钻孔灌注桩施工与检测技术

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1、n内容：内容：1 1、钢筋混凝土钻孔灌注桩施工方法和质量检验标准、钢筋混凝土钻孔灌注桩施工方法和质量检验标准2 2、基桩检测的方法与注意点、基桩检测的方法与注意点n桩基础桩基础是深基础应用最多的一种基础形式，它由沉入土中的桩桩和连接桩顶的承台或承台梁承台或承台梁组成。n桩的作用桩的作用是将上部建筑物的荷载传递到深处承载力较强的土层上，或将软弱土层挤密实以提高地基土的承载能力和密实度。（承载、加固承载、加固）n桩按受力情况分为桩按受力情况分为端承桩端承桩和和摩擦桩摩擦桩两种两种(图图2.1)2.1)v端承桩端承桩是穿过软弱土层而达到坚硬土层或岩层上的是穿过软弱土层而达到坚硬土层或岩层上的桩，上部

2、结构荷载主要由岩层阻力承受；施工时以桩，上部结构荷载主要由岩层阻力承受；施工时以进入持力层深度或控制贯入度为主，桩底标高可作进入持力层深度或控制贯入度为主，桩底标高可作参考。参考。v摩擦桩摩擦桩完全设置在软弱土层中，将软弱土层挤密实，完全设置在软弱土层中，将软弱土层挤密实，以提高土的密实度和承载能力，上部结构的荷载由以提高土的密实度和承载能力，上部结构的荷载由桩端阻力和桩侧阻力共同桩端阻力和桩侧阻力共同承受，施工时以桩底设计承受，施工时以桩底设计标高为主。标高为主。n 桩按施工方法分为桩按施工方法分为预制桩预制桩和和灌注桩灌注桩v预制桩预制桩根据沉入土中的方法，可分打入桩（锤击根据沉入土中的方

3、法，可分打入桩（锤击桩）、水冲沉桩、振动沉桩和静力压桩等；桩）、水冲沉桩、振动沉桩和静力压桩等；v灌注桩灌注桩是在桩位处成孔，然后放入钢筋骨架，再是在桩位处成孔，然后放入钢筋骨架，再浇筑混凝土而成的桩。灌注桩按成孔方法不同，浇筑混凝土而成的桩。灌注桩按成孔方法不同，有钻孔灌注桩、挖孔灌注桩、冲孔灌注桩、套管有钻孔灌注桩、挖孔灌注桩、冲孔灌注桩、套管成孔灌注桩及成孔灌注桩及爆扩成孔灌注桩等。爆扩成孔灌注桩等。n灌注桩灌注桩与预制桩相比，灌注桩具有不受地层变化限与预制桩相比，灌注桩具有不受地层变化限制，不需要接桩和截桩，节约钢材、振动小、噪制，不需要接桩和截桩，节约钢材、振动小、噪声声小等特点。小

4、等特点。n灌注桩按成孔方法分为泥浆护壁成孔灌注桩、沉管灌注桩按成孔方法分为泥浆护壁成孔灌注桩、沉管灌注桩、干作业钻孔灌注桩、人工挖孔灌注桩等。灌注桩、干作业钻孔灌注桩、人工挖孔灌注桩等。1 1 泥浆护壁成孔灌注桩泥浆护壁成孔灌注桩 n成孔机械有潜水钻机、冲击钻机、冲抓锥等。成孔机械有潜水钻机、冲击钻机、冲抓锥等。n泥浆护壁成孔灌注桩的泥浆护壁成孔灌注桩的施工工艺流程施工工艺流程：测定桩位、埋设护筒、桩机就位、制备泥浆、机械测定桩位、埋设护筒、桩机就位、制备泥浆、机械(潜潜水钻机、冲击钻机等水钻机、冲击钻机等)成孔、泥浆循环出渣、一次清孔、成孔、泥浆循环出渣、一次清孔、安放钢筋骨架、下导管、二次

5、清孔、浇筑水下混凝土。安放钢筋骨架、下导管、二次清孔、浇筑水下混凝土。1.1 1.1 埋设护筒和制备泥浆埋设护筒和制备泥浆 钻孔前，在现场放线定位，按桩位挖去桩孔表层钻孔前，在现场放线定位，按桩位挖去桩孔表层土，并埋设护筒。护筒高土，并埋设护筒。护筒高112 2m m，上部设，上部设1 12 2个溢浆孔，个溢浆孔，是用厚是用厚4 48 8mmmm钢板制成的圆筒，其内径应大于钻头直钢板制成的圆筒，其内径应大于钻头直径径200200mmmm。护筒的作用护筒的作用：固定桩孔位置，保护孔口，：固定桩孔位置，保护孔口，防止地面水流入，增加孔内水压力，防止塌孔，成孔防止地面水流入，增加孔内水压力，防止塌孔

6、，成孔时引导钻头时引导钻头的方向。的方向。在钻孔过程中，向孔中注入相对密度为的泥在钻孔过程中，向孔中注入相对密度为的泥浆，使桩孔内孔壁土层中的孔隙渗填密实，避免孔浆，使桩孔内孔壁土层中的孔隙渗填密实，避免孔内漏水，保持护筒内水压稳定；泥浆相对密度大，内漏水，保持护筒内水压稳定；泥浆相对密度大，加大了孔内的水压力，可以稳固孔壁，防止塌孔；加大了孔内的水压力，可以稳固孔壁，防止塌孔；通过循环泥浆可将切削的泥石渣悬浮后排出，起到通过循环泥浆可将切削的泥石渣悬浮后排出，起到携砂、排土的作用。携砂、排土的作用。1.2 1.2 成孔成孔 (1)潜水钻机成孔潜水钻机成孔 n潜水钻机成孔示意图如右图所示。GP

7、S-10型型GPS-15型型型号型号GPS-10底座通孔直径底座通孔直径(m)(m)1 1钻孔深度钻孔深度(m)(m)50 50转盘最大扭矩（转盘最大扭矩（kn.mkn.m）6 6转盘转速转盘转速（正反）（正反）(r/min)(r/min)44,77,139 44,77,139主卷扬机单绳主卷扬机单绳提升能力提升能力(kn)(kn)30 30副卷扬机单绳副卷扬机单绳提升能力提升能力(kn)(kn)20 20钻塔额定负荷（钻塔额定负荷（knkn）180 180钻机有效高度钻机有效高度(m)(m)9 9钻机功率钻机功率(kw)(kw)30 30主机外形主机外形(工作状态工作状态)(m)(m)5 5

8、2.92.910.310.3主机重量主机重量(t)(t)6.47 6.47n潜水钻机潜水钻机是一种旋转式钻孔机，防水电机的变速机是一种旋转式钻孔机，防水电机的变速机和钻头密封在一起，由钻杆定位后潜入水、泥浆中和钻头密封在一起，由钻杆定位后潜入水、泥浆中进行钻孔。注入泥浆后通过进行钻孔。注入泥浆后通过正循环或反循环正循环或反循环排渣法排渣法将孔内切削土粒、石渣排至孔外。将孔内切削土粒、石渣排至孔外。潜水钻机成孔排渣有潜水钻机成孔排渣有正循环排渣正循环排渣和和泵举反循环排渣泵举反循环排渣两种。两种。n正循环排渣法正循环排渣法:正循环旋转钻孔正循环旋转钻孔：泥浆由泥浆泵以高压从泥泥浆由泥浆泵以高压从

9、泥浆池输进钻杆内腔，经钻头的出浆口射出浆池输进钻杆内腔，经钻头的出浆口射出。底部的钻头在旋转。底部的钻头在旋转时将土层搅成为钻渣，被泥浆悬浮，随泥浆上升而溢出，经过时将土层搅成为钻渣，被泥浆悬浮，随泥浆上升而溢出，经过沉浆池沉淀净化，泥浆再循环使用。孔壁靠泥浆压力保护。沉浆池沉淀净化，泥浆再循环使用。孔壁靠泥浆压力保护。n 反循环旋转钻孔反循环旋转钻孔：反循环的冲洗液刚好与正循环的路由相反循环的冲洗液刚好与正循环的路由相反。反。在真空泵的作用下，混合物通过钻头进入钻杆内腔，最后在真空泵的作用下，混合物通过钻头进入钻杆内腔，最后排泄到沉淀池中净化，再供使用。由于钻杆内径较井孔直径小排泄到沉淀池中

10、净化，再供使用。由于钻杆内径较井孔直径小得多，故钻杆内泥水上升比正循环快得多，故钻杆内泥水上升比正循环快4545倍，在桥梁钻孔桩成孔倍，在桥梁钻孔桩成孔中处于主导地位。中处于主导地位。n正反循环特点正反循环特点 反循环相对比正循环要反循环相对比正循环要好好，首先反循环，首先反循环成孔快成孔快，缩短了成孔时，缩短了成孔时间，不易发生坍孔、缩颈等事故；其次反循环几乎不用单独花时间间，不易发生坍孔、缩颈等事故；其次反循环几乎不用单独花时间清孔，清孔，成桩质量成桩质量要比正循环要比正循环好好。但是反循环但是反循环技术相对复杂技术相对复杂、对操作工人的技术要求相对比较高、对操作工人的技术要求相对比较高,

11、操作不当容易引起塌孔操作不当容易引起塌孔,而且反循环钻机的而且反循环钻机的价格比较高价格比较高。正循环钻。正循环钻机只要用一台泥浆泵机只要用一台泥浆泵,而反循环钻机则需要两台泥浆泵而反循环钻机则需要两台泥浆泵,或一台泥浆或一台泥浆泵和一台空气压缩机泵和一台空气压缩机.因此，因此，经常采用正循环钻孔，反循环清孔经常采用正循环钻孔，反循环清孔，在大型桥梁工程桩，在大型桥梁工程桩中大多采用反循环施工。中大多采用反循环施工。一次清孔就是终孔后把钻杆提起一点利用钻头的搅动将钻渣通一次清孔就是终孔后把钻杆提起一点利用钻头的搅动将钻渣通过正循环排出，二次清孔是把钻头钻杆取出后、钢筋笼和导管下好过正循环排出，

12、二次清孔是把钻头钻杆取出后、钢筋笼和导管下好后用导管清的，是泵吸反循环清孔。后用导管清的，是泵吸反循环清孔。回钻刮刀钻头回钻刮刀钻头牙轮钻头牙轮钻头 开钻前一定要检测钻头的直径是否符合规范要求。开钻前一定要检测钻头的直径是否符合规范要求。(2)冲击钻成孔冲击钻成孔 n冲击钻机通过机架、卷扬机把带刃的重钻头冲击钻机通过机架、卷扬机把带刃的重钻头(冲击锤冲击锤)提高到一定高度，靠自由下落的冲击力切削破碎岩层提高到一定高度，靠自由下落的冲击力切削破碎岩层或冲击土层成孔。或冲击土层成孔。n冲击钻头形式有冲击钻头形式有十字形、工字形、人字形十字形、工字形、人字形等，一般常等，一般常用十字形冲击钻头。用十

13、字形冲击钻头。n冲孔前应埋设钢护筒，并准备好护壁材料。冲孔前应埋设钢护筒，并准备好护壁材料。n冲击钻机就位后，校正冲锤中心对准护筒中心，在冲击钻机就位后，校正冲锤中心对准护筒中心，在冲程冲程m m范围内应低提密冲，并及时加入石块与泥浆范围内应低提密冲，并及时加入石块与泥浆护壁，直至护筒下沉护壁，直至护筒下沉3 34 4m m以后，冲程可以提高到以后，冲程可以提高到m m，转入正常冲击，随时测定并控制泥浆相对密度。，转入正常冲击，随时测定并控制泥浆相对密度。n施工中，应经常检查钢丝绳损坏情况、卡机松紧程施工中，应经常检查钢丝绳损坏情况、卡机松紧程度、转向装置是否灵活，以免掉钻。度、转向装置是否灵

14、活，以免掉钻。(3)冲抓锥成孔冲抓锥成孔n冲抓锥冲抓锥(图图)锥头上有一重铁块和活动抓片，通过机架和卷锥头上有一重铁块和活动抓片，通过机架和卷扬机将冲抓锥提升到一定高度，下落时松开卷筒刹车，抓扬机将冲抓锥提升到一定高度，下落时松开卷筒刹车，抓片张开，锥头便自由下落冲入土中，然后开动卷扬机提升片张开，锥头便自由下落冲入土中，然后开动卷扬机提升锥头，这时抓片闭合抓土。冲抓锥整体提升至地面上卸去锥头，这时抓片闭合抓土。冲抓锥整体提升至地面上卸去土渣，依次循环成孔。土渣，依次循环成孔。n冲抓锥成孔施工过程、护筒安装要求、泥浆护壁循环等与冲抓锥成孔施工过程、护筒安装要求、泥浆护壁循环等与冲击成孔施工相同

15、。冲击成孔施工相同。n适用于松软土层适用于松软土层(砂土、粘土砂土、粘土)中中冲抓冲抓，但遇到坚硬土层时，但遇到坚硬土层时宜换用宜换用冲击钻冲击钻施工。施工。旋挖钻机旋挖钻机 n先进的监控仪表（如发动机和液压系统自动监测和报警系统、钻孔深度显示、钻桅自动测斜纠偏装置）。主要适于砂土、粘性土、粉质土等土层施工。验孔、清孔验孔、清孔 n验孔验孔是检查桩位、直径、深度和孔道情况；是检查桩位、直径、深度和孔道情况；n清孔清孔即清除孔底沉渣、淤泥浮土，减少桩基的沉降量，提高即清除孔底沉渣、淤泥浮土，减少桩基的沉降量，提高承载力。承载力。反循环清孔：反循环清孔：n泥浆护壁成孔清孔时，对于土质较好不易坍塌的

16、桩孔，可用泥浆护壁成孔清孔时，对于土质较好不易坍塌的桩孔，可用空气吸泥机清孔空气吸泥机清孔，气压为，气压为MPaMPa，使管内形成强大高压气流向上，使管内形成强大高压气流向上涌，同时不断地补足清水，被搅动的泥渣随气流上涌从喷口涌，同时不断地补足清水，被搅动的泥渣随气流上涌从喷口排出，直至喷出清水为止。排出，直至喷出清水为止。n对于稳定性较差的孔壁应采用对于稳定性较差的孔壁应采用泥浆循环法清孔泥浆循环法清孔或抽筒排渣，或抽筒排渣，清孔后的泥浆相对密度应控制在。清孔后的泥浆相对密度应控制在。n泥浆的选择：泥浆的选择：泥浆的选择要根据土质来确定。一般原泥浆的选择要根据土质来确定。一般原土造浆比人工浆

17、要便宜。如果土层是粘性土层，就可土造浆比人工浆要便宜。如果土层是粘性土层，就可以原土造浆。如果土层中砂比较多的话，不适合原土以原土造浆。如果土层中砂比较多的话，不适合原土造浆，用人工浆。（造浆，用人工浆。（膨润土膨润土）1.4 1.4 浇浇筑水下混疑土筑水下混疑土 n泥浆护壁成孔灌注混凝泥浆护壁成孔灌注混凝土的浇筑是在水中或泥土的浇筑是在水中或泥浆中进行的，故称为浇浆中进行的，故称为浇筑水下混凝土。筑水下混凝土。n水下混凝土浇筑常用导水下混凝土浇筑常用导管法管法(图图2.17)。n清孔以后灌注以前，在孔底会有一清孔以后灌注以前，在孔底会有一定量的泥浆沉淀，定量的泥浆沉淀，混凝土初灌量混凝土初灌

18、量就就是为了保证灌入的混凝土能将导管是为了保证灌入的混凝土能将导管埋置一定的深度（埋置一定的深度（1 1.0 0m m以上以上），），将浮浆往上赶，从而保证整根桩混将浮浆往上赶，从而保证整根桩混凝土的连续性，这样在整根桩之间凝土的连续性，这样在整根桩之间就不会出现泥浆夹层。就不会出现泥浆夹层。n混凝土初灌量混凝土初灌量V V，应能满足浇筑导管，应能满足浇筑导管初次埋量深度初次埋量深度h2h2（）和填充导管底）和填充导管底部间隙部间隙h3h3（）的需要。等初灌混凝）的需要。等初灌混凝土足量灌入后，土足量灌入后，满足导管内混凝土柱满足导管内混凝土柱和管外泥浆柱的压力平衡和管外泥浆柱的压力平衡。n

19、ch1ch1wHwwHwnh1h1wHw/c wHw/c （ww为泥浆比重，为泥浆比重，cc为混凝土比重，为混凝土比重，HwHw为孔内混凝土为孔内混凝土面以上深度。）面以上深度。）1.4 1.4 浇浇筑水下混疑土筑水下混疑土 n混凝土初灌量计算公式为：混凝土初灌量计算公式为：VrVr2 2h1+KRh1+KR2 2H H，式中式中r r为导管内半径，为导管内半径，R R为钻孔半径，为钻孔半径，h1h1为导管内混凝土柱高度，为导管内混凝土柱高度，H=h2+h3 H=h2+h3，K K为充盈系数，可取为充盈系数，可取 。n随着混凝土的上升，随着混凝土的上升，要适当提升和拆卸导要适当提升和拆卸导管，

20、导管底端埋入混管，导管底端埋入混凝土面以下一般应凝土面以下一般应保保持持4m4m左右，不宜大左右，不宜大于于6m6m和不得小于，严和不得小于，严禁把导管底端提出混禁把导管底端提出混凝土面。凝土面。(h2=h2=4m4m)1.5 1.5 灌注桩施工质量灌注桩施工质量n灌注桩施工质量检查包括：成孔及清孔、钢筋骨架灌注桩施工质量检查包括：成孔及清孔、钢筋骨架制作及安放、混凝土搅拌及灌注等三个施工过程的制作及安放、混凝土搅拌及灌注等三个施工过程的质量检查质量检查。1.5.1 1.5.1 成孔质量检查及要求成孔质量检查及要求(1)(1)桩的桩位偏差必须符合桩的桩位偏差必须符合表表2.6的规定，桩顶标高至

21、少要比的规定，桩顶标高至少要比设计标高高出设计标高高出0.5m。（。（超灌的原因？）超灌的原因？）(2)灌注桩成孔深度的控制要求灌注桩成孔深度的控制要求v泥浆护壁成孔应达到设计规定的泥浆护壁成孔应达到设计规定的深度深度或进入或进入持力层持力层达达到设计要求。到设计要求。v灌注桩的沉渣厚度：当以摩擦力为主时，不得大于灌注桩的沉渣厚度：当以摩擦力为主时，不得大于150150mmmm；当以端承力为主时不得大于；当以端承力为主时不得大于5050mm。H孔深;H持力层面深;H进入持力层深；L桩长;L桩顶至地面深；LL加灌高度加灌高度；LL有效桩长；有效桩长；hh钻头高；钻头高；取持力层持力层面合格渣样渣

22、样时间：月 日 时 分持力层面判定深度：米 终孔判定深度：米终孔取渣样时间终孔取渣样时间：月 日 时 分终孔深度：米无沉渣面深（一次清孔一次清孔）：米二次清孔二次清孔渣面深：管外 米 管内 米桩顶至地面深度：米砼配合比：初灌方量初灌方量：砼浇灌车数：灌入体积(m3)：砼理论体积砼理论体积(m3)(m3)：充盈系数：充盈系数：注：适用于支承于基岩或砂砾石层的注：适用于支承于基岩或砂砾石层的端承桩施工记录端承桩施工记录。表2.6 灌注桩的平面位置和垂直度的允许偏差 序号成 孔 方 法 桩径允许偏差(mm)垂直度允许偏差(%)桩位允许偏差(mm)13根、单排桩基垂直中心线方向和群桩基础的边桩 条形桩

23、基沿中心线方向和群桩基础的中间桩 1泥浆护泥浆护壁灌注壁灌注桩桩D1000mm50 1000mm50100+0.01H150+0.01H2套管成孔灌注桩 D500mm-20500mm1001503干作业成孔灌注桩-201701504人工挖孔桩 混凝土护壁+50 0.550150钢套管护壁+501检查每根桩的实际灌注量 8桩顶标高 mm+30-50水准仪，需扣除桩顶浮浆层及劣质桩体 1.5.3 1.5.3 施工验收资料施工验收资料桩基施工验收应包括下列资料：(1)工程地质勘察报告、桩基施工图、图纸会审纪要、设计变更单及材料代用通知单等。(2)经审定的施工组织设计、施工方案及执行中的变更情况。(3

24、)桩位测量放线资料。(4)桩孔、钢筋、混凝土工程施工等隐蔽记录及各分项工程质量检查验收单及施工记录。(5)成桩质量检查报告。(6)单桩承载力检测报告。(7)基坑挖至设计标高的桩位竣工平面图及桩顶标高图。1.5.4 1.5.4 桩基础工程安全技术桩基础工程安全技术(1)桩基础工程施工区域，应实行封闭式管理。(2)按不同类型桩的施工特点，制定相应的安全措施。泥浆池的围护与及时外运桩头空灌部分的回填桩机的稳固钢筋笼吊装临时用电的管理（三级配电三级保护，主要是漏电）凿桩2 2基桩检测基桩检测 工程桩应进行工程桩应进行单桩承载力和桩身完整性单桩承载力和桩身完整性抽样检测。抽样检测。基桩检测方法根据检测目

25、的有如下几点方法：基桩检测方法根据检测目的有如下几点方法：单桩竖向抗压静载试验单桩竖向抗压静载试验单桩竖向抗拔静载试验单桩竖向抗拔静载试验单桩水平静载试验单桩水平静载试验钻芯法钻芯法低应变法低应变法高应变法高应变法声波透射法声波透射法检测工作一般由业主委托，由专业检测单位进行检测。检测工作一般由业主委托，由专业检测单位进行检测。混凝土桩的桩身完整性检测的抽检数量应符合下列规定：混凝土桩的桩身完整性检测的抽检数量应符合下列规定：柱下三桩或三桩以下的承台抽检桩数不得少于柱下三桩或三桩以下的承台抽检桩数不得少于1 1根。根。设计等级为甲级，或地质条件复杂、成桩质量可靠性较低设计等级为甲级，或地质条件

26、复杂、成桩质量可靠性较低的灌注桩，抽检数量不应少于总桩数的的灌注桩，抽检数量不应少于总桩数的30%30%，且不得少于，且不得少于2020根；其他桩基工程的抽检数量不应少于总桩数的根；其他桩基工程的抽检数量不应少于总桩数的20%20%，且不得少于且不得少于1010根。根。一般设计或地方上要求一般设计或地方上要求100%100%检测。检测。单桩竖向抗压承载力静载验收检测：单桩竖向抗压承载力静载验收检测：抽检数量不应少于总桩数的抽检数量不应少于总桩数的1%1%，且不少于，且不少于3 3根；当总桩数在根；当总桩数在5050根根以内时，不应少于以内时，不应少于2 2根。根。对于承受拔力和水平力较大的建筑

27、桩基，应进行单桩竖向抗拔、水对于承受拔力和水平力较大的建筑桩基，应进行单桩竖向抗拔、水平承载力检测。检测数量不应少于总桩数的平承载力检测。检测数量不应少于总桩数的1%1%，且不少于，且不少于3 3根。根。承载力检测前的休止时间除应符合下表：承载力检测前的休止时间除应符合下表：土的类别土的类别 休止时间（休止时间（d d）土的类别土的类别 休止时间（休止时间（d）砂土砂土7 7黏黏性性土土非饱和非饱和15粉土粉土1010饱和饱和25注：对于泥浆护壁灌注桩，宜适当延长休止时间。（泥注：对于泥浆护壁灌注桩，宜适当延长休止时间。（泥皮理论、皮理论、工程实例工程实例）桩身完整性类别桩身完整性类别分类原则

28、分类原则类桩类桩桩身完整桩身完整类桩类桩桩身有轻微缺陷，不会影响桩身结桩身有轻微缺陷，不会影响桩身结构承载力的正常发挥构承载力的正常发挥类桩类桩桩身有明显缺陷，对桩身结构承载桩身有明显缺陷，对桩身结构承载力有影响力有影响类桩类桩桩身存在严重缺陷桩身存在严重缺陷类桩处理的方法类桩处理的方法桩身完整性分类桩身完整性分类2.8 2.8 堆载时，加载量不应小于设计要求的单堆载时，加载量不应小于设计要求的单桩承载力特征值的倍桩承载力特征值的倍。（浙江省可取倍，具体根据设计）（浙江省可取倍，具体根据设计）堆载式静载荷试验堆载式静载荷试验施工后的工程桩验收检测宜采用施工后的工程桩验收检测宜采用慢速维持荷载法慢速维持荷载法。当有成熟的地区经验时，。当有成熟的地区经验时，也可采用快速维持荷载法。也可采用快速维持荷载法。