钻孔桩施工方法及施工质量、事故处理与建议(论文)

1 毕业论文 题目：钻孔桩施工方法及施工质量 事故处理与建议 作者： 学号： 指导老师： 成绩： 2 目录 题目 摘要关键词1 1前言 2 2钻孔灌注柱的施工过程 2 2.1 测量放线 3 2.2 钢护筒理设 2 2.3 成孔 2 2.3.1 成孔采用钻机钻进成孔，泥桨护壁、泥浆循环出碴 3 2.3.2 在钻孔过程中要根据土层情况合理调节泥浆的比重 3 2.3.3 遇复杂地质情况的处理 3 2.4泥浆系统及泥浆处理 3 2.4.1 泥浆池的设置 3 2.4.2 泥浆外运 4 2.4.3 泥浆指标控制 4 2.5 清孔 4 2.5.1 清孔的相关规定 4 2.6钢筋笼的制作与安装4 2.6.1 钢筋笼制作4 2.6.2 钢筋笼的吊装5 2.7 水下混凝土浇注 5 2.7.1 水下混凝土灌注相关规定5 2.7.2 导管的构造和使用要求5 2.7.3 灌注水下混凝土应遵守的规程6 2.7.4 应控制最后一次混凝土的灌注量，不使桩顶超高偏低过多。一般应 控制在设计桩顶标高以上约 0.5m 6 3 2.7.5 灌注混凝土时，每根桩的留置试块不得少于一组7 2.7.6 钻孔灌注桩桩基工程的质量检查入工程验收相关规定 7 3 施工中的质量问题及防治 7 3.1 钻孔过程中出现的施工质量问题及防治措施7 3.1.2 护筒冒水7 3.1.3 桩底沉渣量过多8 3.2 水下混凝土灌注过程中出现的施工质量问题及防治措施8 3.2.1 卡管8 3.2.2 钢筋笼上浮9 3.2.3 断桩9 4 钻孔灌注桩基事故的处理与建议10 4.1 造成桩基质量事故主要原因10 4.2 钻孔灌注桩基事故分析处理的一般程序11 4.3 桩基处理的一般原则11 4.3.1 处理前应具备的条件11 4.3.2 事故处理应满足的基本条件11 4.3.3 事故应及时处理，防止留下隐患12 4.4 桩基事故的常用处理方法12 4.4.1 接桩法12 4.4.2 补桩法12 4.4.3 钻孔补强法13 4.4.4 扩大承台梁法13 4.4.5 改变施工方法13 4.4.6 修改设计13 5结束语14 参考文献14 4 钻孔桩施工方法及施工质量、事故处理与建议钻孔桩施工方法及施工质量、事故处理与建议 黄振源 摘摘要：要：本文主要通过对钻孔灌注桩施工方法的介绍，了解其他施工工艺、 存在的质量问题以及容易产生施工质量、安全事故的原因。并针对这些问题 和原因研究相应的对策与办法。指出了钻孔灌注桩施工的工艺要点，质量、 安全要点。为钻孔桩的施工提供一些经验、建议。 关键字关键字：钻孔灌注桩施工质量事故处理 Construction Measure Of Bored Perfusion PileAnd Construction Quality 、ResolventAnd Suggestion To Accident Huang Zhenyuan Abstractthe construction technology process 、 the existing quality problem and those reasons to easy occurred construction quality and safe accident are known throught the introduce of measure of bored perfusion pile .And countermeasures to those problems and reasons will be found out ,pointing out the key to the technology process 、quality 、safety ,to offer some experiences and advices for the construction of bored perfusion pile . Key words bored perfusion pile;construction quality ;resolvent to accident 1 1前言前言 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，因此在各类房屋及民用建筑中都得到了广泛的应用。钻孔灌 注桩的施工大部分是在水下进行的，其施工过程无法观察，成桩后也不能进 5 行开挖验收。施工中的任何一个环节出现问题，都将直接影响整个工程的质 量和进度，甚至给投资者造成巨大经济损失和不良社会影响。必须防治在钻 孔过程中及水下混凝土灌注过程中经常出现的施工质量、安全问题，保质、 保量地完成桩基施工任务。 2 2钻孔灌注桩的施工过程钻孔灌注桩的施工过程 2.12.1 测量放线测量放线 定位复核建设单位提供的测量控制点符合要求后，测放出各桩桩位，拼 好桩架就位。根据预先测设的测量控制网（点） ，定出各桩位中心点。双向控 制定位后埋设钢护筒并固定，以双向十字线控制桩中心。开钻前必须先校核 钻头的中心是否与桩位中心重合。在施工过程中还须经常检测钻具位置有无 发生变化，以保证孔位的正确。 2.22.2钢护筒埋设钢护筒埋设 钢护筒一般用 8mm 厚的钢板加工制成，其内径大于钻头直径 200mm，每 个钢护筒顶部开设 1 个溢浆口，并高出地面 0.3 0.5 m。钢护筒中心应与 桩中心重合，偏差不得大于 50mm。护筒有定位、保护孔口和维持液（水）位 高差等重要作用，可采用打埋和挖埋等设置方法。护筒埋设深度控制在 1.5m 左右，当挖埋时，护筒与坑壁之间用粘土填实。 2.32.3成孔成孔 2.3.1 成孔采用钻机钻进成孔，泥浆护壁、泥浆循环出碴。 2.3.2在钻孔过程中要根据土层情况合理调节泥浆的比重： （1） 在粘性 土中成孔时应注入清水， 以原土造浆护壁， 循环泥浆比重应控制在 1.11.3。 （2） 在砂土和较厚的夹砂层中成孔时， 采用制备泥浆或在孔中投入泥团造浆， 泥浆比重应控制在 1.11.3；在淤泥层成孔时，由于淤泥本身也有一定的造 浆能力，泥浆比重应适当调小；在砂卵石层或容易塌孔的土层中成孔时，加 大泥浆比重至 1.31.5。依据土层情况，控制钻进速度，在淤泥层土质中， 速度一般不宜大于 1m/min。在松散的砂层中，钻进速度不宜超过 3.0/h；成 6 孔过程对垂直度要进行控制， 其措施是： 场地必须平整,以便钻机安放平稳； 对不同的地层采用相应的钻进速度；经常检查钻孔的倾斜度。成孔施工 要以地质资料为指导，对于施工中出现的各种问题，要判断正确，处理及时， 若发生斜孔、弯孔、缩颈、塌孔或沿护筒周围冒浆以及地面沉降等情况应停 止钻进，经采取下列措施后，再继续施工。当钻孔倾斜时，可往复扫孔修 正，如纠正无效，应在孔内回填粘土至偏孔处上部 0.5m，再重新钻进；钻 进中如遇塌孔，应立即停钻，并回填粘土使孔壁稳定后再钻；护筒周围漏 浆可用稻草拌黄泥堵塞漏洞。 2.3.3若成孔施工中遇到地质情况较复杂， 夹层多或风化不均匀或有旧 基础、孤石等地下障碍物，钻机成孔较困难，就采用我司设计的冲击钻机进 行成孔，保证成孔工作顺利进行。 2.42.4 泥浆系统及泥浆处理泥浆系统及泥浆处理 2.4.1 沿基坑内侧每隔 40m 设一个泥浆池， 每个泥浆池分别设置沉淀 池、循环池、储浆池。桩孔内泥浆与池内泥浆主要通过泥浆泵进行循环。废 浆通过泥浆沟排到沉渣池内。 2.4.2 拌制泥浆选用优质粘土或膨润土，经分离处理后的废渣，通过密 闭的专用汽车外运。施工中做到泥浆不外溢，严禁将废浆直接排入场地周边 的下水道或河道。 2.4.3 泥浆指标控制在：比重粘度 1822，含砂率不大于 8%，胶体率不 小于 90%。 2.52.5 清孔清孔 2.5.1 清扎应按下列规定进行： （1）对以原土造浆的钻孔，钻到设计深度后，可使钻头空转不进尺， 循环换浆，清孔后距孔底外 0.21m 处的泥浆比重应控制在 1l 左右; （2）对于土质较差的砂土层和砂夹卵石层，清孔后孔底泥浆的比重宜 为 1.151.25； 7 （3）清孔结束时，除应按一、二款的要求测定孔底泥浆的比重外，尚 应测定含砂率及其粘度。清孔后孔底泥浆的含砂率应10%，粘度应28s； （4）清孔后的孔底沉碴厚度，端承桩不得大于 50nun，或不大于设计规 定值：摩擦桩不得大于 200mm。在灌注水下混凝土前必须复测沉碴厚度，沉 碴超过规定者必须重新清孔，合格后方可灌注水下混凝土； （5）桩垂直度允许偏 0.5%，桩径允许偏差：不少于设计桩径 30mm；不大 于设计桩径 50mm. 2.62.6 钢筋笼的制作与安装钢筋笼的制作与安装 2.6.1 钢筋笼制作 根据配筋图制作钢筋笼，按桩孔深度分段制作。要确保钢筋的位置、间 距及根数的准确。主筋的焊接应互相错开，35 倍钢筋直径区段范围内的接头 数不得超过钢筋总数的一半。钢筋笼的保护层用预制砼垫块或环形钢筋来处 理。 2.6.2 钢筋笼的吊装 在钢筋笼加工场地分段制作完成并验收合格后的钢筋笼，吊放上平板车 运至孔口，用吊机将钢筋笼吊放入孔内。两段钢筋笼连接时采用单面焊，焊 接长度为 10d。 2.72.7 水下混凝土浇注水下混凝土浇注 2.7.1 水下混凝土灌注应符合下列规定： (1)水下灌注的混凝土必须具有良好的和易性，其配合比应通过试验确 定，坍落宜为 160220mm（以孔口检验的指标为准） ，每立方米混凝土中的 水泥用量不少于 360kg。 (2)细骨料宜选用级配良好的中至粗砂，混凝土拌和物中的砂率一般 控制在 4050%； (3)粗骨料宜选用卵石或碎石，其粒径不得大于 40mm，有条件时可采 用二级配： 8 (4)水下混凝土宜掺外加剂。现场制作的混凝土的初凝时间不得少于 2h：预拌混凝土的初凝时间应视交通情况而定，宜从最不利的情况考虑控制 缓凝时间； (5)配合比的设计强度应比设计要求的强度高配一级。 2.7.2 导管的构造和使用应符合下列要求： (1)导管壁厚不宜少于 3mm，直径宜为 200250mm，直径制作偏差不 得超过 2mm，宜采用无缝钢管制作。导管的分长度应按工艺要求确定。两管 之间可用法兰头、穿绳接头或双螺纹方扣快速接头连接，底管长度不宜小于 4m； (2)为避免提升导管时法兰挂住钢筋笼，应设置锥形护罩，或采用加 焊三角形板等有效措施： (3)导管使用前应试拼试压，试压压力一般为 0.61.OMPa。 2.7.3 灌注水下混凝土应遵守下列规定： (1)开始灌注时，隔水栓吊放的位置应临近泥浆面，导管底端到孔底的 距离应以能顺利排出隔水栓为宜，一般为 0.30.5m： (2)开灌前储料斗内必须有足以将导管的底端一次性埋入水下混凝土中 0.8m 以上深底的混凝土储存量； (3)混凝土灌注的上升速度不得小于 2mh，每根桩的灌注时间不得超过 下列规定： 灌注量在 10m3 以内：2h； 灌注量在 1020m3 以内：3h； 灌注量在 2030m3 以内：4h； 灌注量在 3040m3 以内：5h； 灌注量40m3 者不得超过 6h。 (4)随着混凝土的上升，要适时提升和拆卸导管，导管底端埋入混凝土 面以下一般宜保持 24m，不宜大于 6m，并不得小于 lm，严禁把导管底端提 9 出混凝土面，避免造成断桩； (5)在水下混凝土灌注过程中，应有专人测量导管理深，填写好水下混 凝土灌注记录表； (6)水下混凝土的灌注应连续进行，不得中断。因此，灌注前应有严密 的施工组织设计及辅助设施，一旦发生机具故障或停电停水以及导管堵塞进 水等事故时，应立即采取有效措施，并同时作好记录； (7)提升导管时应避免碰挂钢筋笼。当混凝土面接近钢筋笼底时，应严 格控制导管的埋管深度不要过深，当混凝土面上升到钢筋笼内 34m，再提 升导管，使导管底瑞高于钢筋笼底端，以防钢筋笼上浮。 2.7.4 应控制最后一次混凝土的灌注量，不使桩顶超高或偏低过多。一 般应控制在设计桩顶标高以上约 0.5 m。 2.7.5 灌注混凝土时，每根桩的留置试决不得少于一组。 2.7.6 钻孔灌注桩桩基工程的质量检查及工程验收按有关规定外还应按 以下规定执行： (1)对原材料、混凝土、钢筋笼等项内容应按国标 GBJ20483、国标 GBJ107 所以及有关规定进行检测； (2)对成孔速度、孔底岩性土质、入岩（土）深度、孔底标高、终孔泥 浆指标、沉渣厚度、桩孔垂直度、孔径、混凝土灌注量和灌注速度、混凝土 导管的拆管情况和埋管深度、扩孔率、桩顶及钢筋笼标高、桩位偏差、成桩 质量及单极承载力等项目应进行检验，填写灌注水下混凝土记录表和钻孔灌 注桩隐蔽工程验收记录表，并保留孔底岩样备查。 3.3.施工中的质量问题及防治施工中的质量问题及防治 3.1 钻孔过程中出现的施工质量问题及防治措施 3.1.1 护筒冒水 护筒外壁冒水，严重的会引起地基下沉，护筒倾斜和移位，造成钻孔偏斜， 甚至无法施工。 10 造成原因：埋设护筒的周围土不密实，或护筒水位差太大，或钻头起落 时碰撞。 防治措施：在埋筒时，坑地与四周应选用最佳含水量的粘土分层夯实。 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。钻头起落时， 应防止碰撞护筒。发现护筒冒水时，应立即停止钻孔，用粘土在四周填实加 固，若护筒严重下沉或移位时，则应重新安装护筒。 3.1.2 孔壁坍陷 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。 造成原因：孔壁坍陷的主要原因是土质松散，泥浆护壁不好，护筒周围 未用粘土紧密填封以及护筒内水位不高。钻进速度过快、空钻时间过长、成 孔后待灌时间过长和灌注时间过以便削去硬土，如纠正无效，应于孔中局部 回填粘土至偏孔处 0.5m 以上，重新钻进。 3.1.3 桩底沉渣量过多 造成原因：清孔不干净或未进行二次清孔；泥浆比重过小或泥浆注入量 不足而难于将沉渣浮起；钢筋笼吊放过程中，未对准孔位而碰撞孔壁使泥土 坍落桩底；清孔后，待灌时间过长，致使泥浆沉积。 防治措施：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。采用性能较好的泥浆，控制泥浆的比重和粘度，不 要用清水进行置换。钢筋笼吊放时，使钢筋笼的中心与桩中心保持一致，避 免碰撞孔壁。可采用钢筋笼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，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， 直至孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要求。 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。 11 3.2 水下混凝土灌注过程中出现的施工质量问题及防治措施 3.2.1 卡管 水中灌注混凝土过程中，无法继续进行的现象。 造成原因：初灌时，隔水栓堵管；混凝土和易性、流动性差造成离析； 混凝土中粗骨料粒径过大；各种机械故障引起混凝土浇筑不连续，在导管中 停留时间过长而卡管；导管进水造成混凝土离析等。 防治措施：使用的隔水栓直径应与导管内径相配，同时具有良好的隔水 性能，保证顺利排出。在混凝土灌注时，应加强对混凝土搅拌时间和混凝土 坍落度的控制。水下混凝土必须具备良好的和易性，配合比应通过实验室确 定，坍落度宜为 18-22cm，粗骨料的最大粒径不得大于导管直径和钢筋笼主 筋最小净距的 1/4，且应小于 40mm。为改善混凝土的和易性和缓凝，水下混 凝土宜掺外加剂。应确保导管连接部位的密封性，导管使用前应试拼装、试 压，试水压力为 0.6-1.0MPa，以避免导管进水。在混凝土浇筑过程中，混凝 土应缓缓倒入漏斗的导管，避免在导管内形成高压气塞。在施工过程中，应 时刻监控机械设备，确保机械运转正常，避免机械事故的发生。 3.2.2 钢筋笼上浮 钢筋笼的位置高于设计位置的现象。 造成原因：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；当混凝土灌至钢筋笼下，若此 时提升导管， 导管底端距离钢筋笼仅有 1m 左右时， 由于浇筑的混凝土自导管 流出后冲击力较大，推动了钢筋笼的上浮；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。 防治措施：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 12 变小，混凝土接近笼时，控制导管埋深在 1.5-2.0m。灌注混凝土过程中，应 随时掌握混凝土浇注的标高及导管埋深，当混凝土埋过钢筋笼底端 2-3m 时， 应及时将导管提至钢筋笼底端以上。导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持 在 2-4m，不宜大于 5m 和小于 1m，严禁把导管提出混凝土面。当发生钢筋笼 上浮时，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。 3.2.3 断桩 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：由于导管底端距孔底过远，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间被不凝固的混凝土填 充；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；由于在浇注混凝土时，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；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。 防治措施：成孔后，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。灌注混凝土前认真进行孔径测量，准确算出全孔及首次混凝土灌注 量。混凝土浇注过程中，应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，并严格遵守操作规程。严格确定混凝土的配合比，混凝土应 有良好的和易性和流动性，坍落度损失应满足灌注要求。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。灌注 混凝土应从导管内灌入，要求灌注过程连续、快速，准备灌注的混凝土要足 量，在灌注混凝土过程中应避免停电、停水。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 13 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。 4.4.钻孔灌注桩基事故的处理与建议钻孔灌注桩基事故的处理与建议 桩基质量取决于勘察、设计、施工等许、多因素，销有不慎，就可能 造成质量事故。对质量事故的分析与处理，是否正确，往往影响建筑物的 安全使用，工程造价及工期，严重的甚至炸毁整幢建筑物。 4.1 造成桩基质量事故主要原因。 （1） 测量放线错误，使整个建筑物错位或桩位偏差过大。 （2）单桩承载力达不到设计要求。 （3）成桩中断事故。如钻孔灌注桩塌孔，卡钻。 （4）灌注桩成桩质量，包括沉渣超厚、混凝土离析、桩身夹泥、混凝 土强度达不到设计要求、钢筋错位变形严重等。 （5）断桩。灌注砼施工质量失控，发生断桩事故 （6）桩基验收时出现的桩位偏差过大。 （7）灌注桩顶标高不足。常见的有三种，一是施工控制不严，在未达 到设计标高时混凝土停浇；另一种虽然标高达到设计值，因桩顶混凝土浮 浆层较厚，凿出后出现桩顶标高不足。 14 4.24.2钻孔灌注桩基事故分析处理的一般程序钻孔灌注桩基事故分析处理的一般程序，如上图。 4.34.3桩基处理的一般原则桩基处理的一般原则 4.3.1 处理前应具备的条件 （1）事故性质和范围清楚。 （2）目的要明确，应有预定处理方案。 （3）参加的人意见基本一致，并确定处理方案。 （4）设计人员认可签字。 4.3.2 事故处理应满足的基本条件 （1） 对事故处理方案要求安全可靠，经济合理，施工期短，方法可 靠。 （2）对未施工部分应提出预防和改进措施，防止事故的再次发生。 4.3.3 事故应及时处理，防止留下隐患 （1）桩成孔后，应检查桩孔嵌入持力层深度，岩石强度，沉渣厚度， 桩孔垂直度等数据必须符合设计要求，只要有一项不符合设计要求，就应 及时分析解决，建设单位代表签字认可后，方能灌注砼、移动钻机，防止 以后提出复查等要求而产生不必要的浪费。 （2） 基桩开挖前必须全面检查成桩记录和桩的测试资料， 发现质量上 有争议问题，必须意见；致后方能挖土，防止基桩开挖后再来处理造成不 必要的麻烦。 4.44.4桩基事故的常用处理方法桩基事故的常用处理方法 常用方法有接桩，补桩，补强，扩大承台(粱)，改变施工方法，修改 设计方案等。下面结合事故发生的原因分别介绍几种方法的应用情况。 4.4.4.4.1 1 接桩法接桩法 当成桩后桩顶标高不足，常采用接桩法处理，方法有以下二种。 15 开挖接桩挖出桩头，凿去混凝土浮浆及松散层，并凿出钢筋， 整理与冲洗干净后用钢筋接长，再浇混凝土至设计标高。 嵌入式接桩当成桩中出现混凝土停浇事故后，清除已浇混凝土 有困难时，可采用此法。 4.4.4.24.2 补桩法补桩法 桩基承台(梁)施工前补桩，如钻孔桩距过大，不能承受上部荷载时， 可在桩与桩之间补桩。 4.4.3 钻孔补强法钻孔补强法 此法适应条件是基身混凝土严重蜂窝，离析，松散，强度不够及校长 不足，桩底沉渣过厚等事故，常用高压注浆法来处理，但此法一般不宜采 用。 4.4.44.4.4扩大承台粱法扩大承台粱法 桩位偏差过大， 原设计的承台(粱)断面宽满足不了规范要求， 此时 采用扩大承台(粱)来处理。 考虑桩上共同作用， 当单桩承载力达不到设计要求， 可用扩大承台 (粱)并考虑桩与天然地基共同分组上部结构荷载的方法。需要注意的是在 扩大承台(粱)断面宽度的同时，适当加大承台（粱）的配筋。 4.4.54.4.5 改变施工方法改变施工