1、主讲：主讲：建筑工程系建筑工程系土方与基础工程施工土方与基础工程施工内容提要内容提要泥浆护壁成孔灌注桩施工泥浆护壁成孔灌注桩施工第二节第二节 灌注桩施工灌注桩施工第五章第五章 桩基础工程桩基础工程泥浆护壁成孔灌注桩泥浆护壁成孔灌注桩二、泥浆护壁成孔灌注桩二、泥浆护壁成孔灌注桩 泥浆护壁成孔是利用泥浆保护稳定孔壁的机械钻泥浆护壁成孔是利用泥浆保护稳定孔壁的机械钻孔方法。它通过循环泥浆将切削碎的泥石渣屑悬浮孔方法。它通过循环泥浆将切削碎的泥石渣屑悬浮后排出孔外，适用于有地下水和无地下水的土层。后排出孔外，适用于有地下水和无地下水的土层。 成孔机械成孔机械有潜水钻机、冲击钻机、冲抓锥等。有潜水钻机、
2、冲击钻机、冲抓锥等。 泥浆护壁成孔灌注桩的施工工艺流程泥浆护壁成孔灌注桩的施工工艺流程：测定桩位、测定桩位、埋设护筒、桩机就位、制备泥浆、机械埋设护筒、桩机就位、制备泥浆、机械( (潜水钻机、潜水钻机、冲击钻机等冲击钻机等) )成孔、泥浆循环出渣、清孔、安放钢筋成孔、泥浆循环出渣、清孔、安放钢筋骨架、浇筑水下混骨架、浇筑水下混凝土。凝土。（一）（一） 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2m2m左右，上部设左右，上部设1 12 2个溢浆个溢浆孔，是用厚孔，是用厚4
3、48mm8mm钢板制成的圆筒，其内径应大于钻钢板制成的圆筒，其内径应大于钻头直径头直径200mm200mm。护筒周围未用粘土紧密填实。护筒周围未用粘土紧密填实。 护筒的作用护筒的作用是固定桩孔位置，保护孔口，防止地是固定桩孔位置，保护孔口，防止地面水流入，增加孔内水压力，防止塌孔，成孔时引导面水流入，增加孔内水压力，防止塌孔，成孔时引导钻头钻头的方向。的方向。 在钻孔过程中，向孔中注入相对密度为在钻孔过程中，向孔中注入相对密度为1.11.11.51.5的泥浆，使桩孔内孔壁土层中的的泥浆，使桩孔内孔壁土层中的孔隙渗填密实孔隙渗填密实，避免孔内漏水，保持护筒内水压稳定；泥浆相对避免孔内漏水，保持护
4、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，密度大，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，起到携砂、排土的作用后排出，起到携砂、排土的作用。 钻孔灌注桩-护筒埋设泥浆制备：泥浆制备：泥浆的作用泥浆的作用是护壁、携砂排土、切土润是护壁、携砂排土、切土润滑、冷却钻头等，其中以护壁为主。滑、冷却钻头等，其中以护壁为主。 泥浆制备方法应根据土质条件确定：在粘土和泥浆制备方法应根据土质条件确定：在粘土和粉质粘土中成孔时，可注入清水，以原土造浆，排粉质粘土中成孔时，可注入清水，以原土造浆，排渣泥浆的
5、密度应控制在渣泥浆的密度应控制在1 11 11 13g3gcm3cm3；在其他；在其他土层中成孔，泥浆可选用土层中成孔，泥浆可选用高塑性高塑性(Ip17)(Ip17)的粘土的粘土或或膨润土制备；在砂土和较厚夹砂层中成孔时，泥浆膨润土制备；在砂土和较厚夹砂层中成孔时，泥浆密度应控制在密度应控制在1 11 11 13 g3 gcm3cm3；在穿过砂夹卵；在穿过砂夹卵石层或容易塌孔的土层中成孔时，泥浆密度应控制石层或容易塌孔的土层中成孔时，泥浆密度应控制在在1 13 31 15 g5 gcm3cm3。 施工中应经常测定泥浆密度，并定期测定施工中应经常测定泥浆密度，并定期测定粘度、含砂率和胶体率。泥浆
6、的控制指标为粘粘度、含砂率和胶体率。泥浆的控制指标为粘度度181822s22s、含砂率不大于、含砂率不大于8 8、胶、胶 体率不小体率不小于于9090，为了提高泥浆质量可加入，为了提高泥浆质量可加入外掺料外掺料，如，如增重剂、增粘剂、分散剂等。施工中废弃的泥增重剂、增粘剂、分散剂等。施工中废弃的泥浆、泥渣应按环保的有关规定处理。浆、泥渣应按环保的有关规定处理。（二）（二） 成孔成孔 (1) 潜水钻机成孔潜水钻机成孔 潜水钻机成孔潜水钻机成孔示意图如图所示意图如图所示。示。 潜水钻机是一种旋转式钻孔机，其防水电机潜水钻机是一种旋转式钻孔机，其防水电机变速机构和钻头密封在一起，由桩架及钻杆定位变速
7、机构和钻头密封在一起，由桩架及钻杆定位后可潜入水、泥浆中钻孔。注入泥浆后通过正循后可潜入水、泥浆中钻孔。注入泥浆后通过正循环或反循环排渣法将孔内切削土粒、石渣排环或反循环排渣法将孔内切削土粒、石渣排至孔至孔外。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泵举反循环排渣排渣两种方式，如图所示。两种方式，如图所示。 v正循环排渣法正循环排渣法: :在钻孔过程中，旋转的钻头将碎在钻孔过程中，旋转的钻头将碎泥渣切削成浆状后，利用泥浆泵压送高压泥浆，泥渣切削成浆状后，利用泥浆泵压送高压泥浆，经钻机中心管、分叉管送入到钻头底部强力喷经钻机中心管、分叉管送入到钻头底部强力喷出
8、，与切削成浆状的碎泥渣混合，携带泥土沿出，与切削成浆状的碎泥渣混合，携带泥土沿孔壁向上运孔壁向上运动，从护筒的溢流孔排出。动，从护筒的溢流孔排出。v泵举反循环排渣法泵举反循环排渣法: :砂石泵随主机一起潜入孔内，砂石泵随主机一起潜入孔内，直接将切削碎泥渣随泥浆抽排出孔外直接将切削碎泥渣随泥浆抽排出孔外。 正循环回转钻机成孔工艺反循环回转钻机成孔工艺 (2) 冲击钻成孔冲击钻成孔 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( (冲冲击锤击锤) )提高到一定高度，靠自由下落的冲击力提高到一定高度，靠自由下落的冲击力切切削削破碎岩层破碎岩层或冲击土层成孔。或冲击土层
9、成孔。 冲击钻头形式有十字形、工冲击钻头形式有十字形、工字形、人字形等，字形、人字形等，一般常用十字形冲击钻头。一般常用十字形冲击钻头。 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。 冲击钻机就位后，校正冲锤中心对准护筒中冲击钻机就位后，校正冲锤中心对准护筒中心，在冲程心，在冲程0.40.40.8m0.8m范围内应低提密冲，并及时范围内应低提密冲，并及时加入石块与泥浆护壁，直至护筒下沉加入石块与泥浆护壁，直至护筒下沉3 34m4m以后，以后，冲程可以提高到冲程可以提高到1.51.52 2.0m.0m，转入正常冲击，随时，转入正常冲击，随时测定并控制泥浆相对密度。测
10、定并控制泥浆相对密度。 施工中，应经常检查钢丝绳损坏情况，卡机施工中，应经常检查钢丝绳损坏情况，卡机松紧松紧程度和转向装置是否灵活，以免掉钻。程度和转向装置是否灵活，以免掉钻。 (3) 冲抓锥成孔冲抓锥成孔 冲抓锥锥头上有一重铁块和活动抓片，通过机架和卷扬冲抓锥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，抓片张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锥头，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土渣，依这时抓片闭合抓土。冲抓锥整体提升至地
11、面上卸去土渣，依次循环成孔。次循环成孔。 冲抓锥成孔施工冲抓锥成孔施工过程、护筒安装要求、泥浆护壁循环等过程、护筒安装要求、泥浆护壁循环等与冲击成孔施工相同。与冲击成孔施工相同。 适用于松软适用于松软土层土层( (砂土、粘土砂土、粘土) )中冲孔，但遇到坚硬土层中冲孔，但遇到坚硬土层时宜换用冲击钻施工。时宜换用冲击钻施工。 （三）（三） 清孔清孔 验孔验孔是用探测器检查桩位、直径、深度和孔道情况；是用探测器检查桩位、直径、深度和孔道情况；清孔清孔即清除孔底沉渣、淤即清除孔底沉渣、淤泥浮土，以减少桩基的沉降量，泥浮土，以减少桩基的沉降量，提高承载能力。提高承载能力。 泥浆护壁成孔清孔时，对于土质
12、较好不易坍塌的桩泥浆护壁成孔清孔时，对于土质较好不易坍塌的桩孔，可用孔，可用空气吸泥机清孔空气吸泥机清孔，气压为，气压为0.5MPa0.5MPa，使管内形成，使管内形成强大高压气流向上涌，同时强大高压气流向上涌，同时不断地补足清水，被搅动的不断地补足清水，被搅动的泥渣随气流上涌从喷口排出，直至喷出清水为止。泥渣随气流上涌从喷口排出，直至喷出清水为止。 对于稳定性较差的孔壁应采用泥浆循环法清孔或抽对于稳定性较差的孔壁应采用泥浆循环法清孔或抽筒排渣，清孔后的泥浆相对密度应控制在筒排渣，清孔后的泥浆相对密度应控制在1.151.151.251.25。 ( (四四) ) 浇筑水下混疑土浇筑水下混疑土 泥
13、浆护壁成孔灌注混凝土的浇筑是在水中或泥浆中进泥浆护壁成孔灌注混凝土的浇筑是在水中或泥浆中进行的，故称为浇筑水下混凝土。行的，故称为浇筑水下混凝土。 水下混水下混凝土宜比设计强度提高一个强度等级，必须具凝土宜比设计强度提高一个强度等级，必须具备良好的和易性，配合比应通过试验确定。备良好的和易性，配合比应通过试验确定。水下混凝土浇筑常用导管法。水下混凝土浇筑常用导管法。 浇筑时，先将导管内及漏斗灌满混凝土，其量保证导浇筑时，先将导管内及漏斗灌满混凝土，其量保证导管下端一次埋入混凝土面以下管下端一次埋入混凝土面以下0.8m0.8m以以上，然后剪断悬吊隔上，然后剪断悬吊隔水栓的钢丝，混凝土拌和物在自重
14、作用下迅速排出球塞进水栓的钢丝，混凝土拌和物在自重作用下迅速排出球塞进入水中。入水中。 （五）常见工程质量事故及处理方法（五）常见工程质量事故及处理方法 泥浆护壁成孔灌注桩施工时常易发生泥浆护壁成孔灌注桩施工时常易发生孔壁坍塌，斜孔、孔底隔层、夹泥、流砂孔壁坍塌，斜孔、孔底隔层、夹泥、流砂等。等。孔壁坍塌孔壁坍塌 指成孔过程中孔壁土层不同程度坍落。主指成孔过程中孔壁土层不同程度坍落。主要原因是提升下落冲击锤、掏渣筒或钢筋骨要原因是提升下落冲击锤、掏渣筒或钢筋骨架架 时碰撞护筒及孔壁；护筒周围未用粘土时碰撞护筒及孔壁；护筒周围未用粘土紧密填实，孔内泥浆液面下降，孔内水压降紧密填实，孔内泥浆液面下
15、降，孔内水压降低等造成塌孔，塌孔处理方法：一是在孔壁低等造成塌孔，塌孔处理方法：一是在孔壁坍塌段用石子粘土投入，重新开钻，并调整坍塌段用石子粘土投入，重新开钻，并调整泥浆容重和液泥浆容重和液 面高度；二是使用冲孔机时，面高度；二是使用冲孔机时，填入混合料后低锤密击，使孔壁坚固后，再填入混合料后低锤密击，使孔壁坚固后，再正常冲击。正常冲击。偏孔偏孔 指成孔过程中出现孔位偏移或孔身倾斜。偏孔指成孔过程中出现孔位偏移或孔身倾斜。偏孔的主要原固是桩架不稳固，导杆不垂直或土层软的主要原固是桩架不稳固，导杆不垂直或土层软硬不均。对于冲孔成孔，则可能是由于导向不严硬不均。对于冲孔成孔，则可能是由于导向不严格
16、或遇到探头石及基岩倾斜所引起的。处理方法格或遇到探头石及基岩倾斜所引起的。处理方法为：将桩架重新安装牢固，使其平稳垂直：如孔为：将桩架重新安装牢固，使其平稳垂直：如孔的偏移过大；应填入石子粘土，的偏移过大；应填入石子粘土， 重新成孔；如重新成孔；如有探头石，可用取岩钻将其除去或低锤密击将石有探头石，可用取岩钻将其除去或低锤密击将石击碎；如遇基岩倾斜，可以投入击碎；如遇基岩倾斜，可以投入 毛石于低处，毛石于低处，再开钻或密打。再开钻或密打。孔底隔层孔底隔层 指孔底残留石渣过厚，孔脚涌进泥砂或指孔底残留石渣过厚，孔脚涌进泥砂或塌壁泥土落底。造成孔底隔层的主要原因塌壁泥土落底。造成孔底隔层的主要原因是清孔不彻底，清孔后泥浆浓度减少或浇是清孔不彻底，清孔后泥浆浓度减少或浇筑混凝土、安放钢筋骨架时碰撞孔壁造成筑混凝土、安放钢筋骨架时碰撞孔壁造成塌孔落土。主要塌孔落土。主要 防止方法为；做好清孔防止方法为；做好清孔工作，注意泥浆浓度及孔内水位变化，施工作，注意泥浆浓度及孔内水位变化，施工时注意保护孔壁。工时注意保护孔壁。（六）、习题（六）、习题1）p7113
