道路桥梁专业论文.doc

毕毕 业业 设设 计（计（ 论论 文文 ） 芜湖三山港工程一标段芜湖三山港工程一标段 钻孔灌注桩施工方案设计钻孔灌注桩施工方案设计 系 别： 土木建筑系 专 业： 道路桥梁工程技术 班 级： 09 道桥 姓 名： 汤东声 学 号： 0903040124 指导教师： 仝小芳 完成时间： 2012 年 5 月 扬州大学本科生毕业设计 摘 要 本论文以芜湖三山港区一标段工程为依托，重点研究钻孔灌注桩的施工方案。 钻孔灌注桩是工程中应用最广泛的基础形式之一，其施工速度快，质量稳定，受气候 环境影小、适应性强、施工操作简单、设备投入不大。但因钻孔灌注桩属隐蔽性工程， 成桩后质量检查比较困难，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。论文重点研究了钻孔灌注桩各工序施工方法及要点，同时针对施工中常出现 的质量问题予以分析并制定相应防治及解决措施。 论文以本项目工程施工图设计及水工工程施工技术规范为依托，通过查阅相关施 工手册，结合工程实际，编制分部工程施工方案，全面去考虑各项施工条件，确定合 理的施工顺序、施工方法，制定了较有效的技术措施，为现场施工提供一定的参考。 关键词：钻孔灌注桩；施工方案；质量问题；技术措施 扬州大学本科生毕业设计 abstractabstract this paper takes wuhu sanshan port a bid of a project as the basis, focusing on bored pile construction scheme. bored pile is the widely used in foundation engineering is one of the forms of, its speed of construction, quality and stability, by the climate environment of small, strong adaptability, simple operation, less equipment investment. but because of bored pile is the concealment engineering, quality inspection after the pile is more difficult, therefore, requires basic construction team in construction technical measures to implement, and strengthen the construction of quality management, pay close attention to construction process every step of the quality, and strive to eliminate potential dangers in pile before. this paper focused on the bored pile construction method and key points of each process, aiming at the quality problems in the construction to analysis and make corresponding prevention and solution measures.based on the project design and construction drawings of hydraulic engineering construction specifications as the basis, through access to relevant construction manual, combined with practical engineering, preparation of construction division scheme, comprehensive consideration of various construction conditions, determine the reasonable construction sequence, construction method, developed a more effective technical measures for the construction site, to provide some reference. key words: bored pile; construction scheme; quality problems; technical measures 扬州大学本科生毕业设计 目 录 摘摘 要要i abstract2 目目 录录 .3 1 绪论绪论 .1 1.1 引言.1 1.2.编制依据.1 1.3 工程概况.1 1.3.1 工程概述.1 1.3.2 自然条件.2 1.3.3 地质状况.2 1.3.4工程数量3 1.3.5执行的施工规范和质量检验评定标准3 1.4 本文的主要工作.3 2 施工准备施工准备 .4 2.1 组织准备.4 图 2-1 组织机构图4 2.2 物质准备.4 2.2.1人员准备4 2.2.2材料准备5 2.2.4施工条件准备6 2.3 技术准备.7 3 钻孔灌注桩施工方法及工艺钻孔灌注桩施工方法及工艺 .8 3.1 总体施工思路及流程示意图.8 3.1.1 总体施工思路.8 3.1.2施工流程图8 3.1.3钻孔桩施工流程形象图9 3.2 钻孔桩施工方案.9 3.2.1施工准备9 3.2.3埋设钢护筒10 3.2.4、泥浆制备及循环.11 3.2.5、钻机就位及钻孔.12 3.2.6 清孔.16 3.2.7、钢筋笼制作与安装.17 3.2.8 安放混凝土导管.19 3.2.9 二次清孔.20 3.2.10 浇注水下混凝土及注意事项.20 3.3 钻孔灌注桩检测项目及质量要求.23 3.3.1 钻孔桩现场实测项目.23 3.3.2 钢筋笼现场实测项目.24 3.3.3 钻孔灌注桩砼浇筑实测项目.24 扬州大学本科生毕业设计 4 季节性施工措施季节性施工措施 .26 4.1 钻孔灌注桩冬期施工措施26 4.1.1 一般要求26 4.1.2 钻孔灌注桩冬期施工措施26 4.1.3 施工机械防冻措施28 4.1.4 冬期施工质量保证体系28 4.1.5 冬期施工保障措施28 4.1.6 安全和防火措施29 5安全文明施工安全文明施工、质量及环境保证措施质量及环境保证措施.31 5.1 质量保证措施.31 5.2 安全保证措施.32 5.3 环境保护及文明施工.35 4.3.1环境保护36 5.3.2目标、组织机构和实施方案36 6.施工安全应急预案施工安全应急预案 37 6.1 编制目的37 6.2 危险性分析37 6.3 预防与预警38 6.3.1 预防高处坠落的预防措施38 6.3.2 火灾、爆炸事故预防措施火灾、爆炸事故预防措施38 6.3.3 触电事故预防措施39 6.4 应急响应40 6.4.1 发生高处坠落事故的抢救措施40 6.4.2 触电事故应急处置41 6.4.3 坍塌事故应急处置41 6.4.4 电焊伤害事故应急处置42 6.4.5 车辆火灾事故应急处置42 6.4.6 火灾、爆炸事故事故应急处置43 6.4.7 机械伤害事故应急处置44 6.5 应急物资及装备45 6.6 应急结束45 6.7 后期处理46 6.8 预案管理46 6.9 奖惩46 7.1 施工平面布置原则.49 7.2 施工平面布置图见图.49 结语结语 .51 致谢致谢 .52 参考文献参考文献 .53 扬州大学本科生毕业设计 1 1 绪论 1.1 引言 目的：通过自己在工地现场的亲自实践，加深自己对钻孔灌注桩的施工各个步骤 的理解，同时在新的施工方案中融入自己的思想，与三年所学的专业知识联系贯通， 然后认真完成毕业设计。在实践过程中较系统得去认识理解钻孔灌注桩施工所包含的 各个环节的内容，从而使自己成为一个优秀的毕业生、工程人员。 意义：检查自己在这三年的收获，并发现自己的理论知识有哪些不足，查漏补缺； 增加自己的工作经验，更好的将理论知识运用于实践中去，为今后的工作打下良好的 基础。 1.2.编制依据 针对钻孔灌注桩进行较细致地研究，结合现场实践与理论知识，对钻孔灌注桩的 各个施工工序进行全方面接触了解，并对在钻孔过程中常出现的质量问题进行分析及 提出相应的解决措施。 1.3 工程概况 1.3.1 工程概述 拟建工程位于芜湖市三山港区三山河作业区、长江下游芜裕河段白茆沙水道右岸， 芜湖海螺码头下游 2000m，岸线长度 398.8m，距下游华电煤码头 237.6m。逆江而上 21km 抵达狄港镇，顺江而下 28km 到芜湖市区。 码头总长度 398.8m，平台宽 30m。码头设有 1#、2#共两座引桥，后方设有变电所 平台 1 座，扒杆吊墩台 1 座。码头前沿高程为 12.6m，设计代表船型为 5000 吨级兼顾 10000 吨级。 拟建码头为高桩梁板结构，桩基主要由 1000phc 管桩、800phc 管桩和 900 钢管桩组成，共 569 根。上部结构主要由现浇横梁、中纵梁、轨道梁、边梁、水 扬州大学本科生毕业设计 2 沟梁和面板等组成。引桥桩基主要由 800phc 管桩和钻孔灌注桩组成，上部结构由 地梁、立柱、盖梁、空心板、面层等组成2。 1.3.2 自然条件 拟建场地位于扬子准地台下扬子台坳沿江拱断褶带的安庆凹断褶束东北部，属宁 芜火山岩断陷盆地的西南缘，区域地质背景相对简单。区域深大断裂构造主要以北东、 北北东向为主，且多隐伏在第四系以下，活动性已相对稳定。芜湖地区的新构造，位 于淮阳山字型前弧东翼第三隆起带，分区上属于宁芜间隙上升区，新构造运动主要为 沿江两岸的间隙性上升，表现在地貌特征上为沿江两岸一般都有 3 级至 4 级阶地发育。 新构造运动主要为地壳的升降，区域稳定性较好。长江在芜湖地区河段河谷两岸形态 极不对称，左江有宽广的河漫滩及阶地，右江则往往紧靠丘陵基底。 工程位于长江中下游平原，工程区陆域地势开阔，平坦。陆域区地面标高 +9.010.0 米之间，防洪大堤地势平坦，表层多覆盖吹填砂。防洪大堤为混凝土砌块 护坡。防洪大堤堤顶标高约 14.8 米。 场地在勘察期间测得钻孔稳定水位为 5.686.34 米，根据地层分析，浅部地下水为 孔隙潜水，层含水量较高、地层透水性差，根据渗透试验本层土渗透系数为 3.5610-5 厘米/秒。地下水受地表水影响大，和长江直接有水力联系； 、层为透水层，含水量及给透水性相对较大，但其补给、径流、排 泄与储存条件取决於上覆土层的厚度及特性，因为上覆土层粘性土，透水性差，因此 具微承压性，且受大气降水及地表径流补给。 1.3.3 地质状况 根据钻探揭露，按地基土时代成因、物理力学性质特征，将场地地基土分为 7 个 工程地质层。现分述如下： 抛石：灰色，主要为护岸块石，夹淤泥。 素填土：灰黄色，以可塑的粉质粘土为主，偶夹粉土，顶部夹少量植物根系， 土质不均。 粉质粘土：灰黄色，可塑，韧性低，干强度中等，切面稍有光泽，偶夹粉土， 含少量有机质。 淤泥质粉质粘土：灰色，韧性及干强度低，切面稍有光泽，含少量有机质。 粉砂：青灰色，饱和，中密，局部为细砂，含石英、长石及云母片，颗粒成份 扬州大学本科生毕业设计 3 中等均匀，级配一般。 中粗砂混卵砾石：青灰色，灰白色，密实，饱和。分选差，卵石具一定磨圆度， 呈亚圆度，砾石呈次棱状，卵砾石主要为石英质砂岩，含量约 20-30%，直径 2-5cm 不 等。 强风化粉砂岩：棕红色，岩芯呈碎块状、砂土状，手可捏碎，遇水易软化，主 要成份为石英、长石。 1.3.4 工程数量 钻孔灌注共计 70 根, 1#引桥为 1000mm 钻孔桩 34 根；2 #引桥为 1000mm 钻 孔桩 36 根。 1.3.5 执行的施工规范和质量检验评定标准 高桩码头设计与施工规范jtj291-98、 水运工程混凝土施工规范jtj268-96、 港口工程嵌岩桩设计与施工规程jtj285-2000、 港口工程灌注桩设计与施工规程jtj248-2001； 芜湖三山港码头工程相关图纸、 港口工程质量检验评定标准jts2572008。 1.3.6 施工质量目标 引桥钻孔灌注桩砼强度符合设计要求（设计标号 c30） ，合格率 100;钢筋笼顶标 高允许偏差50mm，垂直度允许偏差 1，孔底沉渣必须100mm。 1.4 本文的主要工作 本文以芜湖三山港工程一标段（芜湖港三山港区中外运码头工程一标段）为背景， 根据施工方案编制原则，通过查阅相关施工资料，结合中巷桥工程特点，对其钻孔灌 注桩工程进行施工方案设计，主要工作包括以下几个方面： （1）编制施工所需人员、材料、机械等生产要素使用计划；设计项目组织结构；指出 钻孔灌注桩工程总体施工思路； （2）确定钻孔灌注桩工程施工工艺和施工方法； （3）提出钻孔灌注桩工程各工序施工质量要求，制定质量保证措施； （4）编制钻孔灌注桩工程施工进度计划； （5）对施工现场进行合理布置 扬州大学本科生毕业设计 4 2 施工准备 2.1 组织准备 图 2-1 组织机构图 2.2 物质准备 2.2.1 人员准备 表 2-2 施工作业人员计划表 序号工种人数备注 1技术主管1 2现场技术人员1 3工长1 4专职质检员1 5专职安全员1 6测量工2 7试验工1 灌注桩施工 扬州大学本科生毕业设计 5 8电工1 9操作工4 10电焊工2 合计15 2.2.2 材料准备 （1）项目部成立设备物资部，从事材料的调查、采购、管理、发放及监控工作。 （2）严把进货关，采购材料之前，严格按 iso9002 标准确定合格供货商，对甲方 指定供货商进行调查、考证，确保原材料或半成品质量有前提保证。 （3）技术部门提前按生产计划编制材料计划，并标明原材料的质量要求， 报项目负责人审批后，物资部门方可按计划采购。 （4）对进场的材料，物资部门及时通知技术部门组织检验并核定数量，不合格产 品不得投入使用、确保产品质量，同时满足生产需求。 （5）现场材料建立专项档案，并建立现场标识牌，材料的种类、规格、时间、使 用部位等应标识清楚。 2.2.3 施工机械设备准备 gps-20 型正循环回旋钻机、汽车吊、泥浆搅拌机、泥浆泵（表 2-2 为 gps-20 型 正循环回旋钻机性能参数） 表 2-3 正循环 gps-20 型钻机性能参数 外形尺寸(m) 钻 机型 号 钻孔 直径 （cm） 钻孔 深度 （m） 钻盘扭矩 （knm） 钻盘速度 （r/min） 功率 (kw) 质量 (t) 长宽高 gps- 20 2008030 8/14/1 8/26/32/56 37105.672.49.35 表 2-4 回旋钻钻机施工工效计算表 序号工序名称施工时间(工效)备注 1钻进1m/h 2清孔0.5h 3下钢筋笼、导管2.5h 钻孔桩桩长 41m44m 扬州大学本科生毕业设计 6 4灌注混凝土3.0h 5移钻机1h 表 2-5 投入本标段的试验检测设备表 序号名称型号 规格 型号 数量产地 已使用台 时数 用途备注 1测绳量50 米1南京新购测桩（孔）深 2水准仪j23苏州300-400高程控制 3塔尺5 米5苏州新购测量 4长钢尺50 米15南京新购测量 5砂浆试模25扬州新购试验 6 混凝土试 模 20扬州新购试验 7全站仪rj401美国270测量 2.2.4施工条件准备 碎石、砂料、水泥等可外购或在本地购买其稳定产品，满足公路工程技术要求。 钢材、木材可由南京、马鞍山及合肥、芜湖供货，汽油、柴油可由芜湖购买。设备材 料的进场可通过公路运抵现场。 （1）1#、2#处施工便道已经填筑完成，且已经投入使用。 （2）施工队已在征地范围内完成了生活营区及生产作业区的建设。 （3）施工用电已经落实，电从在现场附近设置的变压器上直接引入。 （4）生产用水采用对结构混凝土无任何腐蚀作用的河水，生活用水通过现场打井解决。 （5）为满足工程混凝土供应的需要，三山港一期工程分别在南北设置搅拌站各一座，配备强制式 js500 和 js750 型自动计量混凝土搅拌楼 2 部；现场所有堆料场地均采用 c15 的混凝土进行硬化处 理。 2.3 技术准备 扬州大学本科生毕业设计 7 项目部组织施工管理和技术人员熟悉、了解设计文件，图纸及工程概况，掌握设 计内容和技术条件、工程规模、结构形式，参加图纸会审，认真听取技术交底，及时 解决图纸中不明问题。收集有关技术资料，施工规范及操作规程。了解本工程范围内 的水文、地质、气象岩土等资料。施工用控制点、水准点，进行加密和复测。勘察本 工程范围内的地上障碍物等，做好影响本工程施工的障碍迁移工作，规划好本工程交 通运输路线，做好施工便道，用地，用水，用电及其它临时设施布置，做好材料供应 计划和采购工作，做好劳动力、机械设备调配计划。做好详细的单项工程施工作业指 导书，编制规划施工现场布置图、施工程序、施工方法、工程进度计划、以及保证质 量、安全、进度的实施措施。 扬州大学本科生毕业设计 8 3 钻孔灌注桩施工方法及工艺 3.1 总体施工思路及流程示意图 3.1.1 总体施工思路 本工程钻孔灌注桩施工采用 2 台旋挖钻钻机施工，可在钻机就近处现挖泥浆池， 利用钻孔出来的碴土填满泥浆池。对施工场地进行合理的规划，并合理布置临时设施， 然后对施工现场的场地进行平整处理，先施工主墩桩基再施工边墩桩基；混凝土由现 场拌合楼拌合，严格控制混凝土的配合比，混凝土用混凝土固定输送泵泵送混凝土灌 入漏斗，用地泵浇注桩身水下混凝土。 本工程计划桩基开工日期为 2012 年 2 月 13 日，已确定的桩基完工日期 2011 年 4 月 1 日。 3.1.2 施工流程图 图 3-1 钻孔灌注桩施工工艺流程 平整场地 桩位放样 埋设护筒 现场检查 钻 孔 钻孔记录 成孔检查 清 孔 安设钢筋笼 钢筋笼制作 导管制作 安设导管 水密试验 灌注记录 灌注水下混凝土 混凝土拌和运输 扬州大学本科生毕业设计 9 拆除护筒 试块制作 钻机移位 试块检测 破 桩 头 验 收 3.1.3 钻孔桩施工流程形象图 图 3-2 钻孔桩施工流程形象图 原地面 3.2 钻孔桩施工方案 3.2.1 施工准备 对钻孔灌注桩周围场地的原地面进行适当处理，清除耕植土，局部存在软土的场 地进行掺灰翻松，经碾压后，以供钻机就位钻孔施工。同时应满足混凝土运输车运送 混凝土。 3.2.2 桩位放样 采用全站仪测设桩位，利用十字线引到护筒位置以外打设四根木桩，根据四根木 桩的交汇点埋设护筒，护筒埋设好后再用全站仪进行复验，并对桩中加以标识，以便 护筒埋设钻孔清孔、下放钢筋笼水下砼灌注成桩 扬州大学本科生毕业设计 10 钻机就位时对中。准确测量桩位，桩位用 20mm，长度为 35-40cm 钢筋打入地面 30cm，作为桩的中心点，然后在钢筋头周围画上白灰记号，既便于寻找，又可防止机 械移位时破坏桩位。 3.2.3 埋设钢护筒 （1）制作护筒 图 3-3 护筒结构 护筒采用 4mm 厚钢板加工焊成，同时在护筒的对角分别焊接一个“耳朵” ，用来承托 护筒，防止护筒意外下沉。选用坚实耐用，便于安装的钢护筒，护筒内径加工成比桩 基大 200mm，高 2.5 米，护筒的周边及底部 50cm 范围内采用粘土夯实，以紧固护筒和 闭水，护筒高出地面 30cm，其中心轴线对桩位中心的误差不大于 5cm。 （2）埋设护筒 护筒的主要作用是保持孔口稳定和定位。埋设时顶面高出地面 0.3m。埋设护筒时，其 周围用粘土分层夯实，采用挖坑埋设，开挖前用十字交叉法将桩中心引至开挖区外， 放四个护桩，埋设时将中心引回，使护筒中心与桩位中心重合，并严格控制其垂直度， 要求不大于 0.1%。 （3）注意事项 护筒内径宜比桩径大 200mm。 护筒用 4钢板卷制基坑内径比桩身设计直径大 200，护筒顶部应开设 12 个溢 浆口。护筒中心与桩位中心宜重合，偏差小于 50，并应保证护筒垂直。 护筒高度宜高出地面 0.3m 或水面 1.02.0m。当钻孔内有承压水时，应高于稳定后 的承压水位 2.0m 以上。若承压水位不稳定或稳定后承压水位高出地下水位很多，应先 做试桩，鉴定在此类地区采用钻孔灌注桩基的可行性。当处于潮水影响地区时，应高 于最高施工水位 1.52.0m，并应采用稳定护筒内水头的措施。 护筒连接处要求筒内无突出物，应耐拉、压、不漏水。 1.2m 0.3m 0.3m 2.5m 扬州大学本科生毕业设计 11 3.2.4、泥浆制备及循环 （1）泥浆池 在附近合理位置选定泥浆池，并开挖、砌筑完善。根据本段地形特点，泥浆池采 用就近开挖筑岛法，设置泥浆循环池和泥浆排放池，孔内造浆的泥浆循环池分为泥浆 池和沉淀池，泥浆池尺寸为 22m，深 11.5m；沉淀池尺寸为 108m，深 11.5m，泥浆排放池容积按桩孔容积的 3 倍以上计算。 （2）造浆 造浆拟选用当地的优质粘土，并在钻进至软土层和砂土层时，根据实际情况，采 用质量合格的粘土造浆，本工程采用膨润土进行造浆护壁，造浆采用泥浆搅拌 机搅拌，制备的泥浆满足有关的性能和技术指标以防渗、防坍孔。泥浆比重控制在 1.11.15g/cm3，新制泥浆含砂率不大于 4%，胶体率不小于 96%，稠度不小于 14s。 泥浆技术指标达不到要求时，以新鲜粘土制浆。 泥浆性能指标要求 表 3-4 泥浆性能指标要求表 泥浆性能指标 钻孔 方法 地层 情况 相对 密度 粘度 (s) 含砂 率 () 胶体 率 () 失水率 (ml/30min) 泥皮厚 (ml/30min) 静切力 (pa) 酸碱度 ph 一般 地层 1.05-1.216-22 496252 1.0-2.58-10正 循 环 易塌 地层 1.2-1.4519-28 496152 3-58-10 （3）注意事项 用来造浆的土必须质量合格，搅拌时应用泥浆搅拌机搅拌，严格控制泥浆有关的 性能和技术指标。 如果泥浆质量差，其后果是： 形成不了护壁泥膜或形成的泥皮粘附力差，易于脱落，导致孔壁稳定性差，在砂性 土地层易于塌壁，在流塑状粘土层则易于缩孔。 扬州大学本科生毕业设计 12 泥浆稠度大、比重大，含砂率高，形成的泥皮质量差、厚度大，大大降低桩的侧摩 阻力。 稠浆在钢筋笼钢筋上沉积粘附，导数钢筋与混凝土握裹力降低。泥浆比重过大，使 得混凝土水下灌注阻力增大，降低混凝土的流动半径，使混凝土骨料大部分堆积在桩 芯部位，而钢筋笼外几乎无骨料，不仅桩身质量不好而且桩的侧摩阻力也难以发挥1。 3.2.5、钻机就位及钻孔 （1）钻机就位 钻机就位前由技术人员对原定桩位进行复核，桩位偏差要求小于 10mm，用“字 线”定位，钻机就位，要求钻机支垫牢固，钻尖对中，钻杆垂直。钻进时随时校验，确 保钻机垂直。 图 3-5 钻机就位 （2）钻孔前准备工作 1）钻机就位前，对钻机的各项准备工作进行检查，包括架座的加固，主要机具的检查 与安装设备的就位以及水电供应的接通等。同时还应进行试机检查：向护筒内注入泥 浆，启动钻机并开启泥浆循环系统开始循环。观察钻杆、供浆、排浆管路、水龙头等 扬州大学本科生毕业设计 13 是否有漏气、漏水等现象，持续 5 分钟左右无故障后开始钻进。开钻时均应慢速钻进， 待导向部位或者钻头全部进入地层后，方可加速钻进。钻孔采用正循环法，应该采用 减压钻进，即钻机的主吊钩始终要承受部分钻具的重力，而孔底承受的钻压不超过钻 具重力之和（扣除浮力）的 80%。 2）钻头对中时，偏差不大于 5mm，钻孔的起吊滑轮线、转盘中心和桩孔中心三者在 同一铅垂钱上。 3）钻机编号挂牌，标明该桩的设计孔深、孔底标高、桩顶标高、负责人等。 4）钻机上配备该处的钻孔地质剖面图和钻孔施工记录，必须按不同的土层选择钻机压 力、钻孔速度和泥浆比重。 钻孔过程中 （3）钻孔施工 1)先启动泥浆泵，待泥浆输进钻孔中一定数量后，即泥浆循环正常后方开始钻进。 2)在钻头离护筒底口上 1m 左右时，采取低转速、低钻压、低进尺钻进。钻头至护筒底 口时，保持低转速，暂停进尺，防止反穿孔，适当时间后，继续低进尺。离开护筒底 口 1m 后方可正常钻进8。 3）加接钻杆时，应先停止钻进，将钻具提离孔底 80100mm,维持泥浆循环 12min，以清洗孔底，并将管道内的钻渣携出排净，然后停泵加接钻杆。钻杆连接应 拧紧上牢，防止螺栓、螺母、拧卸工具等掉入坑内。 4）钻进过程中需经常用泥浆稠度仪检查测定泥浆稠度，发现达不到性能指标时，应及 时补充新浆进行调整。经常检查钻头直径和切削刀刃的磨损情况，发现磨损及时修补。 对钻孔过程进行记录。根据不同的地层及钻机负荷，控制钻进速度，尤其是钻进砂土 层时宜降低钻速，确保孔壁泥皮的形成。 5）砂性土层的钻孔技术措施：砂层钻孔时易坍孔，钻进时严格控制进尺，增加泥浆的 护壁作用。采用小钻压、低档慢速，同时调整泥浆性能指标，增大泥浆的粘度、比重， 另外在现场准备一定量的黄土备用。 成孔后（清孔、检孔） 终孔前 12 小时，开始调整泥浆指标，终孔后，采用泥浆置换法清孔，依靠钻机 系统的泥浆的持续循环彻底清孔，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 扬州大学本科生毕业设计 14 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。清孔的具体方法是：成孔后提起钻头 1020cm，采用泥浆 置换法清孔，利用钻机泥浆泵循环系统进行换浆。 在清孔时，必须经常测定进出浆口的泥浆指标，达到标准后，仍继续抽浆、清孔， 时间不得小于 30 分钟，然后拆除钻杆、钻具。 6)深度控制： 测定机架平台或转盘顶标高，用此标高减桩底设计标高即为从测量基面到应钻孔 底的深度，用测绳测量井深。钻头为锥状，为保证桩正身长度，实量深度应比计算深 度多半个桩径，因为重锤位置往往落于孔底的锥尖部。 在快钻至孔底时，可考虑钻进与清孔并举，以节省施工时间。清孔的方法就是用 较稀的泥浆置换较稠的泥浆。清孔的目的是保证不宜有过多的沉淀、对下灌混凝土不 宜有过大的顶托、防止泥渣过多浸入桩头，清孔时测量泥浆浓度、含砂率的意义就在 于此。清孔浓度一般控制在 1.1 左右较小区间。清孔时间一般需要 12h。清孔时，钻 机始终处于运转状态。 （4）钻孔过程中常见事故的预防及处理 1） 塌孔 塌孔的表征：孔内水位突然下降，孔口冒细密的水泡，出渣量显著增加而不见进尺， 钻机负荷显著增加等。原因如下： 泥浆比重不够或泥浆其它性能不符合要求，使孔壁未形成坚实护壁泥皮，孔壁渗漏。 孔内水头高度不足，支护孔壁压力不够。 在松软砂层中钻进，进尺太快。 提住钻头钻进，旋转速度过快，空转时间太长。 清孔后泥浆比重、粘度等指标降低，反循环清孔，泥浆吸出后未及时补浆。 起落钻头时碰撞孔壁。 2）预防及处理原则： 保证钻孔时泥浆质量的各项指标满足规范要求。 保证钻孔时有足够的水头差，不同土层选用不同的转速和进尺。 起落钻头时对准钻孔中心插入。 回填砂和粘土的混合物到坍孔处以上 12m，静置一定时间后重钻。 扬州大学本科生毕业设计 15 3）钻孔偏斜和缩孔 偏斜缩孔原因： 钻孔中遇较大的孤石或探头石，扩孔较大处钻头摆动偏向一方。 在有倾斜度的软硬地层交界处，岩石倾斜处钻进或者粒径大小悬殊的砂卵石中钻进， 钻杆受力不均。 钻杆刚度不够，钻杆弯曲接头不正，钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷。 在软地层中钻进过快，水头压力差小。 全压钻进。 地层中含遇水能膨胀的软塑土或泥质页岩造成；钻锥磨损过甚。 4）预防和处理方法： 安装钻机时使底座水平，起重滑轮、钻头中心和孔位中心三者在一条直线上，并经 常检查校正。 倾斜的软硬地层钻进时，采取减压钻进。 钻杆、接头逐个检查，及时调整。遇有斜孔、偏孔时，用检孔器检查探明孔偏斜和 缩孔的位置情况，在偏孔、缩孔处上下反复扫孔。偏孔、缩孔严重时回填砂粘土重钻。 全过程采用减压钻进方式。 5）掉钻 吊钻的主要原因： 钻进时强提强扭、钻杆接头不良或疲劳破坏易使钻头掉入孔中。 另外由于操作不当，也易使铁件等杂物掉入孔内。 6）预防和处理: 小铁件可用电磁铁打捞。 钻头的打捞应视具体情况而定，主要有采用打捞叉、打捞钩、打捞活套、偏钩和钻 锥平钩等器具。 钻孔结束后就得进行成孔质量检测。 7）钻对成孔质量的检查主要有以下几个方面： 孔深 孔深采用测深锤法测量。测锤采用钢件制作，重量 3kg 左右，锤底直径 10cm。同样在 灌注混凝土时采用该测锤测深，并与灌注的混凝土方量比较，从而判断灌注情况。孔 扬州大学本科生毕业设计 16 深以不小于设计孔深为标准。 图 3-6 测锤尺寸 测绳 10cm 测锤 10kg 10cm 倾斜度 2 倾斜度采用探孔器检查。探孔器采用直径 25mm 的螺纹钢筋制作，有足够的强度和刚 度。 （见图）探孔器在拆杆后灌注前对钻孔进行全长检查，合格后方可进行下部工序。 图 3-7 探孔器 3.2.6 清孔 钻孔是否到位可根据护筒标高及钻杆总长度初步确定，待用测绳测量后，如孔深不 吊点 扬州大学本科生毕业设计 17 足可续钻直至到位。钻孔到位后用钻杆正循环进行一次清孔，检测沉渣及泥浆指标是 否符合要求，符合要求后方可提钻，沉渣厚度不大于 100mm。 一次清孔：钻进至设计桩底高程时不急于提钻,通过适当提高泥浆浓度,钻机空钻循 环,使孔内主要钻渣及泥砂沉淀物排出，清孔遵循原则“一次清孔为主，二次清孔为辅” 。 清孔时应注意一下事项： 在清孔排渣时，必须注意保持孔内水头，防止坍孔。 桩柱以抽浆法清孔，清孔后，将样盒（即开口铁盒）吊到孔底，待灌注水下混凝土 前取出检查沉淀在盒内的渣土，渣土厚度应符合规定要求。 用换浆法或掏渣法清孔后，孔口、孔中部和孔底提出的泥浆的平均值应符合质量标 准要求；灌注水下混凝土前，孔底沉淀厚度应不大于设计规定值（10cm）. 不得用加深孔底深度的方法代替清孔。 钻渣处理： 根据本桥各型灌注桩数量，估算钻渣总量不多，由于钻孔桩点沿线分布，拟考 虑在河道两岸旁边各 1 个泥浆池和沉淀池，并在钻机与泥浆、沉淀池之间连接皮管， 施工中及时将钻渣清理至河内，以保证正常排渣和文明施工，做好桩基施工时的环 境保护工作，泥浆池四周设置醒目的警示标志和护栏，同时根据现场空地情况，适 当调整泥浆池间距，间距大的通过浆泵驳运，以满足钻桩需要。 3.2.7、钢筋笼制作与安装 （1）钢筋笼制作 1)按设计图中要求灌注桩钢筋笼直径 1 米，加工主筋、加强筋采用搭接单面焊，搭接 长度不少于 10d(d：钢筋直径),亦可采用双面焊，搭接长度不少于 5d；钢筋笼接头的设 置与相邻桩基错开大于 3m 以上。 2)桩长以孔底标高控制，长度在 41m44m 之间，钢筋笼长度 30.93m。 (2)制作成型： 加劲箍筋与主筋点焊，2m 布设一道，螺旋筋环向间距 200mm，与主筋点焊，焊点 梅花形布设，焊接要牢固； 螺旋筋于桩顶和桩底上下各 3m 范围开始向中心环向间距加密，由 200mm 调整为 100mm； 扬州大学本科生毕业设计 18 钢筋笼制作完毕后，挂上标志牌，详细注明其部位，并报请项目部技术主管检查， 并由监理工程师鉴定合格后，方可使用。根据桩底桩顶标高预先计算出吊环长度，并 另作吊环，将其设置于钢筋笼顶端，以保证钢筋笼下放到设计位置。 钢筋笼制作允许偏差见表 表 3-8 钢筋笼加工允许偏差 钢筋笼长度(mm)钢筋笼直径(mm)主筋间距(mm)箍筋间距(mm) 5051020 表 3-9 单根桩材料表 编号规格单根长（mm）根数备注 22 3093016 8 3905001 16 308716200 8 209001 （3）钢筋笼安装 钢筋笼加工完毕，成孔检验合格后，即开始钢筋笼的吊装工作。钢筋笼安装采用 16t 汽车吊起吊入孔，采用三点起吊的方式下沉到设计高程后马上检查其位置是否安装到 设计位置，是否偏心，经监理工程师检查合格后，笼顶吊环穿入 100mm 钢管 2 根予 以固定。 1）钢筋笼搬动和起吊时要防止扭转、变形、弯曲，采用加强架立筋作撑以增加钢筋笼 的刚度。 2）钢筋笼吊装前先在笼外焊接限位筋，用以保证钢筋笼与孔壁之间的间隔满足钢筋的 保护层厚度。 3）钢筋笼保护层垫块在同一断面上设 6 块。保护层垫块的强度不得低于桩身混凝土的 强度 为保证钢筋笼起吊时不变形，每节钢筋笼采用多点起吊，采用长吊绳小夹角的方法减 小水平分力。 在钢筋笼上端 1.2m 处穿入型钢将其悬挂于钻机平台上，安放前先调整钢筋笼的垂直度， 扬州职业大学毕业设计（论文） 钻孔灌注桩施工方法及工艺 19 钢筋笼采取逐节接长下放，严格对准孔位中心。最上节钢筋笼接导向钢筋升出护筒定 位。全部钢筋笼安装完毕后，把钢筋笼与平台焊接固定，防止浇筑过程中钢筋笼上浮。 图 3-10 钢筋笼安放 （4）钢筋笼的注意事项 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。 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。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， 扬州大学本科生毕业设计 20 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。 为确保保护层厚度，可以用预制混凝土垫块绑扎于钢架四周，预制混凝土垫块厚度 为容许的最小保护层厚度。6 3.2.8 安放混凝土导管 钢筋笼安装完毕并予以牢固固定后，立即按编号依次下放导管。导管采用 250 的无缝钢管，每节 3m，最底节 5m，配 2 节 1m，2 节 2m 的短管，用来调节导管高度。 在下导管前，要对导管进行认真检查其是否损坏，密封圈，卡口是否完好，内壁是否 圆顺光滑，接头是否紧密。对导管做水密、承压、接头抗拉试验，以检验导管的密封 性能、接头抗拉能力，符合规范要求方可下导管。质量不可靠的导管不准使用。下导 管必须有专人负责，导管必须居孔中心，下导管时防止导管插入钢筋笼和孔底。导管 距离孔底 2540cm，并要求导管居中。 3.2.9 二次清孔 在下放钢筋笼和灌注混凝土的导管安装完毕后进行，此时孔底沉渣厚度应100。 灌注前继续采用泥浆置换清渣，泥浆的置换作用导致一部分沉渣、沉淤上浮，而且短 时间内不会沉淀。此时灌注混凝土，混凝土坠落的巨大冲击力还能溅除最后残余的部 分沉渣与沉淤，可基本上将孔底沉渣排除干净。从清孔停止至混凝土开始浇灌，应控 制在 1.53h，一般不得超过 4h，否则，应重新清孔。 3.2.10 浇注水下混凝土及注意事项 （1）混凝土配合比基本要求： 坍落度：182cm； 粗骨料最大粒径：40mm； 首批混凝土数量计算 扬州大学本科生毕业设计 21 初凝时间：不小于 6h； （2）首批灌注混凝土的数量： 计算图式如图所示： 根据 vd2/4h1+d2/4hc 式中: v:首批混凝土所需数量(m3) h1：混凝土面高度达到 hc时，导管内混凝土柱需要的高度（m）h1whw/c hc:灌注首批混凝土时所需孔内混凝高度 砼面至孔底的高度（m） ， hc=h2+h3=1.4m hw：孔内混凝土面以上泥浆深度（m） d：孔直径（m）d 取 1.2m d：导管内径（m）取 0.25m w：孔内泥浆的容重（kn/m3） ，取最大值 w =12 kn/m3 c：混凝土的容重（kn/m3） ，取 c =24 kn/m3 h2：导管初次埋置深度：h21.0m,取 h2=1.0m h3: 导管底端至钻孔底间隙,取 h3=0.4m 计算得首批混凝土灌注量为 2.55m3，集料斗容量取 3m3。 （3）浇筑水下混凝土： 混凝土由本工程自备拌合楼拌合，通过过罐车运送至现场使用，混凝土坍落度在 18-22cm，磨耗值不大于 2cm/h。5 混凝土浇注过程中，保持孔内水头，并经常测量孔内混凝土面的位置,随着混凝土的 上升，适当提升和拆卸导管，导管底端埋入混凝土面以下的深度控制在 26m，严禁 把导管提出混凝土面。浇筑时要有专人测量导管埋深及管内外混凝土面的高差和混凝 土的浇筑方量。每一根桩的混凝土浇筑必须连续进行，一次完成。 浇筑混凝土的数量有现场技术人员记录，并随时测量、记录导管埋置深度和混凝土 的表面高度。 提升导管前，将导管置于孔中间，挂不到钢筋笼的位置，然后提升导管，防止钢筋 笼被拔起。桩顶混凝土面应高于设计标高 0.5m，保证桩头质量。 控制最后一次混凝土的灌入量，应保证设计桩顶标高和混凝土质量，灌至桩顶标高 以上 50cm。 浇筑时间按初盘混凝土的初凝时间控制。灌注的桩顶标高应比设计桩顶高出 扬州大学本科生毕业设计 22 0.5m（以后凿除） ，以保证桩顶混凝土强度。 灌注过程每罐砼灌注后应及时测量砼面上升高度，计算导管埋置深度确定导管拆卸 长度。本工程要求最小埋管深度不小于 2.0m，最大埋管深度不大于 6.0m。严格控制初 灌速度，防止钢筋笼上浮。 施工现场每根钻孔灌注桩做试块 2 组，以检查混凝土强度是否能达到设计要求。 砼灌注过程中应组织好人力、物力，连续灌注，做好灌注记录。每根桩必须制作砼 试块并及时养护，拆模后送至试验室标准养护，制作数量严格按照试验室通知规定制 作。灌孔桩施工结束后，应及时的填写砼灌注记录 ，并及时清理场地，处理好泥浆 排放，达到监理工程师的满意3。 （4）水下混凝土浇筑要点： 首先必须严格按设计强度配制混凝土。在保证混凝土质量合格的前提下，混凝土 灌注时要克服很大的灌入阻力以保证混凝土桩身质量，所以必须有相当大的冲击力， 冲击力越大，完成每一斗混凝土灌注的时间越短，混凝土桩身越均匀。由于混凝土是 由水泥、砂、石子配制的混合料，不同材料、不同粒径则摩擦系数不一样，因此仅靠 静力平衡产生的超压力缓慢流淌，则易造成混凝土粗骨料在桩芯堆积，随半径增大而 递减。桩身不匀，则影响桩的抗压强度。 目前最常见的水下混凝土灌注法的缺点是： 1)在向大斗投料过程中，混凝土的绝大多数势能在撞击大斗壁的碰撞中损耗掉，混凝 土料落人导管中不连续，形不成较大的冲击能量，使混凝土没有足够的力量向四周挤 压、扩散，导致桩的侧壁摩阻力严重降低。此外，还容易使桩身不均匀。 2)混凝土料绝大多数要经过反弹再落入导管，容易造成混凝土离析和堵管。 鉴于以上缺点，应倡导施工单位使用大体积混凝土冲击灌注法，如桩的初斗混凝土灌 注一样，每一斗灌注都是将 2 至 3 方混凝土在大斗中积蓄够量，出料口直接插入导管， 然后打开活门一次连续冲击下去，其优点是： 功能大，冲击力强。物体的冲击能量与质量和速度有关，在速度相同的情况下就取 决于质量。在巨大冲力的作用下，混凝土的向上顶升力和侧向挤压力就有了保证，桩 的摩阻力和桩身混凝土密实性都得以提高。 首斗混凝土灌注冲力大，沉渣、沉淤被推溅上举，桩端与持力层能较好地结合，确 保了端承力的发挥。 灌注时间短，桩身骨料分布均匀，桩身段强度能得到保证4。 扬州大学本科生毕业设计 23 (5)水下混凝土灌注事故的预防及处理 1)导管进水 主要原因： 首批混凝土储量不足，或导管底口距孔底间距过大. 混凝土下落后不能埋住导管底口以致泥水从底口进入。 处理方法：将导管提出，将散落在孔底的混凝土拌合物用空气吸泥机清除，重新灌注。 2)卡管 主要原因： 初灌时隔水栓卡管，或由于混凝土本身的原因如坍落度过小，流动性差、粗骨料过 大、拌合物不均匀产生离析、导管接逢处漏水、大雨中运输混凝土未加遮盖使混凝土 中的水泥浆被冲走，粗骨料集中造成堵塞。 机械发生故障和其他原因使混凝土在导管内停留时间过长，或灌注时间持续过长， 最初灌注的混凝土已经初凝，增大了管内混凝土的下落阻力，混凝土堵在管内。混凝 土灌注导管内外压力差不够。 预防措施：准备备用机械、掺入缓凝剂，做好配合比，改善混凝土力学性能。 处理办法： 拔出导管，重新进行清空，再进行混凝土重新浇筑。 3)钢筋笼上浮 主要原因： 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。 二次清孔时未达到要求，桩底沉渣量过多，钢筋笼不能放到规定深度。 处理方法： 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。 3.3 钻孔灌注桩检测项目及质量要求 3.3.1 钻孔桩现场实测项目 表 3-11 钻孔桩桩孔现场质量检验报告单 扬州大学本科生毕业设计 24 项次检验项目规定值或允许偏差检验结果检验方法和频率 1倾斜度（%） 1 合格 吊垂线：每桩测 量 2钻孔底标高（mm） 不小于设计 合格 测量绳：每桩测 量 3钻孔深度（mm） 不小于设计 合格 测量绳：每桩测 量 4钻孔直径（mm） 不小于设计 合格 探孔器：每桩检 查 5基准面标高（mm） 50 合格 水准仪：测每桩 骨架顶面高程后 反算 3.3.2 钢筋笼现场实测项目 表 3-12 钻孔桩钢筋现场质量检验报告单 项次检验项目规定值或允许偏差检验结果检验方法和频率 根数（根） 0 合格每桩目测 直径（mm） 5 合格 尺量：按主筋根 数的 30抽查 间距（