中建三局关于钻孔灌注桩施工技术交流课件

泥浆护壁钻孔灌注桩施工技术及质量控制中建三局股份公司武商摩尔城项目经理部目录一、桩基分类及施工原则二、钻孔灌注桩施工常用机械三、钻孔灌注桩施工工艺四、施工平面布置五、质量标准及控制要点六、质量通病及防治措施七、桩基工程施工过程中的岗位管理职责第一章、桩基分类及施工原则1、按承载性桩分类：①摩擦型桩：摩擦桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载由桩侧阻力承受，桩端阻力小到可以忽略不计。端承摩擦桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载主要由桩侧阻力承受。②端承型桩：端承桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载由桩端阻力承受，桩侧阻力小到忽略不计。摩擦端承桩：在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载主要由桩端阻力来承受。第一章、桩基分类及施工原则2、按成桩方法分类①非挤土桩：干作业法钻（挖）孔灌注桩、泥浆护壁法钻（挖）孔灌注桩、套管护壁法钻（挖）孔灌注桩；②部分挤土桩：冲孔灌注桩、钻孔挤扩灌注桩、打入（静压）式敞口钢管桩、敞口预应力混凝土空心桩和H型钢桩。③挤土桩：打入（静压）预制桩、闭口预应力混凝土空心桩和闭口钢管桩。3、按照使用功能分类抗拔桩、支护桩、承压桩等。第一章、桩基分类及施工原则4、施工原则成桩工艺应根据建筑结构类型、荷载性质、桩的使用功能、穿越土层、桩端持力层、地下水位、施工设备条件、施工环境、施工经验、制桩材料供应条件等，按安全使用、经济合理的原则选用。第二章、钻孔灌注桩常用机械设备钻孔灌注桩常用施工机械设备有旋挖钻机、冲击钻机、回旋钻机、汽车吊、泥浆泵、挖掘机、电焊机、对焊机等。旋挖钻机第二章、钻孔灌注桩常用机械设备1、旋挖钻机旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械．广泛用于市政建设、公路桥梁、高层建筑等地基础施工工程，配合不同钻具，适应于干式（短螺旋），或湿式（回转斗）及岩层（岩心钻）的成孔作业，旋挖钻机具有装机功率大、输出扭矩大、轴向压力大、机动灵活，施工效率高及多功能特点。旋挖钻机适应我国大部分地区的土壤地质条件，使用范围广，基本可满足桥梁建设，高层建筑地基础等工程的使用．目前，旋挖钻机已被广泛推广于各种钻孔灌注桩工程。目前我国工程界的大多数旋挖钻机均为德国和意大利的产品,并已占据主导地位。国内主要的生产厂家有徐工机械、山河智能、三一重工、中联重科等。冲击钻机第二章、钻孔灌注桩常用机械设备2、常用冲击钻机靠钻具的垂直往复运动，使钻头冲击井底以破碎岩层。其结构简单，没有循环洗井系统，岩屑的清除与钻机不能同时进行，因而功效较低。主要有2种：①冲抓锥。利用钻具本身的重量冲击地层。钻具的下端是几个可以张合的尖角形抓瓣，当钻具在自身重量作用下向下运动时，抓瓣张开，切入岩层，然后由卷扬机通过钢丝绳提升钻具，抓瓣在闭合过程中将岩屑抓入锥体内，提出井口卸出岩屑。钻井深度通常为40～50米，最深达100～150米。②钢丝绳冲击式钻机。由桅杆和装在顶端的提升滑轮、钢丝绳、冲击机构、钻具、电动机等组成。作业时，电动机通过传动装置驱动冲击机构，带动钢丝绳使钻具作上下往复运动，在向下运动时靠钻头本身的重量切入并破碎岩层，向上运动靠钢丝绳牵引。冲击频率30～60次／分。回旋钻机第二章、钻孔灌注桩常用机械设备3、常用回旋钻机1、循环泥浆洗井转盘式钻机。由塔架、卷扬机、转盘、钻具、泥浆泵、水龙头和电动机等组成。作业时，动力机通过传动装置驱动转盘，由主动钻杆带动钻头旋转破碎岩层。有正、反两种循环方式。正循环钻机工作时，井底岩屑通过钻杆外的环形通道被带出井口，在沉淀池沉淀后，泥浆流回泥浆池供循环使用。反循环钻机工作时，泥浆在沉淀池沉淀后从井口自行流入井底，携带岩屑的泥浆则由砂石泵经钻头水口通过钻杆内腔向上抽吸出井，回沉到沉淀池。钻机在钻杆内形成很高的上升流速，排出岩屑和卵石的能力较强，钻井速度快，适用于土层、砂层和卵石直径小于钻杆内径的松散地层。2、压气洗井转盘式钻机。在转盘回转式钻机上用空气压缩机代替泥浆泵，用压缩空气代替泥浆洗井。通常采用反循环方式，又称气举反循环。适用于井深较大和缺水的干旱地区及寒带冻土层。第二章、钻孔灌注桩常用机械设备正循环钻机的工作原理（如图所示）。钻机由电动机驱动转盘带动钻杆、钻头旋转钻孔，同时开动泥浆泵对泥浆池中泥浆施加压力使其通过胶管，提水龙头，空心钻杆，最后从钻头下部两侧喷出，冲刷孔底，并把与泥浆混合在一起的钻渣沿孔壁上升经孔口排出，流入循环池。钻渣沉积下来后，较干净的泥浆又流回泥浆池，如此形成一个工作循环。反循环钻机的工作循环（如图所示）。这类钻机工作泥浆循环与正循环方向相反，夹带杂渣的泥浆经钻头、空心钻杆，提水笼头、胶管进入泥浆泵，再从泵的闸阀排出流入泥浆池中，而后泥浆经沉淀后再流向孔井内。第二章、钻孔灌注桩常用机械设备4、汽车吊汽车吊主要用于钢筋笼吊装、钻机移位、混凝土导管下放及其他材料吊装用；主要根据钢筋笼的重量和现场实际吊装工况进行选型。5、泥浆泵6、其他设备挖掘机、电焊机、对焊机等。第三章、钻孔灌注桩施工工艺第三章、钻孔灌注桩施工工艺1、施工准备钻孔灌注桩是一项质量要求高，施工工序多，并需在一个短时间内连续完成的地下隐蔽工程。要保证施工有秩序、快节奏地进行，必须在开工前认真做好技术准备、现场准备、劳动力准备、机械设备准备、材料准备。1）技术准备工作图纸会审、测量交点、施工组织设计的编制审核、技术交底；根据地质资料进行施工方法选择及机械设备选型；2）现场工作准备场地平整，施工道路规划及形成、钢筋加工场地及运输道路形成、泥浆池、泥浆沟的布置及实施、弃渣场的布置及设置、水电布置及形成。第三章、钻孔灌注桩施工工艺2、测量定位测量控制网根据业主提供的平面布置图和各单位工程的轴线布置。对业主交给的测量控制点、高程基准点等关键部位重点保护、标识，并列详细文字资料备案。桩位测放及标高测量所用仪器为全站仪、水准仪和塔尺。根据业主提供的测量控制网采用全站仪测放。桩位测放前，应根据施工图和场区坐标系计算出各控制点和桩位的坐标，经复核无误后，填写《施工桩位坐标一览表》，以备测放桩位时使用。未经验收的桩位严禁施工。第三章、钻孔灌注桩施工工艺3、护筒埋设（1）护筒一般由钢板卷制而成，钢板厚度视孔径大小采用4～8mm，护筒内径宜比桩径大（旋挖钻机大于200mm，冲击钻机大于400mm），其上部宜开设1～2个溢流孔。（2）护筒埋置深度一般情况下，在黏性土中不宜小于lm；砂土中不宜小于1.5m；其高度尚应满足孔内泥浆面高度的要求。淤泥等软弱土层应增加护筒埋深；护筒顶面宜高出地面500mm，并宜高出施工水位和地下水位2000mmm。（3）旱地、筑岛处护筒可采用挖坑埋设法，护筒底部和四周回填黏性土并分层夯实；水域护筒设置应严格注意平面位置、竖向倾斜，护筒沉入可采用压重、振动、锤击并辅以护筒内取土的方法。第三章、钻孔灌注桩施工工艺3、护筒埋设（4）护筒埋设完毕后，护筒中心竖直线应与桩中心重合，除设计另有规定外，平面允许误差为50mm，竖直线倾斜不大于1％。（5）护筒连接处要求筒内无突出物，应耐拉、压、不漏水。应根据地下水位涨落影响，适当调整护筒的高度和深度，必要时应打入不透水层。第三章、钻孔灌注桩施工工艺4、护壁泥浆的调制（1）护壁泥浆一般由水、黏土（或膨润土）和添加剂按一定比例配制而成，可通过机械在泥浆池、钻孔中搅拌均匀。（2）泥浆的配置应根据钻孔的工程地质情况、孔位、钻机性能、循环方式等确定。钻孔方法地层情况泥浆性能指标相对密度黏度(Pa．s)含砂率(%)胶体率(%)失水率(mL/30min)泥皮厚度(mm/30min)静切力(Pa)酸碱度(pH)正循环一般地层易塌地层1.05～1.201.20～1.4516～2219～288～48～4≥96≥96≤25≤15≤2≤21.0～2.53～58～108～10反循环一般地层易塌地层卵石层1.02～1.061.06～1.151.10～1.1516～2018～2820～35≤4≤4≤4≥95≥95≥95≤20≤20≤20≤3≤3≤31.0～2.51.0～2.51.0～2.58～108～108～10冲击一般地层易塌地层18～2422～30≤4≤4≥95≥95≤20≤20≤3≤31.0～2.53～58～118～11第三章、钻孔灌注桩施工工艺5、钻孔施工1一般要求1）钻孔前，应根据工程地质资料和设计资料，使用适当的钻机种类、型号，并配备适用的钻头，调配合适的泥浆。2）钻机就位前，应调整好施工机械，对钻孔各项准备工作进行检查。3）钻机就位时，应采取措施保证钻具中心和护筒中心重合，其偏差不应大于20mm。钻机就位后应平整稳固，并采取措施固定，保证在钻进过程中不产生位移和摇晃，否则应及时处理。4）钻孔作业应分班连续进行，认真填写钻孔施工记录，交接班时应交待钻进情况及下一班注意事项。应经常对钻孔泥浆进行检测和试验，不合要求时应随时纠正。应经常注意土层变化，在土层变化处均应捞取渣样，判明后记入记录表中并与地质剖面图核对。第三章、钻孔灌注桩施工工艺5、钻孔施工1一般要求5）开钻时，在护筒下一定范围内应慢速钻进，待导向部位或钻头全部进入土层后，方可加速钻进。6）在钻孔、排渣或因故障停钻时，应始终保持孔内具有规定的水位和要求的泥浆相对密度和黏度。第三章、钻孔灌注桩施工工艺5、钻孔施工2回转钻机成孔1）回转钻机适用于各种直径、各种土层的钻孔桩，成孔时应注意控制钻进速度，采用减压钻进，保证成孔的垂直度，根据土层变化调整泥浆的相对密度和黏度。2）在黏土、砂性土中成孔宜采用疏齿钻头，翼板的角度根据土层的软硬在30°～60°之间，刀头的数量根据土层的软硬布置，注意要互相错开，以保护刀架。在卵石及砾石层中成孔时，宜选用平底楔齿滚刀钻头；在较硬岩石中成孔时，宜选用平底球齿滚刀钻头。3）桩深在30m以内的桩可采用正循环成孔，深度在30～50m的桩宜采用砂石泵反循环成孔，深度在50m以上的桩宜采用气举反循环成孔。第三章、钻孔灌注桩施工工艺5、钻孔施工2回转钻机成孔4）对于土层倾斜角度较大，孔深大于50m的桩，在钻头、钻杆上应增加导向装置，保证成孔垂直度。5）在淤泥、砂性土中钻进时宜适当增加泥浆的相对密度；在卵石、砾石中钻进时应加大泥浆的相对密度，提高携渣能力；在密实的黏土中钻进时可采用清水钻进。6）在卵石、砾石及岩层中成孔时，应增加钻具的重量即增加配重。第三章、钻孔灌注桩施工工艺5、钻孔施工3冲击钻机成孔1）开孔时应低锤密击，表土为淤泥、细砂等软弱土层时，可加黏土块夹小石片反复冲击造壁；2）在护筒刃脚以下2m以内成孔时，采用小冲程lm左右，提高泥浆相对密度，软弱层可加黏土块夹小石片；3）在砂性土、砂层中成孔时，采用中冲程2～3m，泥浆相对密度1.2～1.4，可向孔中投入黏土；第三章、钻孔灌注桩施工工艺5、钻孔施工3冲击钻机成孔4）在密实的黏土层中成孔时，采用小冲程1～2m，泵入清水和稀泥浆，防粘钻可投入碎石、砖；5）在砂卵石层中成孔时，采用中高冲程2～4m，泥浆相对密度1.2～1.3，可向孔中投入黏土；6）软弱土层或塌孔回填重钻时，采用小冲程lm左右、加黏土块夹小石片反复冲击，泥浆相对密度1.3～1.5；7）遇到孤石时，可采用预爆或高低冲程交替冲击，将孤石击碎挤入孔壁。第三章、钻孔灌注桩施工工艺5、钻孔施工4钻进过程中的注意事项1）钻进时应时刻注意钻具和钻头连接的牢固性、钢丝绳的磨损等如有异常应及时处理。2）大直径桩孔成孔可分级成孔，一般情况下第一级成孔直径为设计桩径的0.6～0.8倍。3）在钻进过程中出现钻杆跳动、机架晃动、钻不进尺等异常情况，应立即停车检查，排除故障；如钻杆或钻头不符合要求时，应及时更换，试钻达到正常后，方可施钻。4）钻孔完毕，应及时将混凝土浇筑完毕，或及时盖好孔口，并防止在盖板上过车、行人；钻进过程中应及时清理虚土，提钻时应事先把孔口积土清理干净。5）钻进成孔过程中应时刻注意土层变化