钻孔灌注桩施工及质量控制(毕业论文)

石家庄铁道学院毕业设计（论文）1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。石家庄铁道学院毕业设计（论文）2图2-1钻孔桩施工工艺流程图泥浆备料泥浆池平整场地（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石家庄铁道学院毕业设计（论文）3桩端持力层（3）钻机就位、泥浆制备（5）钻进完成，第一次清孔，检孔（7）插入导管，二次清孔，砼灌注（6）吊放钢筋笼（8）砼灌注完成，拔出导管，桩完成桩端持力层（4）钻进（1）平整场地、测量放样泥浆池泥浆池（2）护筒埋设图2-2钻孔灌注桩施工程序示意图石家庄铁道学院毕业设计（论文）42、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，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δ=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1.1～1.30，粘度16～22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0.5～1.0m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、石家庄铁道学院毕业设计（论文）5竖直、圆顺，待冲砸至钻头顶在护筒下3～4m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0.3～0.5m处重新冲砸造孔。每钻进0.5～1.0m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，始终与孔底保持10～20cm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。钢筋笼石家庄铁道学院毕业设计（论文）6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φ250mm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5～25mm，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18～22cm，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１m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2～4m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0.5～1.0m，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石家庄铁道学院毕业设计（论文）7破损检测。必要时对桩基进行大应变或钻芯取样检查。三、常见质量通病及处理办法1、无套管施工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：①护筒的长度不够，护筒变形或形状不合适；②保持的水头压力不够；③地下水位有较高的承压力；④在砾石层等处有渗流水或者没水，孔中出现跑水现象；⑤泥浆的容重及浓度不足；⑥成孔速度太快，在孔壁中来不及形成泥膜；⑦用造孔机械在护筒底部造孔时触动了孔周围的土壤；⑧沉放钢筋时，碰撞了孔壁，破坏了泥膜及孔壁；⑨造孔机械的机械力过大，致使护筒与土层之间的粘着力减弱；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1.02~1.08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，而发生石家庄铁道学院毕业设计（论文）8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3~5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：①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。②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。③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。④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，如此时导管石家庄铁道学院毕业设计（论文）9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。⑤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，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。⑥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。1⑦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