旋挖灌注桩施工详解ppt课件.ppt
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1、旋挖成孔灌注桩2012年9月,目 录一、旋挖成桩工程应用现状二、旋挖成桩工程相关规范、标准及文件三、旋挖成桩工程常用术语解释四、旋挖钻进工作原理、特点及适用土层范围 五、旋挖设备组成、选型及成孔工艺类型六、旋挖成桩施工工艺及质量控制重、难点七、旋挖成孔常见问题预防和处理,一、旋挖成桩工程应用现状施工队伍组成:1、专业地基基础施工企业2、地勘单位专业技术人员3、施工总承包企业4、私人承包,存在问题 1、先进技术代替传统工艺,技术力量及经验储备不足。2、复杂地质条件下施工经验不足,成孔工艺选择不当及缺乏应急处理办法。3、项目管理水平参差不齐,施工质量技术标准模糊。4、施工技术标准欠缺。,二、旋挖成
2、桩工程相关规范、标准及文件,(一)旋挖成桩工程相关规范、标准国家标准: 建筑工程施工质量验收统一标准GB50300-2001 岩土工程勘察规范GB50021-2001 建筑地基基础设计规范GB50007-2011 建筑地基与基础工程施工质量验收规范GB50202-2002 混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204-2002 混凝土质量控制标准GB50164-2011 工程测量规范GB50026-2007,行业标准 建筑桩基技术规范 JGJ94-2008 建筑变形测量规范JGJ8-2007 钢筋机械连接通用技术规程JGJ107-2010 钢筋焊接及验收规程JGJ18-2012 建筑基桩检测技
3、术规范JGJ106-2003地方标准 建筑地基基础工程施工质量验收规范DBJ50 -125-2011 重庆建筑地基基础设计规范 DBJ50-047-2006 工程地质勘察规范DBJ50-043-2005 旋挖成孔灌注桩工程技术规程(征求意见稿),(二)旋挖成桩工程相关文件一、关于加强桩基工程质量监督和检测的紧急通知-渝建质监【2008】004号二、重庆市建设领域禁止、限制使用落后技术通告(第七号);三、重庆市质监总站关于加强对旋挖桩成桩质量检测的通知渝建质监【2011】53号。,三、旋挖成桩工程常用术语解释 干作业旋挖成孔 不使用稳定液护壁,直接采用旋挖钻具成孔的一种工法。湿作业旋挖成孔 采用
4、旋挖钻具、稳定液护壁的一种成孔工法。全护筒作业旋挖成孔 使用套管跟进对易坍塌、易缩径地层进行护壁,采用旋挖钻具成孔的一种工法。可分为护筒下到位后钻孔和护筒跟进钻孔。造壁钻孔 通过预注浆工艺将钻孔位置的松散地层用水泥浆液胶结形成稳定的地层,然后采用旋挖钻具直接取土成孔的一种工法。,负摩阻力 桩周土由于自重固结、湿陷、地面荷载作用等原因而产生大于基桩的沉降所引起的对桩侧表面的向下摩擦力。刚性角 刚性基础中压力分布角。(桩基础中应注意相邻桩的底标高之差应小于桩净距,一般刚性角设计取45。)桩的中性点 当桩穿越厚度为L0的高压缩土层,桩端设置于较坚硬的持力层时,在桩的某一深度Ln以上,土的沉降大于桩的
5、沉降,在该段桩长内,桩侧产生负摩阻力;Ln深度以下的可压缩层内,土的沉降小于桩的沉降,土对桩产生正摩阻力,在Ln深度处,桩土相对位移为零,既没有负摩阻力,又没有正摩阻力,称该点为桩的中性点。,摩擦桩 在承载能力极限状态下,桩顶竖向荷载由桩侧阻力承受,桩端阻力小到可忽略不计。端承桩 在承载能力极限状态下,桩顶竖向荷载由桩端阻力承受,桩侧阻力小到可忽略不计。小直径桩 d250mm中直径桩 250mmd800mm大直径桩 d800mm,砼初灌量 水下混凝土浇筑时为稀释、冲散桩底沉渣而要求一定足够数量的混凝土。混凝土初灌量计算公式: V h1d2+ KD2h2 式中 V-混凝土初灌量(m3); h1-
6、导管内混凝土高度, h1=(h-h2) (m); h桩孔深度(m); h2-导管外混凝土面高度(m),取1.3-1.8 m rw-泥浆密度,11-12KN/m3; rc-混凝土密度,23-24KN/m3; d-导管内径(m); K-混凝土充盈系数,取1.3; D-桩孔直径(m)。,钻孔偏斜 旋挖施工过程中,施工桩实际轴线与设计桩孔轴线的偏离称钻孔弯曲,俗称孔斜。塌孔 孔壁土与原生土脱离掉入孔内的现象称为塌孔。卡钻 在旋挖钻进过程中,钻具被孔壁卡住,使提钻或旋转无法正常进行的现象。稳定液 主要用于保持孔壁稳定的液体。护筒 主要用于固定桩位、保护孔口、保持孔壁稳定的筒状体,有钢质护筒和混凝土护筒。
7、,五、旋挖钻进工作原理、特点、适用范围,(一)旋挖钻进工作原理旋挖成孔 通过钻斗的旋转、挖土、提升、卸土和泥浆置换护壁,反复循环而成孔。钻进原理 在伸缩式钻杆自重(含钻斗重)和固定于桅架上的油缸液压压力作用下,利用钻杆和钻斗的旋转,通过动力头旋转切削土体使土屑装满钻斗后提升钻斗出土,并实现桅杆垂直度的自动调节和钻孔深度的计量,经反复循环而成孔。,(二)旋挖钻机特点优点自动化程度高、移位灵活方便;低噪音、低振动、扭矩大、成孔速度快,效率高;采用柴油作为燃料,无需水电,安全性能高;无泥浆循环,对环境污染小;誉为“绿色施工工艺” 。,缺点因目前旋挖成孔基本采用干成孔方式,无护壁,遇到高回填土、粉土层
8、、较厚流沙层、砂卵石层、孤漂石等复杂地质条件时,成孔较难,易造成卡钻、埋钻、钻杆断裂,缩径、塌孔、夹砂而形成、类桩。因目前桩底扩底工艺尚不成熟(未配备施工可视可控影像管理装置),桩端承载力未能充分发挥作用,桩设计尺寸需增大。因旋挖机械设备自身无吊装能力,需要吊车、起重机等起重设备配合浇筑混凝土或安装钢筋笼;需要装载车、挖掘机、渣车配合出土,设备占用量大,场地需宽。,控制难点及重点对项目地勘资料的及时性、准确性、完整性要求特高;施工准备要求高;旋挖成桩速度快,对项目原材料及半成品供应要求高;对项目施工组织协调能力要求高;对项目质量技术管理能力、预判能力要求高;对钻机操作人员技能要求高;桩端沉渣厚
9、度检测可视技术尚待进一步提高;施工质量过程管理、旁站监督、收方签证的及时性显得尤为重要。,(三)旋挖钻机适用土层范围,砂土,人工填土,粉土,淤泥质粘土、粘土,粉质粘土,中密密实碎石土、卵石、孤石,全、强风化岩层,泥岩(泥质、钙质胶结),砂岩层,石灰岩、灰岩层,凝灰岩层,花岗岩层,六、旋挖设备组成、选型及成孔工艺类型,(一)旋挖钻机组成旋挖钻机组成 由液压履带式伸缩底盘、主机、自行起落可折叠桅杆、伸缩式钻杆、钻具、及滑轮架、油缸、动力头等部件组成。,(二)旋挖钻机选型主要性能参数 最大钻孔直径、钻孔深度、扭矩、钻杆直径、钻杆配置、加压力、提升力、钻孔倾角等 旋挖钻机钻进过程中80%不需要用加压装
10、置,或需要有很小的加压力。只有在遇到10Mpa 的岩石时,才使用加压装置进行加压,加压过程应均匀,不应太大。,目前使用的旋挖钻机生产厂家主要有三一重工、中联重科,旋挖钻机的主要型号如下。,不同钻杆特点摩擦式钻杆 地质状况不复杂且容易钻进时;地层承载力小于350kpa的土层、砂层、砂烁层、淤泥地质层;操作容易,可提高工作效率。机锁式钻杆 地质状况较复杂且难以钻进时;地层承载力大于400kpa的砾卵石、漂石层、硬质板砂、硬岩层;可适合于所有土层施工。组合杆 地基承载力600KPa且采用机锁钻杆无法转进的土层。,伸缩钻杆示意图(摩阻式),机械锁定式钻杆(机锁式),(四)钻具的选择 钻具的类型 螺旋钻
11、头、旋挖钻斗、筒式环状钻头 、扩底钻头。螺旋钻头岩石螺旋钻头 钻头的切削刃具为头部镶焊有钨钴硬质合金的截齿;主要用于风化基岩、胶结较好的卵、砾石地层及硬质永冻土层;结构形式有直螺和锥螺。,螺旋钻头,短螺旋,土层螺旋钻头 所用切削刃具为铲形耐磨合金斗齿或斗齿加截齿;主要用于地下水位以上的土层、砂土层、含少量粘土的密实砂层以及粒径不大的砾石层;结构形式为直螺,有单头单螺、双头单螺、双头双螺三种。,旋挖钻斗极为重要,主要用于砂土、淤泥、粘土、淤泥质亚粘土、砂砾层、卵石和风化软基岩地层;针对不同的地质条件,底部有单层底板和双层底板,进土口有单开口和双开口;单开口开口大,适合钻进较大砾径的砾石层及大的卵
12、石层、漂石层等;双开口钻头适合钻进一般砂土层及小直径砾石层;针对不同土层分为单层底板旋挖钻斗、双层底板旋挖钻斗、双层底板单开口全镶截齿、斗齿截齿混镶钻斗、带辅助卸土机构的钻斗;对于卸渣特别困难的地层(如粘泥含量很高的粘土层)、直径小于1m的钻斗可将筒体设计成半合式或在筒体内全高焊圆钢与母线成共4根均布;,单层底板钻斗 单层底板旋挖钻斗统称为钻斗,适合钻进粘性地层及胶结性强的地层;,双层底板旋挖钻斗 双层底板旋挖钻斗统称捞渣钻斗,适合钻进砂土层及胶结性差的卵砾石地层。,双层底板单开口全镶截齿和斗齿截齿混镶钻斗主要用于钻进卵石层;带辅助卸土机构的钻斗主要用于钻进遇粘泥含量较高的粘土地层可提高卸渣效
13、率 。,斗齿底,截齿底,排气孔,单层底钻头,卵石取芯桶钻,冲抓锥碎石、取石,两瓣斗,返回,冲抓锥,筒式环状钻头 用于较硬的基岩地层、大的漂石层及硬质永冻土层;当旋挖钻斗或螺旋钻头钻进比较困难时采用筒式钻头配合螺旋钻头及捞渣钻斗钻捞结合钻进;根据用途分为取芯环状筒式钻头和不取芯环状筒式钻头两类;根据所钻地层不同分为可用于风化基岩及永冻层钻进的截齿式环状钻头及用于较硬基岩钻进的牙轮环状筒式钻头;常用钻头直径有400mm3000mm。,筒式钻头,取芯筒钻结构特征及原理钻斗斗体分为内、外管两层,外管上焊接主切削齿,内管上焊接副切削齿,内管下端装有承托岩芯的活页片;钻进时岩芯将活页片顶开进入管内,提钻时
14、活页片靠自重处于水平位置,将岩芯封堵在内管内,提升时将岩芯带出孔外;不取芯筒钻结构特征及原理在钻头筒体下部直接焊接切削齿或牙轮钻,钻进时筒钻先将地层钻成圆柱状岩芯,然后下螺旋钻头将圆柱状岩心破碎成块体,再下捞渣钻斗捞出钻渣。这种方法施工效率较低,共需换三次钻头。特别是旋挖工法是一种无循环钻进法,环状钻进破碎的岩渣无法及时排出,造成重复破碎并摩损切削齿或牙轮,故此种钻头不常用。,扩底钻头 与旋挖钻机配套的扩底钻头本身不带装渣机构。完成一次扩孔一般需要34次提出钻头或靠钻头底部将部分岩渣带出或下入捞渣斗将钻渣捞出。这种扩底钻头不能很好清孔,即使下捞渣钻头捞渣,扩孔部分也无法捞取,对桩的承载力影响还
15、是存在的。要与旋挖工法配套,研究可视可控扩底钻头清渣迫在眉捷。,选择钻具的注意事项钻具是否合适,是施工能否高效钻进的关键因素 ;根据地层情况、施工工艺进行选配,并可根据现场实际情况进行适应性的改造;根据钻孔直径选择合适的钻具;(钻具直径过大可能会引起混凝土灌注超方,过小钢筋笼下放困难)当遇到钻孔直径较大,地层强度大时,可考虑“分级钻进”,选择合适的筒钻或钻头。,常见钻斗的结构特点与适应地层,(二)旋挖设备成孔工艺类型成孔工艺类型 干孔钻进 造壁钻孔 全护筒钻进 静浆护壁钻进,七、旋挖成桩施工工艺及质量控制重难点(一)施工准备技术准备具备资料岩土工程勘察文件(地勘报告内容)应反映场地各层岩土的类
16、型、深度、分布、工程特性及变化规律;当采用基岩作桩的持力层时,报告应反映基岩的岩性、构造、岩面变化、风化程度、坚硬程度、完整程度和基本质量等级,判定有无洞穴、临空面、破碎岩体或软弱岩层;应查明水文地质条件,地下水位埋深、类型和水位变化幅度,评价地下水对桩基的影响;,对场地的不良地质作用,如滑坡、崩塌、泥石流、岩溶、土洞、可液化土层和特殊性岩土的分布等应有明确判断、结论和处置方案;评价成桩可能性,论证桩的施工条件及其对环境的影响有关地基土冻涨性、湿陷性、膨胀性、腐蚀性等评价; 查看勘探点平面布置图,勘探点间距是否符合规范要求。勘探点间距:端承桩宜为1224m;摩擦桩宜为2035m;当地层条件复杂
17、,影响成桩或设计有特殊要求时,勘探点应适当加密; 高回填土、卵石土、岩溶、岩土界面坡率大于10%等复杂地质条件下的柱下单桩基础,宜每桩设一勘探点。()第.条,勘探孔的深度一般性勘探孔深应达到预计桩长以下3-5d,且不得小于3m,对大直径桩,不得小于5m;控制性勘探孔深应满足下卧层验算要求,对需验算沉降的桩基,应超过地基变形计算深度;钻至预计深度遇软弱层时,应予加深;在预计勘探孔深度内遇稳定坚实岩土时,可适当减小;对嵌岩桩,应钻入预计嵌岩面以下35d,并穿过溶洞、破碎带,到达稳定地层。,施工图纸有效的桩基工程施工图;签认的图纸会审记录;现场基桩平面布置图。场地与环境条件有关资料 施工现场和邻近区
18、域内的地下管线(管道、电缆)、地下构筑物、危险建筑物、道路、高压架空线的分布等调查资料; 邻近建筑的基础形式、埋置深度、使用现状以及防震、防噪声的要求;场地的气候及季节降雨情况;稳定液排放、弃土条件。,技术性能资料主要施工机械及其配套设施的性能资料;所需原材料、半成品的检试验和配合比报告;测量仪器相关资料,并已检定合格。其他技术资料根据施工图,对工程基桩进行统一编号;配备相应的规范、标准、文件及技术资料表格;认真分析地勘资料,根据岩层分布情况,按等高线确定成孔深度,并认真绘出各桩柱状图。,图纸会审及地勘资料的深化读图时应先查看施工设计文件是否签章齐全并是否盖有外审合格章;读图时应结合图纸外审意
19、见;读图时要结合现行设计规范; 读图时应知晓本工程桩基设计等级和桩端持力层情况;当设计等级为甲级的非嵌岩桩和非深厚坚硬持力层的桩基;设计等级为乙级的体型复杂、荷载分布显著不均匀或桩端平面以下存在软弱土层的建筑桩基等应注意提醒设计考虑桩基不均匀沉降问题,并应共同明确桩基不均匀沉降观测点的布置问题。读图时查看同一结构单元的桩基,是否选用了压缩性差异较大的土层作为桩端持力层。,查看地勘资料,本工程是否有桩身穿越较厚松散回填土、欠固结土而进入相对较硬土层的情况。如有应注意提醒设计视项目具体情况分析计算桩侧负摩阻力对基桩的影响。如本工程有临空建筑、坡地建筑及其需填土的建筑场地,建设单位应会同参建各方调整
20、施工顺序,不得先挖桩再填土,并应保证填土的密实性,一般要求压实系数不低于0.94 。对于有地面大面积堆载的建筑物,应远离桩基。对于新近填土建筑场地,可采用强夯、灌浆等加固措施先行处理,尽量消除土的自重固结沉降。对于中性点以上的桩身,可对其表面采取涂层、油毡隔离进行处理,以减少负摩阻力。,设计交底时建设、设计、监理、施工等单位应共同确定桩基岩芯取样位置。设计交底时参建各方应根据地勘资料及设计要求确定试成孔桩的位置。施工图纸会审记录必须经各方签字确认。设计交底时对特殊地基条件如新近高回填土、岩溶地区、喀斯特溶岩地质等应结合企业施工经验、政府相关文件,提出防治成桩质量通病的合理化建议;( 深化设计)
21、因旋挖桩成桩成桩速度快,防孔坍塌,建议施工图中设计要求岩石单轴抗压强度值为天然值。根据工程实际情况,对于工期特紧、新进高回填土、重要建构筑物等,建议采用超前钻做施工详勘,一柱一勘,并绘制出桩长一览表,各方签认。,设备配备配备在检定有效期内适合项目情况的旋挖钻机;配备充足的适合各种土层的钻头、钻杆及配套设备;配备符合项目成孔护壁方式的设备;配备桩基施工质量控制的检查、测量仪器。主要有全站仪、经纬仪、水准仪、钢卷尺、测绳、测锤、稳定液测试仪器(粘度计、比重称、含砂率计)等;配备钢筋笼制安和混凝土浇筑方式相符的设备。,常用配套设施和辅料,1、泥浆池,沉淀池2、搅浆筒1个(制泥浆用)3、膨润土、纯碱、
22、纤维素4、泥浆检测三件套5、清水泵、泥浆泵6、清洗机7、泥浆管8、护筒9、导管、导管扳手、导管绳套、灌浆平台,10、料斗11、电焊机1台12、氧气,乙炔一套 13、配电箱、电揽线;照明设施14、测绳,施工线绳,钢卷尺 15、扁担(吊钢筋笼 16、钢丝绳17、吊车18、装载机19、钻头,钻齿,吊车 吊车是旋挖钻施工中重要的辅助设备,在旋挖钻安装、辅助施工、现场浇注混凝土、下钢筋笼等都需要吊 车的配合。,装载机 装载机的主要任务是协助旋挖钻机转运钻渣,当旋挖钻将钻渣提出孔外后,由装载机负责将钻渣装上卡车,运出场外。出于对费用和功能性的考虑,很多工地也会采用 挖掘机来实现这一目的。,材料准备配备充足
23、的符合规范要求的各种原材料,并复检合格;配备旋挖钻机使用说明书所要求的燃油、液压油等;配备充足的钻齿、泥浆制备原材料及护筒等耗材;绑扎数量充足的9m长标准钢筋笼。,人员配备施工企业应具备相应资质并建立有效的质量管理体系、施工质量控制和检验制度,具有相应的施工技术标准。配备足够数量的各类钢筋、模板、混凝土、水电等操作人员,并持证上岗。配备懂技术、善管理的施工管理人员。配备优秀的旋挖操作机手。机手的操作技能和高素质能保证机器安全高效地使用;机手的细心检查、用心操作往往可以避免机器重大事故的发生。出色的旋挖机手应具备丰富经验、谦虚态度、全面知识熟悉工法、创新工艺、预防事故、组织配合、控制质量技能一流
24、的机手能明确旋挖钻进以旋挖钻具为重点,以操作控制技巧为其次,最后才是钻机的扭矩和加压力。,场地准备施工前应进行场地平整。场地平整度、承载力应满足旋挖钻机使用说明书要求。如无具体要求时,应满足桅杆倾斜小于2度,地面承载力大于150kPa要求。当不能满足时采取在履带底铺设钢板或箱板;采用填筑砂性土、粘土或粒径100的砂砾,分层压实等措施;施工现场临空障碍物、进场道路、施工现场周边建构筑应满足旋挖钻机需要的距离应掌握水、电、天然气、消防等设施的资料,特别是地下埋设设施的详细资料,并采取相应保护措施;轴线控制点和水准点应设在不受施工影响的地方;应对泥浆池位置和出土出渣路线进行测定;旋挖施工所需设备众多
25、,必须认真组织场内、外交通。,专项施工方案专项施工方案包含内容工程概况:地理位置、地质及水文地质条件、三通一平、桩型、桩径及数量、持力层岩土情况;旋挖设备选择及主要成桩施工方法;检验批划分及成桩施工质量控制要点;质量管理措施及特殊情况的处置预案;安全生产、文明施工、环保措施;工期目标及进度控制措施;施工平面图、进度计划网络图、沉降观测点布置图等。,施工技术交底根据施工图、地勘报告、施工方案、施工规范并结合项目土质情况,钻机特点、钻孔方法在进行钻孔前,对项目技术、施工、质量、施工班组等人员进行详细完善的三级质量技术安全交底;交底完成后必须完善相关签字手续。隐蔽验收资料 施工日志 分部分项施工技术
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