土木工程施工-第6讲砼灌注桩施工

,土木工程施工,邵阳学院 土木专业,第,6,讲 砼灌注桩施工,第,2,章,地基处理与桩基工程,邵阳学院 杨宗耀,(,教授级高工,),1,干作业成孔灌注桩,2,泥浆护壁成孔灌注桩,3,沉管灌注桩,4,人工挖孔灌注桩,5,钢筋笼吊放,6,桩基检测*,砼灌注桩的施工特点,灌注桩直接在,桩位上成孔,，然后在孔内灌注砼而成。,该工艺能适应地层的变化、无需接桩、施工时无振动、无挤压、噪音小，适用于建筑物密集区。,第,6,讲,砼灌注桩施工,施工后需,要一定的,养护期，,不能立即,承受荷载,共,41,页,第,1,页,1,干作业成孔灌注桩,适用于成孔深度内无地下水的一般粘性、砂土及人工填土，勿需护壁，成孔深度,8,20m,、成孔直径,300,600mm,，不宜用于地下水位以下的各类土及淤泥质土。常用,螺旋钻机成孔,，亦可用洛阳铲成孔。,成孔原理：,电动机带动,钻杆转动,，使螺旋叶片,旋转削土,，土随螺旋叶片上升排出孔外。,第,6,讲,砼灌注桩施工,共,41,页,第,2,页,1.1,孔底清理,钻至设计深度后进行孔底清理，方法是,只钻不进、空转清土、提钻卸土,。,可在钻杆上换装,扩孔刀片,，扩底直径为桩身直径的,2.5,3.5,倍，在设计要求位置形成,葫芦桩,或,扩底桩,。,孔底虚土厚度：,磨擦力为主的桩不大于,300mm,，端承力为主的桩不大于,100mm,；,1.2,桩身或桩底扩孔,钢筋笼宜一次绑好，吊入孔内时注意勿碰孔壁，钢筋骨架过长时，可分段吊放，逐段焊接。砼应分层连续浇筑，分层厚度不大于,1.5m,。,1.3,施工要点,1,干作业成孔灌注桩,共,41,页,第,3,页,长螺旋钻机成孔施工,长螺旋钻机钻头,长螺旋钻机成孔近景,点击动画,螺旋钻成孔,1,干作业成孔灌注桩,共,41,页,第,4,页,2,泥浆护壁成孔灌注桩,泥浆护壁成孔是用,泥浆保护孔壁,、防止塌孔和排出土渣而成孔，不同土质和地下水位高低都适用。多用于含水量高的软土地区。,成孔机械有,回转钻机、潜水钻机、冲击钻,等，其中以回转钻机应用最多。,回转钻机是由动力装置带动有钻头的钻杆转动，由,钻头切削土壤,。切削形成的,土渣,，通过,泥浆循环排出桩孔,。根据泥浆循环方式的不同，分为,正循环回转钻机,和,反循环回转钻机,。,2.1,成孔机械及工艺,回转钻机成孔,第,6,讲,砼灌注桩施工,共,41,页,第,5,页,正循环回转钻机,成孔时,泥浆由钻杆内部注入,从钻杆底部喷出,，携带钻下的土渣沿孔壁向上经孔口带出并流入沉淀池，沉淀后的泥浆流入泥浆池再注入钻杆，由此进行循环。,步履式正反循环,冲击钻机,2.1,成孔机械及工艺,点击动画,正循环成孔,共,41,页,第,6,页,反循环回转钻机,成孔时,泥浆由钻杆与孔壁间的间隙流入钻孔,，由砂石泵在钻杆内形成真空，使钻下的,土渣由钻杆内腔吸出至地面而流向沉淀池,，沉淀后再流入泥浆池。,反循环工艺的泥浆上流的速度较高，排放土渣的能力强。,GW-40,型,全液压钻机,GW-35B,型钻机,FGZ,反循环,回转钻机,点击动画,反循环成孔,共,41,页,第,7,页,2.1,成孔机械及工艺,潜水钻机成孔,潜水钻机是一种旋转式钻孔机械，其动力、变速机构和钻头连在一起，加以密封，因而可以下放至孔中,地下水位以下,进行切削土壤成孔。用正循环工艺输入泥浆，进行护壁和将钻下的土渣排出孔外。,KQ,系列潜水工程钻孔机,共,41,页,第,8,页,2.1,成孔机械及工艺,冲击钻成孔,冲击钻主要用于在岩土层中成孔，成孔时将冲锥式钻头提升一定高度后以,自由下落的冲击力来破碎岩层,，然后用,掏渣筒,来掏取孔内的渣浆。,冲击钻成孔作业,冲击锥 掏碴筒,共,41,页,第,9,页,2.1,成孔机械及工艺,2.2.1,泥浆的作用,泥浆具有,保护孔壁,、,防止塌孔,、,排出土渣,及,冷却与润滑钻头,的作用。钻进中，护壁泥浆与钻孔的土屑混合，边钻边排出携带土屑的泥浆；当钻孔达到规定深度后，,运用泥浆循环进行孔底清渣,。,2.2,护壁泥浆,2.2.2,泥浆的组成,是由高塑性粘土或膨润土和水拌合的混合物，也可掺入,加重剂、分散剂、增粘剂,及,堵漏剂,等掺合剂。泥浆一般在现场制备，有些粘性土在钻进过程中可形成适合护壁的浆液，则可利用其作为护壁泥浆，即,“自造泥浆”,。,2,泥浆护壁成孔灌注桩,泥浆池,共,41,页,第,10,页,2.3,施工程序及方法,埋设钢护筒,在杂填土或松软土层中钻孔时，应在桩位处埋设钢护筒，以起,定位、保护孔口、维持水头,等作用。其内径应比钻头大,100mm,，埋入土中不少于,1m,。,泥浆注入,粘土中可采用,清水钻进、自造泥浆护壁,；砂土中钻进则应注入,制备泥浆,，注入泥浆密度控制在,1.1,左右，排出泥浆密度宜为,1.2,1.4,。钻进过程中，应保持护筒内,泥浆水位高于地下水位,。,2,泥浆护壁成孔灌注桩,插打钢护筒,共,41,页,第,11,页,第一次清孔：,钻孔达到设计标高后应进行清孔。以原土造浆的钻孔可用,“射水法”,，即,钻杆只转不进,（空转），,待泥浆密度降至,1.1,左右；注入制备泥浆的钻孔则应采用,“换浆法”,清孔，至换出的,泥浆密度小于,1.15,时方为合格。,第二次清孔：,在钢筋笼和导管安放后、水下砼浇灌前进行，在导管顶部安放,泵,及,皮笼,，用泵将泥浆压入导管内，再从孔底沿着导管外,置换沉渣,。第二次清孔标准是：孔深达到设计要求，沉渣厚度在,100mm,以内。,2.3,施工程序及方法,吊放钢筋笼及导管,共,41,页,第,12,页,2.3.6,水下浇灌砼：,具体内容,在第,3,章中介绍。,1,安放导管,2,导管就位,3,料斗贮料,4,连续浇注,5,提升导管,泥浆护壁,成孔的缺,点：,施工,现场环境,污染严重,共,41,页,第,13,页,2.3,施工程序及方法,2.4,钻孔灌注桩常见问题的处置,钻进过程中如发现排出的泥浆中不断,出现气泡,或泥浆,液面突然下降,，这表示有,孔壁坍陷,迹象。,预防及处理措施：,护筒周围用粘土填封密实，钻进过程中及时添加新鲜泥浆，使其高于孔外水位；遇流砂、松散土层时适当,加大泥浆比重,，,控制钻进速度,和,空转时间,；孔壁坍陷时应保持孔内泥浆液位并加大泥浆比重以稳孔护壁。,如孔坍陷严重，应提出钻具立即回填粘土，待孔壁稳定后再钻。,2.4.1,孔壁塌陷,2,泥浆护壁成孔灌注桩,共,41,页,第,14,页,2.4.1,钻孔偏斜,钻进过程中,钻杆不垂直,、,土层软硬不均,或,碰到孤石,都会引起,钻孔偏斜,；预防措施是钻机安装时对导架进行水平和垂直校正，发现,钻杆弯曲时应及时更换,，遇软硬土层应,低速钻进,；出现钻杆偏斜时可提起钻头，上下,反复扫钻,几次。如纠正无效，应于,孔中局部回填粘土至偏孔处,0.5m,以上，稳定后再重新钻进。,2,泥浆护壁成孔灌注桩,回转钻机的钻头,共,41,页,第,15,页,扩底灌注桩设备,3,沉管灌注桩,沉管灌注桩是利用,锤击打桩法,或,振动沉管法,将带有钢筋砼桩靴,(,或活辨式桩尖,),的钢桩管沉入土中，然后,边拔管边灌注砼,而成。,用锤击沉桩,设备沉管时,称为,“锤击,沉管灌注桩”,利用激振,器的振动,沉管时，,称为,“振,动沉管灌,注桩”,第,6,讲,砼灌注桩施工,共,41,页,第,16,页,立管对准桩位套入桩靴、压入土中检查低锤轻击检查有无偏移正常施打至设计标高第一次浇灌砼边拔管、边锤击、边继续浇灌砼安放钢筋笼、继续浇灌砼至桩顶设计标高。,施工程序,3.1,锤击沉管灌注桩,砼预制桩靴,点击动画,锤击沉管,3,沉管灌注桩,共,41,页,第,17,页,就位,用桩架吊起桩管，,关闭桩尖活瓣,或对准预设在桩位处的预制砼桩靴，,套入桩靴,。然后缓缓放下套管，压进土中。,桩管上端扣上桩帽，检查桩管与桩锤是否在,同一垂直线,上，桩管偏斜不大于,0.5%,时，即可起锤沉管。,先低锤轻击,，观察如,无偏移方可正常施打,，直至符合设计要求的,贯入度,或,标高,。,沉管,关闭桩管活瓣桩尖 桩管套入砼桩靴,3.1,锤击沉管灌注桩,共,41,页,第,18,页,砼浇灌,检查桩管内有无泥浆或水进入，即可灌注砼。第一次浇灌砼时桩管内应,尽量灌满,，拔管过程中应向桩管内继续浇灌砼，并使,桩管内砼保持略高于地面,。,拔管,在砼灌满桩管后，拔管即可进行。,一边拔管、一边锤击,，拔管的速度要均匀，一般土层以,1m/min,为宜，软弱土层以,0.3,0.8 m/min,为宜。,倒打拔管,的速度，单动汽锤不得少于,50,次,/min,，自由落锤不少于,40,次,/min,。在管底未拔至桩顶设计标高时，,倒打,和,轻击,不得中断。,共,41,页,第,19,页,3.1,锤击沉管灌注桩,跳打法,桩的,中心距小于,4,倍桩管外径,或,小于,2m,时，均应跳打。中间空出的桩，须待,邻桩砼达到设计强度的,50%,后方可施打。,为提高桩的质量和承载能力，可采用复打来扩大灌注桩的桩径。方法是：在第一次浇筑砼完毕、拔出桩管，消除管外壁上的污泥和桩孔周围地面的浮土，立即在原桩位再设,预制桩靴,或,合好,S,桩尖活瓣,，第二次复打沉入桩管，使,未凝固的砼向四周挤压扩大桩径,，然后再浇筑第二次砼。,复打法,点击动画,复打法沉桩,锤击沉管灌注桩的特殊施工方法有,跳打法,、,复打法,。,共,41,页,第,20,页,3.1,锤击沉管灌注桩,3.1.6,特殊施工方法,3.2,振动沉管灌注桩,振动沉管采用振动锤或振动冲击锤沉管，利用桩机强迫振动频率与土的自振频率相同时产生的,共振,而沉管。,沉桩前，将桩管下端,活瓣合拢,或,套入桩靴,，对准桩位，徐徐,放下桩管压入土中，勿使偏斜，即可开动激,振器沉管。桩管受振后与土体之间摩阻力减,小，同时利用振动锤自重在桩管上加压，桩,管即能沉入土中。,振动沉管灌注桩可采用,单打法,、,反插法,和,复打法,施工。,点击动画,振动沉管灌注桩,3,沉管灌注桩,共,41,页,第,21,页,在沉入土中的桩管内灌满砼，开动激振器振动,5,10s,后开始拔管，边振边拔；每拔,0.5,1m,，停拔振动,5,10s,，如此反复，直到桩管全部拔出。一般土层内拔管速度宜为,1.2,1.5m/min,，在软弱土层中宜为,0.6,0.8m/min,。,3.2.1,单打法,在桩管内灌满砼后，先振动再开始拔管，每次拔管高度,0.5,1.0m,，向下反插深度,0.3,0.5m,。如此反复进行，直至桩管全部拔出地面。,反插法能增大桩的截面，提高桩的承载能力，适宜在较差的软土地基上应用。,3.2.2,反插法,要求与锤击灌注桩相同。,3.2.3,复打法,3.2,振动沉管灌注桩,共,41,页,第,22,页,振动灌注桩的适用范围除与锤击灌注桩相同外,并适用于稍密及中密的碎石土地基。,沉管灌注桩的关键必须严格控制最后两个两分钟的贯入度，其值按设计要求、或试桩数据和当地施工经验确定。,共,41,页,第,23,页,3.2,振动沉管灌注桩,3.3,沉管灌注桩常见问题的处置,断桩检查：,露出地面的桩体可用,目测观察,，桩体在地下,2,3m,范围内断裂，用手或脚轻摇会有,浮振的感觉,，深处的断桩可采用,动测法,检测。,3.3.1,断桩,3,沉管灌注桩,共,41,页,第,24,页,防止断桩的措施：,主要是控制桩的,中心距大于,4,倍桩径,合理安排打桩施工顺序和桩架行走路线，采用,跳打法,和,控制时间法,使桩身砼终凝前避免振动和扰动，认真,控制拔管速度,。,断桩的处理：,断桩一经发现，应将断桩拔去，清理桩孔及接桩面，略增大桩身截面积再重新浇筑桩身砼。,桩靴进水,桩管沉至设计标高后，用,浮标,可测得桩底是否进水或进泥；,预防措施,是,桩尖活瓣间隙,或,预制桩头与桩管接触处,要严密，对缝隙较大的桩尖或桩头应及时修理或更换；出现桩靴进水或进泥情况时可,先在桩管内灌入,0.5m,高水泥砂浆，再灌入,1m,高砼，然后反插打下,。,缩颈,在流塑状态的淤泥质土打桩时，拔管过程中要设置浮标观测每,50,100cm,高度内砼的灌入量，根据灌入量和桩径的换算作出,桩形图,，根据桩形图是否异常来监测缩颈现象的发