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江西理工大学-毕业论文
毕业论文
题目：钻孔灌注桩的施工工艺及质量控制
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专业：土木工程
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摘要
钻孔灌注桩的施工大部分在水下施工，其施工过程无法观察，成桩后也不能进行开挖验收。施工中任何一个环节出现问题，都将直接影响到整个工程的质量和进度，甚至给投资者造成巨大的经济损失，带来不良的社会影响。因此，要求基础施工队伍在施工技术措施上要落实，并加强施工质量管理，密切注意抓好施工过程中每一个环节的质量，力争将隐患消除在成桩之前。因此在施工前要认真熟悉设计图纸及有关施工、验收规范，核查地
质和有关灌注桩方面的资料，对灌注桩在施工过程中可能会发生的一些问题进行分析后制订出施工质量标准、验收实施方案和每根桩的施工记录，以便有效地对桩基施工质量加以控制。
关键词：钻孔灌注桩，施工工艺，质量控制
第一章：前言
钻孔灌注桩施工工艺流图钻孔灌注桩在各类土木工程中广泛应用，具有抗震性好、承载力大、施工噪音小、工期短、成本低，还可以解决特殊地基沉载力等诸多优点。适用于各类土层及风化岩和软质岩，并能适量嵌入中微风化较硬质或硬质岩石，在碳酸盐岩地区，能击穿岩溶裂隙发育带；其设备简单，易于操作，桩径可由冲锤直径大小灵活掌握等特点，目前在国内灌住桩被广泛用于水运、桥梁、多层建设、高层建筑等，是设计者常常用的一种深基础形式。但灌注桩地下施工不可预计因素多，工程质量较难控制，桩基施工既有机械操作，又有钢筋加工、混凝土拌制和灌注等多种工作，工序种类繁多，影响因素多，水下混凝土施工要求严格，稍有不慎，就可能出现孔底沉泥、缩颈、夹渣、断桩等，可能造成质量事故，因此，施工中必须严格监管质量。
第二章：钻孔桩施工工艺
2.1钻孔前的准备工作
钻孔前的准备工作主要包括桩位放样，整理平整场地，布设施工便道，设置供电及供水系统，制作和埋设护筒，制作钻孔架，泥浆的制备和准备钻孔机具等。
2.1.1场地整理
施工前，施工场地按不同情况进行处理。对于处在水中的钻孔桩基础都必须搭设施工平台，桩基处在旱地时，清除杂物后夯压密实即可。
2.1.2钻孔桩均使用钢护筒，采用3mm-5mm钢板制作
为保证其刚度，防止变形，在护筒上、下端和中部外侧各焊一道加劲肋。合同段的钻孔桩直径为中cm和cm.根据钻孔桩直径，我们所做的护筒直径为cm和cm护筒埋设时，其轴线对准测量所标出的桩位中心，护筒周围和护筒底接触紧密，保证其位置偏差不大于5cm，倾斜度不大于1%。
2.1.3泥浆的制作
制浆前，先把粘土尽量打碎，使其在搅拌中容易成浆，缩短成浆时间，提高泥浆质量。制浆时，可将打碎的粘土直接投入护筒内，使用冲击锥冲击制浆，待粘土已冲搅成泥浆时，即可进行钻孔。多余的泥浆用管子导入钻孔外泥浆池贮存，以便随时补充孔内泥浆。
钻机就位2.1.4钻机就位
埋设好护筒后，即可进行钻机就位，本标段使用的钻机为卷扬机牵引式回转钻。就位时，只要使钻锥中心对准测量放样时所测设的桩位即可，其对中误差不得大于5cm。
钻机就位2.2回回转钻钻孔工艺
2.2.1初钻
先启动泥浆泵和转盘，使之空转一段时间，待泥浆输进一定数量后，方可开始钻进。接、卸钻杆的动作要迅速、安全，争取在尽快时间内完成，以免停钻时间过长，增加孔低沉淀。
2.2.2钻进时操作要点
一、开始钻进时，进尺应适当控制，在护筒刃脚处，应抵挡慢速钻进，使刃脚处有坚固的泥皮护壁。钻至刃脚下1m后，可按土质以正常速度钻进。如护筒土质松软发现漏浆时，可提起钻锥，向孔中倒入粘土，再放下钻锥倒转，使胶泥挤入孔壁堵住漏浆孔隙，稳住泥浆继续钻进。
二、在粘土中钻进，由于泥浆粘性大，钻锥所受阻力也大，易糊钻。易选用尖底钻锥、中等转速、大泵量、稀泥浆钻进。
三、在砂土或软土层钻进时，易坍空孔。易选用平底钻锥，控制进尺，轻玉，低档慢速，大泵量，稠泥浆钻进。
四、在轻亚粘土或亚粘土夹卵、砾石层中钻进时，因土层太硬，会引起钻锥跳动和钻杆摆动加大及钻锥偏斜等现象，易使钻机超负荷损坏。宜采用低档慢速，优质泥浆，大泵量，两级钻进的方法钻进。
五、钻进过程中，每进尺2~3m，应检查钻孔直径和竖直度，检查工具可用圆钢筋笼（外径D等于设计桩径，高度3~5m)吊入孔内，使钢筋笼中心与钻孔中心重合，如上下各处均无挂阻，则说明钻孔直径和竖直度符合要求。
2.3检测孔深、倾斜度、直径和清孔
钻孔完成后，必须检测孔深、直径和倾斜度，其中孔径和孔深须达到设计要求，倾斜度不得大于1%.清孔就是在吊放钢筋笼之前，对孔内的石碴、泥浆进行必要的清理，做到孔内含泥量、含碴量和孔底沉渣符合设计及图纸要求。
2.4泥浆排放
对钻孔、清孔、灌注砼过程中排出的泥浆，根据现场情况引入到适当地点进行处理，以防止对河流及周围环境的污染。
2.5钢筋笼的制作和吊装就位
2.5.1材料
制作钢筋笼所使用钢筋的种类、型号和直径符合设计图纸的规定。其Ⅱ级钢筋的力学性能符合《钢筋砼用热轧带肋钢筋》(GB-91)之规定；I级钢筋的力学性能符合
《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》(GB-91）之规定。
2.5.2钢筋笼的制作
本标段所用钢筋笼均进行整体安装，不做另段吊装组合。制作钢筋笼时，对钢筋的调直、除锈、截断、弯折与焊接均按设计图纸和技术规范要求进行。钢筋笼的主筋尽量为整根，需要对接时，宜采用搭接焊接头，搭接的长度不小于5d，末端不设弯钩。成品钢筋笼保证其顺直、尺寸准确，其直径、主筋间距、箍筋间距及加强箍筋间距施工误差，均不大于20mm。
钢筋笼制作2.5.3钢筋笼的安装
一、为保证钢筋笼外砼保护层的厚度符合设计要求，在其上下端及中间每隔2m在一横截面上设置四个钢筋“耳环”。
二、钢筋笼吊装之前，先对钻孔进行检测。检测使用的探孔器直径和钻孔直径相符，主要检测钻孔内有无坍塌和孔壁有无影响钢筋安装的障碍物，如突出尖石、树根等，以确保钢筋笼的安装。
三、钢筋笼吊装时对准孔位，尽量竖直轻放、慢放，遇障碍物可慢起慢落和正反旋转使之下落，无效时，立即停止下落，查明原因后再安装。不允许高起猛落，强行下放，防止碰撞孔壁而引起坍塌。
钢筋笼吊装四、入孔后牢固定位，容许偏差不大于5cm，并使钢筋笼处于悬吊状态。
2.6砼材料要求和导管、漏斗、储料斗的制备
2.6.1砼材料要求
一、组成砼的碎石、砂的级配良好，最大颗粒尺寸的选择以适合结构物尺寸，钢筋间距及砼拌和、装卸、浇注及操作为准。集料中的杂物含量，符合规范要求，必要时清洗和过筛，以除去有害杂质。
2.6.2砼拌制用水要求
一、拌制砼用水在使用前做水质化学分析，试验按JTJ-84规定进行。
二、砼所用水泥符合GB-85的规定，所有水泥都必须经合格分供方评定后，从批准的厂家进货；水泥进场时，必须附有水泥出厂合格证，并且经本单位中心试验室（国家认可的）检验合格。
2.6.3导管、漏斗和储料斗的制备。
一、导管是灌注砼的重要工具，用3mm厚钢板卷制焊成，其直径按桩长、桩径和每小时需要通过的砼数量决定，不得小于mm，导管分节长度应便于拆装和搬运、并小于导管提升设备的提升高度，中间节一般长2m左右，下端节可加长至4-6m，漏斗下可配长约1m的上端节导管，以便调节漏斗的高度。中间节两端焊有法兰、以便用螺栓互相连接。法兰厚度10-12mm，法兰边缘比导管外壁大出40-50mm、直径12-16mm、螺栓孔6-8个。在一端法兰附近焊有小吊耳一对，备栓挂钢丝绳用，上下两节法兰间垫以4-5mm厚橡胶垫付圈，其宽度外侧齐法兰盘边缘，内侧稍窄于法兰内缘。
二、漏斗用2-3mm厚的钢板制成圆锥形或棱锥形，在距漏斗上口的15cm处的外面两侧对称地焊吊环各一个，圆锥形漏斗上口直径取mm，高为mm；锥形漏斗结构尺寸为0×0×mm，插入导管的一般长度均设15cm.储料斗采用3mm厚钢板及加劲肋制做，底部做成斜坡，出口设闸门，活动溜槽设在储料斗出口下方，溜槽下接漏斗。
2.7砼的拌合
本合同段钻孔桩所使用砼标号为25号，配合比设计时坍塌落度取18-22cm之间，骨料采用机制碎石，粒径0.5-3cm，最大不超过4cm，水灰比用0.5-0.6。每立方米砼水泥用量符合试验要求，实配标号比设计标号高10-15%.拌制砼前，先精确称量每盘砼所需的砂石材料，拌合用水以体积称量，袋装水泥按每袋50kg计算，散装水泥以料斗来配。搅拌时间从所有材料进鼓加水到排出，不小于2~2.5分钟，在下盘材料装入前，搅拌机内的拌合料全部倒完。如果搅拌机停用超过30min时，将搅拌机彻底清洗后才能拌合新砼，为保证灌注砼的连续性，在灌注钻孔桩时，备用一台应急搅拌机。
2.8钻孔桩砼灌注
一、砼灌注工作开始后，必须连续不断地进行并且每斗砼灌注间隔时间尽量缩短，拆除导管所耗时间严格控制，一般不超过15min，不能中途停工；在灌注砼过程中，随时探测砼高度，及时拆除或提升导管，注意保持适当的埋深，导管埋深一般保持在2~4m，最大埋深不大于6m。注砼注意的几个问题：
1.导管下端距桩底控制为0.3~0.4m；在一切工作就绪，经量测孔底沉淀层超标时，采用射水(射风）管冲射3-5min。
2.导管埋入砼的深度在任何时候不小于1.0m。
3.水下灌注砼的实际桩顶标高应高出桩顶设计标高0.5m左右。
4.严禁导管漏水或导管底口进水（即封不住底）而造成断桩事故，保证施工质量。
5.当砼灌注完毕后，待桩上部砼开始初凝，解除对钢筋笼固定措施，保证钢筋笼随着砼的收缩而收缩，避免粘结力的损失。
2.9清理桩头
等桩头砼强度达到设计值的25%时，立即拆除护筒并凿除桩头多余砼。达到桩顶设计标高，凿除桩头砼采用人工手工凿除，不采用爆破或其它影响桩身质量的方法进行。
第三章：钻孔桩的质量控制
在钻孔灌注桩施工中，由于控制不严，操作不当，再加上地质条件的特殊性等原因，易造成施工质量缺陷。结合所学知识及钻孔灌注桩的施工经验，提出钻孔灌注桩施工中存在的质量问题并进行分析，做出质量控制措施
3.1成孔过程存在的问题及质量控制措施
成孔是混凝土灌注桩施工中的一个重要部分，其质量如控制得不好，则可能会发生塌孔、缩颈、桩底沉渣量过多、桩孔偏斜及桩端达不到设计持力层要求等，还将直接影响桩身质量和造成桩承载力下降。因此，在成孔施工质量控制方面应着重做好以下几项工作。
3.1.1采取隔孔施工程序
钻孔混凝土灌注桩和打入桩不同，打人桩是将周围土体挤开，桩身具有很高的强度，土体对桩产生被动土压力。钻孔混凝土灌注桩则是先成孔，然后在孔内成桩，周围土移向桩身，土体对桩产生动压力。尤其是在成桩初始，桩身混凝土的强度很低，且混凝土灌注桩的成孔是依靠泥浆来平衡的，故采取较适应的桩距对防止坍孔和缩径是一项稳妥的技术措施。
3.1.2确保桩身成孔垂直精度
这是灌注桩顺利施工的一个重要条件，否则钢筋笼和导管将无法沉放。为了保证成孔垂直精度满足设计要求，应采取扩大桩机支承面积使桩机稳固，经常校核钻架及钻杆的垂直度等措施，并于成孔后下放钢筋前作井径、井斜超声波测试。
3.1.3确保桩位、桩顶标高和成孔深度
一、在护筒定位后及时复核护筒的位置，严格控制护筒中心与桩位中心线偏差不大于50mm，并认真检查回填土是否密实，以防钻孔过程中发生漏浆的现象。在施工过程中自然地坪的标高会发生一些变化，为准确地控制钻孔深度，在桩架就位后及时复核底梁的水平和桩具的总长度并作好记录，以便在成孔后根据钻杆在钻机上的留出长度来校验成孔达到深度。
二、虽然钻杆到达的深度已反映了成孔深度，但是如在第一次清孔时泥浆比重控制不当，或在提钻具时碰撞了孔壁，就可能会发生坍孔、沉渣过厚等现象，这将给第二次清孔带来很大的困难，有的甚至通过第二次清孔也无法清除坍落的沉渣。因此，在提出钻具后用测绳复核成孔深度，如测绳的测深比钻杆的钻探小，就要重新下钻杆复钻并清孔。同时还要考虑在施工中常用的测绳遇水后缩水的问题，因其最大收缩率达1.2%，为提高测绳的测量精度，在使用前要预湿后重新标定，并在使用中经常复核。
三、为有效地防止塌孔、缩径及桩孔偏斜等现象，除了在复核钻具长度时注意检查钻杆是否弯曲外，还根据不同土层情况对比地质资料，随时调整钻进速度，并描绘出钻进成孔时间曲线。当钻进粉砂层进尺明显下降，在软粘土钻进最快0.2m/min左右，在细粉砂层钻进都是0.m/min左右，两者进尺速度相差很大。钻头直径的大小将直接影响孔径的大小，在施工过程中要经常复核钻头直径，如发现其磨损超过10mm就要及时调换钻头。
3.1.4钢筋笼制作质量和吊放
一、钢筋笼制作前首先要检查钢材的质保资料，检查合格后再按设计和施工规范要求验收钢筋的直径、长度、规格、数量和制作质量。
二、在验收中还要特别注意钢筋笼吊环长度能否使钢筋准确地吊放在设计标高上，这是由于钢筋吊笼放后是暂时固定在钻架底梁上的，因此，吊环长度是根据底梁标高的变化而改变，所以应根据底梁标高逐根复核吊环长度，以确保钢筋的埋入标高满足设计要求。在钢筋笼吊放过程中，应逐节验收钢筋笼的连接焊缝质量，对质量不符合规范要求的焊缝、焊口则要进行补焊。
三、同时，要注意钢筋笼能否顺利下放，沉放时不能碰撞孔壁；当吊放受阻时，不能加压强行下放，因为这将会造成坍孔、钢筋笼变形等现象，应停止吊放并寻找原因，如因钢筋笼没有垂直吊放而造成的，应提出后重新垂直吊放；如果是成孔偏斜而造成的，则要求进行复钻纠偏，并在重新验收成孔质量后再吊放钢筋笼。钢筋笼接长时要加快焊接时间，尽可能缩短沉放时间。
3.1.5灌注水下混凝土前泥浆的制备和第二次清孔
一、清孔的主要目的是清除孔底沉渣，而孔底沉渣则是影响灌注桩承载能力的主要因素之一。清孔则是利用泥浆在流动时所具有的动能冲击桩孔底部的沉渣，使沉渣中的岩粒、砂粒等处于悬浮状态，再利用泥浆胶体的粘结力使悬浮着的沉渣随着泥浆的循环流动被带出桩孔，最终将桩孔内的沉渣清干净，这就是泥浆的排渣和清孔作用。从泥浆在混凝土钻孔桩施工中的护壁和清孔作用，我们可以看出，泥浆的制备和清孔是确保钻子L桩工程质量的关键环节。因此，对于施工规范中泥浆的控制指标：粘度测定17-20min；含砂率不大于6%；胶体率不小于90%等在钻孔灌注桩施工过程中必须严格控制，不能就地取材，而要专门采取泥浆制备，选用高塑性粘土或膨润土，拌制泥浆必须根据施工机械、工艺及穿越土层进行。配合比设计。
二、灌注桩成孔至设计标高，应充分利用钻杆在原位进行第一次清孔，直到孔囗返浆比重持续小于1.10一1.20，测得孔底沉渣厚度小于50mm，即抓紧吊放钢筋笼和沉放混凝土导管。沉放导管时检查导管的连接是否牢固和密实，以防止漏气漏浆而影响灌注。由于孔内原土泥浆在吊放钢筋笼和沉放导管这段时间内使处于悬浮状态的沉渣再次沉到桩孔底部，最终不能被混凝土冲击反起而成为永久性沉渣，从而影响桩基工程的质量。因此，必须在混凝土灌注前利用导管进行第二次清孔。当孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要求后，应立即进行水下混凝土的灌注工作。
3.2成桩过程中存在的质量问题及质量控制措施
为确保成桩质量，要严格检查验收进场原材料的质保书(水泥出厂合格证、化验报告、砂石化验报告)，如发现实样与质保书不符，应立即取样进行复查，对不合格的材料(如水泥、砂、石、水质），严禁用于混凝土灌注桩。
3.2.1卡管
卡管现在也是诱发断桩的重要因素之一。由于人工配料（有的机械配料不及时校核）随意性大，造成混凝土配合比在执行过程中的误差大，使坍落度波动大，拌出混合料时稀时干。坍落度过大时会产生离析现象，使粗骨料相互挤压阻塞导管；坍落度过小或灌注时间过长，使混凝土的初凝时间缩短，加大混凝土下落阻力阻塞导管，这样都会导致卡管事故，造成断桩。所以严格控制混凝土配合比，及时检查坍落度，缩短灌注时间，是减少和避免此类断桩的重要措施。3.2.2钢筋笼上浮、变形、散架已安装好的钢筋笼，在灌注混凝土的过程中，混凝土的浮力会使钢筋笼升高上浮，易使钢筋压曲变形，甚至散架，从而导致孔壁坍塌，影响成桩质量，为避免桩身施工缺陷，可采用以下措施：
1.加强钢筋笼制作质量，钢筋笼应捍接牢固，使用规格合适的加强箍，如钢筋笼主筋数量较多（如抗拔桩、挡土嵌岩柱等），应增大加强箍的规格。
2.当桩的直径较大，而钢筋笼相对较短时，可用钢管套住主筋，固定钢筋笼顶端。
3.灌注砼时，当上升的砼面接近于钢筋笼底端时，一方面应放慢速度，另一方面应控制适当的导管埋置深度，使钢筋笼底端被逐步埋入砼。
4.提高灌注速度，保证接触钢筋笼底端的砼有良好的流动性，减少埋入阻力，当钢筋笼有三分之一长被埋入砼中时，可恢复正常灌注速唐。
3.2.3断桩
由于灌注中提升导管失误、混凝土供应中断（下雨、停电、机械故障等）或导管漏水等原因，导致导管中已灌注的混凝土与导管的混凝土隔断，无法继续灌注的现象通称为断桩。在灌注过程中认定发生断桩事故后，应立即停止灌注，提拔导管和钢筋笼，尽量将损失降低到最小，并采取以下措施进行处理：
1.断桩截面位置处于设计桩全长的1/3以下时，一般采取冲击钻清除已灌注部分，再实施原位恢复。
2.断桩截面位置处于设计桩全长的2/3以上且距离孔口深度不大于10m时，先进行钻孔壁加固，而后进行钻孔桩的接长比较。
3.断桩截面位置处于设计桩全长1/3~2/3之间的，应对各种处理方法进行对比，选择经济、可行的处理方法。桩长大于50m的桩出现断桩情况，应对处理方案详细论证后着手，切勿盲目操作以免带来较大的损失。
3.3灌注成桩后发现的质量问题及质量控制措施
3.3.1桩全长小于设计要求
这种缺陷可分为两类，处理桩头后，混凝土顶面高程小于设计要求、钻孔底部沉积的虚渣在清孔时未清理干净导致桩全长小于设计、嵌入基岩深度小于设计。针对具体情况分别采取相应措施处理。桩顶高程小于设计要求的原因是混凝土灌注终孔时控制失误。基坑开挖后进行钻孔桩的接长。接长施工前，先清理干净混凝土以上的浮渣和松散混凝土等，将顶面人工凿修平整。而后在护筒防护下开挖接长部分的桩孔。接长部分桩孔直径应大于设计钻孔桩直径40cm，深度从平整后混凝土面向下不小于接长部分桩孔直径的1倍。接长部分混凝土的强度应比原设计提高1个等级，新旧混凝土的接合面必须做好混凝土的接槎处理。
3.3.2桩体混凝土不连续
制作完整的桩由于灌注过程中，发生的孔壁局部坍塌的杂物等侵入混凝土、混凝土和易性等因素在桩体形成夹层导致钻孔桩混凝土不连续。对于此类问题，应积极与设计单位协调采取合理措施处理。对于钻孔桩底部混凝土夹渣的情况，采取桩底部压浆或者高压注浆方法处理。
第四章：结论
钻孔灌注桩的整个施工过程中工序复杂，属隐蔽工程项目，质量检查比较困难，如桩的各种动测方法基本上都是在一定的假设计算模型的基础上进行参数测定和检验，并要依靠专业人员的经验来分析和判读实测结果，同一个桩基工程，各检测单位用同一种方法进行检测，由于技术人员的实践经验的差异，其结论偏差很大的情况也时有发生。
通过十几年来几十个钻孔灌注桩工程的施工实践，得出这样一个结论，即加强桩基工程检测是一个手段，要保证钻孔灌注桩的施工质量，其关键还在于人。
强调现场管理人员要有高度责任心，以防为主，对桩基各个施工环节要充分重视并精心施工，在施工准备阶段及施工过程中，对每道施工工序要严格把关。采取积极有效的控制措施，对于不符合规定的工序进行返工直至合格，未经检验合格时不允许进行下道工序。
只有对施工的全面质量控制，严格各道施工工序的质量管理，才能保证施工过程的质量安全。
附件：参考文献
[1]余锦华.浅谈钻孔灌注桩的施工存在问题及防治措施[J]，江西建材，.(4)：-。
[2]陈建红.钻孔灌注桩施工中的问题及处理措施[J]，广东建筑，，(7)：-。
[3]张文.钻孔灌注桩施工过程中易出现的问题及防治[J]，科技信息，，(3)：62-63。
[4]葛英民.钻孔灌注桩施工过程中出现的问题及处理措施[J]，科技创新导报，，(2)：-。
[5]营口港钻孔灌注桩施工技术与质量控制，考试大网站，.10.24
致谢
毕业论文是对函授这几年来所学知识进行的一次总结，也是对我所学知识及工作经验的一次全面考核。
在这次论文写作中，先后涉及到了函授课程所学的部分知识，用这些知识我努力的完成了本次论文。对此，我由衷的谢谢授予我知识的所有老师，在这次论文写作是在钟建华老师的悉心指导下完成的。钟建华老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远，再次向各位老师表示忠心的感谢！
由于学生水平有限、时间仓促、更没有足够的施工和实际经验，必然会有不足甚至错误之处，敬请各位老师给予批评指正，我一定在以后的学习和工作中加以改正。
