钻孔桩施工工艺及常见问题处理方法

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1、西安铁路工程职工大学课程设计桥梁桩基础施工工艺（钻孔桩施工工艺）专业：08地下工程与隧道工程技术姓名：梁 力学号：0805005钻孔桩施工工艺1 钻孔桩基础钻孔灌注桩根据地质状况采用冲击钻机，泥浆护壁法成孔，混凝土由拌合站集中拌制，砼搅拌运输车运输，钢筋笼分节加工成型，吊车吊装焊接，导管法灌注水下砼。水中基础根据水深情况，浅水基础采用草袋围堰施工，深水基础采用钢板桩围堰施工，并搭设钢管桩作业平台进行钻孔灌注桩施工。施工工艺见图2-1“钻孔桩施工工艺图”。1.1 施工准备（1）施工前根据地形、水文、地质条件及机具、设备、材料运输情况，规划施工场地，合理布置临时设施；（2）开钻前按照施工图纸要求在

2、选定位置进行试桩，根据试桩资料验证设计采用地质参数，并根据试桩结果确定是否调整桩基设计。根据地层岩性等地质条件、技术要求确定钻进方法和选用合适的钻具；（3）对钻机各部位状态进行全面检查，确保其性能良好；（4）浅水基础利用草袋围堰构筑工作平台，一般水深基础采用钢板桩构筑水中工作平台。1.2 护筒就位护筒采用钢制护筒，由单节长度2m护筒组成，护筒间由平头螺栓连接。其内径大于钻头直径200mm400mm。护筒的底部埋置在地下水位或河床以下1.5m，护筒顶部高出施工水位1.5m2.0m左右（同时高出地面0.5m），其高度满足孔内泥浆面的要求。陆地、浅水中桩基护筒埋设采用挖埋法，水中桩基护筒埋设采用打入

3、法，利用平台上钢制导向架导向和振动沉桩锤打入，必要时辅以射入下沉。埋设应准确、稳定，保证钻机沿着桩位垂直方向顺利工作。护筒内存储泥浆使其高出地面或施工水位至少0.5m，保护桩孔顶部土层不致因钻头（钻杆）反复上下升降、机身振动而导致坍孔。埋设护筒施工放样埋设护筒钻 孔钻机就位开挖泥浆池拌制泥浆清孔移钻机安装钢筋笼下导管灌注砼钢筋笼存放、起吊砼拌制、运输沉渣厚度检查成孔质量检查否合格否合格制作钢筋笼砼配合比试验孔口处理、凿除桩头桩基质量检测、评定压试块试块制作、养护水中桩围堰筑岛图2-1 钻孔桩施工工艺图1.3 泥浆制备用造浆机制浆，并储存于泥浆池中。钻孔施工时，根据地层情况及时调整泥浆性能指标，

4、以保证成孔速度和质量，施工中随着孔深的增加向孔内及时、连续地补浆，维持护筒内应有的水头，防止孔壁坍塌。桩孔砼灌注时，孔内溢出的泥浆引流至泥浆池内，经沉淀后循环利用。1.4 钻孔施工冲击钻孔开孔前在护筒内多放一些粘土，并加适量粒径不大于15cm的片石，用小冲程冲砸。钻进0.51m时，再回填粘土或注泥浆，继续以低冲程钻孔，如此反复二、三次，必要时，多重复几次。待钻至护筒下34m后，方可进行正常冲击。根据碴样判别土层地质，砂卵石土采用中等冲程，漂石和坚硬密实的卵石层，采用高冲程。冲击成孔采用粘土泥浆护壁，根据地层地质变化调整泥浆比重，保证钻进过程中孔壁的稳定。整个钻进过程中，始终保持孔内水头高度。不

5、同的地质采取不同的冲程，冲击过程中要勤抽碴，勤检查钢丝绳和钻头磨损情况。抽碴破碎的部分钻碴和泥浆一起被挤进孔壁，大部分钻碴用掏碴筒清出孔外，冲击一定时间后，提出冲击钻头，换上掏碴筒，掏取钻碴。掏碴后及时向孔内添加泥浆，以维护水头高度。1.5 清孔终孔检查后，要立即清孔，不得停歇过久。采用抽碴法清孔。清孔时，及时向孔内注浆。灌注混凝土前用吸泥法进行二次清孔，利用简易吸泥机将高压空气经风管射入孔底，使沉淀物随强大的气流经吸泥管排出孔外。沉碴厚度满足设计要求。1.6 钢筋笼加工及安装钢筋制作时，用卡板成型法控制钢筋笼直径和主筋间距，根据钢筋骨架设计长度的不同，采用整体或分节制作和安装。钢筋骨架用吊车

6、起吊安装，在运输和起吊中，要保证钢筋笼不变形，起吊时采用两点吊法。在吊起后，如发现有弯曲要整直，当进入孔口后，将其扶正慢慢下降，严禁摆动碰撞孔壁，直至下到设计标高，同时要保证钢筋骨架中心位置符合设计要求。骨架顶端要支撑和加固，支撑系统要对准中线，防止浇注混凝土时钢筋骨架上浮、倾斜和移动。钢筋骨架四周外侧，事先按设计要求焊接定位钢筋，以保证钢筋保护层厚度满足图纸要求。1.7 混凝土浇注(1)砼采用200300mm钢导管灌注，采用吊车分节吊装，丝扣式快速接头连接；灌注前，对导管进行水密、承压和接头抗拉试验。(2)安装储料斗及隔水栓，储料斗的容积要满足首批灌注下去的砼埋置导管深度的要求, 封底时导管

7、埋入混凝土中的深度不得小于1m，首批混凝土方量是根据桩径和导管埋深及导管内混凝土的方量而定，将砼搅拌运输车内的混凝土倒入入封底料斗内，由专人统一指挥，待全部准备好后将隔水栓拉起进行封底，同时砼搅拌运输车快速快速反转，加快出料速度。 (3)灌注开始后应紧凑连续的进行，不得中断，同时要防止混凝土从漏斗内溢出或从漏斗外掉入孔底，在灌注过程中技术人员经常检查孔内混凝土面的位置和混凝土质量，掌握拆除导管时间，严格控制导管埋深，防止导管提漏或埋管过深拔不出而出现断桩。使导管埋入混凝土内的深度始终保持在26m，并作好灌注记录。测深时采用专用测绳及测锤进行，每测一次用钢尺检查深度，以钢尺测量为准，探测至砼面时

8、手感有石子碰撞测锤为准，否则为砂浆或沉渣。(5)灌注砼时，要保持孔内水头，防止出现坍孔。(6)桩身砼灌注顶面高出设计桩顶高程1.0m，以保证桩头质量。 桩基检测施工过程中，对每个工序认真做好施工试验、记录，并在成桩以后配合监理工程师进行桩的检验。成桩后按设计要求对桩基进行成桩质量检测和评价，检测方法符合铁路工程桩基无损检测规程（TB10218-99）的规定。严格按照客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准（铁建设【2005】160号）标准办理。附录：钻孔桩施工过程质量问题、原因分析、预防措施及处理措施1、如何防治钻孔灌注桩发生偏斜？1、质量问题及现象1）成孔后不垂直，偏差值大于规定的L/100

9、。2）钢筋笼不能顺利入孔。2、原因分析1）钻机未处于水平位置，或施工场地未整平及压实，在钻进过程中发生不均匀沉降。2）水上钻孔平台基底座不稳固、未处于水平状态，在钻孔过程中，钻机架发生不均匀变形。3）钻杆弯曲，接头松动，致使钻头晃动范围较大。4）在旧建筑物附近钻孔过程中遇到障碍物，把钻头挤向一侧。5）土层软硬不均，致使钻头受力不均，或遇到孤石，探头石等。3、预防措施1）钻机就位前，应对施工现场进行整平和压实，并把钻机调整到水平状态，在钻进过程中，应经常检查使钻机始终处于水平状态工作。水上钻机平台在钻机就位前，必须进行安装验收，其平台要牢固、水平、钻机架要稳定。2）应使钻机顶部的起重滑轮槽、钻杆

10、的卡盘和护筒桩位的中心在同一垂直线上，并在钻进过程中防止钻机移位或出现过大的摆。3）在旧建筑物附近施工时，应提前做好探测，如探测过程中发现障碍物，应采用冲击钻进行施工。4）要经常对钻杆进行检查，对弯曲的钻杆要及时调整或废弃。5）使用冲击钻施工时冲程不要过大，尽量采用二次成孔，以保证成孔的重直度。4、处理措施1）当遇到孤石等障碍物时，可采用冲击钻冲击成孔。2）当钻孔偏斜超限时，应回填粘土，待沉积密实后再重新钻孔。2、在钻孔过程中发生缩孔怎么办？1、质量问题及现象当使用探孔器检查成孔时，探孔器下放到某一部位时受阻，无法顺利检查到孔底。钻孔某一部位的直径小于设计要求，或从某一部位开始，孔径逐渐缩小。

11、2、原因分析1）地质构造中含有软弱层，在钻孔通过该层中，软弱层在土压力的作用下，向孔内挤压形成缩孔。2）地质构造中塑性土层，遇水膨胀，形成缩孔。3）钻头磨损过快，未及时补焊，从而形成缩孔。3、预防措施1）根据地质钻探资料及钻井中的土质变化，若发现含有软弱层或塑性土时，要注意经常扫孔。2）经常检查钻头，当出现磨损时要及时补焊，把磨损较多的钻头补焊后，再进行扩孔至设计桩径。4、处理措施当出现缩孔时，可用钻头反复扫孔，直到满足设计桩径为止。3、在钻孔过程中发生坍孔如何处理？1、质量问题及现象在钻孔过程中或成孔后井壁坍塌。2、原因分析1）由于泥浆稠度小，护壁效果差，出现漏水；或护筒埋置较浅，或周围封堵

12、不密实而出现漏水；或护筒底部的粘土层厚度不足，护筒底部漏水等原因，造成泥浆水头高度不够，对孔壁压力减少。2）泥浆相对密度过小，致使水头对孔壁的压力较小。3）在松软砂层中钻孔时进尺过快，泥浆护壁形成较慢，并壁渗水。4）钻进时未连续作业，中途停钻时间较长，孔内水头未能保持在孔外水位或地下水位线以上2m，降低了水头对孔壁的压力。5）操作不当，提升钻头或吊放钢筋笼时碰撞孔壁。6）钻孔附近有大型设备作业，或有临是时通行便道，车辆通行时产生振动。7）清孔后未及时浇注砼，放置时间过长。3、预防措施1）在钻孔附近，不要设临时通过便道，禁止有大型设备作业。2）在陆地埋置护筒时，应在底部夯填50cm厚的粘土，在护

13、筒周围也要夯填粘土，并注意夯实，护筒周围要均匀回填，保证护筒稳固和防止地面水的渗入。3）水中振动沉入护筒时，应根据地质资料，将护筒沉穿於泥及透不层，护筒之间的接头要密封好，防止漏水。4）应根据设计部门提供的地质勘探资料，根据地质情况的不同，选用适宜的泥浆比重、泥浆粘度有不同的钻进速度。如在砂层中钻孔时，应加大泥浆稠度，选用较好的造浆材料，提高泥浆的粘度以加强护壁，并适当降低进尺速度。5）当汛期或潮汐地区水位变化较大时，应采取升高护筒，增加水头或用虹吸管等措施保证水头压力相对稳定。6）钻孔时要连续作业，无特殊情况中途不得停钻。7）提升钻头、下放钢筋笼时应保持垂直,尽量不要碰撞孔壁.8)若浇筑准备

14、工作不充分,暂时不要进行清孔,清孔合格后要及时浇筑砼。9）供水时不得将水管直接冲射孔壁，孔口附近不得集聚地表水。4、在钻孔过程中钻头被卡住怎么办？1、质量问题及现象钻头在钻孔内，无法继续运转。2、原因分析1）孔内出现梅花孔、探头石或缩孔。2）下钻头时太猛，或钢丝绳松绳太长，使钻头倾倒卡在并壁上。3）坍孔时落下的石块或落下较大的工具将钻头卡住。4）出现缩孔后，补焊后的钻头尺寸加大，冲击太猛，冲锥被吸住。5）使用冲击钻在粘土地层中进行钻孔时，冲程量过大，或泥浆太稠，冲锥被吸住。3、预防措施1）对于上下能活动的卡钻，可以采用上下轻微提动钻头，并辅以转动钢丝绳，使钻头转动，以便提起。2）下钻时不可太猛

15、。3）对钻头进行补焊时，要保证尺寸与孔径配套。4）使用冲击钻进行施工时冲程量不宜过大，以防锥头倾倒造成卡钻。4、处理措施1）当土质较好或在石质孔内卡钻时，可以采取小爆破振动使钻头松动，以便提起钻头。2）钻头被卡住时，可上下左右试着进行轻提，将钻锥提起。3）用千斤顶或滑轮组强提，但应注意孔口的牢固，以防孔口坍塌。5、如何避免钻孔灌注桩护筒底部孔壁坍塌？1、质量问题及现象孔壁坍塌；钻机倾斜。2、原因分析1）护筒底部及周围未用粘土回填或夯实不足，在钻进过程中或灌注过程中泥浆护筒底掏空。2）由于提供的地质钻探资料不祥，使护筒底产处于淤泥或砂层少。3）护筒直径较小。4）地表水渗入护筒外围填土中，造成填土

16、松软。3、预防措施1）护筒底部应回填至少50cm厚的粘土，当土质为砂性土时护筒周围0.5-1.0m范围内也应用粘土回填并夯实。2）根据设计部门提供的地质资料，护筒底部应穿过淤泥和砂层。3）护筒直径应大于设计孔径20-30cm（有钻杆的正反循环钻）、30-40cm（无钻杆的潜水电钻或冲击钻）。4）护筒出浆孔处应用粘土夯填，同时应保持出浆顺利，周围不得有积水，避免护筒周围泥土流失，造成坍孔。4、处理措施1）水中钻孔发生护筒底部坍塌时，应将护筒下沉穿过淤泥层或砂层。2）护筒底部坍塌时，应先将钻机移位，然后拔出护筒，按要求回填粘土并夯实，重新下护筒并对护筒周围回填粘土夯实，必要时应加长护筒，然后才能重

17、新钻孔。6、如何防止钢筋笼在？1、质量问题及现象起吊后，钢筋笼发生过大的扭转或弯曲变形。2、原因分析1）当钢筋笼较长时，未加设临时固定杆。2）吊点位置不对。3）加劲箍筋间距大，或直径小刚度不够。4）吊点处未设置加强筋。3、预防措施1）钢筋笼上每隔2-2.5m增设一道加劲箍筋，在吊点位置应设置加强筋。在加强筋上加做十字交叉钢筋来提高加强筋的刚度，以增强抗变形能力，在钢筋笼入井时，再将十字交叉筋割除。2）钢筋笼尽量采用一次整体入孔，若钢筋笼较长不能一次整体入孔时，也尽量少分段，以减少入孔时间；分段的钢筋笼也要设临时固定杆，并备足焊接设备，尽量缩短焊接时间；两钢筋笼对接时，上下节中心线保持一致。若能

18、整体入孔时，应在钢筋笼内侧设置临时固定杆整体入孔，入孔后再拆除临时固定杆件。3）吊点位置应选好，钢筋笼较短时可采用一个吊点，较长时可采用二个吊点。4、处理措施若钢筋笼发生严重扭曲变形时，则必须将钢筋笼拆开重新制作。7、钢筋骨架就位后，如何将钢筋骨架固定，使其不下沉，不偏位？1、质量问题及现象钢筋笼就位后突然下沉；钢筋笼中心偏位。2、原因分析1）钢筋笼固定不牢固或固定措施不得当。2）测量定位出现误差或在灌注砼过程中，导管碰撞钢筋笼。3）在施工过程中，桩位控制点未采取保护措施，出现人为移动。3、预防措施1）在钢筋笼定位后，将钢筋笼牢固固定在位于护筒之上的垫木上。垫木应该用20cm20cm30040

19、0cm长方木根。2）护筒周围的回填土要夯实，防止护筒移位。3）测量定位要准确，要用控制桩进行复测核，复核无误后方可进行水下砼灌注。4、处理措施对于下沉或偏心的钢筋笼，在浇筑砼前或未浇筑至钢筋笼时，可用吊车将其吊起进行复位。8、如何保证钢筋笼下上浮？1、质量问题及现象1）在灌注砼地钢筋笼上浮。2）在，钢筋笼上浮。2、原因分析1）当灌注的砼接近钢筋笼底部时灌注速度过快，砼将钢筋笼托起；或提升导管速度过快，带动砼上升，导致钢筋笼上浮。2）在提升导管时，导管挂在钢筋笼上，钢筋笼随同导管一同上升。3、预防措施1）当所灌注的砼接近钢筋笼时，要适当放慢砼的灌注速度，待导管底口提高至钢筋笼内至少2m以上时方可

20、恢复正常的灌注速度。2）在安放导管时，应使导管的中心与钻孔中心尽量重合，导管接头处应做好防挂措施，以防止提升导管时挂住钢筋笼，造成钢筋笼上浮。4、处理措施1）钢筋笼卡住导管后，可设法转动导管，使之脱离钢筋笼。2）发现钢筋笼有上浮迹象时，可适当加压，以防止继续上浮。9、灌注水下砼时如何防止断桩？1、质量问题及现象1）在灌注砼过程中，由于导管拔脱，泥浆进入导管内，致使孔内泥浆豁然迅速下降。2）由于导管接头处密封不好，致使泥浆进入导管，若继续灌注，则会在砼中出现泥浆夹层。3）由于导管埋置过深、当砼堵塞导管时处理时间过长、或灌注时间较长使先期灌注的砼凝固，导致导管不能提起。4）在无破损检测中，桩的某一

21、部位存在夹泥层。2、原因分析1）砼坍落度小、离析或石料粒径较小，在砼灌注过程中堵塞导管，且在砼初凝前未能疏通好，不得不提起导管时，从而形成断桩。2）由于计算错误致使导管底口距孔底距离较大，致使首批灌注的砼不能埋住导管，从而形成断桩。3）在导管提拔时，由于测量或计算错误，或盲目提拔导管使导管提拔过量，从而使导管底口拔出砼面，或使导管口处于泥浆层或泥浆与砼的混合层中，形成断桩。4）在提拔导管时，钢筋笼卡住导管，在砼初凝前无法提起，造成砼灌注中断，形成断桩。5）导管接口渗漏致使泥浆进入导管内，在砼内形成夹层，造成断桩。6）导管埋置深度过深，无法提起导管或将导管拔断，造成断桩。7）由于其他意外原因造成

22、砼不能连续灌注，中断时间超过砼初凝时间，致使导管无法提升，形成断桩。3、预防措施1）导管使用前，要对导管进行检漏和抗拉力试验，以防导管渗漏。每节导管组装编号，导管安装完毕后要建立复核和检验制度。导管的直径应根据桩径和石料的最大粒径确定，尽量采用大直径导管。2）下导管时，其底口距孔底的距离不大于40-50cm，同时要能保证首批砼灌注后能埋住导管至少1m。在随后的灌注过程中，导管的埋置深度一般控制在2-4m范围内。3）砼的坍落度要控制在18-22cm、要求和易性好。若灌注时间较长时，可在砼中加入缓凝剂，以防止先期灌注砼初凝，堵塞导管。4）在钢筋笼制作时，一般要采用对焊，以保证焊口平顺。当采用搭接焊

23、时，要保证焊缝不要在钢筋内形成错台，以防钢筋笼卡住导管。5）在提升导管时要通过测量砼的灌注深度及已拆下导管长度，认真计算提拔导管的长度，严禁不经测量和计算而盲目提拔导管，一般情况下一次只能拆除卸一节导管。6）关键设备要有备用，材料要准备充足，以保证砼能够连续灌注。7）当砼堵塞导管时，可采用拔插抖动导管，当所堵塞的导管长度较短时，也可用型钢插入导管内进行冲击来疏通导管，也可在导管上固定附着式振捣器进行振动来疏通导管内的砼。8）当钢筋笼卡住导管后，可设法转动导管，使之脱离钢筋笼。10、如何保证桩柱接头质量？凿桩头应注意哪些问题？1、质量问题及现象1）破桩头时间过早，砼受到扰动后影响强度的形成或使桩

24、头砼产生裂缝。2）把桩头凿除盆状，接柱前不易清除污染物，影响接柱质量。3）擅自采用爆破法破桩头，且剂量控制不准，造成对桩头爆破过度，致使桩身上部出现碎裂。2、原因分析1）在砼强度未形成或未达到一定强度（70%）就进行凿除时，会对砼产生扰动，破坏砼强度形成，或使砼内部产生细小裂纹。2）对设计桩顶的标高计算或测量不准，导致灌注砼提前结束，致使桩头标高低于设计标高。3）在灌注水下砼时，未按规范要求进行超灌、超灌高度不足或无法进行超灌。4）泥浆稠度大且回淤厚度大，造成砼与泥浆的混合层较厚。5）清孔不彻底或回淤测量有误。6）灌注砼完成后，立即掏浆至桩顶设计标高，可能使泥浆掺入砼内，同时减少了对桩头砼的压

25、力，致使砼的强度有所下降。3、预防措施1）当砼灌至距桩头较近时，要提高漏斗口至少高出桩顶4m，也可搭一3m高的平台，在平台上进行灌注砼，以便砼在压力的作用下能够将泥浆顶起。2）灌注砼时应比桩顶设计标高至少超灌80cm，以保证桩顶处砼在超灌部分自重作用下的密实，同时保证桩头处的砼中不含泥浆。3）在砼灌注后必须达到一定强度（要求70%以上，平均气温在15以上时，一般龄期达到7d即可，气温较低时必须延长龄期）时才能丰破除桩头。严禁砼灌注完毕后随即进行掏浆。4）凿桩头时当凿至距设计位置10cm左右时，应注意先对设计桩头标高处的四周进行凿除，然后再凿除中间部分，桩头破除后形状应呈平面或桩中略有凸起，以利

26、接柱或浇筑系梁砼前冲洗桩头。5）严禁使用爆破法进行破桩头。4、处理措施若因意外原因，在凿除桩头后砼中仍含有泥浆，则应继续向下凿除，直致砼中含泥浆且强度满足设计要求时为止。此时可支模板浇注砼，深度较大时，需先行接柱，若深度较浅时可在浇筑承台砼时同时浇筑。11、钻孔桩发生中心偏位后如何处理？1、质量问题及现象破除桩头后，经测量放样检查钻孔桩中心与设计要求存在偏差。2、原因分析1）桩位定位存在误差。2）护筒的形状不符合要求或埋设时出现偏差。3）钢筋笼定位不准确。3、预防措施1）在桩位定位时要认真复核，做好骑马式控制桩并采取一定的保护措施，以便能够准确确定钻头中心及对钢筋笼进行准确定位。2）护筒的形状

27、要符合要求，埋设时其四周的回填要密实，防止在钻进过程中发生移动。3）钢筋笼定位准确，固定要牢固，经复核无误后方可灌注砼。12、如何保证挖孔桩砼的灌注质量？1、质量问题及现象砼出现离析；砼强度不足。2、原因分析1）砼原材料及配合比有问题，或搅拌时间不足。2）灌注砼时未用串筒，或串筒口距砼面的距离过大，有时在孔口将砼直接倒入孔中，造成砂浆和骨料离析。3）在孔内有水时，未抽干水就灌注砼。应该采用水下灌注砼时而采用了干浇法施工，造成桩身砼严重离析。4）灌注砼时未能将护壁的漏水堵住,致使砼表面积水较多,而未清除积水就继续灌注砼,或采用水桶排水，结果连同水泥浆一同排出，造成砼胶结不良。5）局部需排水挖孔时，在灌注某一桩身砼的同时或砼未初凝前，附近的桩孔挖孔工作未停止，继续挖孔抽水，且抽水量较大，结果地下水流将该孔桩身砼中水泥浆带走，严重昌砼呈散粒状态，只见石料不见水泥浆。3、预防措施1）必须使用合格的原材料，砼的配合比必须由具有相应资质的试验室配制或进行抗压试验，以保证砼的强度达到设计要求。2）采用干浇法施工时，必须使用串筒，且串筒口距砼面的距离小于2m。3）当孔内水位的上升速度超过1.5m/min时，可采用水下砼灌注法进行桩身砼的灌注。4）当采用降水挖孔时，在灌注砼时或砼未初凝前，附近的挖孔施工应停止。5）若桩身砼强度达不到设计要求时，可进行补桩。