《桥涵工程施工》课件 单元三--扩大基础与桩基础施工

桥涵工程单元三下部结构施工山东公路技师学院项目七扩大基础施工二、知识学习任务7-1基坑开挖扩大基础施工准备施工放样材料与组织（安全、环保）基坑开挖降水放坡开挖支护开挖基底检验与处理混凝土基础支立模板—浇筑混凝土--养护片石基础砌筑基坑回填任务7-1基坑开挖结合基础施工的现场环境、结构特点，试判断采用哪种围堰类型进行施工？支护、排水方式及开挖方式。

一、任务描述二、知识学习（一）施工准备工作1首先要熟悉设计文件、研究施工图纸。2.编制分项工程施工方案及开工报告，报请监理工程师审批。3.认真进行施工放样测量。4.准备好基础施工所需的设备、材料、相应配套设施。5.制定完善的安全技术措施，进行安全技术交底。任务7-1基坑开挖二、知识学习（二）围堰围堰的作用主要是防水、围水和搭建施工平台，有时还起着支撑基坑坑壁的作用。任务7-1基坑开挖1.一般规定和要求（1）围堰高度应高出施工期间可能出现的最高水位(包括浪高)0.5～0.7m。（2）围堰外形应考虑河流断面被压缩后，流速增大引起水流对围堰、河床的集中冲刷及影响通航、导流等因素。（3）堰内平面尺寸应满足基础施工的需要（包括坑内集水沟、排水井、工作富余空间等所需的工作面）。（4）围堰断面应满足堰身强度和稳定的要求。（5）围堰质量要求防水严密，减少渗漏，以减轻排水工作。墩台施工围堰

河宽限制上下游围堰

3．公路桥梁中常用围堰形式如下：（1）土围堰适用条件：适用于水深1.5m以内、水流流速0.5m/s以内，河床土质渗水较小的河流。尺寸及坡度如图示。筑堰材料宜用黏性土或砂夹黏土，填出水面之后应进行夯实。筑堰前必须将堰底下河床底上的树根、石块及杂物清除干净。填土应自上游开始至下游合龙。土石围堰

（2）土袋围堰适用条件：水深3m以内，流速在1.5m/s以内，土质渗水性较小的河床。

袋内填土宜用粘性土，装填量约为60%。在水流流速较大时,过水面及迎水面袋内可装填粗砂或卵石。堆码的土袋的上下层和内外层应相互错缝，搭接长度为1/2~1/3，尽量堆码密实平整。土袋围堰

（3）单行板桩围堰适用条件：水深3～4m以内，土质河床。可节约部分筑堰用土量，增加打拔木板桩工作量，由于支撑关系，坑内工作面尺寸加大。

单行板桩围堰

（4）双行板桩围堰适用条件：水深达4m以上，河床土质松软的情况。（5）木桩土围堰适用条件：水深达3～5m，流速在1.5m／s以上的河床。先打入两排木桩，桩与桩在同排中的间距为1.0～1.5m，排与排之间为1.5～2.0m，并以金属螺栓或铁丝拉紧，插入竹芭填土。

双行板桩围堰

木桩土围堰

（6）钢板桩围堰适用条件：各类土（包括强风化岩）的深水基坑。钢板桩的施打要求板桩竖直，接口严密，减少和避免渗水，降低排水工作量。

钢板桩围堰

（7）竹笼、木笼、铅丝笼及钢笼围堰水深在4m以内，流速较大，且能满足泄洪要求时，可筑竹、木、铅丝笼围堰；水深超过4m时可筑钢笼围堰。（8）膜袋围堰（又称大型土工织物充填袋围堰）水深在5m以内，流速在3.0m/s，且河床较平缓时，可筑膜袋围堰；膜袋的缝合应牢固严密，袋内可采用砂或水泥固化土材料填充，填充后应采取措施降低袋内水分。围堰沉降稳定后方可进行基坑的排水，排水时应控制水位降速。三、基坑开挖1.一般规定（1）挖基施工宜安排在枯水或少雨季节进行，开工前应做好计划和施工准备工作，开挖后应连续快速施工。（2）基础的轴线、边线位置及基底标高应精确测定，检查无误后方可施工。（3）基坑顶面应设置防止地面水流入基坑的设施，基坑顶有动荷载时，坑顶边与动荷载间应留有不小于1m宽的护道，如动荷载过大宜增宽护道或采用加固措施。（4）

基坑坑壁坡度不易稳定并有地下水影响，或放坡开挖场地受到限制，或放坡开挖工程量大，应根据设计要求进行支护。（5）

基坑开挖直至基础完成，应连续施工。（6）满足基础施工时工程结构尺寸、工程质量、操作需要的要求。基底比设计平面尺寸各边增50-100cm基坑挖至基底设计标高时应保留10-20cm（7）应避免超挖。如超挖，应将松动部分清除，其处理方案应报监理、设计单位批准。（8）挖至标高的土质基坑不得长期暴露、扰动或浸泡，并应及时检查基坑尺寸、高程、基底承载力，符合要求后，应立即进行基础施工。（9）

排水困难或具有水下开挖基坑设备，可用水下挖基方法，但应保持基坑中的原有水位高程（10）

在附近有其他结构物时，应有可靠的防护措施。（11）

挖基废方应按指定的位置处治，不得妨碍施工。弃土的坡脚到坑顶缘的距离不宜小于基坑深度。宜放于下游位置，不得污染环境，阻塞河道，影响泄洪。11排水应不影响基坑安全，应不影响农田和周边环境。12基坑的回填应分层压实。13在混凝土浇筑过程中，应保证基坑底面无积水。确保边坡稳定、安全设置安全、警示、照明标志2.无支护加固坑壁的基坑⑴适用条件在干涸无水河滩、或可经改河、筑堤能排除地表水的河沟中；地下水位低于基底，或渗透量小，不影响坑壁的稳定；基础埋置不深，施工期短，挖基坑时不影响临近建筑物的安全。如土的湿度有可能使坑壁不稳定而引起坍塌时，基坑坑壁坡度应缓于该湿度下的天然坡度。当基坑有地下水时，地下水位以上部分可以放坡开挖；地下水位以下部分，若土质易坍塌或水位在基坑底以上较高时，应采用加固或降地下水位等方法开挖。（2）基坑形式和坑壁坡度无支护加固的垂直坑壁基坑容许深度土类容许深度（m）密实、中密的砂类土和砾类土（充填物为砂类土）1.00硬塑、软塑的低液限粉土、低液限粘土1.25硬塑、软塑的高液限粘土、高液限粘质土夹砂砾土1.50坚硬的高液限粘土2.00基坑坑壁坡度坑壁土类坑壁坡度坡顶无荷载坡顶有静荷载坡顶有动荷载砂类土1∶11∶1.251∶1.5卵石、砾类土1∶0.751∶11∶1.25粉质土、粘质土1∶0.331∶0.51∶0.75极软岩1∶0.251∶0.331∶0.67软质岩1∶01∶0.11∶0.25硬质岩1∶01∶01∶03.有支护坑壁的基坑⑴适用条件基坑坑壁土质不易稳定，并有地下水的影响；放坡开挖工程量过大；受施工场地或临近建筑物限制，不能采用放坡开挖。可视具体情况，采取档板支护措施。基坑较浅且渗水量不大时，可采取竹排、木板、混凝土板或钢板对坑壁进行支护。⑵采取简易钢板桩支护，基坑开挖深度不宜大于4m。在渗水量不大的情况下，可用槽钢正反扣搭，组成挡板。也可采用H型钢、工字钢打入地基一定深度，挖土时加插横板以挡土。⑶地下水位较高，基坑开挖深度为5~10m时，宜用锁口钢板桩或锁口钢管桩。⑷钢板桩的打设：钢锤的重量不小于钢板桩重量的两倍，并设置桩帽。根据基础的要求和基底的土质情况，选择合适的打桩方法。⑸插打顺序按施工组织设计进行，一般自上游分两头插向下游合龙。⑹钢板桩挡板受力过大时，应加设临时支撑。支撑形式可根据实际情况选用拉锚和支撑式中的任何一种形式，以加固档板。挡板支护坑壁形式

一次开挖到底、设挡板挡板连续、随挖随打挡板间断，挖一层、顶一层喷射混凝土及锚杆加固

可视情况进行喷射混凝土、锚杆喷射混凝土、预应力锚索和土钉等支护方式。当基坑为不稳定的强风化岩质地基或淤泥质粘土时，可用锚杆挂网喷射混凝土护坡。基坑开挖深度小于10m的较完整风化基岩，可直接喷射素混凝土。喷射前应定距离埋设钢筋，作为喷射厚度的标志。喷射混凝土的强度、厚度应不小于设计值。。边坡上有明显出水点处应设置导管排水。视频1喷射或锚杆喷射加固基坑坑壁，应按设计要求，逐层开挖、逐层加固。对于浅孔或中孔锚杆，成孔后及时安插锚杆并注浆，注浆至孔口溢浆，并在初凝前补注两次。每层注浆完成并养护达到设计强度的70%后方可进行下层开挖。喷射完成后，检查混凝土的平均厚度、强度，其值均不得小于设计要求，锚杆的平均抗拔力不小于设计值，最小拔力不小于设计值的90%。混凝土喷射表面应平顺，钢筋和锚杆不外露。1-护壁；2-三角托架；3-台座；4-垫板；5-螺母；6-横梁；7-套管；8-钢拉杆；9-锚固体；10主动土压裂面锚拉式支护示意图基坑变形观测1在基坑开挖前，应根据基坑的开挖方案以及周边的环境制定基坑变形观测方案。

2施工过程中通过对基坑周围地层位移、基坑围护结构的变形和附近建筑物的沉降的观测，对比分析设计与现场的差异，及时修正围护设计。合理安排下一步施工工序，确保施工和围护的安全。

3观测点的位置要能充分体现基坑及围护结构的的稳定性的特点，如设置在坑顶周边、坡脚、坑壁中部围护结构等。

4在每层开挖过程中、大的降雨降雪等使基坑环境发生变化的情况下都需进行观测，并及时做好记录。

5观测工作应有专人负责，根据观测方案及时观测并整理结果，绘制变形曲线。根据变形结果及时调整施工工艺及围护设计，确保安全、经济。4.基坑排水集水坑排水（表面排水法）基坑开挖中，在基坑范围外设置排水沟和更深的集水沟，用抽水机排出。基坑每次下挖前，必须先挖坑和沟，吸水笼头上套竹筐围护。基底排水布置

当挖至接近有水时，可反复加深集水沟和集水坑——饱和粉细砂土不适宜。排水设备的能力宜大于总渗水量的1.5～2.0倍。井点降水

井点降水法适用于粉、细砂、地下水位较高、有承压水、挖基较深、坑壁不易稳定的土质基坑，在无砂的粘质土中不宜使用。井点类别的选择，宜按照土壤的渗透系数、要求降低水位深度以及工程特点而定，见表井点降水在基坑四周打入若干井管，井管下端.1.5m左右为滤管，用抽水泵抽出。

1-集水总管；2-第一级井点管；3-第二级井点管；4-正常地下水位；5-降水曲线；6-当从第二级抽水时地下水降落曲线；7-虑水管；8-基坑；9-排水明沟视频5~6井点类别土壤渗透系数(m/d)降低水位深度(m)井点类别土壤渗透系数(m/d)降低水位深度(m)一级轻型井点法0.1～803～6电渗井点法＜0.15～6二级轻型井点法0.1～806～9管井井点法20～2003～5喷射井点法0.1～508～20深井泵法10～80＞15射流泵井点法0.1～50＜10各种井点法的适用范围注：1.降低土层中地下水位时，应将滤水管埋没于透水性较大的土层中。2.井点管的下端滤水长度应考虑渗水土层的厚度，但不得小于1m。

井管的成孔可根据土质分别用射水成孔、冲击钻机、旋转钻机及水压钻探机成孔。井点降水曲线至少应深于基底设计标高0.5m。3井点的布置应随基坑形状与大小、土质、地下水位高低与流向、降水深度等要求而定。4应做好沉降及边坡位移观测，确保水位降低区域内建筑物的安全。必要时应采取防护措施。5降水过程中应加强井点降水系统的维护和检修。6基础施工完成后应及时拆除或回填井点，防止人畜坠入。环形井点布置示意图

1-集水总管；2-井点管；3-抽水设备；4-基坑；5-虑水管；6-地下水降落曲线；7-原地下水位线；8-挖土机出入口

帷幕法排水在基坑边线外设置一圈隔水幕，用以隔断水源，防止流砂、管涌等地下水作用。方法有深层搅拌桩隔水墙、压力注浆、高压喷射注浆等。视频7~8四、地基处理地基处理应根据地基土的种类、强度和密度，按照设计要求，结合现场情况，采取相应的处理方法。修整妥善后，应尽快修建基础，不得使基底浸水和长期暴露。处理范围应宽出基础之外不小于0.5m。

1.属细粒土或特殊土类的饱和软弱粘土层、粉砂土层及湿陷性黄土、膨胀土和粘土及季节性冻土，按基底的要求采取固结、换填措施处理，以满足设计要求。

2.对于强度和稳定性满足设计要求的粗粒土及巨粒土基底，应将其承重面平整夯实。

基底有水不能彻底排干时，应先将水引至排水沟，然后在其上进行基础施工.3.风化的岩层，应挖至满足地基承载力要求或其他方面的要求为止。在未风化的岩层上修建基础前，应先将淤泥、苔藓、松动的石块清除干净，并洗净岩石。坚硬的倾斜岩层，应将岩层面凿平。倾斜度较大，无法凿平时，则应凿成多级台阶。台阶的宽度宜不小于0.3m。4.多年冻土地基的处理⑴基础不应置于季节冻融土层上，并不得直接与冻土接触。⑵基础的基底修筑于多年冻土层(即永冻土)上时，基底之上应设置隔温层或保温层材料，且铺筑宽度应在基础外缘加宽1m。⑶按保持冻结的原则设计的明挖基础，其多年平均地温等于或高于-3℃时，应于冬季施工；多年平均地温低于-3℃时，可在其他季节施工，但应避开高温季节，施工前做好充分准备，组织快速施工。做好的基础应立即回填封闭，不宜间歇。必须间歇时，应以草袋、棉絮等加以覆盖，防止热量侵入。⑷施工时，明水应在距坑顶10m之外修排水沟。溶洞地基的处理1影响基底稳定的溶洞，不得堵塞溶洞水路。2干溶洞可用砂砾石、碎石、干砌或浆砌片石及灰土等回填密实。3基底干溶洞较大，回填处理有困难时，可采用桩基处理，桩基应进行设计，并经有关单位批准。泉眼地基的处理

1原则基底泉眼的处理不论采取何种方式，都不应使基底土层饱水。2方法1）可将有螺口的钢管紧紧打人泉眼，盖上螺帽并拧紧，阻止泉水流出；或向泉眼内压注速凝的水泥砂浆，再打人木塞堵眼。2）堵眼有困难时，可采用导管塞人泉眼，将水引流至集水坑排出。在基底下设盲沟引流至集水坑排出，待基础圬工完成后，向盲沟压注水泥浆堵塞。采用引流排水时，应注意防止砂土流失，引起基底沉陷。3.基底平面位置和标高允许偏差规定如下：⑴平面周线位置不小于设计要求。⑵基底标高：土质±50mm；石质+50mm，-200mm。视频9材料准备施工放样荷载与边坡平面尺寸与挖深支护与排水承载力检验与基底处理基础施工轴线开挖边线准备安全要求五、地基检验1.检验内容检查基底平面位置、尺寸大小、基底标高；检查基底地质情况和承载力是否与设计资料相符；2.检验方法⑴小桥涵的地基检验：可采用直观或触探方法，必要时可进行土质试验。⑵大、中桥和地基土质复杂、结构对地基有特殊要求的地基检验，一般采用触探和钻探(钻深至少4m)取样做土工试验，或按设计的特殊要求进行荷载试验。⑶特大桥按设计要求处理。六、扩大基础施工扩大基础的种类有浆砌片石、浆砌块石、片石混凝土、钢筋混凝土、混凝土等几种。其模板支立、混凝土浇筑等见相关章节，应注意的问题有：1.准确放样根据图纸、地形标高和土质情况，确定开挖边线。2.做好基础施工的准备工作因基坑开挖好后，应尽快进行基础施工，禁止基坑积水、3.填石混凝土应选择好石块，数量、间距等。4.基础接柱式墩时，要提前确定钢筋连接的方案并确保基础钢筋网的设置正确；基础接重力式墩时，要有连接榫锚的石块、短钢筋等，并应凿毛处理。5.大体积混凝土要采取合理的降温措施。长时间暴露，确保边坡稳定等原因，基坑开挖要选择好天气，不能贸然开挖，还应做好包括石料的选择、进场、存放；混凝土浇注前的混凝土配合比、拌和、运输设备的准备等工作。6.基础底为非粘性土或干土时，应将其润湿，再浇筑一层厚200～300mm的混凝土垫层，垫层顶面不得高于基础底面设计高程。7.基坑面为岩石时，应加以润湿，铺一层厚20～30mm的水泥砂浆，然后在水泥砂浆凝结前浇筑扩大基础混凝土。砂浆强度不低于基础混凝土强度等级。扩大基础的模板宜采用钢模板。应在整个水平截面范围内水平分层进行浇筑。大体积扩大基础混凝土，当水平截面过大，不能在前层混凝土初凝或重塑前浇筑完成次层混凝土时，可分块进行浇筑。分块浇筑时应符合下列规定：1）分块宜合理布置，各分块平均面积不宜小于50m2。2）每块高度不宜超过2m。3）块与块间的竖向接缝面应与基础平截面短边平行，与平截面长边垂直。4）上下邻层混凝土间的竖向接缝，应错开位置做成企口，并按施工缝处理。扩大基础施工工艺流程

基底处理----模板支立----混凝土浇筑（砌筑砌体）-----养护-----基坑回填-----质量检验一般要到结构物的拆模期终了3

d之后进行回填。如果混凝土养生条件不正常，应延长时间。桥台和桥墩基础等周围的回填，应同时在两侧及基本相同的高程上进行，特别要防止对结构物形成单侧受土压。回填材料应分层摊铺，并用符合要求的设备压实。需回填的基坑应及时排水。扩大基础检查项目

项次检查项目规定值或允许偏差1混凝土强度/MPa在合格标准内2平面尺寸/mm±503基础底面高程/mm土质±50石质+50，－2004基础顶面高程/mm±305轴线偏位/mm25桥涵工程单元三下部结构施工山东公路技师学院项目八桩基础施工桩基础按承台位置分按受力分按施工方法分高桩承台低桩承台摩擦桩支承桩沉入桩竖桩与斜桩灌注桩承台底面位于地面或冲刷线以上桩承载力以侧摩阻力为主捶击、振动、静压下沉钻孔、挖孔灌注桩钻孔灌注桩的施工工艺流程：施工准备工作→钻孔施工→清孔→吊放钢筋骨架→下放导管→二次清孔→灌注水下混凝土→凿出桩头→成桩检验。桩基施工桩基摩擦桩柱桩（支承桩、嵌岩桩）冲击钻成孔沉入桩灌注桩挖孔冲抓钻成孔回旋钻成孔螺旋钻成孔旋挖钻成孔螺旋钻成孔回旋钻成孔潜水钻成孔冲抓钻成孔冲击钻成孔钻斗钻成孔桩基成孔方法挖孔任务1桩基础施工准备工作【任务相关理论】

灌注桩基础施工为水下浇注混凝土，施工中一旦出现问题很难进行处理，因此应十分重视施工前的各项准备工作，只有准备充分才能保证施工顺利进行。其准备工作包括桩位施工放样、钻孔场地准备、设备和材料准备、埋设护筒、制备泥浆等。1.桩位施工放样桩位的放样要满足规范、设计要求的精度，并用不同的测量方法或仪器进行校核，确保桩位放样的准确性。

2.钻孔场地准备桩位位于旱地时，可在原地适当整平夯实形成工作平台；位于浅水区时，宜采用筑岛形成施工平台；位于深水区时，宜搭设钢制平台，如图8-1-1所示。当水位变动不大时，亦可采用浮式工作平台；施工场地或工作平台的平面尺寸应满足钻孔成桩作业的需要，顶面高程应高于桩施工期间可能出现的高水位1.0

m以上。钢管桩施工平台施工质量要求：①钢管桩倾斜率在1%以内。②位置偏差在300mm以内。③平台必须平整，各联接处要牢固，钢管桩周围需要抛砂包，并定期测量钢管桩周围河床面标高，检查冲刷是否超过允许程度。④严禁船只碰撞，夜间开启平台首尾示警灯，设置救生圈以保证人身安全。3.设备、材料准备（1）机电设备准备。根据地质土质、桩径大小、入土深度等资料，确定科学合理的钻孔方法和选用适当的钻孔设备，施工前应仔细检修施工机械，并准备好备用机械、设备（经调试处于待运转状态）和备用的发电设备，发生故障时立即启用备用设备，以保证施工连续进行。（2）材料及试验准备。进场的砂、石、水泥、钢筋等原材料必须进行检查验收，提前进行水下混凝土的配合比试验，并报请监理工程师的批准。水下混凝土的配制要求为①水泥可采用火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，采用矿渣硅酸盐水泥时应采取防离析措施。②粗集料宜选用卵石，如采用碎石宜适当增加混凝土配合比中的含砂率，粗集料的最大粒径不应大于导管内径的1/6～1/8和钢筋最小净距的1/4，同时不应大于37.5mm。③细集料宜采用级配良好的中砂。④掺用外加剂、粉煤灰等时，其技术条件及掺用量可参照产品说明书经实验确定。⑤混凝土拌合物应具有良好的和易性，灌注时应能保持足够的流动性，其坍落度当桩孔直径D<1.5

m时，宜为180～220mm，D≥1.5m时，宜为160～200mm，且应充分考虑气温、运距及施工时间的影响导致的坍落度损失。4.护筒设置（1）护筒的作用固定钻孔位置；对钻头起导向作用；保护孔口，防止孔口土层坍塌；隔离地面表层水流入井孔，保证孔内水位（泥浆）高出地下水或施工水位一定高度，形成静水压力，以稳定孔壁、防止坍塌。（2）护筒种类及制作护筒是重复使用的设备，在构造上要求坚固、耐用、不变形、不漏水，便于安装、拆除。护筒一般使用4mm～6mm厚钢板制作。1）护筒内径宜比桩径大200～400mm。2）护筒中心竖直线应与桩中心线重合，平面允许误差为50mm，竖直线倾斜不大于l%。3）旱地、筑岛处护筒可采用挖坑埋设法，护筒底部和四周所填粘质土必须分层夯实。4）水域护筒设置，应严格注意平面位置、竖向倾斜、倾斜角（指斜桩）和两节护筒的连接质量均需符合上述要求。沉入时可采用压重、振动、锤击并辅以筒内除土的办法。5）护筒高度宜高出地面0.3m或水面1.0～2.0m。当钻孔内有承压水时，应高于稳定后的承压水位2.0m以上。5.泥浆的调制和使用技术要求钻孔泥浆一般由水、粘土(或膨润土)和添加剂按适当配合比配制而成，其性能指标可参照表8.3.2选用。作用为：产生护壁作用，防止塌孔、稳定孔内水位、携带钻渣。泥浆的相对密度：泥浆的相对密度增大时，在钻孔中对孔壁的侧压力也相应增大，孔壁也越稳定，悬浮携带钻渣的能力也大。相对密度过大，孔壁上的泥皮也增厚，增加泥浆原料的消耗，对钻具产生较大的磨损，更重要的是降低了钻进速度。泥浆应保持一定的稠度，相对密度以.1.3~1.1为宜。钻孔方法地层情况泥浆性能指标相对密度粘度(Pa.s)含砂率(%)胶体率(%)失水率(ml/30min)泥皮厚(mm/30min)静切力(Pa)酸碱度(PH)正循环一般地层易坍地层1.05~1.201.20~1.4516~2219~288~48~4≥96≥96≤25≤15≤2≤21.0~2.53~58~108~10反循环一般地层易坍地层卵石土1.02~1.061.06~1.101.10~1.1516~2018~2820~35≤4≤4≤4≥95≥95≥95≤20≤20≤20≤3≤3≤3l~2.5l~2.5l~2.58~108~108~10推钻冲抓一般地层1.10~1.2018~24≤4≥95≤20≤3l~2.58~11冲击易坍地层1.20~1.4022~30≤4≥95≤20≤33~58~11任务2钻孔施工【任务相关理论】

一、常用的钻孔方法灌注桩成孔常用的钻机机械有回旋钻机、冲击钻机、冲抓钻机旋挖钻机等。1.正循环回旋钻孔钻机利用钻具旋转切削土体钻进，泥浆泵形成高压把泥浆压入空心钻杆，并使其从钻杆底部射出，底部的钻头（钻锥）在回转时将土层搅松成为钻渣，钻渣悬浮在泥浆中，随着泥浆上升而溢出流出井外，经过沉淀池沉淀净化，泥浆再循环使用，如图2.反循环回转钻孔同正循环相反，泥浆由钻杆外流（注）入井孔，用真空泵或其他方法（如空气吸泥机）将钻渣从钻杆中吸出排放到沉淀池。反循环钻机成孔的优点是排渣连续性好，速度较正循环快；缺点是扩孔率较大，只适用于孔壁稳定、不易坍塌的土层。3.冲抓钻孔用冲抓锥张开抓瓣冲入土石中，然后收紧锥瓣绳，抓瓣将土抓入锥中，提升冲抓锥出井孔，松绳开瓣将土卸掉，如图井壁保护同回旋钻孔法。4.冲击钻孔用冲击式装置或卷扬机提升钻锥，上下往复冲击，将土石劈裂、劈碎，有些钻渣被挤入井壁之内。大部分钻渣用泥浆悬浮，冲击一定时间后，对于实心钻锥，放入掏渣筒掏渣，提到孔外倒掉，对于空心钻锥，冲碎的钻渣可以从锥底进入空心锥管内，提钻锥，倒钻渣。5.旋挖钻施工旋挖钻机本身机、电、液一体化高度集中，自动化程度高，可根据土质状况配置不同的钻头，可采用短螺旋钻头进行干式作业，可在泥浆护壁的情况下，用回转钻头进行湿挖作业；旋挖和冲击相互结合，可钻碎坚硬土层，岩土装入钻斗运至地面。钻进过程中应保证泥浆面始终不低于护筒底部500

mm以上，并应严格控制钻进速度，避免进尺过快造成塌孔埋钻事故。钻斗的升降速度宜控制在0.75～0.80

m/s；在粉砂层或亚砂土层，升降速度应更加缓慢。泥浆初次注入时，应垂直向桩孔中间进行注浆。旋挖钻适用范围较广，成孔深度一般在50～60

m的范围内。任务2钻孔施工二、钻孔施工钻孔施工的方法很多，现以正循环钻进施工为例进行讲述，成孔工艺钻机就位下放钢筋笼清孔成孔检查初钻正常钻进1.钻机就位立好钻架并调整和安设好起吊系统，将钻头吊起，徐徐放进护筒内。钻机安装后，其底座和顶端应平稳。要求转盘中心同钻架上的起吊滑轮在同一铅垂线上，钻杆位置偏差不得大于20

mm。在钻进过程中要经常检查转盘，如有倾斜或位移，应及时纠正。2.钻进先启动泥浆泵和转盘，使之空转一段时间，待泥浆输进钻孔中一定数量后，方可开始钻进。（1）初钻开钻时应慢速钻进，待导向部位或钻头全部进入地层后，方可正常钻进。（2）正常钻进钻进应连续进行。在钻进过程的同时，泥浆连续循环，边钻进边排渣。钻进过程中应根据土质不同，变换钻进速度和泥浆比重，泥浆比重一般控制在1.1~1.3左右；接、卸钻杆的动作要迅速、安全。任务2钻孔施工

减压钻进。正、反循环回旋钻机钻孔时，钻机的主吊钩始终应承受部分钻具的重力，孔底承受的钻压不应超过钻具重力之和（扣除浮力）的80%，使钻杆在钻进过程中维持竖直状态，钻进回旋平稳，避免或减少斜孔、弯孔和扩孔现象。

钻进过程中应根据土质变化变换钻进速度（冲击钻变换冲程大小）和泥浆比重，以防塌孔。在黏质土中钻进，宜选用尖底钻锥、中等转速、大泵量、稀泥浆钻进。任务2钻孔施工在砂类土或软土层钻进时，易塌孔。宜选用平底钻锥、控制进尺、轻压、低档慢速、大泵量、稠泥浆钻进；在低液限粘土或卵、砾石夹土中钻进时，因土层太硬，会引起钻锥跳动、蹩车、钻杆摆动家大、钻锥偏斜等现象，宜采用低档慢速、优质泥浆、大泵量、两级钻进的方法钻进。

钻孔作业应分班连续进行，填写钻孔施工记录，交接班时交待钻进情况及下一班应注意事项。经常对钻孔泥浆进行检测和试验，不符合要求时，随时改正。应经常注意地层变化，在地层变化处应捞取渣样，判明后计入记录表中并与地质剖面图核对。桩视2三、钻孔事故处理1.坍孔坍孔的表征是孔内水位忽然上升溢出护筒，随即骤降，孔口冒出细密的水泡，出渣量显著增加而不见进尺，钻机负荷显著增加等。发生孔口坍塌时，可立即拆除护筒并回填，重新埋设护筒再钻；如发生孔内坍塌，坍孔不严重时，可调整钻进速度和泥浆稠度继续钻进。坍孔严重时应采用掏渣、射水、加大泥浆循环而不进尺等措施，取出坍塌土后正常钻进。三、钻孔事故处理2.孔身偏斜在钻孔过程中，钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷、位移；钻杆弯曲，接头不正；钻孔中遇有较大的孤石或探头石；在有倾斜的软硬地层交界处、岩面倾斜处钻进等情况时，易造成孔身偏斜。一般可在偏斜处吊住钻头上下反复扫孔，使钻孔正直；冲击钻进时，应回填砂砾石和黄土或片石到该位置以上1m左右，待沉积密实后再钻进。任务2钻孔施工3.糊钻、埋钻若发生糊钻，可向孔内投放石块解决；严重糊钻，应停钻提出钻锥，清除钻渣。遇到塌方或其他原因造成埋钻时，应使用空气吸泥机吸走埋钻的泥沙，提出钻锥。4.卡钻当出现卡钻时，不宜强提以防坍孔、埋钻。若锥头向下有活动余地，可使钻头向下活动并转动至孔径较大方向提起钻头。也可松一下钢丝绳，使钻锥转动一个角度，有可能将钻锥提出。任务2钻孔施工5.梅花孔（或十字孔）梅花孔主要是冲击钻成孔事故。锥顶转向装置失灵，泥浆相对密度和粘度过高，冲击转动阻力太大，钻头转动困难；操作时钢丝绳太松和冲程太小，冲锥刚提起又落下，钻头转动时间不充分或转动很小等原因所致，可用低冲程时，每冲击一段换用高一些的冲程冲击，交替冲击修整孔形。冲击钻成孔进尺控制、安全、掏渣、补浆与松绳控制采用冲击钻成孔时，应用小冲程开孔，并应使初成孔的孔壁坚实、竖直、圆顺，能起到导向作用，待钻进深度超过钻头全高加冲程后，方可进行正常的冲击。冲击钻进过程中，孔内水位应保持高于护筒底口500mm以上；掏取钻渣和停钻时，应及时向孔内补水，保持水头高度。开孔及整个钻进过程中，应始终保持孔内水位高出地下水位（河中水位）1.5m~2.0m，并低于护筒顶面0.3m以防溢出，掏渣后应及时补水。一般细粒土可采用浓泥浆、小冲程、高频率反复冲砸，使孔壁坚实不坍不漏。在砂及卵石夹土等松散层开孔或钻进时，可按1：1投入粘土和小片石（粒径不大于15cm），用冲击锥以小冲程反复冲击，使泥膏、片石挤入孔壁。必要时重复回填反复冲击2～3次。开孔或钻进遇有流砂现象时，宜加大粘土减少片石的比例。松绳数量：一般在松软土每次可松绳5cm～8cm，在密实坚硬土层每次可松绳3cm~5cm。松绳过少易“打空锤”，使钻机、钻架及钢丝绳受到过大的意外荷载，遭受损坏。松绳过多，则会减少冲程，降低钻进速度，严重时使钢丝绳纠缠发生事故。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。

易出现梅花孔（十字孔）形成原因⑴锥顶转向装置失灵。⑵泥浆相对密度和粘度过高，冲击转动阻力太大，钻头转动困难。⑶操作时钢丝绳太松和冲程太小，冲锥刚提起又落下，钻头转动时间不充分或转动很小，改换不了冲击位置。⑷有非匀质地层，探头石，造成局部孔壁凸进，成孔不圆。任务3成孔检查与清孔【任务相关理论】一、终孔检查钻孔灌注桩成孔后，应对钻孔的孔位、孔径、孔形、孔深和倾斜度进行检验，符合要求后进行清孔，清孔后，应对孔底的沉淀厚度、泥浆指标等进行检验，检验结果应符合表8-3-1的允许偏差。1.孔深达到设计长度后，应尽快用专用测绳检验并记录，防止时间过长钻渣沉淀造成测量值不准确。成孔检查项目允许偏差孔的中心位置(mm)群桩：100；单排桩：50孔径(mm)不小于设计桩径倾斜度钻孔：小于1％；挖孔：小于0.5％孔深摩擦桩：不小于设计规定支承桩：比设计深度超深不小于50mm沉淀厚度(mm)摩擦桩：符合设计要求，当设计无要求时，对于直径≤1.5m的桩，≤200mm；对桩径>1.5m或桩长>40m或土质较差的桩，≤300mm支承桩：不大于设计规定；设计无要求时，≤50mm清孔后泥浆指标相对密度：1.03～1.10；粘度：17～20Pa·s；含砂率：<2％；胶体率：>98％a)孔深量测b)沉淀厚度量测图8-3-1孔深量测2.孔径、孔形和倾斜度宜采用专用仪器检测，对于中、小桥梁工程，可采用外径不小于桩孔直径、长度为外径4～6倍的钢筋检孔器吊入钻孔内检测3.沉淀厚度的检测方法测锤法是一种极简易又最常用的方法。将规范的圆锥体测锤系在测绳的始端，把重锤慢慢地沉入孔内，评人的手感探测沉渣顶面的位置，其施工孔深和测量孔深之差，即为沉淀厚度。此外有电阻率法、电容法、声纳法、沉淀盒法等。二、清孔1.清孔的目的清孔的目的是降低泥浆的相对密度、黏度、含砂率等指标；清除钻渣，减少孔底沉淀厚度,防止桩底存留沉淀过厚而降低桩的承载力。此外，清孔还为水下混凝土的顺利灌注创造良好条件。2.清孔方法①抽浆清孔抽浆清孔比较彻底，适用于各种钻孔方法的摩擦桩、支承桩。抽浆清孔操作要注意，防止坍孔。要保持孔内水位不变。②换浆清孔当使用正循环回转钻钻进时，终孔后停止进尺，稍提钻锥离孔底100mm～200mm空转，并保持泥浆正常循环，将相对密度较低的泥浆压入，把钻孔内悬浮钻渣较多的泥浆换出。③掏渣清孔此法适用于冲抓钻、冲击钻施工的井孔，可在清渣前，投入水泥1～2袋，通过冲击锥低冲程的反复冲拌数次，使孔内泥浆、钻渣和水泥形成混合物，然后以掏渣工具掏出。④喷射清孔在灌注水下混凝土前，对孔底进行高压射水或射风数分钟，使沉淀物飘浮后，立即灌注水下混凝土。常在其他清孔方法清孔后或清孔过程中配合使用。

无论采用何种方法清孔，在清孔排渣时，均必须保持孔内水头，防止坍孔。不得用加深钻孔深度的方式代替清孔。任务4下放钢筋笼和导管【任务相关理论】一、钢筋骨架（笼）制作钢筋骨架（笼）应根据设计图纸要求，按吊装和钢筋单根定长确定下料长度,骨架的焊接拼装采用在场内坚固的工作台上进行。钢筋骨架（笼）的制作要满足下列要求：(1)钢筋接头的布置与连接质量应符合有关规定。(2)

钢筋骨架上应事先安设控制保护层厚度的垫块或定位筋，确保钢筋骨架的保护层厚度满足要求。(3)

钢筋骨架应有强劲的内撑架，防止钢筋骨架在运输和就位时变形。(4)长桩骨架宜分节制作，分节长度应根据吊装条件确定，应确保不变形，接头应错开。单根钢筋的焊接质量和钢筋连接位置符合要求。1.骨架制作方法卡板成型法支架成型法加劲筋成型法钢筋骨架保护层的设置绑扎、焊接混凝土预制块；焊接钢筋“耳朵”；预制混凝土圆环或借助骨架就位时用的钢管等。二、钢筋骨架的运输和起吊就位（1）骨架存放与运输制作好的钢筋骨架必须放在平整、干燥的场地上并垫方木以免沾上泥土。每组骨架的各节段要排好次序，便于使用时按顺序装车运出。在骨架每个节段上都要挂上标志牌，写明墩号、桩号、节号等，如图8-4-2所示。骨架运输的总体要求是：不使骨架变形。（2）骨架的起吊和就位清孔结束后，随即吊放钢筋骨架，入孔一般用吊机，无吊机时，可采用钻机钻架、灌注塔架。钢筋骨架下放时，要竖直居中；节段连接可采用电弧焊以单面焊的工艺进行焊接，焊接质量和连接位置符合规范规定。钢筋骨架入孔后，应进行平面位置及高程的检验、调整，合格后进行固定，既要防止导管或其它机具的碰撞而使整个钢筋骨架变位或落入孔中；又要防止浇注混凝土时骨架上浮现象发生。三、导管选择与下放下混凝土宜采用钢导管灌注，导管内径为200～350mm，视桩径大小而定。导管分节长度应便于拆装和搬运，并小于导管提升设备的提升高度。中间节一般长2m左右，底节可加长至4m～6m，漏斗下可配长约1m的上端导管，以便调节漏斗的高度。导管在使用前应进行水密承压和接头抗拉试验，严禁用压气试压。进行水密试验的水压应不小于孔内水深1.3倍的压力，也不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注混凝土时的最大内压力P的1.3倍。四、二次清孔灌注水下混凝土之前，应再次检查孔内泥浆的性能指标和孔底沉淀厚度；如超过设计或规范要求，应进行第二次清孔，符合要求后方可灌注水下混凝土。二次清孔一般利用导管进行泥浆循环或注入清水循环；也可用喷射清孔的方法，使孔底沉淀悬浮。任务5灌注水下混凝土【任务相关理论】水下混凝土工程的施工可采用导管法。用导管法灌注水下混凝土，即混凝土拌和物通过导管下口，进入到初期灌注的混凝土（作为隔水层）下面，顶托着初期灌注的混凝土及其上面的泥浆或水上升，其施工工艺流程如图8-5-1。为使灌注工作顺利进行，应尽量缩短灌注时间，坚持连续作业，使灌注工作在首批混凝土初凝以前的时间内完成。必要时，首批混凝土添加缓凝剂水下混凝土灌注施工流程成孔及检查成桩检查正常灌注首批混凝土下钢筋笼下导管二次清孔混凝土检查水下混凝土的灌注过程一、灌注水下混凝前的准备工作1.应按水下混凝土灌注数量和灌注速度的要求配齐施工机具设备，设备的能力应满足桩孔在规定时间内灌注完毕的要求，且应保证其完好率，对主要设备应有备用。2.工作平台、储料斗导管顶部应设漏斗，其上设溜槽、储料斗和工作平台。储料斗和漏斗高度除应满足导管拆卸等操作需要外，并应在灌注到最后阶段时，不致影响导管内混凝土柱的灌注高度；也可利用钻机架等机具最后把漏斗提升来完成最后阶段混凝土的灌注。3.首批混凝土的计算首批灌注混凝土的数量应能满足导管首次埋置深度（≥1.0m）和填充导管底部间隙的需要。h1——井孔混凝土面高度达到Hc时，导管内混凝土柱平衡管外水（或泥浆）压所需高度，即h1≥Hwγc/rc，m；V——首批混凝土所需数量，m3；

例题：设钻孔直径1.5m，无扩孔，导管直径0.25m，钻孔深度为孔内水面以下50m，泥浆容重为11kN/m3，混凝土容重为24kN/m3，孔底有沉淀土0.1m，间距h3用0.4+0.1=0.5m，埋深h2用1m，求首批混凝土最小储量。解：Hc=h2+h3=1+0.5=1.5mHw=50-1.5=48.5mH1=48.5×11／24=22.23m按1m×1m×0.8m漏斗，能容0.42m3混凝土，故储料斗最小容积为3.74-0.42=3.32m3。二、水下混凝土的灌注过程1.

漏斗和储料斗一次性储存首批混凝土的数量，用隔水栓或阀门与导管内的泥浆或水隔离，如图8-5-1a)所示。隔水栓可用塑料布包裹麻絮（锯屑）或混凝土拌合物制成。2.可采用剪球法或拔球法开启，首批混凝土将导管内泥浆压出，并将导管底埋置1m以上深度,如图8-5-1b)所示。3.继续灌注混凝土，至导管埋深达6m时，提升导管4m使管底埋深2m。4.循环第3步骤，直至混凝土桩灌注完成。三、灌注水下混凝土的规定和注意事项1.水下混凝土的灌注时间不得超过首批混凝土的初凝时间。2.

混凝土拌和物运至灌注地点时，应检查其均匀性和坍落度等，不符合要求时，不得使用。防止因混凝土离析、石子超径等造成卡管。3.首批混凝土灌入孔后，立即测探孔内混凝土面高度，计算出导管埋置深度，若符合要求，即可正常灌注。如发现导管内大量进水，表明出现灌注事故，应按事故进行处理。4.灌注开始后，应连续地进行，严禁中途停工。5.在灌注过程中，应保持孔内的水头高度；导管的埋置深度宜控制在2～6m，并应随时测探桩孔内混凝土面的位置，及时调整导管埋深，正确指挥导管的提升和拆除。6.为防止钢筋骨架上浮，当灌注的混凝土顶面距钢筋骨架底部1m左右时，宜降低灌注速度；混凝土顶面上升到骨架底口4m以上时，宜提升导管，使其底口高于骨架底部2m以上后再恢复正常灌注速度。7.灌注将近结束时，应采取措施保持导管内的混凝土压力，避免桩顶泥浆密度过大而产生泥团致使混凝土灌注不顺利或桩顶混凝土不密实、松散等现象。为确保桩顶混凝土质量，灌注的桩顶高程应比设计高出0.5～1.0m，超灌部分在承台施工前或接桩前必须凿除，桩头应无松散层。8.混凝土灌注过程中，宜不断抖动导管，以防止因混凝土与导管的摩阻力过大或因混凝土顶面测量不准确、不及时而使导管埋置过深而造成埋管事故。9.导管连接确保牢固或在导管底部两侧挂钢丝绳等措施，防止导管在接口处拔断或进水事故。四、水下混凝土灌注过程