高等级公路维护与管理专业毕业论文.docx

摘 要 由于钻孔灌注桩施工的隐蔽性和不可预见性，地下施工不可计因素多，工程质量 难以控制，工序种类繁多，水下混凝土施工要求严格，稍有不慎就会出现塌孔、卡管、钢筋 笼上浮等缺陷，文章阐述了钻孔灌注桩施工前要做的准备工作，介绍了施工技术的工作流程， 并结合钻孔灌注桩施工工艺特点，详细分析和论述了施工过程中质量控制要点,及对施工过 程中可能出现的事故进行分析、预防，对发生的事故提出解决方案。 关键词: 钻孔灌注桩 施工技术 质量控制要点 解决方案 前 言 钻孔灌注桩是直接在桩位上就地成孔，在孔内放设钢筋骨架，然后在孔内灌 注混凝土或钢筋混凝土的一种成桩方法，具有节约材料，成本低廉，施工不受地 层变化的限制，无需接桩及截桩等优点。 然而在施工过程中因工艺落后、地下施工情况不明确等原因,仍存在较多问 题，而本课题研究的目的和意义就是通过研究钻孔灌注桩的施工技术和质量控 制，能够提高钻孔灌注桩的质量，从而使以钻孔灌注桩作基础的地基更为牢固， 提高整座建筑物的质量。本课题的主要内容是具体如何在施工中控制孔的垂直 度、孔深、孔径及泥浆的制备、处理沉渣与沉淤、混凝土灌注等问题，重点解决 的问题是如何处理孔壁坍塌、孔位倾斜、孔底沉渣厚度过大、卡管、钢筋笼上浮、 短桩等问题。 1 钻孔灌注桩的施工工艺 钻孔灌注桩施工工艺流程是：施工前准备工作、测量放样、埋设护筒、钻孔、 清孔、安放钢筋笼、灌注水下混凝土。 1.1 施工前准备工作 1）钻孔灌注桩施工方案的审核，根据设计图纸、地质报告、现行规范标准 以及现场勘查结果，审查施工方案的编制依据、施工工艺流程、技术指标、安全 4 措施等内容是否符合要求。 2）平整场地、清除杂物，回填土应夯打密实；如果桩位在水中，应设置围 堰或搭设工作平台。 3）挖泥浆池、沉淀池、储水池、准备合格粘土或膨润土。 4）在钻孔灌注桩施工前，查清地下管网情况，尽早采取措施，迁走桩位上 的地下障碍物。 5）做到四通一平，即水通，电通，道路通，电讯通，平整场地 1.2 测量放样 根据施工图上提供的相关数据，进行桩位的坐标及方位角计算，报经监理复 核，利用全站仪进行桩位精确放样，并经监理复测合格后埋设护桩。 1.3 护筒的制作与埋设 为方便使用，护筒一般采用厚8-10mm 的钢板卷制而成，每节长为1-2m ,可 制成整圆形或两个半圆形拼接,采用何种形式可由使用要求决定。护筒的内径应 稍大于钻孔桩设计直径,顶端应高出施工地面2030 cm。 埋设护筒时，护筒四周回填黏土并分层夯实。护筒埋设完毕后，应对护筒中 心位置及倾斜度进行复测，护筒顶面中心与设计桩中心偏差不得大于 5 cm，倾 斜度不得大于1%。 1.4 钻孔施工 开钻前探孔器、导管编号、长度做好记录，同时泥浆比重计、孔深测绳准备 齐全。待场地平整夯实或工作平台搭设完成后，钻机即可就位，保证桩位中、钻 盘中、钻机吊点在同一铅垂线上，启动泥浆泵，等泥浆输到孔内一定数量后，方 可开始钻孔。 钻孔应连续进行，不得间断，视土质及钻进部位调整钻进速度。钻进过程中， 泥浆如有损失、漏失，应及时补充，并采取堵漏措施。钻进过程中，每进尺2 3m 应在泥浆池捞取钻渣，以便和设计地质资料相核对，以确保钻孔过程中不发 生事故。 5 1.5 清孔 清孔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，再利用泥浆胶体的黏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。清孔后应保证泥浆指标比重 在1.10-1.20之间，含砂量小于4%。 1.6 钢筋笼的制作和安装 钢筋笼制作必须严格按设计图和规范要求执行。一般分段进行钢筋笼的制 作，吊放时主筋采用电焊焊接，钢筋焊接试验按每300 个接头进行一组试验。同 一截面内钢筋接头数不大于总数的50%，搭接焊要求搭接长度单面焊不小于10d， 双面焊不小于5d,以保证钢筋笼焊接质量。 钢筋笼放置时对准孔位，吊直扶正，缓缓下放，避免碰撞孔壁，随时观察 孔内水位变化，到设计标高时即固定。钢筋笼顶端要焊接吊挂筋，高出钢护筒， 钢筋笼下端应加焊箍筋一道，防止主筋插入孔壁或卡挂导管。 1.7 灌注水下混凝土 混凝土灌注前要进行二次清孔，每根桩的水下混凝土浇筑工作，应在该桩 首批混凝土初凝前完成，在做钻孔桩混凝土配合比试验时应掺入一定量缓凝剂， 延缓混凝土初凝时间。混凝土的坍落度应满足水下混凝土施工和泵送要求，混凝 土浇筑应连续进行，中断时间不得超过 30 分钟，单桩混凝土灌注时间不宜超过 8 小时。为保证成桩的质量，应留比桩顶标高高出0.50.8m 左右的桩头，处于 地表处的桩头，可在混凝土初凝后、终凝前凿除。 2 钻孔灌注桩的施工控制要点 2.1 孔的垂直度的控制 钻孔灌注桩的垂直度是保证承载能力的重要一环，然而多数的施工现场不检 查垂直度，导致斜率超标，桩的受力状态改变，桩头偏位，严重影响钢筋笼的安 置和上部结构质量，在砂土类地层中易造成孔壁塌孔，沉渣不宜清除等问题。 6 因此为避免钻孔倾斜，在钻机就位和钻孔过程中，要随时注意校核钻杆的垂 直度，发现倾斜及时纠正。对于地基不均匀、土层呈斜状分布的情形，施工前必 须作好准备。在不均匀地层中钻孔时，钻机宜采用自重大、钻杆刚度大的，进入 不均匀硬层时，钻速要打慢档。 2.2 孔深的控制 在常见的桩基工程事故中，孔深不到位的例子很多，孔深的量测是的重点， 一般施工队常用的测绳一经水泡就会出现收缩现象，而采用细钢丝测绳要当心数 标松动错位，然而彻底避免误测的办法是在施工现场或附近地面上设置长度标记 作为准绳，每次终孔一定把测绳拿去核实。 钻孔入岩深度达不到设计要求，正循环工艺成孔的桩由于取不到完整岩样 确定嵌岩深度很困难，方法难度大。较可靠的办法是认真分析钻探资料，根据各 钻孔土层分布情况综合评判场地质概况，然后做出岩层分布的等高线图，按等高 线图确定成孔深度。因本法有一定的随机性，应适当加大安全系数，有时尚需适 当补充钻探孔。 2.3 孔径的控制 在湖、塘、沟、谷与河漫滩地段新近沉积的粘性土和粉土中钻孔容易出现缩 孔现象，与孔径有关的质量问题有： l)由于孔径小于规范要求，桩的截面缩小，承载能力降低，实际上降低了桩 的安全系数。软弱土层一般都在地层上部，缩颈现象也发生在此段，而桩的内力 也是上段大，容易造成桩身抗压强度不够而破坏。 2)由于孔径达不到要求，导致钢筋笼无保护层，桩的抗压弯能力削弱或丧失。 防治的主要措施是加强对孔径的检测与控制，提高泥浆质量，增大泥浆比重和粘 性及稠度，钻头直径应适当加大。 2.4 泥浆的制备 在钻孔灌注桩的施工中，无论对于成孔质量还是最终对桩的承载能力的发 挥，泥浆质量都是相当重要的因素。如果泥浆质量差，将产生的后果是： 1)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， 7 在砂性土地层易于塌壁，在流塑状粘土层则易于缩孔。而当泥浆稠度大、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。 2)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。因此，对泥浆质量的管理决不是个小问题。 2.5 沉渣与淤泥的处理 沉淤的控制主要是提高泥浆质量和减少空孔时间，沉渣的清除宜采用反循环 成孔工艺，速度快，携渣能力强。此方法需在现场增加一台空压机，简便易行， 效果良好。采用该法，关键是控制好孔内泥浆面的落降，落降快、落差大则易塌 孔，因此补浆要跟上，而且抽渣时间要短。 无论采用反循环还是正循环成孔工艺，都应重视混凝土灌注前的清孔。灌注 前抽吸二分钟左右，一方面抽出一定的沉渣，另一方面泥浆的抽吸作用导致一部 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清除干净。 2.6 混凝土灌注的注意要点 混凝土灌注是非常关键的一道工序，灌注前的准备工作及灌注过程中注意要 点有： 1）一般采用直径20cm 导管灌注水下混凝土，导管每节长度3-4m。导管使 用前需仔细检查导管的焊缝、进行试拼，并做闭水试验，导管安装时底部应高出 孔底30-40cm，导管埋入混凝土内深度2-4m，最深不超过6m。 2）混凝土拌和物应有良好的和易性，在运输和灌注过程中应无显著离析、 泌水现象。灌注时应保持足够的流动性，其坍落度宜为180-220mm。首盘混凝土 数量应满足导管埋入混凝土深度和填充导管底部空间的要求。 3）为防止钢筋笼上浮，当灌注的混凝土顶面距钢筋笼底部1m 左右时，应降 低混凝土的灌注速度。导管提升速度要慢，整个浇筑过程中，一般应避免水平移 动导管。 8 4）混凝土要连续浇注，中断时间不得超过30 分钟。单桩混凝土灌注时间不 宜超过8 小时。 3 钻孔灌注桩常见病害及解决措施 3.1 孔壁坍塌 1）原因： 主要是由于土质松散，加之泥浆护壁不好；护筒埋设不好；筒内 水位不高；提住钻头钻进，钻头钻速过快，或空钻时间太长，都易引起钻孔下部 坍塌；或成孔后待灌时间和灌注时间过长。 2）预防措施：严格根据设计要求及桩位的水文地质情况选择适当的钻进方 法，并确定护筒的埋置深度。若地下水位不明，不稳时，则应先做试桩。成孔后， 待灌时间一般不大于3 小时，吊装及焊接的过程中要对准孔位并尽量缩短时间， 在灌注过程中保持施工质量的情况下，尽量缩短灌注时间。 3）处理方案：一旦发生坍孔，应立即采取相应措施。坍孔不严重时，可回 填片石或土到坍孔位以上，采取改善泥浆性能，加高水头，深埋护筒等措施，继 续钻进。在坍孔较严重时，则应将钻孔全部回填，待回填稳定后方可重钻。 3.2 孔位倾斜 1）原因：钻机安装不平，或钻台下有虚土产生不均匀沉；桩架不稳，钻杆 导架不垂直，钻机磨损，部件松动，护筒埋设偏斜，钻杆弯曲，主动钻杆倾斜； 遇旧基础或大弧石等地下障碍物，土层软硬不均或基岩倾斜。 2）预防措施：在钻机就位前，场地必须平整、夯实，钻机就位时，转盘中 心与钻架上起吊轮在同一轴线。应尽量采用自重大，钻杆刚度大的钻机。 3）处理方案：当进入不均匀地层、倾斜状地层以及遇到石头及其他硬物时， 钻进速度要慢，并在倾斜处吊起钻头反复扫钻多次，以削去硬物，使孔位正直， 当倾斜严重时，应回填粘质土，待稳定后重新钻进。 3.3 沉渣过厚 工程实例：临海高等级公路东台段LQ2 标，工程概况：梁垛河大桥桥长290.4m， 桥宽 213m，其中主桥上部结构采用 37+60+37m 三跨预应力混泥土变截面单箱 9 单室连续箱梁，引桥为6 孔25m 装配式部分预应力混凝土连续箱梁，主墩采用钢 筋混泥土矩形实体式薄壁式墩，群桩基础式承台，每个承台下由6 跟桩基支承， 桩基均按摩擦桩设计，长 77m，直径 150cm 。4#墩 2#桩基下放钢筋笼过程中， 由于沉渣过厚，导致混凝土灌注时间延迟，下面就导致 4#墩 2#桩基沉渣过厚原 因进行分析，提出预防措施及处理方案。 1）原因：清孔不干净或未进行二次清孔；泥浆比重过小或注入量不足，无 法将沉渣浮起；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，致使泥浆重新沉淀等。 2）预防措施：成孔后，应根据设计要求、钻进方法、机具设备条件和地层 情况等控制泥浆的比重和粘度，并通过提取泥浆试样，进行泥浆性能指标试验， 不得用清水进行置换。钢筋笼吊装时，应使钢筋笼的中心与桩的中心保持一致， 避免碰撞孔壁，并采用先进的工艺加快钢筋笼的对接速度，减少空孔时间，防止 沉渣重新沉淀。 3）处理方案：灌注混凝土前，应重新测定沉淀厚度，如沉淀量不符合规范 要求，则应利用导管进行二次清孔，直至沉淀厚度、泥浆比重等均符合规范要求。 并保证首批混凝土的数量，使导管首次埋置深度大于 1.2m，以利用混凝土的冲 击力彻底清除孔底沉渣。 3.4 卡管 1）原因：初灌时导管离孔底太近，防水栓堵管；混凝土的级配或水灰比不 正确，流动性、和易性差，出现离析；混凝土中粗骨料粒径过大；混凝土浇筑不 连续，在导管中停留时间过长，以及导管进水等等。 2）预防措施：加强对水下混凝土质量的控制，选用级配良好的中砂；控制 粗骨料的最大粒径，控制水灰比，导管使用前应检查，防止因导管进水导致离析 及卡管。 3）处理方案：发生卡管时，若原混凝土表面尚未初凝，可用新导管重新插 入后继续浇筑并采取补强处理；若无法继续灌注，则应将已灌桩做废弃处理，孔 内回填稳定后重新成孔。 10 3.5 钢筋笼上浮 1）原因：钢筋笼放置初始位置过高或过低，混凝土流动性过小，导管在混 凝土中埋置深度过大;导管提升过猛，混凝土下沉太快，瞬时反冲力使钢筋笼上 浮或钢筋笼制作质量不佳。 2）预防措施：可以在钢筋笼上施压重物，并在上端焊定位筋。当灌注的混 凝土顶面距钢筋骨架底部 1m 左右时，应降低混凝土的灌注速度。当混凝土面进 入钢筋笼一定深度后，可适当提升导管，增加钢筋笼的埋深，增加钢筋与混凝土 的握裹力，以保证钢筋笼不上浮。 3）处理方案：钢筋笼放置初始位置准确无误，加快浇灌速度，缩短浇灌时 间，或添加缓凝剂，防止混凝土顶层进入钢筋笼时流动性变小；钢筋笼上升时， 停止浇灌混凝土检查埋管深度，拆除部分导管；导管钩挂钢筋笼时，要下降导管， 转动移位脱钩后上提。 3.6 短桩 1）原因：灌注将近结束时，浆渣过稠，用深测锤探测难于判断浆渣或混凝 土面，或由于测深锤太轻，沉不到混凝土表面，发生测误，以致拔出导管终止灌 注而造成的。 2）预防：测深锤不得低于规范规定的重力及形状，重锤即使在混凝土坍落 度尚大时也可能沉入混凝土数十厘米，测深错误造成的后果只是导管埋入混凝土 面的深度较实际的多数10cm。灌注将近结束时加清水稀释泥浆并掏出部分沉淀 土。 3）处理：可按具体情况参照前述接长护筒；或在原护筒里面或外面加设护 筒，压入已灌注的混凝土内，然后抽水、除渣，接浇普通混凝土；或用高压水将 泥渣和松软层冲松，再用吸泥机将混凝土表面上的泥浆沉渣吸除干净，重新下导 管灌注水下混凝土。 结 束 语 综上所述，为了不断提高建设工程钻孔灌注桩的质