灌注桩工程施工1.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,桩基础施工技术,桩,基础的概念,竖直或微倾斜的基础构件，横截面尺寸比长度小得多。,工作原理,设置于岩土中的桩通过桩侧摩阻力和桩端阻力将荷载传递到地基或通过桩身将横向荷载传给侧向土体,优先考虑桩基础作为深基础的条件：,荷载大，地基上部土层软弱，持力层位置较深；,河床冲刷严重，河道不稳或冲刷深度不易计算准确；,地基计算沉降过大，或结构不均匀沉降敏感；,施工水位或地下水位较高,桩的,分类,分类依据：功能、荷载传递机理、材料、施工方法等。,按,材料分,木桩,钢桩,钢筋混凝土桩,按受力,情况分,抗压,桩,抗拔桩,抗横向推力桩,端承,桩,摩擦桩,抗浮,桩,塔基桩,深,基坑支护桩,抗滑桩,按,施工方法分,预制桩,：,主要指预制钢筋混凝土桩。通过锤击、静压或振动等方法沉入地基内到达所需的深度，形成桩基础。,适用条件,桩径小（一般直径在,0.6m,以下），地基土质为砂性土、粉土、细砂以及松散的不含大卵砾石的土层。,灌注桩：在施工现场的桩位上，通过机械钻孔或人工挖掘等方法形成桩孔，然后在孔内下入钢筋笼，灌注混凝土，形成钢筋混凝土灌注桩。,适用条件,桩径桩长变化范围大，适用于各种土层和岩层。应用广。,预制桩,灌注桩,非挤土,灌注桩,部分挤土灌注桩,挤土灌注桩,普通钢筋混凝土预制桩,预应力钢筋混凝土预制桩,螺旋钻孔灌注桩,机动洛阳铲成孔灌注桩,人工挖孔灌注桩,潜水电钻成孔灌注桩,正循环钻孔灌注桩,反循环钻孔灌注桩,套管护壁成孔灌注桩,冲击成孔灌注桩,组合桩,沉管,灌注桩,夯扩灌注桩,干振灌注桩,按,施工方法分,桩型与成桩,工艺选择,建筑物的性质与荷载,工程地质水文地质条件,施工环境条件,材料供应与施工技术条件,经济指标和施工工期,主要因素,重要建筑物及对不均匀沉降敏感的建筑物，选择成桩质量稳定性好的桩型,荷载大的高重建筑物，首先要选择单桩承载力足够大的桩型,地震设防区或受其他动荷载的桩基，在能满足竖向承载力的同时又有利于提高横向承载力的桩,当坚实持力层埋深较浅时，应优先采用端承桩，包括扩底桩，当坚实持力层埋深深时，则应根据单桩承载力的要求，选择合适的长径比,土层有可液化或震沉特性时，应考虑其产生的负摩擦力使桩嵌入稳定土层中一定深度,影响桩型因素,地下水位与地下水补给条件是选择桩的施工方法的主要因素,施工场地距相邻建筑物、道路等很近时，采用挤土桩，应采用有效措施防止邻近建筑及设施的破坏,施工场地面积小，不能采用沉淀方法处理泥浆时，尽可能不采用泥浆护壁法施工,选择成桩方法时，还须考虑设备进出场和成孔成桩过程中所需空间尺寸与建筑物的净距等的要求,选择成桩方法时不要盲目追求先进性而忽视现实可靠性,影响施工方法因素,桩型与施工方法选择原则,综合经济效益好，满足施工工期,钻孔灌注桩的施工,主要内容：,1,、概述,2,、灌注桩的成孔方法,灌注桩的定义,灌注桩的类型,灌注桩的施工程序,灌注桩的优缺点,正循环回转钻进,反循环钻进,振动钻进,螺旋钻进,冲抓锥钻进,3,、灌注桩的施工程序,一、灌注桩基本概念,1,、灌注桩的定义,灌注桩是在设计的桩位使用机械或人工按要求成孔，然后在孔内下入钢筋骨架等，灌入混凝土而成桩，属就地成桩。,2,、灌注桩施工的发展与应用,1,）发展,早期灌注桩施工，采用人工开挖井孔,这种开挖工作一般用木挡板或钢圈作支撑，并随开挖进展而支设,用这种方式挖孔筑桩，除了费时外，当桩穿过含的粘土时会遇到一些重大的施工问题。,1940,年以后，大型桩机出现，机械成孔穿过软土而到第一个能胜任的持力层。随着车装式和起重机式钻机和开挖机具的发展，施工周期缩短，成本降低。几乎完全代代替了人工操作。（除遇到硬岩和灌注前清理井底与侧壁外）,2,）应用,工业与民用建筑：桩基础、基坑支护（护坡桩）,铁路、公路路基，桥基、立交桥基础,重型设施、设备基础,滑坡防治：抗滑桩,大型塔基,水上建筑基础,3,、灌注桩类型,按作用机理分,1,）摩擦桩,2,）端承桩,3,）端承,摩擦桩,4,）摩擦,端承桩,5,）嵌岩桩,普通摩擦桩,扩底摩擦桩,普通端承桩,扩底端承桩,全套管施工法（贝诺特灌注桩）,正、反循环回转钻孔灌注桩,螺旋钻孔灌注桩,潜水钻成孔灌注桩,旋挖成孔灌注桩,冲抓成孔灌注桩,人工挖孔灌注桩,按施工方法分,干法作业,扩底灌注桩,泥浆护壁,冲抓成孔灌注桩,套管护壁,挤土灌注桩,冲击成孔灌注桩,沉管灌注桩,夯扩灌注桩,桩端、桩侧压浆钻孔灌注桩,旋转挤压灌注桩,锥形灌注桩,挤扩支盘灌注桩,非挤土灌注桩,按桩的工作特性分,普通桩：基础桩,抗震桩,护坡桩,抗拔桩,岩石锚桩,树根桩,按桩的垂直度分,直桩,单向斜桩,多向斜桩,4,、钻孔灌注桩的功能特点,适应性广,单桩承载力大,建造费用较低,抗震性能好,施工中噪音小、公害少,5,、钻孔灌注桩施工缺点,成桩受天气影响,某些地层若不能控制流失、塌孔成桩困难,检验手段不够完善,5,、灌注桩的构造,1,）混凝土强度等级,混凝土,强度等级,不得低于,C15,，,水下灌注混凝土不得低于,C20,，,预制桩尖不得低于,C30,。,2,）配筋,主筋,受水平力的桩不得少于,810,；,抗压桩、抗拔桩不宜少于,610,。,纵向主筋均匀布置，其净距不应小于,60mm,，,尽量减少接头。,箍筋,68200300mm,，,宜采用螺旋式箍筋；受水平力较大或抗震桩，桩顶,35d,范围内箍筋应适当加密。,加劲箍筋（又称架立筋）,钢筋笼长度大于,4m,，,应每隔,2m,左右设一道,1218,的加劲箍筋。,主筋保护层,不应小于,35mm,，,水下灌注不应小于,50mm,。,二、灌注桩施工钻进方法,(,岩土工程施工钻进方法,),产生与发展,矿山竖井,采矿爆破,供水井及其它工程技术孔起源,深度浅口径大,特点,荷兰,1927,年采用回转法施工孔径,2m,以上。,英格索兰公司,1930,年采用大口径钢粒钻进工程孔。,(U.S.),1941,年前苏联采用转盘钻施工大口径孔，研制出,5.5m,口径钻机。,德国、法国,19,世纪,50,年代制成泵吸反循环钻机和贝诺特钻机。,美国核试验施工,450,眼大口径井。,(48-96in,，,平均深,500-1500ft),日本,20,世纪,70,年代引进并研制出数十种大口径钻机。,现状,-,设备制造、施工方法和工艺多样化和专业化。是钻探技术的一个分支。世界主要基础设备制造商：德国宝峨、意大利土力、美国英格索兰、阿特拉斯公司,发展简况,1,简介,应用,大型建筑物基础工程施工,钻孔灌注桩,管桩：钢管桩、混凝土管桩,地下连续墙,锚桩,沉管灌注桩,复合地基,基坑降水、支护,已竣工程基础的注浆加固,基础防渗：钻孔注浆加固,基础裂隙的粘合：钻孔注浆堵塞粘合,古建筑基础加固：注浆加固,路基沉降：钻孔注浆充填加固,各种工程技术孔,采矿爆破、运输、通风、排水孔,钻井法开挖竖井,地下核试验,地震观测孔,非开挖铺设管线,沼气井、储藏室、化学冻结孔,大型供水井,微型桩,沉管,人工挖孔桩,大型灌注桩,国内外工程施工钻孔的现状,桩孔直径,微型桩,300mm,500800mm,一般灌注桩,10001500mm,15003000mm,大型灌注桩,40005000mm,深度,一般,2030m,承载层很深时,6070m,回转法,冲击法,冲抓法,螺旋钻法,潜水钻法,旋挖法,钻孔扩底法,人工挖孔法,方法,正,循环,反循环,长,螺旋,短螺旋,冲击反循环,2,、施工前的准备工作,场地准备,场地为旱地时在设备进场前做到“三通一平”（通电、水、路，平整场地），清除地面杂物；,在建筑物旧址或杂填土地区施工时，将浅埋旧基础、石块等挖除，松软场地夯打密实或换除软土；,场地为浅水时，宜采用筑岛方法，使施工场地高出水面,0.5,1.0,米；,场地为深水时，可搭水上工作平台或船上作业；,查清现场是否有妨碍施工的地下埋设物、地下构筑物；,检查测量资料，复核测量基线和基点，标定桩位和高程。,护筒的埋设,挖孔（坑）埋设：地下水位在地面以下超过,1,米时，可采用。,填筑埋设：当地下水位较高，挖埋困难时先填筑工作土台，然后在土台上挖坑埋设护筒。,护筒埋设是泥浆护壁成孔灌注桩施工的开端，护筒的位置、垂直度准确与否，对成孔成桩质量大有影响,护筒的作用,护筒的要求,控制桩位、导正钻具,防止孔口孔壁坍塌,提高孔内水头高度稳定孔壁,护筒顶面可作为测量基准面,用于测量孔深、钢筋笼下放深度、砼面位置、导管埋深,增加孔壁的静水压力,护筒内径大于钻头直径，,护筒顶端高度高出地下水位,护筒底端埋深：粘性土不小于,1.0,1.5m,，,砂土不小于,1.5m,护筒埋置偏差不大于,50,有钻杆导向的正、反循环回转钻宜大,100,，其它情况为,200,，深水处护筒内径宜大于,400,高出地下水位,1.0,2.0,米,护筒的种类,砖砌护筒,用于地下水位埋深大于,1.5m,且易于开挖的场地,木护筒,重复使用次数少，较少采用,钢护筒,坚固耐用，使用广泛,钢筋混凝土护筒,多用于大直径桩孔,泥浆配制与循环处理,泥浆的作用,保护孔壁,悬浮并携带钻渣,减小钻进阻力,泥浆的配制,利用所钻地层的粘土，采用清水钻进自然造浆,用泥浆搅拌机，或投入粘土靠钻具的冲击、回转造浆,泥浆循环系统,泥浆池：泥浆池（沉淀池加贮浆池）的容积，不小于同时施工的桩孔容积的,1.2,2.0,倍,沉淀池：单个沉淀池的容积可用同时开动的泥浆泵在沉淀时间的总排量来决定,循环槽：断面尺寸由工艺决定，循环槽应设,5,坡度。,沉淀时间由实验决定。（一般为,20,分钟）,正循环钻进因泵量小可采用小断面（,300250,）；反循环因泵量大可采用大断面（,500300,）,泥浆净化,自然沉降,机械净化,化学净化,振动筛除,0.5,以上，旋流除砂器除,0.5,以下颗粒,制浆池,沉淀池,贮浆池,出浆槽,进浆槽,钻孔,3,、钻进方法,循环槽,吸水管,水泵,水龙头,高压胶管,莲蓬头,水源箱,钻杆,钻头,全孔正循环原理示意图,采用钻机回转装置通过钻杆带动钻头回转切削破碎岩土；泥浆泵泵送的泥浆经过钻钻杆内腔输送致孔底，县浮并携带钻渣，再经钻杆与孔壁之间的间隙返回地面，实现排渣与护壁。,成孔直径不宜大于,1000mm,钻孔深度小于,40m,。,采用泥浆护壁、排渣,适应地层：填土、粘土、粉土、淤泥、砂土、基岩及卵石（含量小于,15%,、粒径小于,10mm,）。,适用条件,正循环存在的问题,口径大时，泥浆上返速度低，排渣困难，岩土重复破碎现象严重，受泥浆泵排量限制。,正循环回转钻进方法,1),钻机,转速低、扭矩大（低速马达）,通孔直径大,移位搬迁方便（钻机、钻塔安装于车辆或平台上）,2),泥浆泵,离心泵,-,流量大、重量轻、价格便宜，流量随管道阻力的增加而减小,往复泵,-,可多台并联使用增大排量，泵量基本不随管道阻力而变化,3),钻头,全面钻进用钻头,环状钻进用钻头,扩底钻头,全面钻进用钻头,环状钻进用钻头,鱼尾钻头,笼式刮刀钻头,组合牙轮钻头,内外压砂块式钢粒钻头,牙轮取芯钻头,硬质合金取芯钻头,钢粒取芯钻头,扩底,钻头,选用设计钻头考虑因素,适应地层特点；成孔直径大；全孔钻进；要控制超径；导向性能要好；加压或减压要方便、可靠。,出水口,刀刃,导向性差，遇局部阻力或侧向挤压易偏斜,鱼尾钻头,适用条件,适用于钻进粘土和砂土层,优点,制作简单，与孔底接触面积小，以较小的钻压便可获得较高的钻进效率,缺点,为克服这一缺点，可在钻头翼板上加焊导向笼,-,笼式鱼尾钻头,法兰,肋骨,圆钢管,硬质合金,笼式钻头,导向上腰带,导向下腰带,中心杆硬质合金,鱼尾钻头,横竖支撑,双腰带笼式钻头,适用条件,粘土、粉砂土、中、粗砂和细砂,优点,钻速快，排渣好，由于双腰带的导正作用与小钻头的定心作用，钻头工作平衡、摆动小（扩孔率小，可减小砼的灌注量），垂直精度高，破碎岩土效率高,法兰,肋骨,圆钢管,硬质合金,内螺旋钻头,螺旋片,筒体,推土盘,八角硬质合金,筒式钻头,适用条件,粘土层、砂卵砾石层,优点,钻进速度快，导向性好。内螺旋可对土体进行破碎，增加环状间隙泥浆流速，排渣好。,适用条件,第四纪各类粘土层、砂土、砂砾石层。,优点,钻进速度快，导向性好，排渣好。,全面钻进用钢粒钻头,钢板叠合式钢粒,钻头，四分之三面积的圆钢板为钻头工作唇面（厚,50,），以压住孔底工作钢粒转动，按钻头回转方向在一侧割出,35,导砂角，钻头体外加焊周长,300,、厚,20,的肋骨片，以防夹钻。,钢板叠合式钢粒钻头：广西某队用该型钻头直径,1200,，钻压,39.2KN,转速为,23,42r/min,，,冲洗液量,300L/min,时，在,砂岩中的小时进尺,0.09m,。,内外压砂块式钢粒钻头：广东某队用这种钻头（直径,1,米），钻进抗压强度为,110.6Mpa,的花岗岩，平均每小时钻进,1,米。,钢板叠合式,钢粒钻头,斜拉幅板,钻杆,沉淀管,钻头体,外,肋骨片,叠合,钢板,内外压砂块式钢粒钻头,，内外压砂块在平面上均布，角度互相错开，外压砂块间焊加强筋板底面上压砂面积小，要求钻头轴向压力相对较小。,1-,内压砂块；,2-,加强筋板；,3-,外压砂块；,4-,外管；,5-,心管；,6-,钻杆接头,组合牙轮钻头,需要较高的钻压，钻头价格较高,适用条件,硬土、基岩或卵砾石层,优点,钻进效率高,缺点,双吸口牙轮钻头,1-,超前三牙轮；,2-,吸渣口；,3-,中心管；,4-,导管；,5-,正刀牙轮,6-,边刀牙轮,7-,刀盘,接头,上盘,连杆,导向轴,扩孔翼片,矛式钻头,扩底,钻头,作用,：用于施工上小、下大的异径扩底灌注桩孔的“扩大头”孔段,适用条件,：粘性土、砂土地层。一般将孔径扩至原孔直径的,2.53.5,倍。,作用,：进行环状取芯钻进。,适用条件,：硬地层和基岩。,注：大口径取芯钻进的岩芯断取较困难，特别是在嵌岩桩取芯时钻进时，为了断取岩芯，有时需加长进尺。,环状钻进用钻头,钻杆,钻铤,稳定器,钻头,4,）钻,具,组合及特点,灌注桩钻孔要求,：口径大、深度浅钻孔弯曲小。,施工地层特点,：变化大，经常是卵、砾石及回填地层，软硬不均地层。,对设备要求,：回转扭矩大,对钻具要求,：导向性、刚性和稳定性均好,岩心楔断器和楔断岩心原理,导杆,重锤,接头,楔子,楔断器,岩心,吊绳,大,口径取芯钻进的岩芯断取比较困难，为断取岩芯，有时需增加进尺长度。,5,）钻,进,工艺参数特点,钻,压,：钻头作用于孔底岩石上的轴向压力,钻进基岩时,硬质合金钻头400600N/,颗,钢粒钻头,-,钻头唇面上,200300N/cm,2,牙轮钻头、翼状钻头,-,每厘米钻头直径,300500N,钻压选择,1,）大口径基础工程施工钻孔，由于孔深浅，增加钻压很难实现。,2,）在松散地层，实际钻压应保证冲洗液畅通、及时排渣。,3,）在基岩地层，通过配置加重钻铤或加重块来提高压力。,4,）一般为,10KN-25KN,。,钻杆,上导正器,加重块组,下导正器,牙轮钻头,如果无法达到要求的钻压怎么办？分级扩孔钻进,分级扩孔钻进,在相同条件下可增大钻压，一般情况下，常以,50,作为级差；或以设备能力通过计算以等切削量作为扩孔级差；,D,2,-,扩孔钻头直径；,D,1,-,前一级钻头直径；,S-,等切削面积,扩孔注意事项,扩孔钻头必须导向性好，以免孔斜；,压力不宜过大，尽可能不通过钻杆加压（钻头配重加压）；,转速宜低一点；,泵量宜大，排渣干净；,采用优质泥浆，钻具级配要好。,