钻孔桩操作要点.doc

钻孔桩操作要点前，钻孔灌注桩在亚砂土地区工程中广泛使用，工艺日趋完善。钻孔灌注桩的水下砼灌注是成桩的关键环节，但往往由于施工工艺不当，断桩、堵管、夹泥、蜂窝、少灌等质量问题也时有发生。因此，运用科学、实用的砼灌注工艺以确保工程质量显得极为重要。如杭州市某广场桩基工程采用钻孔灌注桩(800，桩长7062米)共121根，围护采用钻孔灌注桩加水泥搅拌作为止水帷幕(700，桩长1350米)共176根。钻孔灌注桩数量大，桩身长，施工质量的优劣直接关系到桩基和围护工程质量，关系到整个工程的质量，由于我们正确地选用了科学合理的施工工艺，使钻孔灌注桩单桩静载试压全部优良。现对其施工作以下要点分析：一、水下灌注砼的性能参数(一)砼原料粗骨料宜选用卵石，石子含泥量小于2，以提高砼的流动性，防止堵管。(二)砼初凝时间一般砼初凝时间仅35小时，只能满足浅孔小桩径灌注要求，而深桩灌注时间约为57小时，因此应加缓凝剂，使砼初凝时间大于8小时。(三)砼搅拌方法和搅拌时间为使砼具有良好的保水性和流动性，应按合理的配合比将水泥、石子、砂子倒入料斗后，先开动搅拌机并加入30的水，然后与拌合料一起均匀加入60的水，最后再加入10的水(如砂、石含水率较大时，可适当控制此部分水量)，最后加水到出料时间控制在6090秒内。(四)坍落度选择坍落度应控制在18020毫米之间，砼灌注距桩顶约5米处时，坍落度控制在160170毫米，以确保桩顶浮浆不过高。气温高，成孔深，导管直径在250毫米之内，取高值，反之取低值。二、砼灌注操作技术(一)首批砼灌注砼灌注量与泥浆至砼面高度、砼面至孔底高度、泥浆的密度、导管内径及桩孔直径有关。孔径越大，首批灌注的砼量越多，由于砼量大，搅拌时间长，因此可能出现离析现象，首批砼在下落过程中，由于和易性变差，受的阻力变大，常出现导管中堵满砼，甚至漏斗内还有部分砼，此时应加大设备的起重能力，以便迅速向漏斗加砼，然后再稍拉导管，若起重能力不足，则应用卷扬机拉紧漏斗晃动，这样能使砼顺利下滑至孔底，下灌后，继续向漏斗加入砼，进行后续灌注。(二)后续砼灌注后续砼灌注中，当出现非连续性灌注时，漏斗中的砼下落后，应当牵动导管，并观察孔口返浆情况，直至孔口不再返浆，再向漏斗中加入砼，牵动导管的作用如下。1有利于后续砼的顺利下落，否则砼在导管中存留时间稍长，其流动性能变差，与导管间磨擦阻力随之增强，造成水泥浆缓缓流坠，而骨料都滞留在导管中，使砼与管壁摩擦阻力增强，灌注砼下落困难，导致断桩，同时，由于粗骨料间有大量空隙，后续砼加入后形成的高压气囊，会挤破管节间的密封胶垫而导致漏水，有时还会形成蜂窝状砼，严重影响成桩质量。2牵动导管增强砼向周边扩散，加强桩身与周边地层的有效结合，增大桩体摩擦阻力，同时加大砼与钢筋笼的结合力，从而提高桩基承载力(三)后期砼的灌注在砼灌注后期，由于孔内压力较小，往往上部砼不如下部密实，这时应稍提漏斗增大落差，以提高其密实度。三、砼灌注速度在控制砼初凝时间的同时，必须合理地加快灌注速度，这对提高砼的灌注质量十分重要，因此应做好灌注前的各项准备工作，以及灌注过程中各道工序的密切配合工作。钻孔灌注桩的混凝土的充盈系数定额内为1.2。-钻孔灌注桩工程由于施工工艺复杂，施工中有可能因各种可见或不见因素的干扰而影响最终的成桩质量。因此，施工中务必不可掉以轻心。为确保整体桩基工程质量达到设计要求，对钻孔灌注桩常见质量问题的预防及处理如下： 1、成孔质量问题塌孔预防措施：根据不同地层，控制使用好泥浆指标。在回填土、松软层及流砂层钻进时，严格控制速度。地下水位过高，应升高护筒，加大水头。地下障碍物处理时，一定要将残留的砼块处理清除。孔壁坍塌严重时，应探明坍塌位置，用砂和粘土混合回填至坍塌孔段以上12m处，捣实后重新钻进。缩径预防措施：选用带保径装置钻头，钻头直每径应满足成孔直径要求，并应经常检查，及时修复。易缩径孔段钻进时，可适当提高泥浆的粘度。对易缩径部位也可采用上下反复扫孔的方法来扩大孔径。桩孔偏斜预防措施：保证施工场地平整，钻机安装平稳，机架垂直，并注意在成孔过程中定时检查和校正。钻头、钻杆接头逐个检查调正，不能用弯曲的钻具。在坚硬土层中不强行加压，应吊住钻杆，控制钻进速度，用低速度进尺。对地下障碍行预先处理干净。对已偏斜的钻孔，控制钻速，慢速提升，下降往复扫孔纠偏。2、钢筋笼安装质量问题钢筋笼安装与设计标高不符预防措施：钢筋笼制作完成后，注意防止其扭曲变形，钢筋笼入孔安装时要保持垂直，砼保护层垫块设置间距不宜过大，吊筋长度精确计算，并在安装时反复核对检查。钢筋笼的上浮钢筋笼上浮的预防措施：严格控制砼质量，坍落度控制在183cm，砼和易性要好。砼进入钢筋笼后，砼上升不宜过快，导管在砼内埋深不宜过大,严格控制在10m以下，提升导管时，不宜过快，防止导管钩钢筋笼，将其带上等。3、水下砼灌注问题堵管预防措施：商品砼必须由具有资质，质量保证有信誉的厂家供应，砼的级配与搅拌必须保证砼的和易性、水灰比、坍落度及初凝时间满足设计或规范要求，现场抽查每车砼的坍落度必须控制在钻孔灌注桩施工规范允许的范围以内。灌注用导管应平直，内壁光滑不漏水。桩顶部位疏松预防措施：首先保证一定高度的桩顶留长度。因受沉渣和稠泥浆的影响，极易产生误测。因此可以用一个带钢管取样盒的探测，只有取样盒中捞起的取样物是砼而不是沉淀物时，才能确认终灌标高已经达到。桩身砼夹泥或断桩预防措施：成孔时严格控制泥浆密度及孔底沉淤，第一次清孔必须彻底清除泥块，砼灌注过程中导管提升要缓慢，特别到桩顶时，严禁大幅度提升导管。严格控制导管埋深，单桩砼灌注时，严禁中途断料。拔导管时，必须进行精确计算控制拔导管后砼的埋深，严禁凭经验拔管。二、主要工序施工说明 本合同段王家塘玉带河特大桥桥墩基础为钻孔灌注桩，桩径为1.5m。河床地质为卵石、砂砾岩。针对地质及现场条件，拟采用冲击钻机钻孔，汽车吊吊放钢筋笼，砼由拌合站集中拌和，砼输送车运输，导管法水下灌注砼。 1.场地准备 根据现场调查，玉带河有一定水位，水流较平稳，水位不深。有水桩位拟采用围堰筑岛。一般情况采用土袋围堰,其尺寸应根据施工季节、桩位、河水水位及施工需要确定。桩位无水时，清除现场，将桩基位置整平夯实；场地为陡坡时，用枕木或方木搭设工作平台，同时有水河道修建临时便桥，使钻孔机械能顺利进场。 2.泥浆制备 选用粘性土造浆，泥浆的比重、粘度、含砂率、胶体率、失水量、静切力、酸碱度等指标符合该地层护壁要求，泥浆试验完成后，填写泥浆试验记录表。 3.埋设护筒 孔口护筒采用钢板制作，内径比桩径大200400mm，根据桩位现场情况决定护筒长度，护筒顶端高度，应高出地下水位1.02.0m，当护筒处于旱地时，还应高于地面0.3m。护筒底端埋置深度也应根据不同情况分别对待。护筒采用人工开挖埋设，入土较深时，辅以锤击、压重振动、筒内除土等方法沉入。护筒底部与土层相接处用粘土夯实，护筒外面与原土之间也要用粘土填满、夯实，严防地表水顺该处渗入。埋设护筒要求准确竖直，护筒顶面中心和护筒底面中心位置与设计偏差应小于50mm，护筒竖向的倾斜度不得大于1%。 4.钻机就位 钻机就位时用方木垫平，将钻头中心线对准桩孔中心，误差控制在20mm以内。 5.钻孔 采用冲击钻机成孔，开钻时先在孔内灌注泥浆，孔内有水时，可直接投入粘土，用冲击锥以小冲程反复冲击造浆。钻机冲程应根据土层情况分别确定，坚硬基岩采用高冲程(1000mm)，卵石夹土层采用中冲程(750mm)。钻进过程中，始终保持孔内水位高出地下水位1.52.0m并低于护筒顶面0.3m以防溢出,同时要按时掏渣，掏渣后应及时向孔内添加泥浆或补水，以维持水头高度。钻进中用检孔器检孔，据此调整钻机位置，保证成孔质量。 6.第一次清孔 终孔检查后，应迅速清孔，清孔的目的是使孔底沉碴、泥浆相对密度、泥浆中含钻渣量和孔壁厚度等指标符合规范要求，为灌注砼创造良好的条件。清孔方法采用抽浆清孔法，初步清孔可采用掏渣法。钻孔至设计高程后，经过孔深、孔径、钻孔倾斜度检查，符合要求后，用离心吸泥泵将孔底泥浆和钻渣抽出，清孔排渣时注意保持孔内水头，防止坍孔。达到规范要求的清孔标准后，即可停止清孔。 7.吊放钢筋笼 钢筋笼的制作应符合规范要求，吊放钢筋笼采用吊车进行，吊放时注意不能碰撞孔壁，防止坍孔，并防止泥土等杂物带入孔内。在钢筋笼外侧绑扎砼垫块或焊接钢筋耳环，以保证钢筋的保护层厚度。钢筋笼绑扎好后整体吊放，吊入后校正轴线位置，并牢固定位，以免在灌注砼时发生浮笼现象。 8.导管安装 来源：考试大 导管用300mm无缝钢管制作，每节长2.05.0m，配12节长1.01.5m短管，丝扣连接。使用前对导管进行水密、承压和接头抗拉试验，保证导管不漏水。导管安装后，其底部距孔底应有250400mm的空间。砼浇筑支架用型钢制作，用于支撑悬吊导管，吊挂钢筋笼，上部放置砼漏斗。 9.第二次清孔 在第一次清孔达到要求后，由于安放钢筋笼及导管，这段时间内，孔底又会产生沉碴，所以钢筋笼及导管就位后，利用导管进行第二次清孔。清孔的方法是在导管顶部安装一个弯头和皮笼，用泵将泥浆压入导管内，再从孔底沿着导管置换沉碴。清孔标准是孔深达到设计要求，孔底泥浆密度1.15，复测沉碴厚度在300mm以内，清孔完成后，立即浇注水下砼。 10.灌注水下砼 采用砼输送泵灌注水下砼，由泵送进料斗，连续灌注，随灌随提升导管，同时用一台吊车配合钻架吊放、拆卸导管。开始时，应检查砼的均匀性和坍落度，符合规范要求后，再开始灌注。 首批砼的灌注数量应满足导管初次埋入砼深度不小于1.0m，并能填充导管底部的间隙。灌注时采用隔水栓，隔水栓预先用8号铁丝悬吊在砼漏斗下口，当有足够砼储存于漏斗后，剪断铁丝，砼即将导管内的水压走而下沉至孔底。砼灌注要连续进行，随灌注随拔管，并尽可能缩短拆除导管的时间。在整个灌注过程中，要经常探测孔内砼面的位置，及时调整导管埋深，导管埋深一般不小于2.0m或大于6.0m。由专人测量导管埋深并填写水下砼灌注记录。 灌注的桩顶标高应比设计高0.51.0m，多余部分在接桩前凿除，以保证砼强度。 产生沉碴，所以钢筋笼及导管就位后，利用导管进行第二次清孔。清孔的方法是在导管顶部安装一个弯头和皮笼，用泵将泥浆压入导管内，再从孔底沿着导管置换沉碴。清孔标准是孔深达到设计要求，孔底泥浆密度1.15，复测沉碴厚度在300mm以内，清孔完成后，立即浇注水下砼。 10.灌注水下砼 采用砼输送泵灌注水下砼，由泵送进料斗，连续灌注，随灌随提升导管，同时用一台吊车配合钻架吊放、拆卸导管。开始时，应检查砼的均匀性和坍落度，符合规范要求后，再开始灌注。 首批砼的灌注数量应满足导管初次埋入砼深度不小于1.0m，并能填充导管底部的间隙。灌注时采用隔水栓，隔水栓预先用8号铁丝悬吊在砼漏斗下口，当有足够砼储存于漏斗后，剪断铁丝，砼即将导管内的水压走而下沉至孔底。砼灌注要连续进行，随灌注随拔管，并尽可能缩短拆除导管的时间。在整个灌注过程中，要经常探测孔内砼面的位置，及时调整导管埋深，导管埋深一般不小于2.0m或大于6.0m。由专人测量导管埋深并填写水下砼灌注记录。 灌注的桩顶标高应比设计高0.51.0m，多余部分在接桩前凿除，以保证砼强度。 质量检验：采用超声波无损检测方法进行检验。-于钻孔压灌(CFG桩)施工经验的总结刘文松 龙森（中航勘察设计研究院 上海分院)0 引言随着我国经济建设的迅速发展，高层建筑及结构复杂的建筑大量出现，当天然地基不能满足设计要求时，就要进行地基处理。钻孔压灌桩复合地基在北京地区作为一种施工简便、造价较低、噪音较小、可以水下作业、能大幅度的提高地基承载力等特点而大量应用于工业民用建筑中。在现场施工中，作者对出现的问题做了详细调研，同时请教了不少经验的施工人员、同行及设计人员，现场也做过试验，总结出一实践经验。本文主要对在钻孔压灌桩地基处理工程中经常出现的断桩问题进行论述，同时对其他一些问题也担出几点建议。1 钻孔压灌桩施工工艺(1)搅拌混凝土将验收合格的各种材料按试验室提供的混凝土配合比通知单进行配料，在搅拌机中搅拌23分钟，将搅拌好的混凝土存放在混凝土输送泵的料箱里备用。(2)钻机成孔钻机按现场所放的桩位点对好位，调整钻机的垂直度并支稳钻机，然后开始引孔，当也底标高达到设计的桩端标高后停止钻进。(3)灌注混凝土当孔底标高达到设计的桩端标高后，启动混凝土输送泵，将料箱中的混凝土经输送管及空心的钻杆压到钻头部位，当空心钻杆内的混凝土达到一定量时，开始上提钻杆，钻头阀门打开，混凝土进入孔底，同时要不断的往孔内压入混凝土，要保证空心钻杆内有一定体积的混凝土，当钻头到达设计村顶标高以上位置时，停止送混凝土，利用空心钻杆内剩余的混凝土填满保护层。(4)移机进行下一个桩的施工。(5)桩身养护在孔口处的虚土最好要乖到混凝土终后清走，防止施工完毕的工程桩受到挖运设备的破坏。保证桩的自然养护时间，保护层的土最好要等到7天以后，桩身强度达到设计强度的50%以上时，再开挖及清理。2 断桩2.1 断桩情况在有些工程中，进行桩检测时发现有部分桩存在断桩现象，有的工程会达到 15%30%仅有少数的工程没有出现断桩情况。在多数工程中，断桩的断面基本平整，位置基本一致。通过单桩静载荷试验，当断面位置较浅时，单桩承载力能达到设计要求，即对于复合地基的承载力影响不是很大；当断面位置在计顶标高以下1m左右时，对单桩的极限承载力影响很大，必须进行处理，使之达到设计要求。为了处理好这些断桩，施工人员和技术人员都投入了很大的精力，同时也造成工期的拖延，成本的增加，给工程带来很大的损失。2.2 断桩原因2.2.1 钻机的挤压作用造成断桩的原因有多方面，主要有两方面，一方面是CFG钻机液压支腿的挤压作用，一台CFG钻机自重约25吨左右，施工时CFG钻机的重量由其四个液压去腿共同承担，每个液压支腿的面积约在0.35m2，这样每个液压支腿对地基土的压力就约为105kpa。CFG钻机的前液压支腿离已经施工完成工程桩最近(约1.3m)且对地基土的压力最大，特别在钻机起拔时，由于钻杆与孔壁间的摩阻力相当大，卷扬机在上担钻具时产生的力就基本上等于钻机前液压支腿增加的力。在实际施工中，卷扬机产生的力能使钻机的后面两个液压支腿离地，可见前液压支腿对地基土产生的力有多大。前液压支腿压力对地基土的挤压作用力足以把强度不高的工程桩挤断，所以有些初凝后而未达到足够强度的桩就是因此出现断桩，因此产生的断面不会太平整。如果两根桩施工时间间隔约小时，两排桩之间的时间间隔也不超过4小时，在孔中的混凝土博还未被凝，钻机液压支腿的挤压作用不会使桩出现断桩，但可能会出现桩头缩径或挤成椭圆形。另一方面钻机在钻进过程中，在动力头及钻杆的共同作用下，钻杆对土层的横向挤压作用也是相当大；在钻杆上提时，钻杆也对土层产生横向挤压作用，两种作用产生的位移相当大。由于在整个钻进过程中钻杆对地基土都有横向挤压作用，所引起的断桩位置也不均匀，但深度普遍较深，最深处离村顶约2m左右。当一个工程中出现断桩现象，如果多数断桩的断面平整且深度深浅不一，就可以大概推测出这些断桩主要是由钻杆的横向挤压作用所引起的。2.2.2 特殊地层的影响特殊的地层的影响也是引起断桩的原因之一。在朝区某工程的积水坑的开挖中，发现断桩的断面与浅部地层的变化面相一致。此工程的地层，从桩顶(除去了保护桩头)往下分别为：砂质粉土，层底埋深0.6m左右，往下就是粉质粘土。在两个地层的连接面处有约5mm厚的淤泥，这样两地层间的摩擦力小于土层的内摩擦力，在外力作用下最先发生错动。在施工时钻杆的横向挤压及钻机支腿的挤压作用就使上下两地层发生错动，且砂质粉土相对较密实，产生剪切力使强度较低的桩断裂。2.3 建议的处理方法为了保证施工质量，加快施工时间，减少工作量，及减少材料的浪费，应当注意断桩的出现，找出可能出现断桩的因素，根据实际情况制定相应的设计方案及施工工艺。2.3.1 设计方面A)设计人员应考虑桩顶以下3m以内是否出现两种不同地层。如果土性差异较大(如砂性土与粘性土等)，极可以出现滑移面，应在施工技术交底中做好记录，提供给施工人员。B)如果有可能的话，改变桩顶设计标高，使桩顶以下3m内地层情况相同。C)在桩尖持力层存在的情况下，增加桩的长度，就可以加大桩的间距。D)加大保护层的厚度，当然这是一种最不经济的方法。2.3.2 施工方面A)提高工作效率，减少相邻两根桩以及两排桩之间的施工时间。如条件允许的话，昼安排24小时施工。B)对于桩间距设计较小的工程时，采用跳打方法，打完一遍等桩强度达50%以上时，再开始从头施工，打剩余的桩。C)在钻进过程中采用吊打，就是减少钻杆对土层的作用力，可以减轻钻杆的横向挤压作用。D)钻到孔底时，不松卷扬机，不停机，让钻杆把孔内的土尽量多的带出。可以减少钻杆起拔时对侧壁的挤压力。E)在保证供料的情况下，在上提的一段时间内，钻杆要不停的旋转。可以减少起拔时孔壁的摩擦力。F)钻机液压支腿的挤压还没有好的办法，可以通过加厚保护层的厚度，或者预先铺高铺设素混凝土垫 层。这两种方法都要增加施工成本，而且后期施工难度也增加。3 堵管在钻孔压灌桩施工中，堵管很大的影响作业进度，也是造成断桩、缩径等影响桩身质量因素之一。以下讨论堵管