常规桥梁桩基施工技术遂广遂西20130526.ppt

公路桥梁常用桩基施工技术 张 佐 安 2013年06月,主要内容介绍,第一部分：前言 第二部分：桩基分类 第三部分：常用桩基的施工 第四部分：桩基施工易出现的质量问题及处理 第五部分：共同讨论的问题,第一部分 前 言,1、关于桩基础 桩基础：由桩或桩和承台组成的桥梁基础 2、关于基桩 基桩：组成桩基础的每一根桩，也常称桩基,第二部分 桩 的 分 类,1、按桩数分 单桩：仅一根桩 排桩：为一排多根桩 群桩：为多排多根桩,2、按所处位置分 水下桩：桩位处于水下 水上桩：桩位处于水上,3、按制桩方法分 预制桩：先预制再打设到位的桩 灌注桩：先成孔再灌注成型的桩,4、按成桩施工方法分 人工挖孔桩：人工开挖成孔再成桩 钻孔灌注桩：采用钻机钻进成孔再成桩 打入桩：将预制桩打入地基中，预制桩有木桩、钢管桩、钢筋混凝土桩、PHC桩，等等,5、按成桩方法分 非挤土桩：不挤压桩侧土体 部分挤土桩：部分挤压桩侧土体 挤土桩：桩挤压桩侧(底)土体,6、按受力特点分 摩擦桩：桩顶荷载全部由桩侧阻力来承担 端承摩擦桩：桩顶荷载主要由桩侧阻力来承担 端承桩：桩顶荷载由桩端阻力来承担 摩擦端承桩：桩顶荷载主要由桩端阻力来承担,7、按桩的使用功能分 抗压桩：承担桩顶传来的压力（通常） 竖向抗拔桩：桩承担向上的拉力 水平受荷桩：桩头承担水平荷载 复合受荷桩：桩承担复合荷载,8、按桩的截面形状分 圆桩：桩的横截面为圆形（管桩为空心） 方桩：桩的横截面为方形 异形桩：桩的横截面为圆端形、椭圆形或多边形的桩，等等 实心桩： 空心桩：,9、按桩长方向的空间位置分 竖直桩：桩的轴线为竖直线 水平桩：桩的轴线为水平线 倾斜桩：桩的轴线与水平线成一定夹角,10、按桩长度方向的形状分 等截面桩：桩在桩长范围内的截面相同 变截面桩：桩在桩长范围内的截面不同,第三部分 常用桩基的施工,1、常见公路桥梁桩基施工方法 人工挖孔桩：适用于水上或渗水较小的地层，采用人工开挖成孔后再成桩 钻孔灌注桩：适用于水下或渗水较大的地层中，采用冲击钻机、冲抓钻机、旋转钻机、旋挖钻机等机械设备钻进成孔后再成桩,1、常见公路桥梁桩基施工方法 打入桩：常采用柴油打桩锤或振动打桩锤打入预制钢管桩，做平台或栈桥的支撑；打入PHC桩作为桥梁的桩基,2、人工挖孔桩施工 适用范围：干处，较稳定地层 施工准备：核图，编写施工方案、细则，技术交底，场平放样，准备材料、设备，混凝土配合比，施工用水、电、路、讯，人员，等。,2、人工挖孔桩施工 挖孔设备：储料斗，提升机，提升绳，换风机，梯子，拌合机，振捣器，护壁内模板，强提保险绳，安全帽，防护装置，等。 挖孔施工：分段逐段下挖至设计深度。,外壁直立内齿式护壁示意图,2、人工挖孔桩施工 施工安全注意事项： 到孔下的作业人员必须系好安全带并挂上固定于孔口上的强提保险绳；孔内有渗水时要及时抽出；孔内有有害气体（定期检测）时，经动物试验后再作业，并及时送风换气；孔内与孔上人员随时沟通，有紧急情况时要采用强提保险绳将孔内的人员救出孔外；提升除渣及下放料斗时，孔内作业人员停止施工并处于防护罩下方。,2、人工挖孔桩施工 安装钢筋笼：挖孔成孔后，吊车等配合分节安装至完成 桩身混凝土浇注：干处时，采用串筒将混凝土注入孔内（防离析）待浇处并振捣密实 ；有较多积水时，采用浇注水下混凝土的方法施工。,3、钻孔灌注桩施工 1）适用范围：适用于水下或渗水较大的各种地层中的基桩的施工,3、钻孔灌注桩施工 2)钻孔方法：冲击钻机成孔、冲抓钻机成孔(现不常用) 、旋转（回旋）钻机成孔、旋挖钻机成孔,3、钻孔灌注桩施工 3) 冲击钻机成孔施工 施工准备：核图，编写施工方案、细则，技术交底，场平放样、施工平台、护筒、水、电、路、讯及起吊、运输设备准备，确定混凝土配合比，钻机、钻头选型进场，粘土、片石备料，人员，等,3、钻孔灌注桩施工 3) 冲击钻机成孔施工 钻孔：造浆采用抛填优质粘土，孔内冲击造浆 泥浆指标为：比重1.151.25，粘度1617s，PH值6.5。将所有护筒在上部开槽连通（群桩），没有开钻的孔位作为沉淀池使用,3、钻孔灌注桩施工 3) 冲击钻机成孔施工 钻进时：应小冲程、勤吸渣、勤检查、勤测量，防止钻进过程中卡钻、掉钻和孔偏位，严禁打空锤。并同时做好施工记录，若实际岩层变化与设计不相符时及时向相关部门反映。,3、钻孔灌注桩施工 3) 冲击钻机成孔施工 终孔检查：当钻孔达到设计终孔标高后，对孔深、孔径、孔位和孔形进行检查，然后填写终孔检查证，并及时通知监理工程师到现场检查验收。,冲击钻机成孔施工,3、钻孔灌注桩施工 4) 旋转钻机成孔施工 施工准备：核图，编写施工方案、细则，技术交底，场平放样，施工平台、护筒、材料、设备、用水、电、路、讯、人员准备，混凝土配合比确定，钻机（正、反循环） 、钻头选型进场，制备泥浆，等。,3、钻孔灌注桩施工 4) 旋转钻机成孔施工 钻孔：砂层中钻进，泥浆质量是钻孔成败的关键，钻孔的全过程，必须严格控制泥浆的各项技术指标（如表，加者为每次检测必测项目）,打桩船,1吨和吨振动打桩锤,套箱下沉、钻孔平行作业,3、钻孔灌注桩施工 4) 旋转钻机成孔施工 钻孔过程中：均采用优质膨润土和外掺剂Na2CO3造浆（约3%）。砂层中钻进，补浆量为钻进单位体积的2倍左右，岩层中钻进，补浆量根据岩层的完整情况为单位体积的1.0-1.2倍。,3、钻孔灌注桩施工 4) 旋转钻机成孔施工 严格控制粘度：砂层内19-21s，岩层内19s左右。终孔时19s，此时控制比重1.06-1.10t/m3，砂率降至1%左右。钻孔和清孔的全过程，孔内补入的应是合格泥浆，除可以造浆的岩层外，孔内一般不得投入清水。 超压水头：钻孔和清孔全过程，孔内超压水头始终保持在2.0-2.5m。,3、钻孔灌注桩施工 4) 旋转钻机成孔施工 两次清孔：均采用抽浆法清孔。 钻孔至要求的孔底标高时，将钻头提离孔底15cm，利用钻机的气举反循环进行第一次清孔，一般2-3小时，待各项泥浆指标合格，尤其是砂率，岩层内清孔应降至1%以内，开始提钻。,3、钻孔灌注桩施工 4) 旋转钻机成孔施工 二次清孔在灌注水下砼前，在砼导管中插入一根57×3m钢管作风管，形成空气吸泥机清孔，导管上连接胶管，将清孔泥浆排入循环孔护筒（沉淀池），沉淀后再进入施工孔循环。浮吊吊起导管在护筒内移动，清理孔底沉渣，检测吸出的泥浆和孔深均符合要求后，拆除胶管和风管，安装漏斗，开始灌注水下砼。,清孔导管及悬挂式风包,钻孔桩清孔,3、钻孔灌注桩施工 4) 旋转钻机成孔施工 检孔：成孔后用（DM-686III型）超声波测壁仪检测成孔直径，孔壁倾斜度和孔壁平整情况。 孔壁自上至下，竖直刻划线的偏移值与孔深之比值为倾斜度1%，实际成孔的偏移值在0.3%-0.5%。局部孔壁平整度不符合要求，采用扫孔处理合格。,3、钻孔灌注桩施工 5) 旋挖钻机钻进成孔 施工准备：核图，编写施工方案、细则，技术交底，场平放样，施工平台、护筒、材料、设备（砼拌运、钢筋制安等） 、施工用水、电、路、讯、人员准备，混凝土配合比确定，钻机、钻头选型进场，制备护壁泥浆,3、钻孔灌注桩施工 5) 旋挖钻机钻进成孔 钻孔：逐斗旋挖取土成孔直至桩底，同时在孔内补充合格的护壁泥浆 检孔：钻孔完成后进行检孔，达到要求后待下钢筋笼,采用旋挖钻斗作业,3、钻孔灌注桩施工 6) 钢筋笼安装 钢筋骨架采用挤压接头或直螺纹接头，每桩钢筋笼骨架分节制作，胎具成型，每节长9.0m（ 12.0m），吊机起吊，在孔口拼接完成放入孔内；,3、钻孔灌注桩施工 6) 钢筋笼安装 对于旋挖钻机钻进成孔的，钢筋笼骨架应在桩位附近预先分节制作、拼接完成，待清孔完成后即能尽快安放，并尽快浇注混凝土成桩（防塌孔）。,接钢筋笼,3、钻孔灌注桩施工 7) 灌注基桩混凝土 灌注水下砼成桩：预先做好材料、拌合站、配合比试配与验证、储料罐、导管及其预检等准备，混凝土（缓凝时间15h左右，坍落度18-22cm） 满足要求。导管用299×10mm无缝钢管，快速丝扣接头。拨球法灌入砼封底，导管距孔底0.3m-0.4m，封底后孔内砼厚2m以上，导管埋入砼1.0m以上。浇注过程中导管埋深始终保持在2-6m之间。,灌注基桩混凝土,3、钻孔灌注桩施工 8) 成桩检测 成桩质量检测：为检测钻孔桩砼质量，全部采用超声波无破损检测，业主和承包商分别委托有资质的专业检测单位检测（特大桥按总量的5%钻取岩芯破损检测）。如检测结果均合格，则对检测管内压浆，基桩施工完成；否则，应进行处理至合格。,4、打入桩施工 适用范围：一般用于水下基础（房建除外） 打入桩：常为采用柴油打桩锤或振动打桩锤，打入预制的钢管桩，做平台或栈桥的支撑；打入PHC桩做桥梁的桩基；打入预制的钢筋混凝土桩做房屋的基础。 此内容不详述。,第四部分 桩基施工易出现的 质量问题及处理,1、塌孔 分为成孔过程中的塌孔、成孔后塌孔和浇注混凝土时的塌孔。 挖孔遇流砂地层时塌孔，可采用减短每节护壁的高度，在土层中适当打入桩，在护壁混凝土中加入速凝剂等措施，使护壁尽快稳定。,桩基施工常见质量问题及处理,1、塌孔 钻孔时塌孔，可采用重新造孔护壁（冲孔）、增加合格泥浆浓度、增大超压水头、填注部分混凝土（片石）等措施。 成孔后塌孔，采用清孔后重新成孔。施工中应合理组织，保证工序衔接的连续性和及时性（特别是旋挖桩），减少塌孔几率。 浇注混凝土时塌孔，采用立即停浇并清孔后重新浇注或重新成孔后浇注。,桩基施工常见质量问题及处理,2、掉钻落物 在岩层中钻进时（鄂黄桥例），由于钻杆接头滑丝，钻头（包括两根钻杆）掉在孔中，用专用打捞器插入钻杆中，将钻头提出孔口外；在钻进中发现钻机有剧烈振动，提出钻头，发现有两把滚刀脱落掉入孔中，采用电磁铁将其吸出。,桩基施工常见质量问题及处理,3、卡钻 地层软硬不均致倒锤（冲孔时）卡钻、粘锤或锤头加大后快冲造成。采用填片石、锤头加大后填料再冲的方式处理。,桩基施工常见质量问题及处理,4、埋钻 塌孔埋钻后，采用吸出埋钻处以上部分的坍塌物，再提出钻头,桩基施工常见质量问题及处理,5、钻孔漏浆 如发现孔内水头无法保持，分析已发生漏浆，由于护筒埋深不够、护壁不好、遇到溶洞或岩层裂隙漏水所致。采用振动锤将钢护筒再下沉一定深度，置入内护筒，反复造孔护壁，或在孔内填充混凝土，重新恢复钻孔后，即能保持水头正常钻进。,桩基施工常见质量问题及处理,6、 钻孔偏斜 由于墩位处岩面倾斜度大，且岩层不均匀，中间夹较软弱层，并有断层，钻孔极易发生偏斜。由于钻孔倾斜，主要表现为岩层中段局部弯曲，处理方法视具体情况而定。如倾斜不严重，采取局部反复扫孔处理；如倾斜较严重，则采取浇筑水下砼至岩面标高以上50cm，待砼强度达到25MPa时重新开钻，并放慢进尺。经处理后钻孔倾斜度均能达到1%的要求。,桩基施工常见质量问题及处理,7、钢筋笼不能下放到位 孔斜、缩孔、成孔断面不合要求或钢筋笼不直等，采用扫孔或调直钢筋笼，达到使钢筋笼能下放到位。,桩基施工常见质量问题及处理,8、导管堵管 混凝土和易性差、导管漏水、导管内卡物等，采用调整混凝土性能、密封到管、清除卡物管内来达到浇注顺畅。,桩基施工常见质量问题及处理,9、钢筋笼上移 导管埋深太大使得混凝土上翻时顶升钢筋笼，或钢筋笼固定不牢所致，采用合理的导管埋深来处理。当成桩后才发现时，与设计协商后再处理。,桩基施工常见质量问题及处理,10、钢筋笼突然下落 钢筋笼分段安装后，起吊时钢绳突然断开或钢筋笼固定不牢所致。有时伴有安全事故（某桥的钢筋笼内作业人员，系有挂于钢筋笼上的安全绳，随钢筋笼下落时带入孔内水下溺亡）。因此，必须采用合理可靠的稳定与起吊钢筋笼的设备，笼内不进入作业人员。,桩基施工常见质量问题及处理,11、声测管不能正常使用 管内漏浆或变形所致。采用清除管内漏浆或重新钻芯孔代替声测管来对桩身进行检测。,桩基施工常见质量问题及处理,12、桩身混凝土质量不合格 桩身声测结果为混凝土有缺陷，成桩质量差。多为孔底有沉渣、混凝土离淅、混凝土强度不足（桩顶）、导管漏水、导管提空未处理（断桩）、导管埋深过大、导管未置于孔中心、导管开球后再浇时形成封闭气孔、浇桩时塌孔而未发现、浇桩时机械故障未完成浇桩（断桩）、浇桩过程中缩孔或径流水通过桩身等原因所致。,桩基施工常见质量问题及处理,12、桩身混凝土质量不合格 1）孔底混凝土缺陷 桩身声测结果为桩底混凝土有缺陷，表明孔底有沉渣或浇桩时混凝土封底不成功。采用钻孔清洗后注浆处理。 施工中应认真清孔，满足规范要求后再浇桩内混凝土，确保首灌封底混凝土足量连续注入孔底。,桩基施工常见质量问题及处理,12、桩身混凝土质量不合格 2）桩顶混凝土强度不足 为桩内混凝土浇筑高度测量不准，或浮浆太厚，或孔内自压水头不够不能自密所致。采用拨掉桩顶部分的质差混凝土后重浇。 施工中孔内自压水头不够时振捣，严格清孔质量，制作可靠的测深设备，并绘制浇筑高度-混凝土数量的关系曲线，如有异常，及时分析处理。,桩基施工常见质量问题及处理,12、桩身混凝土质量不合格 3）桩身中部混凝土缺陷 (1)导管漏水造成 浇桩时导管内漏水，被水洗后浇入的混凝土不均匀，质量差。应随时检查，及时分析，立即处理。 施工前应严格做好预检工作，不合要求的管节不得使用。,桩基施工常见质量问题及处理,12、桩身混凝土质量不合格 3）桩身中部混凝土缺陷 (2) 导管提空未处理 造成断桩。应根据混凝土浇筑高度、数量，准确测出导管埋深，采用可靠的提管设备，定尺提管。 施工前应准确逐节测量各节导管长度（高度），施工中专人记录，严格控制导管埋深在26m范围内。,桩基施工常见质量问题及处理,12、桩身混凝土质量不合格 3）桩身中部混凝土缺陷 (3) 导管埋深过大、导管未置于孔中心 导管埋深大，导致新入导管内的混凝土不能均匀顶升已有的桩内全断面先浇的混凝土，新入导管内的混凝土会沿阻力小的路径上翻，而如果导管不位于桩中心（实际施工中大多如此），则更易出现不能均匀顶升混凝土的情况。因此。沿阻力小的路径上翻的混凝土盖住了之前处于顶部的缺陷混凝土，从而在该处形成缺陷。 施工中严格控制导管埋深在26m范围内。,桩基施工常见质量问题及处理,12、桩身混凝土质量不合格 3）桩身中部混凝土缺陷 (4) 桩身内形成封闭气孔 浇桩过程中，导管内的空气未排出，被挤入孔内形成封闭气孔。一般采用钻孔压浆处理。 在封底后的砼灌注施工过程中，采用在导管上口段插入一根空心排气钢管来预防。,桩基施工常见质量问题及处理,12、桩身混凝土质量不合格 3）桩身中部混凝土缺陷 (5) 浇桩时塌孔、缩孔 在岩层内，可钻小孔洗去坍塌物后进行压浆处理，检测合格后可正常使用，否则重新成桩；在土层内，重新成桩。 浇桩时应加强过程控制，及时发现并处理。,桩基施工常见质量问题及处理,12、桩身混凝土质量不合格 3）桩身中部混凝土缺陷 (6)浇桩时机械故障停浇 浇桩时机械故障未完成浇桩（断桩），拔出导管，处理故障后又重新浇筑。 应及时拔出导管，吸出顶部混凝土，适时再浇。,桩基施工常见质量问题及处理,12、桩身混凝土质量不合格 3）桩身中部混凝土缺陷 (7) 径流水通过桩身 浇桩过程中，有流动的动水流经桩身，桩身施工完成后检测时混凝土有缺陷。 采用对缺陷段以上部分的桩凿除重做（岩石内）。 施工中可先对动水径流段的孔壁进行防护。,桩基施工常见质量问题及处理,13、桩身位置偏差超限 桩孔位置放样后未经复查，导致成桩后偏差超限。当超限较小时，可提请设计验算经适当处治后使用；当超限较大时，在准确放样并经复查后重新成桩。,桩基施工常见质量问题及处理,14、旋挖桩的常见问题及处理 详见旋挖钻机与施工技术一书中的相关章节。,桩基施工常见质量问题及处理,15、桩身混凝土裂缝 桩身施工完成后，发现地面附近的桩身有裂缝。多为桩受到了侧向（土）推力等所致。 采用清除桩侧推力物后对桩进行加固处理，当裂缝较宽变形较大时，会同设计提出专项补强加固处治方案。,桩基施工常见质量问题及处理,16、桩身下沉 桩身施工完成后，发现桩身有下沉，导致柱身或盖梁等有裂缝。多为桩底松软、桩周摩阻力不足等所致。 会同设计一起研究，采用加桩等方案对原桩进行替换加固处理。,桩基施工常见质量问题及处理,第五部分 共同讨论的一些问题,1、降低孔底标高代替清孔 这是绝不容许的。将出现前述的桩不能达到承载力而致受力后下沉的严重不良后果，处理难度大，耗费高。,2、桩不经检测就施工墩柱 可能检测管内不通畅，或借故工期紧，桩身不经超声波检测就施工后续的墩柱，造成不能检测的既成事实，这同样是绝不容许的。,3、钢筋笼上浮后不报告 采取自行割除的处理，隐瞒钢筋笼上浮的事实，是绝对不行的。一旦发现浇注桩孔混凝土过程中有钢筋笼上浮的情况，应及时报告，研究处理。 施工自律，监理尽责，做到工程产品一检合格，杜绝前述问题再发生。,祝愿各位： 身体健康 天天开心! 工作顺利 梦想成真!,参考文献： 1.公路桥涵施工技术规范（JTG/T F50-2011） 2.张佐安 鄂黄长江大桥5号塔墩深水群桩基础施工新技术 3.张佐安 “悬挂式风包”在桩基工程施工中的应用 4.张 军 浅谈桥梁挖孔桩护壁型式的选择 5.吴洪朗 旋挖施工工艺在桩基工程中的应用 6.黎中银 旋挖钻机与施工技术,谢 谢 ！,