[交流]挖孔、钻孔灌注桩的设计与施工 [复制链接]

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只看楼主倒序阅读使用道具楼主发表于: 2013-12-09

挖孔灌注桩施工工艺标准
1 施工准备
1.材料
（1）水泥：宜用425#普硅或矿渣水泥，并有出厂合格证及试验报告。
（2）砂：中砂，含泥量不大于3%。
（3）石子：碎石，粒径10-15mm，含泥量不大于2%。
（4）钢筋：品种和规格均符合设计规定，并有出厂合格证及试验报告。
（5）垫块：用1：2.5 水泥砂浆脉18-22 号火烧铁丝提前预制。
（6）外加剂：掺合料，根据施工需要并通过试验确定。
2.作业条件
（1）施工场地，必须做好“三通一平”，并根据现场情况，有条件的先做好地面砼垫层，
以利施工。现场四周应设置排水沟、集水井，桩孔中抽出积水，经沉淀后排入下水道。施工
现场的出土路线应畅通。
（2）按施工图纸准确放线，放出桩位中心线和桩径，并认真进行技术复核，经有关部门
办理签证手续，才能开挖桩身土方。
（3）挖桩前，要把桩中心位置向桩的四周引出四个桩心控制点，用牢固的木桩标定。
（4）施工前，施工现场技术负责人和施工员应逐孔全面检查施工准备，逐级进行技术安
全交底和安全教育，要使安全、技术管理在思想、组织、措施都得到落实。
（5）专人负责按桩位编号，做好桩孔的垂直中心线、轴线、桩径、桩长和基岩土质的记
录；钢筋笼和桩身砼等隐蔽验收记录；收集好桩体砼强度等级等有关技术资料，并在完工后
整理编册分送有关单位并送技术部门存档。
（6）护壁模板分节的高度视土质情况而定，一般可用50-100cm，每节模板安装，应设
专人严格校核中心位置及护壁厚度，可用十字架对准轴线标记，在十字交叉中心悬吊垂球，
复核模板位置，保证垂直度。符合要求后，可用木楔打入土中支撑模板，稳定位置，防止捣
砼时模板发生位移。
（7）现场制作的钢筋笼，应执行有关规范要求。
2 操作工艺
1.挖孔
（1）第一节孔圈护壁应比下面的护壁厚100-150mm，并应高出现场地面200-250mm，上
下护壁间的搭接长度不得少于50mm。
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《挖孔灌注桩施工工艺标准》
（2）为保证护壁砼的整体性，视护壁土质情况，须用φ8 钢筋均匀布置作拉结筋，以免
脱节下沉，如设计有护壁大样图，应按设计要求施工。
（3）浇灌护壁砼时，用敲击模板及用竹和木棒插实方法，不得在桩孔水淹没模板的情况
下灌注砼。根据土质情况，尽量使用速凝剂，尽快达到设计强度要求。发现护壁有蜂窝、漏
水现象，及时加以堵塞和导流，防止孔外水通过护壁流入孔内，保证护壁砼强度及安全。
（4）护壁砼的内模拆除，根据气温等情况而定，一般可在24 小时以后进行，使砼有一
定强度，以能挡土。
（5）当第一节护壁砼拆模后，即把轴线位置标定在护壁上，并用水准仪把相对水平标高
画记在第一圈护壁内，作为控制桩孔位置和垂直度及确定桩的深度和桩顶标高的依据。
（6）施工人员必须熟悉所挖孔的地质情况，并要勤检查，注意土层的变化，当遇到流沙、
大量地下水等影响挖土安全时，要立即采取有效防护措施后，才能继续施工。
（7）如遇流动性淤泥或流沙时，孔壁应采用钢护筒施工。对较易塌方施工段要即挖，即
校对，即验收，即灌注护壁砼，要保证砼密实度，避免渗漏。
（8）对少量流沙的桩位，先将附近无流沙的桩孔先挖深，使其起集水井作用，集水井应
选在地下水流的上方，用水泵抽水时，将桩孔和附近的地下水位降至井底下，使井底部免除
水淹状态下施工。
（9）由于大量抽出地下水而影响场地临近原有建（构）筑物，造成基础、地台下沉时，
要立即在抽水井孔附近设立灌水点或利用已开挖但未完成的桩位灌水，以保持水压平衡，土
的稳定。
（10）发现流沙层，应减少每节护壁高度，可用30-50CM，砼应加速凝剂，加快凝固速
度。
（11）处理流沙的桩基，力争在枯水期将流沙桩位处理完毕，以免在雨季期地下水位上
升，动水压力大而增加施工困难。
（12）桩端入岩，手风钻难于作业时，可采用无声破碎方法进行。若用炸药小爆破形式，
要订出爆破方案，经有关部门（公安局）批准。孔内爆破时，现场其它孔内作业人员必须全
部撤离，严格按爆破规定进行操作。

（13）做桩端放大脚（扩脚）时，应及时通知建设、设计单位和质监部门对孔底岩样进
行鉴定，经鉴定符合要求后，才进行扩底工作。终孔时，必须清理好护壁污泥和桩底的残渣
杂物浮土，清除积水，经监检同意验收，并办理好签认手续。应迅速组织浇灌桩心砼，以免
浸泡使土层软化。
2.钢筋笼的制作与安放
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《挖孔灌注桩施工工艺标准》
（1）人工挖孔桩的笼筋制作、运输和安装过程中，应采取措施防止变形。
（2）钢筋笼主筋砼保护层厚度不宜小于70MM。保护层厚度可采用预制砼垫块或铁垫件，
绑扎或焊接在钢筋笼外侧的设计位置上。
（3）吊放钢筋笼入孔时，不得碰撞孔壁，灌注砼时，应采取措施，校正设计标高固定钢
筋笼位置。
（4）钢筋笼过长需分段接驳者，其接驳焊缝及接头数量应符合国标GB50204-92 的要求。
（5）钢筋笼制作的允许偏差，参照挖孔桩施工允许偏差表。
3.浇灌砼
（1）桩体砼要从桩底到桩顶标高一次完成。如遇停电等特殊原因，必须留施工缝时，可
在砼面周围加插适量的短钢筋。在灌注新的砼前，缝面必须清理干净，不得有积水和隔离物
质。
（2）灌注桩身砼，必须用溜槽及串筒离砼面2M 以内，不准在井口抛铲或倒车斜料，以
免砼离析，影响砼整体强度。
（3）在灌注砼过程中，注意防止地下水进入，不得有超过50MM 厚的积水层，否则，应
设法把砼表面积水层用导管吸干，才能灌注砼。如渗水量过大（>1M3/H）时，应按水下砼规
程施工。
（4）砼边浇边插实，采用插入式振动器和人工插实相结合的方法，以保证砼的密实度。
（5）在灌注桩身砼时，相邻10M 范围内的挖孔作业应停止，并不得在孔底留人。
（6）灌注桩身砼时，应留置试块，每根桩不得少于1 组（3 件），及时提出试验报告。
3 质量标准
1.保证项目
（1）砼的原材料和砼强度必须符合设计要求和施工规范的规定。
（2）桩芯灌注砼量不得小于计算体积。
（3）灌注砼的桩顶标高及浮浆处理必须符合设计要求和施工规范的规定。
（4）成孔深度和终孔基岩必须符合设计要求。
（5）钢筋的品种和质量、焊条型号必须符合设计要求和有关标准规定。
（6）钢筋焊接接头，必须符合钢筋焊接和验收的专门规定。
2.基本项目
（1）砼制作必须按照砼配合比下料，严格控制用水量。
（2）灌注砼时，必须随灌随振，每次灌注高度不得大于800MM。
（3）钢筋笼的主筋搭接和焊接长度必须符合规范的规定。焊接应互相错开，35 倍钢筋
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《挖孔灌注桩施工工艺标准》
直径区段范围内的接头数不得超过钢筋总数的一半。
（4）钢筋笼加劲箍和箍筋、焊点必须密实牢固，漏焊点数不得超出规范的规定要求。
（5）孔圈中心和桩中心线应重合，轴线的偏差不得大于20MM。同一水平面上的孔圈二
正交直径的极差不得大于50MM。
（6）护比砼厚度及配筋，应按设计规定厚度，连砼钢筋插入上下护壁内各不小于一半护
壁高。护壁直径（外、内）误差不大于5cm。
3.允许偏差
见下表：挖孔桩允许偏差
4 施工应注意的事项质量问题
1.避免工程质量通病
（1）桩体砼局部不够密实。由于一次灌注过厚，振捣不好振动器插深不足，少振或漏振
等原因。
（2）砼局部强度不足。由于粗骨料未称量，用水量控制不严，塌落度过大，或骨料用体
积量度不够准确，砼配合比在特殊情况下未及时调整等原因造成。
（3）砼局部离析。由于砼在搅拌中时间少于90 秒，不够均匀。溜槽或串筒过短，车上
砼直接向孔内倒下等原因造成。
（4）钢筋笼成型有弯曲（香蕉型）或扭曲现象。由于主筋未预先调直，也未把箍筋焊接
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《挖孔灌注桩施工工艺标准》
在主筋位置上的等分距离点上，制作钢筋笼的底垫高低不平等原因造成，致使主筋的砼保护
层厚薄不均，甚至露筋影响质量。
（5）钢筋笼成型后，必须经现场质安员或施工人员全面检查焊接质量，若主筋的搭接焊
缝厚度不足或箍筋有漏点焊位置，应立即通知焊工补焊，并及时办理好隐蔽验收手续。
（6）终孔岩样，用胶袋装好密封，尽量保留孔底原岩样备查。

2.主要安全技术措施
（1）图纸会审提出的问题及解决办法要详细记录，写成正式文件或会审纪要，参加会审
的单位人员应签章，连同施工图、施工方案等作为主要施工依据。
（2）挖孔桩的护壁最小厚度应不小于100MM。挖孔桩的孔深一般不宜超过25M。当桩长
小于等于8M 时，桩身直径（不含护壁，下同）不应小于0.8M；当桩长为8M 至15M 时，桩身
直径不应小于1M；当桩长为15-50M 时，桩身不应小于1.2M；当桩身超过20M 时，桩身直径
应适当加大。当桩间净距（含排桩）小于4.5M 时，必须采用间隔开挖（有扩底的人工挖孔桩，
则以扩底部分计）。
（3）场地临近的建（构）筑物，施工前应会同有关单位和业主进行详细检查，并将建（构）
筑物原有裂缝及特殊情况贴上沙纸记录备查。对挖孔和抽水可能危及的邻房，应事先采取加
固措施。
（4）人工挖孔桩的土质岩样、入岩深度、孔底形状、桩径、桩长、垂直度、桩顶标高和
砼强度等，必须符合设计要求。
（5）人工挖进深度过程中，对可能出现流沙、涌泥、涌水以及有害气体等情况，须要有
针对性的安全防护措施。对施工现场所有设备、设施、安全装置、工具和劳保用品等需要经
常进行检查，确保完好和安全使用。
（6）当桩孔开挖深度超过5M 时，应在孔底面以上3M 左右处的护壁凸缘上设置半圆形的
密眼钢筋做成的安全防护网。防护网随着挖孔深度适当向下设置的增加，在吊桶上下时，作
业人员必须站在防护网下面，停止挖土，注意安全，每天开工前，在鸟笼内放置小鸟，吊放
到桩孔底，放置时间不得少于10 分钟，经检查小鸟生态正常，方可下井作业，孔深超过10M
时，地面应配备向孔内送风装置，风量不应少于25L/S。孔地凿岩时尚应加大送风量。
（7）桩孔内必须放置爬梯，随挖孔深度增加放长至工作面，以作安全使用。严禁酒后操
作，不准在孔内吸烟和使用明火作业。需要照明时应采用安全矿灯或12V 以下的安全灯。
（8）已灌注完砼和正在挖孔未完的桩口，应设置井盖和围栏围蔽。
（9）凡在孔内抽水之后，必须先将抽水的专用电源切断，作业人员方可下桩孔作业。严
禁带电源操作，孔口配合孔内作业人员要密切注视孔内的情况，不得擅离岗位。ayout-grid-mode:char; text-align:left; " >在主筋位置上的等分距离点上，制作钢筋笼的底垫高低不平等原因造成，致使主筋的砼保护

层厚薄不均，甚至露筋影响质量。
（5）钢筋笼成型后，必须经现场质安员或施工人员全面检查焊接质量，若主筋的搭接焊
缝厚度不足或箍筋有漏点焊位置，应立即通知焊工补焊，并及时办理好隐蔽验收手续。
（6）终孔岩样，用胶袋装好密封，尽量保留孔底原岩样备查。

《挖孔灌注桩施工工艺标准》（10）施工场内的一切电源电线的安装和拆除，必须由持证电工专管，电器必须严格接
地、接零和使用漏电保护器。各桩孔用电必须分闸，严禁一闸多孔和一闸多用，严格执行“施
工现场临时用电安全技术规范”JGJ46-88。
3.产品保护
（1）钢筋笼的主筋、箍筋和加劲箍筋应按品种、规格、长度编号堆放，以免造成弯曲和
错用。
（2）钢筋笼放入桩孔时必须有保护层垫块。
（3）桩头外露的主钢筋要妥善保护，不得任意弯折或切断。
（4）桩头在强度没有达到5MPA 时，不得碾压，以免桩头损坏。__

钻孔灌注桩

　　
　　灌注桩系是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩，依照成孔方法不同，灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类。
　　钻孔灌注桩是按成桩方法分类而定义的一种桩型。灌注桩由最早的100多年前的1893年，因为工业的发展以及人口的增长，高层建筑不断增加，但是因为好多城市的地基条件比较差，不能直接承受由高层建筑所传来的压力，地表以下存在着厚度很大的软土或中等强度的黏土层，建造高层建筑如仍沿用当时通用的摩擦桩，必然产生很大的沉降。于是工程师们借鉴了掘井技术发明了在人工挖孔中浇筑钢筋混凝土而成桩。于是在随后的50年之后，即20世纪40年代初随着大功率钻孔机具的研制成功首先在美国问世，二战后，世界各地特别是欧美发达国家经济复苏与发展，时至今日，随着科学技术的日新月异发展，钻孔灌注桩在高层、超高层的建筑物和重型构筑物中被广泛应用。当然，在我国，钻孔灌注桩设计及施工水平也得到了长足的发展。
　　钻孔灌注桩通常为一种非挤土桩，也有的为部分挤土桩。钻孔灌注桩的类型可以分为：
　　A. 按桩径大小分，可分为如下几种：
　　小桩
　　由于桩径小，施工机械、施工场地、施工方法较为简单，多用于基础加固和复合桩基础中（如：树根桩）。
　　中桩
　　成桩方法和施工工艺繁多，工业与民用建筑物中大量使用，是目前使用最多的一类桩。
　　大桩
　　桩径大且桩端不可扩大，单桩承载力高，近20年发展快，多用于重型建筑物、构筑物、港口码头、公路铁路桥涵等工程。
　　B. 按成桩工艺，钻孔灌注桩可以分为：
　　干作业法钻孔灌注桩；
　　泥浆护壁法钻孔灌注桩；
　　套管护壁法钻孔灌注桩。
　　钻孔灌注桩的特点
　　钻孔灌注桩具有以下技术特点：
　　a. 施工时基本无噪音、无振动、无地面隆起或侧移，因此对环境和周边建筑物危害小；
　　b. 大直径钻孔灌注桩直径大、入土深；
　　c. 对于桩穿透的图层可以在空中作原位测试，以检测土层的性质；
　　d. 扩底钻孔灌注桩能更好地发挥桩端承载力；
　　e. 经常设计成一柱一桩，无需桩顶承台，简化了基础结构形式；

f. 钻孔灌注桩通常布桩间距大，群桩效应小；
　　g. 某些利用“挤扩支盘”钻孔灌注桩可以有效减少桩径和桩长，提高桩的承载力，减少沉降量；
　　h. 可以穿越各种土层，更可以嵌入基岩，这是别的桩型很难做到的；
　　i. 施工设备简单轻便，能在较低的净空条件下设桩；
　　j. 钻孔灌注桩在施工中，影响成桩质量的因素较多，质量不够稳定，有时候会发生缩径、桩身局部夹泥等现象，桩侧阻力和桩端阻力的发挥会随着工艺而变化，且又在较大程度上受施工操作影响；
　　k. 因为钻孔灌注桩的承载力非常高，所以进行常规的静载试验一般难以测定其极限荷载，对于各种工艺条件下的桩受力，变形及破坏机理现在尚未完全被人们掌握。设计理论有待进一步完善。
　　钻孔灌注桩施工方法
　　钻孔灌注桩的施工，因其所选护壁形成的不同，有泥浆护壁方式法和全套管施工法两种。
　　1)泥浆护壁施工法
　　冲击钻孔，冲抓钻孔和回转钻削成孔等均可采用泥浆护壁施工法。该施工法的过程是：平整场地→泥浆制备→埋设护筒→铺设工作平台→安装钻机并定位→钻进成孔→清孔并检查成孔质量→下放钢筋笼→灌注水下混凝土→拔出护筒→检查质量。施工顺序
　　(1)施工准备
　　施工准备包括：选择钻机、钻具、场地布置等。
　　钻机是钻孔灌注桩施工的主要设备，可根据地质情况和各种钻孔机的应用条件来选择。
　　(2)钻孔机的安装与定位
　　安装钻孔机的基础如果不稳定，施工中易产生钻孔机倾斜、桩倾斜和桩偏心等不良影响，因此要求安装地基稳固。对地层较软和有坡度的地基，可用推土机推平，在垫上钢板或枕木加固。
　　为防止桩位不准，施工中很重要的是定好中心位置和正确的安装钻孔机，对有钻塔的钻孔机，先利用钻机的动力与附近的地笼配合，将钻杆移动大致定位，再用千斤顶将机架顶起，准确定位，使起重滑轮、钻头或固定钻杆的卡孔与护筒中心在一垂线上，以保证钻机的垂直度。钻机位置的偏差不大于2cm。对准桩位后，用枕木垫平钻机横梁，并在塔顶对称于钻机轴线上拉上缆风绳。
　　(3)埋设护筒
　　钻孔成败的关键是防止孔壁坍塌。当钻孔较深时，在地下水位以下的孔壁土在静水压力下会向孔内坍塌、甚至发生流砂现象。钻孔内若能保持壁地下水位高的水头，增加孔内静水压力，能为孔壁、防止坍孔。护筒除起到这个作用外，同时好有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和钻头导向作用等。
　　制作护筒的材料有木、钢、钢筋混凝土三种。护筒要求坚固耐用，不漏水，其内径应比钻孔直径大（旋转钻约大20cm，潜水钻、冲击或冲抓锥约大40cm），每节长度约2~3m。一般常用钢护筒。
　　(4)泥浆制备
　　钻孔泥浆由水、粘土(膨润土)和添加剂组成。具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具，增大静水压力，并在孔壁形成泥皮，隔断孔内外渗流，防止坍孔的作用。调制的钻孔泥浆及经过循环净化的泥浆，应根据钻孔方法和地层情况来确定泥浆稠度，泥浆稠度应视地层变化或操作要求机动掌握，泥浆太稀，排渣能力小、护壁效果差；泥浆太稠会削弱钻头冲击功能，降低钻进速度。
　　(5)钻孔
　　钻孔是一道关键工序，在施工中必须严格按照操作要求进行，才能保证成孔质量，首先要注意开孔质量，为此必须对好中线及垂直度，并压好护筒。在施工中要注意不断添加泥浆和抽渣(冲击式用)，还要随时检查成孔是否有偏斜现象。采用冲击式或冲抓式钻机施工时，附近土层因受到震动而影响邻孔的稳固。所以钻好的孔应及时清孔，下放钢筋笼和灌注水下混凝土。钻孔的顺序也应实事先规划好，既要保证下一个桩孔的施工不影响上一个桩孔，又要使钻机的移动距离不要过远和相互干扰。
　　(6)清孔　钻孔的深度、直径、位置和孔形直接关系到成装置量与桩身曲直。为此，除了钻孔过程中密切观测监督外，在钻孔达到设计要求深度后，应对孔深、孔位、孔形、孔径等进行检查。在终孔检查完全符合设计要求时，应立即进行孔底清理，避免隔时过长以致泥浆沉淀，引起钻孔坍塌。对于摩擦桩当孔壁容易坍塌时，要求在灌注水下混凝土前沉渣厚度不大于30cm；当孔壁不易坍塌时，不大于20cm。对于柱桩，要求在射水或射风前，沉渣厚度不大于5cm。清孔方法是使用的钻机不同而灵活应用。通常可采用正循环旋转钻机、反循环旋转机真空吸泥机以及抽渣筒等清孔。其中用吸泥机清孔，所需设备不多，操作方便，清孔也较彻底，但在不稳定土层中应慎重使用。其原理就是用压缩机产生的高压空气吹入吸泥机管道内将泥渣吹出。
　　(7)灌注水下混凝土
　　清完孔之后，就可将预制的钢筋笼垂直吊放到孔内，定位后要加以固定，然后用导管灌注混凝土，灌注时混凝土不要中断，否则易出现断桩现象。
　　2)全套管施工法
　　全套管施工法的施工顺序。其一般的施工过程是：平场地、铺设工作平台、安装钻机、压套管、钻进成孔、安放钢筋笼、防导管、浇注混凝土、拉拔套管、检查成桩质量。
　　全套管施工法的主要施工步骤除不需泥浆及清孔外，其它的与泥浆护壁法都类同。压入套管的垂直度，取决于挖掘开始阶段的5~6m深时的垂直度。因此应该随使用水准仪及铅垂校核其垂直度