钻孔灌注桩施工及质量控制(毕业论文)

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1、石家庄铁道学院毕业设计（论文）钻孔灌注桩施工质量问题控制与防治措施一、前言 钻孔灌注桩由于对各种地质条件的适应性、施工简单易操作且设备投入一般不是很大，因此在各类工程中得到广泛应用。但是由于钻孔灌注桩的施工大部分是在地面以下进行，其施工过程无法直接观察，成桩后也不能进行直接开挖验收，它又是最容易出现质量问题的一种基础形式。分析钻孔灌注桩在施工过程中可能发生的事故，进行必要的防范是保证钻孔灌注桩成桩质量，确保基础工程安全的重要措施。以下从几点浅谈在施工过程中遇到的问题处理办法。二、桥梁钻孔桩施工工艺及方法1、钻孔桩基础施工工艺钻孔桩施工工艺流程见图2-1;孔灌注桩施工程序见图2-2。泥浆备料泥浆

2、池平整场地（搭设钻机平台）桩位放样埋设护筒钻机就位钻 进终孔质量检查清 孔下钢筋笼安装导管再次检查沉渣厚度及泥浆指标，必要时二次清孔水下混凝土灌注拔除护筒凿除桩头，质量检验下道工序孔内造泥浆泥浆沉淀池混凝土拌制及输送检查混凝土质量及顶面标高、制作试件拼装检查导管钢筋笼制作图2-1 钻孔桩施工工艺流程图 图2-2 钻孔灌注桩施工程序示意图2、施工准备平整场地，清除坡面危石浮土。施工现场的出土路线应畅通。施工复测后，定出桩孔准确位置，在桩外侧设置桩中心的十字控制桩，设置护桩并固桩；经常检查校核护桩。放出桩孔四周。现场四周应设置排水沟、集水井和沉淀池；孔口四周挖排水沟，做好排水系统；及时排除地表水，

3、搭好孔口雨棚。施工现场备足钻孔用水、粘土、碎石、片石等材料，确保意外情况发生时材料齐备，满足处理需要。3、护筒埋设钢护筒采用=8mm的钢板制作，护筒直径大于孔径0.4m。护筒顶宜高出施工水位或地下水2.0m，并高出施工地面0.5m，钢护筒四周用粘土夯实。水中护筒在钻孔作业平台上采用导向架导向，振动锤下沉至粘土层。护筒埋设或下沉到位后，顶面位置偏差不大于5cm，倾斜度小于1%。4、钻机安装旱地桩施工时应平整、加固处理地面，在钻架下部支点处垫设方木，以扩散对地面应力。水中桩时钻机直接安放于平台上。钻机就位时保持底盘平稳、钻架直立、钻头中心对准桩位中心，并将钻架可靠固定。确保在钻进过程中不发生倾斜和

4、位移。5、泥浆制备泥浆选用优质粘土或膨润土造浆，经试验室配比确定。本工程泥浆指标采用：比重为1.11.30，粘度1622秒，PH值大于6.5，含砂率不大于4%，胶体率不小于95%。对不同的地质条件可适当调整泥浆比重。6、成孔冲击钻进开孔时主要为造浆护壁，开孔前在孔内多放粘土，并加适量粒径不大于15cm的片石和碎石，顶部抛平，用大比重泥浆、低冲程密击，钻进0.51.0m后，再回填粘土，继续用低冲程密击，如此反复二、三次，使孔壁坚实、竖直、圆顺，待冲砸至钻头顶在护筒下34m后，方可加大冲程正常钻进。钻孔过程中根据桩位处详细地质情况采用不同方式钻进。粘土、粉质粘土覆盖层采用中冲程，输入较低稠度泥浆冲

5、击成孔，钻进要注意防止卡钻、埋钻；易塌孔的粉砂、砂土层采用小冲程，多投粘土提高泥浆的粘度与相对密度，并适量填加片石、碎石，使之挤入孔壁。块石土、角砾土、碎石土层采用中冲程，加大泥浆稠度，添加片石、碎石反复冲击，将孔壁挤实。基岩采用大冲程冲击成孔，钻进过程中，特别注意当基岩面倾斜大或高低不平时，回填片石、碎石，低锤快打，造成一个平台后，方可采用较大冲程正常钻进，如发现孔偏、孔斜，用片石回填至偏、斜上方0.30.5m处重新冲砸造孔。每钻进0.51.0m后，开动反循环泥浆泵，将孔底钻渣抽出来，并及时向孔内补入新鲜泥浆，如此循环操作，随着钻进深度不断增加，排渣管在副卷扬机操作下也随之及时下落，始终与孔

6、底保持1020cm距离。7、终孔终孔检查项目：孔径、孔形、垂直度检查，用笼式检孔器；孔深和孔底沉渣厚度检查，用测绳配测锤；桩位检查，用全站仪测放桩位中心。8、清孔钻孔至设计高程后进行清孔，孔用抽碴筒清孔。抽碴时，及时向孔内注入清水或新鲜泥浆，以保持孔内水位不变，避免坍孔。还可以采用换浆法清孔，采用优质泥浆正、反循环换浆，直到达到规范规定的清孔质量标准。孔径、孔深不小于设计值；孔位中心偏差不大于50mm；倾斜度不大于1%；灌注混凝土前孔底沉碴厚度满足规范要求。9、钢筋笼制作、安装钢筋笼采用箍筋成形法集中分节制作，接头相互错开，外观必须顺直，不得扭曲变形，焊接、绑扎必须牢固。钢筋笼所用钢材有产品合

7、格证和现场抽检复查资料，满足有关规范要求。制作安装时主筋接头按规范规定错开。采用挤压或机械连接接头时，先要进行工艺评定，并在施工时现场取样做接头试验。钢筋笼加工确保主筋位置准确。钢筋保护层可在钢筋笼外侧设置耳环筋。按设计要求设置声测管。用汽车吊下放钢筋笼，在孔口焊接接长。钢筋骨架上端焊拉钩和横撑固定于孔口，当桩身混凝土初凝后，解除固结设施。10、水下混凝土灌注水下混凝土灌注是保证钻孔桩质量最重要、最关键的工序。灌注导管采用250mm的快速卡口垂直提升导管。导管使用前组装编号，并进行接头抗拉试验和水密性试验，保证接头牢固、严密、不漏水。下放导管时小心操作，避免挂碰钢筋笼。导管安装的长度建立复核和

8、检验制度，避免因误装造成断桩。水下混凝土灌注前，再次检查沉渣厚度，如不合格，进行二次清孔，合格后立即开始灌注混凝土。混凝土选定适当的混凝土配合比，粗骨料选用碎石，粒径为525mm，砂为级配良好的中砂，优先采用矿碴水泥，含砂率为40%45%。坍落度为1822cm，掺加适量的缓凝剂，延长混凝土的初凝时间。混凝土在混凝土搅拌站生产供应，由混凝土搅拌运输汽车运输至桩位处，直接灌注或泵送，汽车起重机配合灌注。首批混凝土灌注量必须保证导管埋深不小于1m，拔球前准备足够的混凝土储备量，保证拔球后导管的埋置深度大于m并小于3m。拔球前，导管距孔底的高度要适当，一般取30cm左右。混凝土灌注过程中，注意观察管内

9、混凝土面下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土面高度。导管埋置深度要适当，埋置深度控制在24m的范围内。水下混凝土灌注要快速、连续不间断地进行，灌注标高比设计桩顶超灌0.51.0m，以便凿除桩头浮浆，确保桩身混凝土质量。11、检测按规定制作混凝土试件，检查桩身混凝土强度，按规定对每根桩基进行无破损检测。必要时对桩基进行大应变或钻芯取样检查。，然后将锤式抓斗慢慢放入孔底，抓出孔底的沉渣。 当使用的泥浆比重过小或泥浆注入量不足时，桩底的沉渣浮起困难，沉渣将堆积在桩底，影响桩与地基的结合。工程中需采用性能较好的泥浆，控制泥浆的比重和粘度，不能用清水进行置换三、常见质量通病及处理办法1、无套管施工

10、法中孔壁坍塌及对策 无套管灌注桩施工过程中由于土壤的持力层发生变化等原因，将会出现因漏水、漏浆等导致的孔壁坍塌的质量事故。钻进过程中，如发现排出的泥浆中不断出现气泡，或泥浆突然漏失，则表示有孔壁坍陷迹象。根据对此类问题的分析，发现造成施工事故的原因主要在于： 护筒的长度不够，护筒变形或形状不合适； 保持的水头压力不够； 地下水位有较高的承压力； 在砾石层等处有渗流水或者没水，孔中出现跑水现象； 泥浆的容重及浓度不足； 成孔速度太快，在孔壁中来不及形成泥膜； 用造孔机械在护筒底部造孔时触动了孔周围的土壤； 沉放钢筋时，碰撞了孔壁，破坏了泥膜及孔壁； 造孔机械的机械力过大，致使护筒与土层之间的粘着

11、力减弱； 针对这种问题，应采取的相应处理措施为： 施工现场在埋设灌注桩的护筒时，坑地与四周应选用最佳含水量的粘土分层夯实，必须注意保持护筒安装垂直，在护筒的适当高度开孔，使护筒内保持1.0-1.5m的水头高度。 当发现地基有地下水时，应密切注意是否夹有不透水层。当下层的承压地下水的水头比下层的地下水位高时，必须能保持足够的泥水压力，在施工前的地质情况勘测中，一定要求给出地下水的压力、出水量、水流方向等要素条件。 泥浆的比重以1.021.08左右为宜。另外，在成孔时，如果遇到砾石层等土层产生大量漏浆时，应考虑是否改成其他施工方法。 当中断成孔作业时，要着重监视漏水、跑浆的情况。 在反循环钻孔法的

12、成孔施工中，钻孔速度不宜过快，如果孔壁未形成有效泥浆膜，施工中将易出现孔壁坍塌的质量事故。成孔速度应根据地质情况并参照相应规范选取，对于淤泥质等非常软弱的地质，如果成孔速度过快，造孔的桩孔将很不规则，对于砂、砂砾等土层若成孔速度过快，会产生桩的径向摆动，而发生孔壁坍塌现象，在现场调查中发现，孔中水的向下流速超过12m/min，在负压的作用下，孔壁非常容易发生坍塌现象。 为避免此类问题的发生，在施工中，要求施工人员要严格按施工规范进行施工，深入理解设计意图是确保成功施工的关键因素，塌孔的桩孔应及时回填，当地层呈现稳定状态后，应适当的停置35天后再度施工为宜。 在钢筋笼的沉放过程中，多采用边沉桩边

13、射水搅拌的施工方式，然后用空气升液法、砂泵等设备抽出搅混的泥浆，同时，要注意避免射水压力过大，破坏钻孔的完整。 2、缩颈 缩颈是钻孔灌注桩最常见的质量问题，主要由于桩周土体在桩体浇注过程中产生的膨胀造成。针对这种情况，应采用优质泥浆，降低失水量。成孔时，应加大泵量，加快成孔速度，在成孔一段时间内，孔壁形成泥皮，则孔壁不会渗水，亦不会引起膨胀。或在导正器外侧焊接一定数量的合金刀片，在钻进或起钻时起到扫孔作用。另外，可采用上下反复扫孔的办法，以扩大孔径。3、钢筋笼上浮 在浇筑混凝土时，有时钢筋笼会发生上浮，其原因及相应对策如下：钢筋笼上升，除了一些显而易见的原因是由于导管上提时钩挂所致外，主要的原

14、因是被砼顶托上升，当砼表面接近钢筋骨架时，导管底口处于钢筋笼底口3M以下和1M以上处，砼灌注的速度过快，使砼下落时冲出导管底口向上反冲，其顶托力大于钢筋笼的重力所致。当钢筋笼的外径及套管内壁之间的间隙太小，有时套管内壁与箍筋之间夹有粗骨料时，会发生钢筋上浮现象，出现这种问题处理的方法是，使箍筋与套管内壁之间的间隙要大于粗骨料的最大尺寸的2倍。 钢筋笼自身弯曲，钢筋笼之间的接点不好、弯曲，箍筋变形脱落，套管倾斜等，使得钢筋与套管内壁的接触过于紧密时，也将造成钢筋笼上浮。在处理此类问题时，应注意提高钢筋笼加工、组装的精度，防止钢筋笼在运输工程中的碰撞等因素引起的变形。在沉放笼时要确认钢筋笼的轴向准

15、确度等，不得使钢筋笼自由坠落到桩孔中，不得敲打钢筋笼的顶部，在贯入套管时，必须注意汽锤制度。 由于混凝土灌注过钢筋笼且导管埋深较大时，其上层混凝土因浇注时间较长，已接近初凝，表面形成硬壳，混凝土与钢筋笼有一定的握裹力，如此时导管底端未及时提到钢筋笼底部以上，混凝土在导管流出后将以一定的速度向上顶升，同时也带动钢筋笼上升。当此类现象发生时，应立即停止灌注混凝土，并准确计算导管埋深和已浇混凝土面的标高，提升导管后再进行浇注，上浮现象即可消失。 钢筋笼放置初始位置过高，混凝土流动性过小，导管在混凝土中埋置深度过大钢筋笼被混凝土拖顶上升。 钢筋笼初始位置应定位准确，并与孔口固定牢固。加快混凝土灌注速度

16、，缩短灌注时间，或掺外加剂，防止混凝土顶层进入钢筋笼时流动性变小，混凝土接近笼时，控制导管埋深在1.5-2.0m。 为了防止钢筋笼上升，当导管底口低于钢筋笼底部3M至高于钢筋笼底1M之间，以及砼表面在钢筋笼底部上下1M之间，应放慢砼灌注速度，允许的最大灌注速度与桩径有关。孔内砼进入钢筋骨架4M左右,适当提升导管,减小导管埋置长度,以增加骨架在导管口以下的埋置深度,从而增加砼对钢筋骨架的握裹力。 1 除此之外，在浇筑混凝土之前，一定要将套管稍稍往上提一点，以确认钢筋笼是否存在上浮现象。克服钢筋上升，除了主要从上述灌注方面着眼外，还应从钢筋笼定位方式加以考虑。4、桩底沉渣量过多 清孔是灌注桩施工中

17、保证成桩质量的重要环节，通过清孔应尽可能的使桩孔中的沉渣全部清除，使混凝土与岩基结合完好，提高桩基的承载力。施工中发生桩底沉渣的主要原因及处理的措施如下： 桩底的沉渣过多主要由于施工中违犯操作规定，清孔不干净或未进行二次清孔造成的；施工中应保证灌注桩成孔后，钻头提高孔底10-20cm，保持慢速空转，维持循环清孔时间不少于30分钟。 钢筋笼吊放过程中，如果钢筋笼的轴向位置未对准孔位，将会发生碰撞孔壁的事故，孔壁的泥土会坍落在桩底；因此，钢筋笼吊放时，务使钢筋笼的中心与桩中心保持一致，避免碰撞孔壁。在钢筋笼的加工工艺上，可选用冷压接头工艺加快对接钢筋笼速度，减少空孔时间，从而减少沉渣。下完钢筋笼后

18、，检查沉渣量，如沉渣量超过规范要求，则应利用导管进行二次清孔，使用方法是用空气升液排渣法或空吸泵反循环法。这种方法是用已有的空吸泵、空压机，在导管上备有承接管，它无需特殊设备，在任何施工方法中均可采用。 清孔后，待灌时间过长，致使泥浆沉积。开始灌注混凝土时，导管底部至孔底的距离宜为30-40mm，应有足够的混凝土储备量，使导管一次埋入混凝土面以下1.0m以上，以利用混凝土的巨大冲击力溅除孔底沉渣，达到清除孔底沉渣的目的。 5、导管进水 在浇注混凝土过程中，有时会发生由于过量上提导管，使接头部分产生漏水等情况，将造成混凝土离析、流动等质量事故，在桩身上留下致命的质量隐患。因此要严格施工管理，不得

19、发生泥浆水进入导管的质量事故。一旦生发上述事故，可采取如下的处理措施： 浇筑混凝土之前，若发现导管口出现漏水现象时，应立即提起到导管进行检查，对漏水部位进行严格的防水处理后，再重新放入桩孔中，建筑混凝土。 在任何情况下，都应该尽可能的将导管底部深深的埋在混凝土中，当发现导管上提明显过量时，应迅速将导管插到混凝土中，利用小型水泵或小口径的抽水设备，将导管中的水抽到之后，再继续浇筑混凝土。 6、断桩 由于混凝土凝固后不连续，中间被冲洗液等疏松体及泥土填充形成间断桩。造成原因及防治措施如下： 施工中若发生导管底端距孔底过远，则混凝土被冲洗液稀释，使水灰比增大，造成混凝土不凝固，形成混凝土桩体与基岩之

20、间被不凝固的混凝土填充。 为避免质量事故的发生，桩孔钻成后，必须认真清孔，一般是采用冲洗液清孔，冲孔时间应根据孔内沉渣情况而定，冲孔后要及时灌注混凝土，避免孔底沉渣超过规范规定。这就要求在灌注混凝土前，应认真进行孔径测量，准确算出全孔及首次混凝土灌注量。 有时受地下水活动的影响或导管密封不良，冲洗液浸入混凝土水灰比增大，形成桩身中段出现混凝土不凝体。 在地下水活动较大的地段，事先要用套管或水泥进行处理，止水成功后方可灌注混凝土。帮扎水泥隔水塞的铁丝，应根据首次混凝土灌入量的多少而定，严防断裂。确保导管的密封性，导管的拆卸长度应根据导管内外混凝土的上升高度而定，切勿起拔过多。 在浇注混凝土时，由

21、于导管提升和起拔过多，露出混凝土面，或因停电、待料等原因造成夹渣，出现桩身中岩渣沉积成层，将混凝土桩上下分开的现象。 施工中应明确规定，混凝土浇注过程中，一旦开始浇筑工序，一定要连续完成改作业，确保在混凝土初凝时间内连续浇注，在灌注混凝土过程中应避免停电、停水。并随时控制混凝土面的标高和导管的埋深，提升导管要准确可靠，严格遵守操作规程。 施工中还会发生浇注混凝土时，没有从导管内灌入，而采用从孔口直接倒入的办法灌注混凝土，产生混凝土离析造成凝固后不密实坚硬，个别孔段出现疏松、空洞的现象。 因此，施工要求中要严格确定混凝土的配合比，使混凝土有良好的和易性和流动性，坍落度损失亦满足灌注要求。灌注混凝

22、土应从导管内灌入，要求灌注过程连续、快速，准备灌注的混凝土要足量， 避免埋下质量事故的隐患。 7、钻孔内的有害气体 由于地质构造或其他特殊原因，在灌注桩的成孔过程中，发现桩孔中产生沼气、天然气、硫化氢等有害气体，全套管施工中，当需要在孔口附近进行焊接钢筋骨架时，焊接的电火花会点燃桩孔内可燃性气体而发生爆炸的质量事故。 为避免上述事故的发生，在进行焊接作业前，首先利用有害气体探测器或火绳等检查桩孔中是否存在有害气体，一般情况下，桩孔中的可燃气体，应用注水法排除孔中的有害气体；当气体量较少时，也可以利用火绳等将有害气体燃烧掉。 四、钻孔灌注桩的钢筋笼施工及质量控制 (一）、钢筋骨架制作1、制作方法

23、在公路工程质量检验评定标准中规定了钢筋笼制作的允许偏差，如下表所示钢筋笼制作允许偏差项次项 目允许偏差/mm1主筋间距202箍筋间距或螺旋筋间距103钢筋笼直径54钢筋笼长度10各项控制指标,对于每一段来说都不难做到。但是由于每段钢筋笼的偏差可正可负，特别是对主筋间距和钢筋笼直径这两项指标，在两段钢筋笼焊接时会发生困难。为了克服这个困难，我们采用了如图所示的纵向钢筋定位模板进行钢筋笼的制作。 每节钢筋笼设置定位模板二具,定位模板相互平行为了不妨碍螺旋筋的绑扎，再每隔2M左右采用加强筋成型法。加强筋设在主筋内侧，并用三角内撑将它加固，在加强筋外侧点焊主筋，主筋与加强筋必须垂直，再绑扎箍筋，钢筋笼

24、的加工，必须严格按照施工设计图和规范要求，配制好主筋的焊接长度为10D(双面焊)，但施焊时，由于起落点都不饱满，达不到施工要求，所以长度加1CM，接头位置错开，距离应不少于规范要求，为了方便施工，结合钢筋笼的长度取一个工人易记的数字(最好是整十位数)。钢筋笼由于一般都比较长,重量重，而且受钻机门架高度(一般不都超过10M)的影响，施工中，钢筋笼要采取分制作，每根桩的钢筋笼，由几节钢筋骨架组成,计算钢筋笼长度尺寸时,除要注意接头位置错开,还要注意计算上焊接长度。2、保护层的设置 钢筋笼竖直对准孔口中心后要缓缓下放，力求不使“”筋（也称钢筋耳朵）刮伤孔壁。但事实上这是很难做到的，为此我们采用如图所

25、示的垫块。经过施工表明，此种垫块可以减小孔壁的刮伤及增加钢筋笼保护层的均匀性。然而钢筋笼的弧形垫块在吊装过程会经常会被破坏，为此再事先制作一些圆形垫块，钢筋笼一边下放，再一边安装圆形垫块；垫块为砂浆预制块，中间穿孔，插入与箍筋同规格钢筋，点焊在骨架上，安装时注意圆钢筋纵向与骨架纵向一致，垫块能够在骨架下放时滚动，一起固定骨架居中，二起保护层作用,三又不会刮伤孔壁。(二）、钢筋笼的存放 制好后的钢筋笼必须放在平整、干燥的场地上。存放时，在加劲筋与地面接触处垫上等高的木方，以免粘上泥土。每组骨架的各节要排好次序，挂上小牌，注明第几节及其长度，不得混杂存放，避免搞错，造成质量事故。存放时骨架还要注意

26、防雨、防锈。(三）、钢筋笼的起吊和就位质量控制为了防止钢筋笼在吊运过程中发生纵横方向不可自动复原的变形。除了要求起吊方法正确，不可采用错误的方法（特别注意下端不可拖地）之外，必要时还可采用临时加强刚度的措施，使用纵向抗挠屈加劲杆，我们在骨架内部教临时绑扎两根杉木杆以加强其刚度，因为它体直，质轻，便于安装、拆卸。采用两点吊法，第一吊点设在骨架的下部，第二吊点设在骨架长度的中点到上三分点之间。起吊时，先提第一吊点，使骨架稍提起，再与第二吊点同时起吊。待骨架离天地面后，第一吊点停止起吊。随着第二吊点不断上升，慢慢放松第一吊点，直到骨架同地面垂直，停止起吊。解除第一吊点，检查骨架是否顺直。当骨架进入孔

27、口后，应将其扶正徐徐下降，严禁摆动碰撞孔壁。然后，由下而上地逐个解去绑扎杉木杆的绑扎点。解去后，杉木杆受水的浮力自行浮出水面后即可取去。当骨架下降到第二吊点附近的加强箍接近孔口时，可用型钢穿过加强箍下方，将骨架临时支承于孔口，将吊钩移到骨架上端，取出临时支承，继续下降到骨架最后一个加强箍处，按上述办法暂时支承。此时可吊来第二节骨架，使上下两节骨架位于同一竖直线上，进行焊接。焊接时应先焊顺桥方向的接头。最后一个接头焊好后，可下沉骨架，如此循环，使全部骨架降至设计标高为止。骨架最上端定位，必须由测定的孔口标高来计算定位筋的长度，并反复核对后再焊接。在定位钢筋顶端的顶吊圈内插入两根平行的工字钢。将整个定位骨架支托于护筒顶端。两个工字钢的净距应大于导管外径30CM。然后撤下吊绳，用用4根25短钢筋将工字钢及定位筋的顶吊圈焊于护筒上。使钢筋笼定位于孔中心。一方面可以防止导管或碰撞而使整个钢筋骨架变位或落入孔中，另一方面也可起到防止骨架上浮的作用。 14