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石家庄铁道大学毕业论文家庄铁道大学成人教 钻孔灌注桩 2012 届道 路桥梁专业 学 号： 学生姓名： 李朝阳 指导教师： 杨爱武 完成日期 年 月 日目录摘要2关键字2前言21 工程概述22 施工前的准备32.1 测量准备32.2 根据施工方案检查施工准备情况32.3 施工机械43 钻孔灌注桩施工质量控制53.1 成孔质量控制63.1.1 护筒埋设63.1.2 钻孔73.2 混凝土灌注施工质量控制114混凝土浇筑施工11结论13参考文献14施工质量控制摘要：南京城西干道钻孔灌注桩基础采用的是反循环回旋钻机施工。本文就施工前的准备、成孔质量控制、成桩质量控制等关键环节，谈谈钻孔灌注桩的施工质量控制。关键字：钻孔灌注桩 反循环回旋钻机 施工质量控制前言从上世纪80年代开始，钻孔灌注桩在我国被广泛应用于高层建筑、地铁车站、城市立交桥、公路及铁路桥梁、大坝基础等领域、其成孔工艺及设备也在不断发展和改进。它具有能避免或减少水下工程、简化施工设备和加快施工速度和改善施工条件等特点，目前在大多数桥梁工程中普遍采用。钻孔灌注桩在施工时，整个施工过程工序较多，且属于地下或水下隐蔽工程，如果施工中操作不当，就可能会出现坍孔、钻孔偏斜、断桩等质量缺陷，影响桩身的完整性和单桩承载能力，从而对整个工程安全造成威胁。因此，有必要针对具体工程、地质等条件，探讨钻孔灌注桩的施工过程及质量控制方法，以确保工程质量。下文就南京城西干道钻孔灌注桩施工实例，阐述施工过程中的质量控制。1 工程概述南京城西干道中心桩号K3+044.001,共四幅三跨桥，采用江苏省交通厅和交通部第二公路勘察设计院合编的沪宁高速公路桥涵通用图（HNGG/QT-05）进行设计，16m标准跨径梁长15.96m、梁高0.7m，13m标准跨径梁长12.96m、梁高0.55m，10m标准跨径梁长9.96m、梁高0.4m，16m、13m板梁端至支点垂直距离0.18m，10m板梁端至支点垂直距离0.13m，板梁采用预制安装施工，横向铰接。桥梁下部由桥台、桥墩、墩台盖梁、灌注桩组成。其桩为桩径1.2米、桩长22米的钻孔灌注桩，共40根，16块盖梁。桥址地层由填土、粘土、淤泥粘土、变质岩系片麻岩等7个地质层。2 施工前的准备2.1测量准备由项目部抽调有经验的高级测量人员组成精干的测量队，用全站仪对合同段进行高精度的中线及标高复测，确认无误并达到测量规定精度后，设置满足施工需要的控制网及控制桩，编写测量成果报请工程师审批。对控制桩要固定牢固并做好保护工作。使用的仪器设备：SET2110全站仪1台; TDJ2E经纬仪2台；DS3水准仪2台；钢卷尺(50m)2只。2.2 施工准备情况的检查（1）检查灌注桩使用水源，泥浆循环系统应设置沉淀池、泥浆池，其布置根据现场施工情况，沿引桥两侧边布置，由钢板焊接而成；（2）导管应检查其出厂合格证并做水密性承压试验；其主要目的是保证桥梁桩基灌注桩作业的工艺流程。主要方法：先把导管首尾用密封扣件相连。导管可在钻孔旁预先分段拼装，在吊放时再逐段拼装。分段拼装时应仔细检查，变形和磨损严重的不得使用。把拼装好的导管先灌入70%的水，两端封闭，一端焊输风管接头，输入计算的风压力，导管需滚动数次，经过15min不漏水即为合格。计算公式：导管水密试验时的水压应不小于井孔内水深1.3倍的压力，进行承压试验时的水压不应小于导管壁可能承受的最大内压力Pmax，可按下式计算： Pmax=1.3(cHcmax-wHw）公式中： Pmax导管壁可能承受的最大内压力，KPa； c混凝土容重（用24KN/m3），KN/m3； Hcmax导管内混凝土柱最大高度，采用导管全长，m； w钻孔内水或泥浆容重，泥浆容重大于12KN/m3时不宜灌注水下混凝土，KN/m3； Hw钻孔内水或泥浆深度，m。（3）灌注混凝土的料斗尺寸应与方案中初灌量的要求相符合；原材料应按规范要求严把质量关，杜绝不合格材料使用于工程；督促承包商按照一放二复的测量程序实施放样复核工作。（4）确保桩位的偏差符合规范要求；（5）钻机就位前，检查护筒埋设高度、位置是否满足设汁要求；钻机就位后，检查其水平、稳固情况；钻杆应保持铅锤线，成孔时应适当抽检进、出泥浆指标，发现超标时及时调整：施工单位须配备专职记录人员，及时记录成孔过程中的各项参数，记录必须真实、准确。2.3 施工机械施工中使用的主要机械见表1。表1 主要施工机械序号机械设备名 称型号规格数量国别产地制造年份1钻机3国产2001年2砼搅拌机J-3501国产2001年3插入式振动器HZ506国产2001年4平板式振动器PZ504国产2001年5砂浆搅拌机HJ-3252国产2003年3 钻孔灌注桩施工质量控制钻孔灌注桩施工流程图见图1。下文以南京城西干道0#-4为例，浅谈其钻孔灌注桩施工质量控制。平整场地桩位放样制作护筒埋设护筒钻机就位 相应其它设备就位泥浆池向孔内注泥浆钻进泥浆沉淀池钻孔完毕清孔制作钢筋笼吊安钢筋笼试拼装检验导管下导管测沉碴厚度第二次清孔制作砼试件输送混凝土灌注水下混凝土拆除砼灌注设备图1 钻孔灌注桩施工工艺流程图3.1 成孔质量控制成孔是钻孔灌注桩施工中一个重要部分，其施工质量如控制的不好，很容易造成塌孔、缩径、桩孔偏斜及桩端未达到设计持力层要求等,将严重影响桩身质量,造成桩承载力下降。 钻孔桩在钻孔前，技术人员必须要用全站仪进行桩位的复核。如果由于技术人员的失误，桩位有偏位,在没有复核桩位的情况下直接进行护筒的埋设及下钻钻孔,将导致严重的后果,只有在确保桩位准确无误后,方可考虑护筒的埋设、钻孔。3.1.1 护筒埋设护筒有其重要的作用,即有固定桩位,隔离地面水免其流入井孔,保护孔口不坍塌;引导钻头下落方向;保护孔内水位高出地下水位或施工水位一定高度,形成孔内向孔壁的静水压力以维护孔壁免于坍塌等作用。南京城西干道护筒选用时, 钢护筒内径比设计桩径大30cm，采用厚度为10mm的A3钢板卷制，为加强钢护筒的整体刚度，在焊接接缝处设12mm厚、15cm宽的钢带，护筒底加设14mm厚、50cm宽的钢带作为刃脚（见图2）。护筒加工长度按现场实际探测的砂层厚度确定，且要求护筒必须穿越砂层，到达岩面。加工旁弯不超过3cm，椭圆度不大于2cm，焊接采用坡口双面焊，所有接缝处满焊联结，保证不漏水。护筒顶端的埋设高度严格根据其地质、水文及钻孔方法来设置,采用反循环回转方法钻孔时护筒顶端高出地下水位2.0m;采用 图2 护筒示意图正循环回转方法钻孔时,护筒顶端泥浆溢出口底边,当地质良好、不易坍孔时,宜高出地下水位1.0-1.5m以上,当地质不良、容易坍塌孔时,应高出地下水位1.5-2.0m以上；就本工程而言采用的是反循环回转法钻孔，护筒顶端的埋设高度应高出地下水位12m，同时满足高出地面0.3m，其底端埋置深度不小于1.5m。钢护筒的埋设必须认真进行，先将护筒周围的土挖除，然后用粘土回填，并分层夯实处理。需要注意的是在护筒的顶部焊加强筋和吊耳、开出水口，并钻进过程中要经常检查护筒是否发生偏移和下沉，及时处理出现的偏移和下沉。3.1.2 钻孔桩身成孔垂直度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。要求桩身垂直度允许偏差小于1%。为了保证成孔垂直精度满足设计要求,钻机安装处事先应整平夯实,以免钻孔过程中钻机发生倾斜,同时应采取扩大桩机支承面积使桩机稳定,并经常校核钻机、钻架及钻杆的垂直度等措施。根据本标段各桥梁工程的桥位地层情况，拟采用反循环回旋钻机成孔，进入到片麻岩层钻头换成合金钻头。（1）钻机就位前，应对钻孔前的各项准备工作进行检查，包括主要机具设备的检查和维修。（2）钻机安装就位后，底座和顶端应平稳，不得产生位移或沉陷。钻机转盘中心与钢护筒中心位置偏差不得大于2cm。（3）开始钻孔时，应稍提钻杆，在护筒内打浆，并开动泥浆泵进行循环，待泥浆均匀后方开始钻进。进尺要适当控制，对护筒底部，应低档慢速钻进，使底脚处有坚固的泥皮护壁。如护筒底土质松软出现漏浆时，可提起钻头，向孔内倒入粘土块，再放入钻头倒转，使胶泥挤入孔壁堵住漏浆空隙，稳住泥浆后继续钻进。钻进过程中应经常注意地层变化，每进尺2m或在土层变化处应捞取渣样，判断土层，记入钻进记录表并与地质柱状图核对。操作人员必须认真贯彻执行岗位责任制，随时填写钻孔施工记录，交接班时应详细交待本班钻进情况及下一班需注意的事项。（4）钻孔过程中要保持孔内有1.5m2m的水头高度，并要防止板手、管钳等金属工具或其它异物掉落孔内，损坏钻机钻头。钻进作业必须保持连续性，升降锥头要平稳，不得碰撞护筒或孔壁。拆除和加接钻杆时要力求迅速。（5）桩孔钻至设计标高后，对成孔的孔径、孔深和倾斜度等进行检查，满足设计要求后约请监理工程师进行终孔检验，并填写终孔检验记录。表2 桩孔质量检查记录表项目检查值孔径(m)孔深(m)倾斜度设计值1.2-22.821%成孔值1.22-22.94垂直（6）钻孔作业的劳动组织：每台钻机每班配备操作人员6名，其中指挥1人，卷扬机司机1人，电工兼记录员1人，装拆钻杆及掏渣3人。3.1.3 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因素之。对于施工规范中泥浆的制备也是一个重要的环节，采用优质粘土在泥浆池内制备，泥浆池容积为12m3并设容积为9m3池二个，串联使用。造浆用的粘土符合下列技术指标：胶体率不低于96% 、砂率不大于4%、泥浆相对密度1.051.20 、粘度1622s 、失水率25mL/30min。并且在灌注水下混凝土前应进行泥浆的制备和第2次清孔，灌注成孔至设计标高，应充分利用钻杆在原位进行第1次清孔，直到孔口返浆比重持续小于1.00-1.20，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2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。清孔时要注意以下几个方面：（1）成孔检验合格后，立即进行清孔作业，拟采用换浆法清孔。清孔过程中必须始终保持孔内原有水头高度，以防塌孔。（2）清孔时将附着于护筒壁的泥浆清洗干净，并将孔底钻渣及泥砂等沉淀物清除。（3）当孔底沉淀土的厚度不大于设计规定值5厘米时，即可终止清孔。 3.2 钢筋笼制作与吊装中的质量控制钢筋笼的制作应根据设计要求和起重设备能力整全或分节制作,分别吊放。首先应检查钢材的合格证或质量检验报告,并按现行钢筋检验标准取样试验,不符合质量要求的钢材严禁使用；钢筋骨架在钢筋加工场地分段制作，运至现场后吊入孔内，并在孔口进行焊接接长。焊接采用单面焊，焊缝长度应满足施工技术规范的要求，并将接头错开50cm以上。主筋接头采用对焊。为使钢筋骨架有足够的刚度以保证在运输和吊装过程中不产生变形，每隔2m2.5m用18mm钢筋设置一道加强箍。在箍筋上设穿心圆式混凝土垫块，以控制钢筋骨架与孔壁净距。这时应该对钢筋笼进行预检和隐蔽工程的检查，这点至关重要。预检工程检查记录见表3、隐蔽工程验收记录见表4。表3 预检工程检查记录项目编号预检内容合格率1钢筋外观100%2受力钢筋顺长度方向全长净尺寸83.3%3箍筋内净尺寸83.3%4受力钢筋间距88.9%5螺旋筋间距80.0%6钢筋骨架长100%7钢筋骨架直径100%8钢筋保护层厚度90.0%平均合格率： 90.6%表4 隐蔽工程验收记录项目编号隐 检 的 内 容施工单位自检记录1上 笼 主 筋： 长 度 下 笼 主 筋： 长 度 上 笼 主 筋 5.8m、 中笼主筋7m 、 下 笼主 筋 10.9m 2内 加 强 筋 直 径 内 加 强 筋 22 3主 筋 间 距 主 筋 间 距：13.1 cm 4内 加 强 筋 间 距内 加 强 筋 间 距：2m 5箍 筋 间 距：10-20cm箍 筋 间 距：9.8、19.56主 筋 规 格 数 量主 筋 规 格25 数 量24根7焊 接 质 量：合格钢 筋 搭 接 长 度 双 面 焊 5 d隐 蔽 部 位 简 图 ： 上 笼 主 筋 24根25 箍 筋 1 根 8 下 笼 主 筋 12根25 此图为示意图 钢筋骨架用吊车起吊，第一段放入孔内后用钢管或型钢临时搁支在护筒口，再起吊另一段，对正位置焊接后逐段放入孔内至设计标高，最后将最上面一段的挂环挂在孔口并临时与筒口焊牢。钢筋骨架在下放时应注意防止碰撞孔壁，如放入困难，应查明原因，不得强行放入。钢筋骨架安放后的顶面和底面标高应符合设计要求，其误差不得大于5cm。钢筋间距，钢筋的绑扎与焊接质量按公路桥涵施工技术规范JTJ041-2000第10条进行检查，检查频率符合公路工程质量检验评定标准JTJ071-98第6.12条。钢筋笼骨架的主筋尽量为整根(对短桩言),需要接长时,不宜采用捆绑连接,以防松动变形,宜采用搭接焊的方法来接长,接头错开,在同一截面内,接头数量不超过钢筋总数的50%,焊接的长度不应小于5d(d为钢筋直径)。成品钢筋笼应保证其顺直,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。3.3 混凝土灌注施工质量控制3.3.1混凝土的质量控制水下混凝土灌注是钻孔灌注桩最后一道关键性的工序，灌注桩混凝土有其本身的特殊性，要求混凝土在灌注中具有较好的流动性、和易性，其施工质量的优劣直接影响桩本身的质量，因此控制灌注混凝土的施工质量，有着极其重要的意义。（1）混凝土原材料其混凝土采用的是C30的水下混凝土；细骨料选用中粗砂；粗骨料选用的是卵石，其含泥量应小于2%，以确保砼和易性、流动性，防止堵管现象。 2、水灰比、坍落度控制其水灰比控制在0.55-0.6、坍落度采用1822cm之间。3、初灌量控制在混凝土灌注中，首先应控制初灌量。为保证首批混凝土能满足导管初次埋置深度和填充导管底部间隙的需要，应计算好首批混凝土的灌注数量,此值能使导管埋入混凝土的深度至少1m。首灌砼量根据以下公式计算，V=H1*d2/4+H2*D2/4试中D钻孔桩直径；d导管直径；H2首批混凝土面至孔底高度；H1混凝土面到水面高度。3.3.2混凝土浇筑施工（1）浇筑注意事项1）灌注混凝土之前，要对孔内进行二次清孔，使孔底沉淀层厚度符合规范规定，认真做好浇灌前的各项检查记录并经监理工程师确认后方可进行灌注。 2）水下混凝土的灌注采用导管法。导管接头由装有垫圈的法兰盘连接成管节，直径300mm，壁厚10mm，分节长度1m2m，最下端一节长5m。导管在使用前应进行水密、承压和接头抗拉试验。 3）导管在吊入孔内时，其位置应居中、轴线顺直，稳步沉放，防止卡挂钢筋骨架和碰撞孔壁。灌注首批混凝土时，导管下口至孔底的距离控制在25cm40cm，且使导管埋入混凝土的深度不小于1m。 4）混凝土浇筑采用泵送，泵管设底阀。泵管在桩内的混凝土升高时，慢慢提起。管底在任何时候，应在混凝土顶面以下2m。灌注开始后，应连续的进行，并尽可能缩短拆除导管的间隔时间；灌注过程中应经常用测深锤探测孔内混凝土面位置，及时调整导管埋深，导管的埋深控制在2m6m为宜。当混凝土面接近钢筋骨架底部时，为防止钢筋骨架上浮，采取如下措施：使导管保持稍大的埋深，放慢灌注速度，以减少混凝土的冲击力；当孔内混凝土面进入钢筋骨架1m2m后，适当减小导管埋置深度，增大钢筋骨架下部的埋置深度。虽然采用导管灌注，混凝土的离析现象还会存在，但良好的配合比可减少离析程度。因此，现场的配合比要随水泥品种、中粗砂、石料规格及含水率的变化进行调整，为使每根桩的配合比都能正确无误，在混凝土搅拌前都要复核配合比并校验计量的准确性，严格计量和测试管理，并及时填入原始记录和制作试件。（2） 混凝土初凝时间。一般混凝土初凝时间仅35h，只能满足浅孔小桩径灌注要求，而深桩灌注时间约为57h，因此应加缓凝剂，使混凝土初凝时间大于8h。混凝土搅拌方法和搅拌时间。为使混凝土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、砂子倒人料斗后，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60-90S内。坍落度选择。为防止发生断桩、夹泥、堵管等现象，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。因为混凝土搅拌时间不足会直接影响混凝土的强度并随时了解混凝土面的标高和导管的埋人深度，气温高，成孔深，导管直径在250mm之内，取高值，反之取低值。（3） 灌注混凝土。由于导管内径及桩孔直径有关，孔径越大，首批灌注的混凝土量越多，由于混凝土量大，搅拌时间长，因此可能出现离析现象，首批混凝土在下落过程中，由于和易性变差，受的阻力变大，常出现导管中堵满混凝土，甚至漏斗内还有部分混凝土。此时应加大设备的起重能力，以便迅速向漏斗加混凝土，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，这样能使混凝土顺利下滑至孔底，下灌后继续向漏斗加入混凝土，进行后续灌注。后续灌注中，当出现非连续性灌注时，漏斗中的混凝土下落后，应当牵动导管，并观察孔门返浆情况，直至孔口不再返浆，冉向漏斗中加入混凝土。在混凝土灌注后期。由于孔内压力较小，往往上部混凝土不如下部密实，这时应稍提漏斗增大