灌注桩施工工艺.ppt

-施工工艺 概念：钻孔灌注桩是采用不同的钻孔方法，在地层中按要求形成一定形状的井孔，达到设计要求后，将钢筋骨架掉入井孔中，再灌注混凝土，成为桩基础的一种工艺。钻孔灌注桩普遍采用。钻孔灌注桩施工准备（一）施工机械和设备基础 1.钻孔机械和配套设备 钻孔设备和配套设备主要有钻机、钻头、电焊机、泥浆泵、空压机、千斤顶、抽渣筒、检孔器及测绳等。工艺装备包括制浆池、沉淀池、储浆池、出浆槽、水塔或高位水池、钢护筒。2.2.钻机钻机（1 1）螺旋钻机）螺旋钻机 根据钻杆上螺旋叶片的多少，螺旋钻机可分为长根据钻杆上螺旋叶片的多少，螺旋钻机可分为长螺旋钻机和短螺旋钻机两大类。长螺旋钻机由动螺旋钻机和短螺旋钻机两大类。长螺旋钻机由动力头、钻杆、钻头、中间稳杆器和下部导向圈等力头、钻杆、钻头、中间稳杆器和下部导向圈等组成。组成。（2 2）冲抓锥）冲抓锥 重抓钻孔系统由三角立架、锥头、卷扬机三部分重抓钻孔系统由三角立架、锥头、卷扬机三部分组成。冲抓钻机分为单绳冲抓锥和双绳冲抓锥。组成。冲抓钻机分为单绳冲抓锥和双绳冲抓锥。（3 3）冲击钻）冲击钻 冲击钻孔系统设备由冲击钻头、三角立架、卷扬冲击钻孔系统设备由冲击钻头、三角立架、卷扬机组成。冲击钻机适用于所有土层，采用实心钻机组成。冲击钻机适用于所有土层，采用实心钻机进时，在漂、卵石和基岩中显得比其它方法优机进时，在漂、卵石和基岩中显得比其它方法优越。冲击锥钻孔速度因锥重、冲击频率和土层而越。冲击锥钻孔速度因锥重、冲击频率和土层而异。异。螺旋钻机冲抓锥（4）正循环回转钻机 国产正循环回转钻机的主要部件为转盘、动力机、卷扬机、钻架、泥浆泵、钻杆和水龙头，另根据图纸配备适用的钻锥。（5）反循环回装钻机 其主要部件与正循环回转钻机相同，但一 般不需要泥浆泵。按照吸升泥浆和钻渣混合物方法的不同，另配置泥浆泵与真空泵，或空气吸泥机、水利吸泥机等。正循环回转钻机反循环回装钻机（6 6）旋挖钻机）旋挖钻机 其特点是旋转钻机能自动定位，垂直旋孔，成孔其特点是旋转钻机能自动定位，垂直旋孔，成孔质量好。成孔速度快、工作效率高、施工质量好、质量好。成孔速度快、工作效率高、施工质量好、环保特点突出，尘土泥浆污染少。旋转钻机一般环保特点突出，尘土泥浆污染少。旋转钻机一般适用于黏土、粉土、砂土、淤泥质土、人工回填适用于黏土、粉土、砂土、淤泥质土、人工回填土及含有部分卵石、碎石的地层。旋转钻机的取土及含有部分卵石、碎石的地层。旋转钻机的取土依靠伸缩钻杆，当孔深加大时，必然要使用更土依靠伸缩钻杆，当孔深加大时，必然要使用更长的钻杆，而钻杆加长必然会造成钻杆自重增加，长的钻杆，而钻杆加长必然会造成钻杆自重增加，这样考虑整机平衡使得设备成本提高。另外，如这样考虑整机平衡使得设备成本提高。另外，如果钻深过大，将造成在孔内钻进时间大大少于提果钻深过大，将造成在孔内钻进时间大大少于提钻卸土等辅助时间，使得工效大打折扣。虽然旋钻卸土等辅助时间，使得工效大打折扣。虽然旋转钻机的钻孔深度和直径相对于循环钻机没有优转钻机的钻孔深度和直径相对于循环钻机没有优势，但是在工效、环保、移位，尤其是地层适应势，但是在工效、环保、移位，尤其是地层适应能力等方面占有绝对的优势，而这些特点正好能能力等方面占有绝对的优势，而这些特点正好能解决基础施工中常见的问题。解决基础施工中常见的问题。旋挖钻机 旋挖成孔的工艺优势1.1.广泛的适应性广泛的适应性 在硬土地层，由于传统钻机的自重有限，可能给钻在硬土地层，由于传统钻机的自重有限，可能给钻头施加更大的进给压力。而旋挖钻机由于采用动头施加更大的进给压力。而旋挖钻机由于采用动力头装置，动力头的给进力加上钻杆的重量，钻力头装置，动力头的给进力加上钻杆的重量，钻进能力强。进能力强。2.2.良好的环保性。良好的环保性。旋转钻机采用动力头形式，其工作原理是用短螺旋转钻机采用动力头形式，其工作原理是用短螺旋钻头或旋挖斗，利用强大的扭矩直接将土或砂旋钻头或旋挖斗，利用强大的扭矩直接将土或砂砾等钻渣旋转挖掘，砾等钻渣旋转挖掘，然后快速提出孔外，在不需要泥浆支护的情况下，可实现干法施工，即使在特殊底层需要泥浆护壁的情况下，泥浆也只起支护作用，钻削中的泥浆含量相当低，这使污染源大大减少，进而降低了施工成本，也也改善了施工环境，成孔效率高。3.提高灌注桩的承载力 由于旋转钻机的特殊成孔工艺，它仅需要静压泥浆作护壁，所采用的泥浆一般用膨润土、火碱、纤维素等配置，在孔壁不行成后的泥皮。旋转钻机的结构特点1.1.旋转钻机的底盘旋转钻机的底盘 底盘可分为专用底盘、履带液压挖掘机底盘、履底盘可分为专用底盘、履带液压挖掘机底盘、履带起重机底盘、步履式底盘、汽车底盘等。履带带起重机底盘、步履式底盘、汽车底盘等。履带起重机底盘，其工作装置采用附着形式，主臂分起重机底盘，其工作装置采用附着形式，主臂分为可伸缩箱型结构和框架结构，可兼作旋挖钻机为可伸缩箱型结构和框架结构，可兼作旋挖钻机和履带式起重机，节约设备投资。步履式底盘，和履带式起重机，节约设备投资。步履式底盘，一般分为三支点液压步履式行走支架，其稳定性一般分为三支点液压步履式行走支架，其稳定性好，但移动运输不够方便。好，但移动运输不够方便。2.钻杆、钻具 钻杆是一个关键部件，分为内摩阻式外加也伸缩钻杆和自动内锁互扣式外加压伸缩钻杆。内摩阻式钻杆在软土层钻进效率高，锁扣式钻杆提高了动力头施于钻杆并传到钻具的下压力，适于钻进硬岩层，对操作的要求也较高。3.动力头 动力头有液压传动、电机传动、发动机传动，无论何种都具备低速钻进、反转高速甩土功能。4.电子控制技术 旋转钻机普遍具备发动机的电子控制系统，能指导主泵最佳输出，使液压负载与发动机转速相匹配，从而利用发动机的最大功率。桅杆垂直度自动调平系统能对桅杆进行实时监控，可实现手动和自动切换，在一定范围内自动调整好角度，保证施工中桩孔的垂直度要求，提高施工质量。常见的旋挖钻头有螺旋钻头、旋挖斗、筒式取芯钻头、常见的旋挖钻头有螺旋钻头、旋挖斗、筒式取芯钻头、扩底钻头、冲击钻头、冲抓锥钻头和液压抓斗。可根据地扩底钻头、冲击钻头、冲抓锥钻头和液压抓斗。可根据地质情况选用钻头：质情况选用钻头：1.1.黏土黏土-选用单层底的旋挖钻头，如果选用单层底的旋挖钻头，如果直径偏小可采用两瓣斗或带卸土板的钻头；直径偏小可采用两瓣斗或带卸土板的钻头；2.2.淤泥，黏性淤泥，黏性不强的土层，砂土，胶结较差、粒径较小的卵石层，可配不强的土层，砂土，胶结较差、粒径较小的卵石层，可配用双层底的旋挖钻头；用双层底的旋挖钻头；3.3.硬胶泥硬胶泥-选用单进土口的旋挖钻选用单进土口的旋挖钻斗，或斗齿直螺；斗，或斗齿直螺；4.4.冻土层冻土层-含冰量少的可用斗齿直形螺含冰量少的可用斗齿直形螺钻斗和旋挖钻斗，含冰量大的可选用锥形螺旋钻头；螺旋钻斗和旋挖钻斗，含冰量大的可选用锥形螺旋钻头；螺旋钻头用于土层皆有效，使用时一般在没有地下水的情况下；钻头用于土层皆有效，使用时一般在没有地下水的情况下；5.5.胶结好的卵砾石和强风化岩石胶结好的卵砾石和强风化岩石-需要配备锥形螺旋钻头需要配备锥形螺旋钻头和双层底的螺旋钻斗和双层底的螺旋钻斗6.6.中风基岩中风基岩-配备截齿筒式取芯钻头、配备截齿筒式取芯钻头、锥形螺钻钻头、双层底的旋挖钻斗，或截齿直形螺旋钻斗、锥形螺钻钻头、双层底的旋挖钻斗，或截齿直形螺旋钻斗、双层底的旋挖钻斗；双层底的旋挖钻斗；7.7.微风化基岩微风化基岩-配备牙轮筒式取芯钻配备牙轮筒式取芯钻头、锥形螺旋钻头、双层底的旋挖钻斗，如果至今偏大，头、锥形螺旋钻头、双层底的旋挖钻斗，如果至今偏大，可采用分级钻进工艺。可采用分级钻进工艺。（二）技术准备（二）技术准备（1 1）进行场地踏勘，对既有架空电线、地下电缆、）进行场地踏勘，对既有架空电线、地下电缆、给水管道等设施，如果妨碍施工或对安全操作有给水管道等设施，如果妨碍施工或对安全操作有影响，应采用清除、移位、保护等措施妥善处理。影响，应采用清除、移位、保护等措施妥善处理。（2 2）平整场地，以便钻机安装和移位。对不利于施）平整场地，以便钻机安装和移位。对不利于施工的机械运行的松散场地，应采取硬化、加固等工的机械运行的松散场地，应采取硬化、加固等措施。措施。（3 3）场地布置应根据施工组织设计，合理安排泥浆）场地布置应根据施工组织设计，合理安排泥浆池、沉淀池的位置，沉淀池的容积应满足池、沉淀池的位置，沉淀池的容积应满足2 2个孔以个孔以次上的排沙量的需要。次上的排沙量的需要。（4 4）手机工程地质资料，施工图审核意见、施工组）手机工程地质资料，施工图审核意见、施工组织设计和方案，编织工艺施工组织设计和施工工织设计和方案，编织工艺施工组织设计和施工工艺设计。艺设计。（5 5）水上钻孔作业，应搭设工作平台。）水上钻孔作业，应搭设工作平台。（6 6）用全站仪等准确放样各桩位中心，用十字桩固）用全站仪等准确放样各桩位中心，用十字桩固定位置，用水准仪测量地面高程，确定钻孔深度。定位置，用水准仪测量地面高程，确定钻孔深度。（7 7）确定科学合理的钻孔的方法和设备，制备基桩）确定科学合理的钻孔的方法和设备，制备基桩测量管。测量管。（8 8）架设电力线路。配备合适的变压器柴油机。）架设电力线路。配备合适的变压器柴油机。（9 9）组织钢材、水泥、设计报告以及有关资料。）组织钢材、水泥、设计报告以及有关资料。（1010）编制作业指导书，砂石等材料进场、检验，）编制作业指导书，砂石等材料进场、检验，取得各种原材料及其抽检实验报告、混凝土配合取得各种原材料及其抽检实验报告、混凝土配合比操作规程和技术交底书，组织技术交底和技术比操作规程和技术交底书，组织技术交底和技术培训。培训。二、钻孔灌注桩施工工艺流程及施工工序（一）钻孔灌注桩施工工艺流程 平整场地桩位放样搭设工作台埋设护筒埋设围堰制作护筒钻机就位钻具准备向孔内注入清水或泥浆供 水钻 进泥浆沉淀池泥浆清 孔钻孔检查吊放钢筋骨架钢筋骨架吊装钢筋骨架制作检测调整泥浆准备灌注水下砼砼生产拔除导管砼达设计标高拔除导管做砼试块测量砼面高度（二）钻孔灌注桩施工工序（二）钻孔灌注桩施工工序 1.1.制作、埋设护筒制作、埋设护筒（1 1）护筒一般用）护筒一般用4-8mm4-8mm厚的钢板加工制成，高度厚的钢板加工制成，高度根据地质情况确定，钻孔桩的护筒的内径应比钻根据地质情况确定，钻孔桩的护筒的内径应比钻头的直径大头的直径大100-150mm100-150mm；冲孔桩的护筒内径应比；冲孔桩的护筒内径应比钻头直径大钻头直径大200-250mm200-250mm。护筒的顶部应开设。护筒的顶部应开设1-21-2个溢浆口，并高出地面个溢浆口，并高出地面250-350mm250-350mm。护筒顶高程，。护筒顶高程，采用反循环钻时顶部应高于地下水位采用反循环钻时顶部应高于地下水位2.0m2.0m；采用；采用正循环钻时应高于地下水位正循环钻时应高于地下水位1.0-1.5cm1.0-1.5cm，且高出地，且高出地面面0.3m0.3m。（2 2）护筒有定位、保护孔口和维持水位高差等重要）护筒有定位、保护孔口和维持水位高差等重要作用。所以护筒中心与桩位中心应重合，周边用作用。所以护筒中心与桩位中心应重合，周边用黏土夯填密实。黏土夯填密实。（3 3）护筒的埋设深度：在黏性土中不宜小于）护筒的埋设深度：在黏性土中不宜小于1m1m；在砂土中；在砂土中不宜小于不宜小于1.5m1.5m，并在保持孔内泥浆液面高于地下水位，并在保持孔内泥浆液面高于地下水位1m1m以上。以上。2.2.泥浆制备。泥浆制备。（1 1）灌注桩钻孔施工中泥浆的作用。）灌注桩钻孔施工中泥浆的作用。护臂作用，防渗、防水帷幕。护臂作用，防渗、防水帷幕。悬浮土渣，携带土渣出桩孔。悬浮土渣，携带土渣出桩孔。（2 2）泥浆必须具备的性质）泥浆必须具备的性质 物理稳定性，静置相当时间其性质不变化，不因重力物理稳定性，静置相当时间其性质不变化，不因重力而沉淀。而沉淀。化学稳定性，不因水泥、海水等异物混入而污染。化学稳定性，不因水泥、海水等异物混入而污染。适当的比重。适当的比重。不产生过多气泡。不产生过多气泡。良好的触变性。良好的触变性。形成薄而韧的泥皮，黏附于孔壁上，不透水。形成薄而韧的泥皮，黏附于孔壁上，不透水。能够容易地从沉淀池、旋转器中分离出来。能够容易地从沉淀池、旋转器中分离出来。（3 3）制备泥浆材料）制备泥浆材料 钻孔常用黏土泥浆与膨润土泥浆。膨润土泥浆钻孔常用黏土泥浆与膨润土泥浆。膨润土泥浆具有相对密度低、黏度好、含沙量小、失水量小、具有相对密度低、黏度好、含沙量小、失水量小、泥皮薄、稳定性强、固壁能力高、钻具回转阻力泥皮薄、稳定性强、固壁能力高、钻具回转阻力小、钻进率高、造浆能力大等优点，是钻孔施工小、钻进率高、造浆能力大等优点，是钻孔施工的优质泥浆。的优质泥浆。对泥浆材料的要求对泥浆材料的要求 黏土：粒径小于黏土：粒径小于0.005mm0.005mm颗粒含量大于颗粒含量大于50%50%，塑，塑性指数大于性指数大于25%-30%25%-30%，含砂量小于，含砂量小于6%6%，二氧化，二氧化硅和氧化铝之比为硅和氧化铝之比为3-43-4以上，富含钠离子、钾离子以上，富含钠离子、钾离子等亲水阳离子，水溶液呈碱性，钙离子小于等亲水阳离子，水溶液呈碱性，钙离子小于70mg/L70mg/L，氯化物小于，氯化物小于300mg/L300mg/L。膨润土：主要有造浆率、失水量、含水量、筛余膨润土：主要有造浆率、失水量、含水量、筛余量、屈服值等指标，应符合有关标准。水应使用量、屈服值等指标，应符合有关标准。水应使用淡水。外加剂按要求使用。淡水。外加剂按要求使用。泥浆基本配合比泥浆基本配合比 泥浆配合比应视地质情况、施工机械等条件，选泥浆配合比应视地质情况、施工机械等条件，选定基本配合比后，经过配制实验并修正后确定泥定基本配合比后，经过配制实验并修正后确定泥浆配合比。浆配合比。泥浆的净化与再生泥浆的净化与再生 按钻孔方法和地址情况，一般需采用泥浆悬浮钻按钻孔方法和地址情况，一般需采用泥浆悬浮钻渣和护壁，因施工中水泥、土粒等混入及泥浆渗渣和护壁，因施工中水泥、土粒等混入及泥浆渗入孔壁等原因是泥浆性能改变，以及环境原因，入孔壁等原因是泥浆性能改变，以及环境原因，使用机械、物理、化学等方法使泥浆净化与再生，使用机械、物理、化学等方法使泥浆净化与再生，设循环系统。设循环系统。泥浆池、沉淀池的池面高程应比护泥浆池、沉淀池的池面高程应比护筒低筒低0.5-1m0.5-1m，以利泥浆回流畅顺，位置布局要合，以利泥浆回流畅顺，位置布局要合理，不可妨碍吊机和钻机行走。泥浆池的容量为理，不可妨碍吊机和钻机行走。泥浆池的容量为每桩孔的排渣量，沉淀池的容量应为每桩孔排渣每桩孔的排渣量，沉淀池的容量应为每桩孔排渣两的两的1.5-21.5-2倍。倍。