇较大的孤石或探头石。在有倾斜度的软硬地层交界处，岩石倾斜处，或在粒径大小悬殊的砂卵石层中钻进，钻头所受的阻力不匀。扩孔较大，钻头偏离方向。钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷。钻杆弯曲，接头不直。 应对措施(1)安装钻机时要使转盘、底座水平，起重滑轮缘、固定钻杆的卡孔和护筒中心三者在同一轴线上，并经常检查纠正。(2)钻杆、接头应逐个检查，及时调整。发现主动钻杆弯曲，及时更换(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，或回填片、卵石，冲平后再钻进。(4)在偏斜处吊住钻头，上下反复扫孔，使孔校直。(5)在偏斜处回填砂粘土，待沉积密实后再钻。地下障碍物的处理（1）成桩过程中碰到地下障碍物、暗浜等不明地下情况，必须立即停止施工，不得盲目施工。必须对位于桩位或穿越桩位的障碍物及暗浜进行清除或局部处