鉆孔灌注樁施工技術

鉆孔灌注樁施工技術培訓課件

目錄

一、前言

各種鉆機的適用范圍

各種鉆機的工作原理及優(yōu)缺點三、鉆孔灌注樁的施工工藝四、質量通病及防治措施

二、鉆機選型2023/9/213一、前言1.樁基工程為隱蔽工程，是橋梁工程的重要部位，其施工質量的優(yōu)劣直接影響到橋梁的整體質量。如發(fā)生質量事故，無修補的可能，只能作廢樁處理，因此而產生的費用巨大。2.在近期的質量巡查中發(fā)現(xiàn)，目前施工的橋梁樁基工程施工質量略有下降，同時考慮到本項目將有幾座小橋的樁基即將展開施工，為了更好地控制樁基的施工質量，使一線的施工技術管理人員充分掌握樁基施工中關鍵的控制環(huán)節(jié)和施工細節(jié)，特組織本次培訓。二、鉆機選型

鉆孔灌注樁的施工設備主要有三種：1、沖擊鉆機2、回旋鉆機（正循環(huán)和反循環(huán)）3、旋挖鉆機鉆機選擇考慮的因素：根據鉆孔地質情況、樁徑樁長及施工條件選擇鉆機類型，同時還要兼顧施工工期和經濟成本等因素影響。1、沖擊鉆機適用范圍：

粘性土、砂類土、礫石、卵石、漂石、軟硬巖層及各種復雜地質。2、回旋鉆機適用范圍：

（１）正循環(huán)：粘性土、砂類土、含少量礫石、卵石（含量小于２０％）、軟巖。（２）反循環(huán)：粘性土、砂類土、含少量礫石、卵石（含量小于２０％，粒徑小于鉆桿內徑的2/3）、軟巖。３、旋挖鉆機適用范圍：各種土質地層，砂類土、礫石、卵石及軟－中硬巖。

各種鉆機的適用范圍

1.沖擊鉆

利用沖擊鉆頭進行沖擊破碎形成樁孔，主要用于地質較硬、有巖石等較硬地層的鉆孔施工。

目前國內主要有手動拉桿式和自動式兩種。在地基承載力較大的地質情況下，無法采用回轉鉆和旋挖鉆成孔，此時可采用沖擊鉆。優(yōu)點：適應于各種地質，尤其可用于地基承載力較大的地質情況。缺點：動力功率大耗電率高，移動不便，沖擊振動有噪音影響周圍環(huán)境。需設泥漿池、沉淀池。

各種鉆機工作原理及優(yōu)缺點（1）手動式拉桿式沖擊鉆：應用較為廣泛的一種沖擊鉆。依靠錘頭的自身重量向下沖擊巖層，然后由卷揚機通過鋼絲繩提升錘頭。優(yōu)點：對于堅硬地層，可以人工控制錘頭的沖程，加大對地層的沖擊力度，縮短成孔時間。缺點：工作需要人工拉桿進行操作，增大了人力支出。手動拉桿式沖擊鉆各種鉆機工作原理及優(yōu)缺點（2）自動式沖擊鉆：近幾年的手動式演化版，俗稱磕頭鉆。主要優(yōu)點：移動方便，鉆頭可自動上下移動打鉆節(jié)省人力。主要缺點：鉆頭沖程可調控范圍過小，碰到堅硬地層不能用大沖程沖擊巖層。另一個缺點與其移動方便相輔相成：輪胎易下陷。自動式沖擊鉆各種鉆機工作原理及優(yōu)缺點十字鉆頭各種鉆機工作原理及優(yōu)缺點沖擊鉆孔的施工要點鄰孔混凝土達2.5MPa后開鉆；開孔小沖程；孔深為鉆頭高加沖程后正常沖擊。中、低沖程：1～2m中等沖程：2～3m高沖程：3～5m分級擴鉆粘性土、風化層、礫砂石等砂卵石等基巖、漂石和密實卵石層十字形鉆頭鉆1.5m以上孔徑分2級管形鉆頭0.7m以上孔分2～4級2.回旋鉆：在泥漿護壁的條件下利用鉆頭旋轉的力對地層進行旋轉沖擊從而形成樁孔?；匦@根據泥漿的循環(huán)方式分為正循環(huán)和反循環(huán)兩種。

回旋鉆在粘土、亞粘土、淤泥類土質和粉砂層地質施工中優(yōu)勢明顯，施工速度僅次于旋挖鉆，且施工成本比旋挖鉆低?，F(xiàn)在又出現(xiàn)車載循環(huán)鉆，移動方便快捷。但也需要配置泥漿池和沉淀池，容易造成施工場地臟、亂、差。各種鉆機工作原理及優(yōu)缺點鉆具——單頭螺旋鉆頭單頭土螺旋鉆頭混層單頭螺旋鉆頭單頭巖石螺旋鉆頭各種鉆機工作原理及優(yōu)缺點鉆具——雙頭螺旋鉆頭雙頭土螺旋鉆頭雙頭較硬巖螺旋鉆頭雙頭錐螺旋鉆頭雙頭軟巖螺旋鉆頭雙頭硬巖螺旋鉆頭各種鉆機工作原理及優(yōu)缺點正循環(huán)：是用泥漿泵將泥漿以一定壓力通過空心鉆桿頂部，從鉆桿底部噴出，底部的鉆錐在旋轉時將土壤攪松成為鉆渣，被泥漿懸浮，隨泥漿上升而溢出流至孔外的泥漿槽，經過沉淀池中沉淀凈化，再循環(huán)使用。優(yōu)點：護壁效果好，施工無振動無噪音無擠壓。缺點：

靠鉆井液(泥漿)的自然循環(huán)方式排渣,所以循環(huán)能力和排渣能力都比較弱,只能排出一部分鉆渣,而且顆粒比較大的鉆渣也不能排出來,鉆井里殘留的沉渣比較多,影響了鉆進速度,鉆具的磨損也比較大。

各種鉆機工作原理及優(yōu)缺點正循環(huán)鉆結構示意圖反循環(huán)：泥漿是用泥漿泵從鉆井的井口(鉆桿外面)向鉆井里輸送,再用壓縮空氣或泥漿泵,從鉆桿的中間抽出來。優(yōu)點：循環(huán)能力和排渣能力都比較強,不但排渣干凈,而且顆粒比較大的鉆渣也能排出來，使清孔時間大大縮短，且無噪音污染。缺點：水壓和泥漿比重管理不當容易坍孔。接長鉆桿時裝卸麻煩，鉆渣容易堵塞管路。各種鉆機工作原理及優(yōu)缺點反循環(huán)鉆結構示意圖正反循環(huán)成孔，現(xiàn)在是在護筒上拉十字線，是使鉆機的鉆頭對準樁的中心線，等鉆機對準后往護筒里放水，采用泥漿護壁進行鉆孔3.旋挖鉆:主要鉆進工藝有三種：干式鉆進、清水孔鉆進和泥漿護壁鉆進。其主要特點為自帶履帶移動方便和成孔速度快，孔底干凈。主要適于砂土、粘性土、粉質土等土層施工，最大成孔直徑可達1.5～4m，最大成孔深度為60～90m，可以滿足各類大型基礎施工的要求。主要缺點是較硬巖層無法施工，機械運輸不便。各種鉆機工作原理及優(yōu)缺點各種鉆機工作原理及優(yōu)缺點鉆具——單底鉆斗粘土層單底鉆斗凝灰?guī)r單底鉆斗各種鉆機工作原理及優(yōu)缺點泥漿備料泥漿池終孔質量檢查清孔下鋼筋籠及聲測管安裝導管檢查沉砟厚度及泥漿指標水下混凝土澆筑拔除護筒成樁質量檢驗泥漿沉淀池混凝土制備輸送拼裝導管檢查鋼筋籠制作檢查標高施工準備平整場地樁位放樣埋設護筒鉆機就位試樁鉆進制作試件循環(huán)造漿抽砟三、鉆孔灌注樁施工工藝

1.工藝流程圖成孔下導管和鋼筋籠灌注水下混凝土成樁簡要圖示：三、鉆孔灌注樁施工工藝

2.施工準備：（1）場地平整對于鉆孔樁施工需要占用的場地，施工前應先清除地表雜物，平整壓實鉆機需要的施工平臺。陸地:清除雜物、換除軟土、平整壓實，場地位于陡坡時，也可用枕木、型鋼等搭設工作平臺。淺水：在淺水中，宜用筑島圍堰法施工，筑島面積按鉆孔方法、設備大小等決定。深水：水中圍堰，搭設平臺。

三、鉆孔灌注樁施工工藝

（2）現(xiàn)場調查因鉆孔樁機械均屬大型設備，施工前必須對鄰近區(qū)域的地下管線及構筑物位置和分布情況調查清楚。對于跨越河流的還要考慮汛期防洪安全要求。（3）測量放樣施工前應對各樁中心進行測量放樣并復核測量，無誤后及時測放護樁。三、鉆孔灌注樁施工工藝護筒的作用：

（1）定位。（2）避免孔口周圍雜物掉入孔內。（3）保持泥漿水位，防止坍孔。2023/9/21263.護筒埋置護筒是埋置于鉆孔樁孔口的一個圓筒，在進行埋置護筒前必須進行測量放樣，因護筒一經埋置，樁位就已確定。三、鉆孔灌注樁施工工藝3.護筒的埋置要求（1）鉆孔前，在現(xiàn)場放線定位，護筒中心豎直線與樁中心線重合，平面允許誤差為50mm，傾斜不大于1％。（2）在旱地上埋設護筒要采用人工挖孔埋設，外圍用粘土夯填。埋置深度：宜為護筒外徑的１－１.５倍但不得小于1m（3）護筒頂面宜高出施工水位或地下水位2m，還應滿足孔內

泥漿面的高度要求，在旱地或筑島時還應高出施工地面0.5m。（4）多節(jié)護筒連接時，接縫應牢固，不漏水。2023/9/2127三、鉆孔灌注樁施工工藝4.泥漿制備泥漿作用：在孔壁形成泥皮穩(wěn)定孔壁、潤滑鉆具、懸浮鉆渣用于正循環(huán)排渣。泥漿組成及要求：(1)泥漿比重：正循環(huán)回轉鉆機、沖擊鉆機使用管形鉆頭鉆孔時，入孔泥漿比重為1.1～1.3；沖擊鉆機使用實心鉆頭鉆孔時，孔底泥漿比重不宜大于：砂黏土為1.3；大漂石、卵石層為1.4；巖石為1.2。反循環(huán)回轉鉆機入孔泥漿比重可為1.05～1.15。(2)黏度：一般地層16～22s，松散易坍地層19～28s。(3)含砂率：新制泥漿不大于4%。(4)膠體率：不小于95%。(5)PH值：應大于8。28三、鉆孔灌注樁施工工藝4.泥漿制備2023/9/2129三、鉆孔灌注樁施工工藝5.鉆孔施工2023/9/2131

（1）安裝鉆機前，底架應墊平，保持穩(wěn)定，不得產生位移和沉陷。鉆頭或鉆桿中心與護筒中心偏差不得大于5cm。（2）無論采用哪種方法鉆孔，開孔的孔位必須準確，應使初成孔壁豎直、圓順、堅實。（3）鉆孔時，孔內水位宜高于護筒底腳0.5m以上或地下水位以上1.5～2.0m。在沖擊鉆進中取渣和停鉆后，應及時向孔內補水或泥漿，保持孔內水頭高度和泥漿比重及粘度。（4）鉆孔時，起、落鉆頭速度宜均勻，不得過猛或驟然變速，孔內出土不得堆積在鉆孔周圍。（5）鉆孔作業(yè)應連續(xù)進行，鉆孔過程中應經常檢查并記錄土層變化情況，并與地質剖面圖核對，留置好各地層渣樣。鉆孔到達設計深度后，應對孔位、孔徑、孔深進行檢驗，并填寫鉆孔記錄表。三、鉆孔灌注樁施工工藝6.成孔質量檢測：（1）地質情況（2）樁位（3）垂直度；（4）孔深、孔徑；（5）沉淀厚度；

三、鉆孔灌注樁施工工藝地質情況通過留取的渣樣、樁位通過測量進行復核。鉆孔灌注樁垂直度檢測儀，可以檢查孔徑、孔深、垂直度及傾斜度等指標，由水準儀、折射管、導引筒、調節(jié)機構組成，折射管由橫管和豎管連接而成，橫管和豎管的銜接處設置有三棱鏡，橫管由導引筒的前端筒口伸入導引筒中，導引筒的后端筒口與水準儀的物鏡對接，導引筒的筒身通過聯(lián)接板與水準儀固接，調節(jié)機構由支架、螺桿、微調旋鈕、螺母組成，支架固接在導引筒的下方，螺桿設置在支架的中央，支架的后部固接有齒輪盒，齒輪盒內設置有主動錐齒輪和從動錐齒輪。微調旋鈕的中軸與主動錐齒輪固接，螺桿的后端桿頭與從動錐齒輪固接，螺母套接在螺桿上，螺母的上方固接有連桿，連桿與橫管固接。三、鉆孔灌注樁施工工藝如圖。

三、鉆孔灌注樁施工工藝孔徑和垂直度檢測常規(guī)的辦法是自制一個3m長外徑與設計孔徑相等的鋼筋籠（探孔器），用吊具吊起，中心對準孔頂（護桶）軸心，緩緩下落，每隔3到5米檢查一下吊繩的偏位情況并做好記錄。三、鉆孔灌注樁施工工藝

探孔器2023/9/2136三、鉆孔灌注樁施工工藝

測量繩沉渣厚度的檢測，首先需準確測量樁的終孔深度，樁的終孔深度應采用丈量鉆桿長度的方法測定，取孔內鉆桿長度＋鉆頭長度，鉆頭長度取至鉆尖的2/3處。沉渣底標高通過鉛垂直接測量，測繩下到底后上下手一掂就可以感覺到觸碰到巖石那種感覺，或者有一定的停滯感，說明到達沉渣位置了，鉛垂線長度直接用鋼卷尺測量，用鉛垂線測量后的長度和鉆桿長度比較下，差值就是沉渣厚度。7.清孔

鉆孔過程中會有一部分泥漿和鉆渣沉于孔底，必須將這些沉積物清除干凈，才能使灌注的混凝土與地層或巖層緊密結合，保證樁的承載能力。清孔可選用以下常用方法：（1）抽（掏）渣法適用于沖擊鉆孔。（2）吸泥法適用于土質密實不易坍塌的沖擊鉆孔。（3）換漿法適用于正、反循環(huán)回旋鉆孔及沖擊鉆孔。2023/9/2137三、鉆孔灌注樁施工工藝泵吸反循環(huán)清孔在含粗砂、礫砂和卵石的地層鉆孔，有條件時應優(yōu)先采用泵吸反循環(huán)清孔。氣舉反循環(huán)攜帶鉆渣后迅速進入導管，可以獲得比正循環(huán)高出數(shù)倍的上返速度，由于返漿速度快，清渣效果較好，沉渣層較薄，清渣速度快，縮短工期，降低施工成本。清孔原理:空氣壓縮機將壓縮空氣輸進風管,空氣經風管底部排出和泥漿形成氣液混合物。由于管內、外液體的密度差,孔內泥漿、空氣、沉渣的三相流沿導管向上運行,被排出孔口,通過過濾網進入沉淀池。過濾出泥漿中的沉渣后,過濾后的泥漿又重新進入孔內，反復循環(huán)至達到規(guī)范要求三、鉆孔灌注樁施工工藝三、鉆孔灌注樁施工工藝泵吸反循環(huán)原理示意圖7、清孔要求清孔應達到以下標準：孔內排出或抽出的泥漿手摸無2～3mm顆粒，泥漿比重不大于1.1。含砂率小于2%。粘度17～20s。清孔后孔底沉渣厚度：端承樁不大于5cm，摩擦樁不大于10cm。嚴禁采用加深鉆孔深度方法代替清孔。三、鉆孔灌注樁施工工藝2023/9/2141三、鉆孔灌注樁施工工藝鉆孔灌注樁泥漿的三大指標（泥漿含砂量，泥漿比重計，泥漿粘度計）一．泥漿含砂量測定儀操作程序：1、把泥漿充至測管上標有“泥漿”字樣的刻線處，加清水至標有“水”的刻線處，堵死管口并搖振。2、傾到該混合物于濾筒中，丟棄通過濾篩的液體，再加清水于側管中。搖振后再倒入濾筒中。反復之，直至測管內清潔為止。3、用清水沖洗篩網上所得的砂子，剔除殘留泥漿。4、把漏斗套進濾筒，然后慢慢翻轉過來，并把漏斗嘴插入測管內。2023/9/2142三、鉆孔灌注樁施工工藝用清水把附在篩網上的砂子全部沖入管內。5、待砂子沉淀后，讀出砂子的百分含量。二．泥漿比重計1、用途：本比重計是用于測定泥漿比重的儀器，其單位為g/mm3，測量范圍從0.96—3g/mm3，刻度分度值為0.01g/mm3，泥漿杯的容量為140mm3。2、操作程序：將泥漿杯中盛滿泥漿，蓋上杯蓋，此時應有泥漿從杯蓋中心孔溢出，擦凈泥漿杯外的泥漿，將泥漿杯連同秤桿放在泥漿比重計支架上，2023/9/2143三、鉆孔灌注樁施工工藝移動砝碼使秤桿平衡（氣泡居中），讀出的數(shù)值即為泥漿比重。三．泥漿粘度計1、用途：本儀器是用于測量泥漿粘度的計量器，泥漿的粘度是由標準粘度計中流出500立方厘米的泥漿所需的時間來表示；單位為秒。2、操作程序：泥漿粘度計的流出管為孔徑5毫米，長100毫米的銅管，將700立方厘米泥漿注入粘度計，用手指管口，再用有隔層量杯容量為500立方厘米一端，接泥漿，移開手指的同時開動秒表，量杯接滿泥漿停止計時，所需的時間即為泥漿粘度，單位為秒。2023/9/2144泥漿比重粘度含砂量泥漿三大指標檢驗儀器三、鉆孔灌注樁施工工藝8.鋼筋籠的制作和安裝

注意事項：1.鋼筋骨架一般每隔2米設置加強箍筋一道，樁頂深入承臺內主筋長度應符合設計要求；2.焊接定位鋼筋或或者混凝土輪型墊塊確保保護層厚度，墊塊混凝土強度不低于樁身混凝土強度。墊塊縱向間距一般不大于2m，環(huán)向不少于4個，呈梅花形布置；3.運輸過程中不得使骨架變形。4.鋼筋骨架用吊機吊起，對準護筒中心緩慢下放至設計標高,鋼筋籠入孔后應準確、牢固定位，平面位置偏差不大于10cm，底面高程偏差不大于±10cm。5.下放鋼筋骨架應徐徐下放嚴禁擺動碰撞孔壁;6.在安裝鋼筋籠時，應采用三個起吊點起吊。45三、鉆孔灌注樁施工工藝

鋼筋籠的制作和安裝三、鉆孔灌注樁施工工藝2023/9/2147成品鋼筋籠三、鉆孔灌注樁施工工藝鋼筋籠內撐三、鉆孔灌注樁施工工藝2023/9/2149混凝土塊滾輪三、鉆孔灌注樁施工工藝鋼筋籠起吊三、鉆孔灌注樁施工工藝2023/9/2151鋼筋籠對孔安放三、鉆孔灌注樁施工工藝2023/9/2152鋼筋籠焊接三、鉆孔灌注樁施工工藝53三、鉆孔灌注樁施工工藝54聲測管設置原則：對于單孔跨徑大于40m橋梁墩臺樁基礎、樁基長度大于50m的樁基要求100%設置聲測管，其他橋梁墩臺樁基按50%設置聲測管。當樁基不大于1.5m時，埋設3根聲測管，當樁徑大于1.5m時，埋設4根聲測管。聲測管應牢固綁扎在鋼筋籠內側，隨鋼筋籠分段安裝，管與管互相平行、定位準確，并埋設至樁底。聲測管可直接綁扎在鋼筋籠內側，固定點間距不超過2m，其中管的端部及接頭部位應設固定點；對無鋼筋籠的素混凝土部位，聲測管需單獨增設固定鋼筋。聲測管高出樁基頂面50cm，下端焊接盲蓋或鋼板來保證密封，要求不漏水。三、鉆孔灌注樁施工工藝55三、鉆孔灌注樁施工工藝

聲測管設置56灌注混凝土三、鉆孔灌注樁施工工藝導管要求三、鉆孔灌注樁施工工藝三、鉆孔灌注樁施工工藝2023/9/2159導管試壓實驗導管拼裝好后兩端密封，注入70%的水，一端輸入計算好的風壓值，滾動數(shù)次，15分鐘內不漏水為合格。三、鉆孔灌注樁施工工藝三、鉆孔灌注樁施工工藝611.導管使用前進行試拼和水密性試驗

。2.導管連接時，接口嚴密，不得漏水；導管管底距孔底距離為40cm.3.澆筑時，先將漏斗灌滿混凝土，首封量保證導管埋深不得小于1m，不宜大于3m。澆筑過程中，控制混凝土灌注速率防止鋼筋籠上浮。4.連續(xù)澆筑，拔管時保證導管埋深2~6m，最小埋深任何時候不得小于1m。每根樁的澆筑時間宜在8小時內澆筑完成。5.樁頂混凝土澆筑面高程應高于設計樁頂高程0.5-1m。灌注混凝土三、鉆孔灌注樁施工工藝三、鉆孔灌注樁施工工藝2023/9/2163三、鉆孔灌注樁施工工藝混凝土坍落度

檢驗2023/9/2164（1）（2）（3）三、鉆孔灌注樁施工工藝2023/9/2165三、鉆孔灌注樁施工工藝水下混

凝土澆

筑過程

中的澆

筑標高

監(jiān)測2023/9/2166三、鉆孔灌注樁施工工藝根據水下混凝土澆筑標高分節(jié)拆除導管2023/9/2167三、鉆孔灌注樁施工工藝三、鉆孔灌注樁施工工藝三、鉆孔灌注樁施工工藝樁身完整性的檢驗方法：（1）超聲波檢驗法（聲測管）（2）抽芯法（3）低應變檢測（4）動測法三、鉆孔灌注樁施工工藝三、鉆孔灌注樁施工工藝質量通病及防治措施鉆孔灌注樁施工工藝目前雖然已經比較成熟，但是在施工中還存在大量的施工風險，比如坍孔、卡鉆、掉鉆、浮籠、斷樁等一系列事故，給我們施工帶來大量的風險。四、質量通病及防治措施1、坍孔主要原因：(1)沖擊成孔中使用的泥漿不符合要求，粘土質量不符合標準或泥漿比重不足，起不到護壁的作用。(2)孔內的水頭高度不夠，低于地下水位，致使孔內水位壓強降低，造成坍孔。(3)在混凝土理入前，吊入鋼筋骨架時，骨架偏位擺動碰壞孔壁造成坍孔。(4)清孔后放置時間過長，沒及時澆入混凝土，而且沒有采取預防措施，造成坍孔。四、質量通病及防治措施應對措施

發(fā)生坍孔后，應立即查明坍孔處位置，分析地質情況，然后采取如下措施：(1)坍孔發(fā)生在護筒底腳處，根據實際情況，可以立即拆除護筒，回填鉆孔，重新埋設護筒后，再鉆進；采用加長護筒，使護筒通過震動錘繼續(xù)下沉，直至埋于坍孔位置以下，外圍用黏土或裝有黏土的草袋回填夯實，重鉆時，控制好泥漿稠度和水頭高度。(2)若坍孔位置較深，且不嚴重，則可以加