旋挖成孔灌注桩在基坑支护中的应用

目录绪论 31.1桩基的介绍 31.2桩基的发展史和发展现状 31.3桩的分类 41.3.1按桩身材料分类 41.3.2按成桩工艺分类 41.3.3按成孔方式分类 51.4桩的应用方向 61.4.1桩在铁路建设方向的应用 61.4.2桩在城市轨道交通建设方向的应用 71.4.3桩在公路建设方向的应用 71.4.4桩在桥梁建设方向的应用 71.4.5桩在高楼大厦建设方向上的应用 81.5选题意义 8第二章旋挖成孔灌注桩基坑支护实例 92.1工程概况 92.2工程地质条件 112.3旋挖成孔灌注桩的施工工艺 132.3.1旋挖成孔灌注桩的成桩原理 132.3.2钻孔灌注桩施工方案 132.3.3施工工艺流程 142.4钻孔灌注桩施工常见事故分析 18第三章初灌量和影响灌注桩承载力的因素 203.1钻孔灌注桩混凝土的初灌量 203.2钻孔灌注桩单桩承载力 213.3影响钻孔灌注桩承载力的因素 223.3.1泥浆 223.3.2泥皮 233.3.3孔底沉渣 23第四章总结 24

摘要现代社会经济高速发展，城市建设扩张速度越来越快，各种高楼大厦都不断地拔地而起，桩基础在其中发挥了重要的作用。高楼大厦需要深挖基坑以及做好相应的基坑支护，旋挖成孔灌注桩作为一种新兴的灌注桩施工工艺，因其施工效率高和环保，在基坑支护领域得到了广泛的应用。本文主要介绍了旋挖成孔灌注桩在基坑支护中的应用，通过与其它灌注桩成孔方式的简单对比，得出了它们之间的差异以及各自的优缺点，然后对旋挖成孔灌注桩具体施工过程的流程和事故分析，阐明了施工过程中应该注意的问题，最后介绍了关于初灌量和单桩承载力的简单计算以及提高单桩承载力的一些举措。采用旋挖成孔灌注桩在施工过程中不仅能提高施工效率，还能有效的解决漏浆、孔壁坍塌以及孔底沉渣等问题，是未来工程建设领域值得发展和推广的工艺。关键词：旋挖成孔灌注桩；施工工艺；初灌量；单桩承载力；孔底沉渣

绪论1.1桩基的介绍桩基础是一种常见的深基础形式，也被称为人工地基，通常包括桩顶上的承台和桩基两部分，其应用范围包括工业与民用建筑、桥梁和码头等。实际生产中，原生地基往往不能达到工程建设所需的变形与稳定性要求，因此，桩基的出现为在这些地方建造各种建筑物提供了可能。桩的作用机理是通过桩与周围地层的接触，在桩承受上部结构的荷载时，相互之间产生挤压和摩擦，桩端土层和桩侧土层分别为桩提供桩端阻力和桩侧阻力，经过力的传递与转换，最后实现将上部荷载传递到地基深处质地更坚硬，压缩模量更大的地层，降低了地层的沉降量。1.2桩基的发展史和发展现状桩基的发展最早可以追溯到距今7000~8000年前的新石器时代，在靠近湖泊和沼泽的地方，人类为了防潮湿和躲避猛兽的袭击，便学会了利用木桩搭建生活区，从早前浙江余姚河姆渡遗址中出土的木结构文物证明了这一点。在近代社会的混凝土桩、金属材料桩问世以前，桩的发展经历了漫长的时期，不过其中多数是木桩和石桩，尤其是木桩，在我国现存的古代建筑中，不乏还有许多保存完好的以木结构为支撑的建筑，如山西悬空寺、上海龙华塔等。19世纪20年代，两次工业革命以后，钢铁冶炼技术逐渐成熟，利用钢板桩作为地基处理开始取代木桩和石桩，其中比较典型的是1988年建成的上海的金茂大厦，它的地上部分高88层，桩的最大埋深达到83米。20世纪20年代，尤其是二次世界大战之后，桩基理论和技术迅猛发展，水泥和混凝土的制造技术也更加成熟，预制桩和现浇混凝土桩得到广泛的应用，桩型也不断增加。20世纪50年代，随着大型钻孔机械制造业的蓬勃发展，钻孔灌注桩和钢筋混凝土桩开始出现在公众视野，到了现代社会，钻孔灌注桩的作用愈加凸显，已成为国内外工程建设领域不可或缺的施工工艺。1.3桩的分类桩的种类有多种，本文主要通过桩身材料、成桩工艺和成孔方法对桩进行分类。1.3.1按桩身材料分类钢桩：包括钢板桩、型钢桩和钢管桩，根据承载力要求，灵活调整截面尺寸，从满足设计要求。例如，U型钢板桩、螺旋钢管桩等；混凝土桩：包括预制混凝土桩和钻孔灌注桩。预制桩由于制作过程通常是在工厂内，工厂化的生产可以精确控制其生产过程，因此，预制桩的桩身强度一般比钻孔灌注桩要高，但其缺点是由于不是就地灌注，桩与周围地层的结合不如钻孔灌注桩紧密，且下放过程中容易与井壁发生碰撞，影响井的稳定性；组合材料桩：桩身有两种或者两种以上材料组合而成，这种桩一般需要结合当地的地质条件来选择桩身材料而使得材料的性能得到最大发挥，有时可以节省工程成本。1.3.2按成桩工艺分类打入桩：其施工过程是用锤击或者振动的方式将预制桩打入地层桩位设计标高，由于施工过程中会产生较大噪声，因此对周边环境影响较大；静压桩：利用压桩机将桩压入地层至设计桩位，相比打入桩，静压桩比较环保；就地灌注桩：在施工现场，利用机械设备，通过回转钻进、冲击钻进或沉入套管法将地层开孔至设计标高，然后就地灌注混凝土桩；植入桩：先利用机械设备将地表至桩位标高钻出一条可供泥浆流通的通道，注入泥浆同时植入预制桩。1.3.3按成孔方式分类（1）人工挖孔法成桩：人工挖孔法是在设计好的桩位上，利用人工挖掘成孔，然后下放钢筋笼，最后浇筑混凝土成桩。其优点是施工机械简单轻便，可以轻易移动，产生的噪音小，还可以边挖孔边观察孔内情况，清孔也比较方便。缺点是挖孔人员需要潜入孔内作业，孔内空间有限，在一些脆弱复杂的地层，工作人员生命安全得不到保障。（2）沉管灌注桩：沉管灌注桩按照沉管方式分为锤击沉管灌注桩、振动沉管灌注桩和静压沉管灌注桩。共同的原理是将带有钢筋混凝土的桩尖或者带有活瓣式桩靴的套管沉入土中成孔，下放钢筋笼并浇筑混凝土，然后拔出套管，利用拔管时候的振动将混凝土捣实而形成的桩。锤击沉管灌注桩和振动沉管灌注桩的优点是设备简单，施工方便，施工速度较快，减少了工程造价，又因为桩尖采用的形式有多种（包括锥形桩尖、锥形活瓣桩尖、五瓣式梅花形截面活瓣桩尖、螺旋形钻头式子铸铁桩尖等），配合大直径振动或者锤击打桩设备，使得可以贯入工程性质良好的坚硬地层，适合各种工程地质条件。缺点是振动大，产生的噪音大，成桩的质量难以控制，并且在淤泥土层和标准贯入击数较大的砂层中施工或者沉管过程遇到孤石时，沉管比较困难。静压沉管灌注桩的优点是避免采用柴油锤或液压锤，因此施工的过程中产生的噪音小，无振动对周围土体的影响较小，静力压桩机还能控制压桩力，从而能够控制建筑物均匀的沉降，最后成的桩孔底较干净，无明显的沉渣量，桩身的质良较好。缺点是由于静力压桩机本身自重和体积较大，在较软的地表面施工时容易发生陷机，陷机会对周围的桩产生挤应力挤偏相邻的桩，也有可能对周围的建筑物或者地下管线产生挤土效应。（3）冲击钻成孔灌注桩：冲击钻成孔灌注桩的原理是利用冲击式钻机或者卷扬机悬挂一定质量的冲击钻头，上下往复冲击，将硬质土或岩层破碎成孔，用掏渣桶或者泥浆循环的方式清理孔底沉渣，最后浇筑混凝土成桩。其优点是施工机械简单，操作方便，能耗小，在含有较大卵砾石层的破碎效果较好。而且，由于钻进施工时孔内泥浆一般处于静止状态，其主要作用是悬浮钻屑和护壁，泥浆的用量较少，对环境的影响较小。其缺点是钻进的大部分时间都花在提放钻头和掏渣上，钻进的效率低。另外，钻头是利用钢丝绳牵引，稳定性不好，特别是当冲击能量大时，容易发生孔斜、掉钻和卡钻事故，最终影响成桩的质量。（4）旋挖成孔灌注桩：旋挖成孔灌注桩成桩的基本流程是先通过底部带有活门的筒式钻头的旋转加上自重破碎岩土，将土屑装入钻斗，然后由钻机提升装置和伸缩钻杆将钻斗提升到孔外卸土，循环上述旋转、削土、提升钻斗和卸土，直至到达设计孔深，清孔，吊放钢筋笼，二次清孔，最后灌注混凝土成桩。其优点是产生噪音小，振动小，对周围土体扰动小，钻进速度较快，机械化程度高。其对于桩位的精确度控制较好，由于旋挖钻机是靠筒底的切削刃切土钻进，成孔后的孔壁较粗糙且孔壁泥膜较薄，成桩后桩体与土体能够较好的结合，桩侧摩阻力增加，进而提高了单桩的承载力。其缺点是钻进时钻筒与土体的接触面积较大，提升钻筒(尤其在软土地层钻进)时，容易产生负压，造成孔壁的稳定性降低，导致塌孔和缩颈，还有孔底的沉渣处理较复杂，需要利用掏渣钻头和泥浆清孔。1.4桩的应用方向人类利用桩基础已有上千年历史，桩的应用方向也越来越广泛，而且随着经济的发展和人们对生活的更高追求，桩的地位也越来越重要。城市化的迅速扩张，各种高楼大厦如雨后春笋般突起，跨越江河湖海也因为桩基的应用变得不再是个梦，还有城市轨道交通、高架桥，连通各个城市的高铁、高速公路等的建设都离不开桩的应用。1.4.1桩在铁路建设方向的应用从1909年，我国第一条自主建设的铁路——京张铁路通车运行，到现代，随着诸多铁路线路的开通，中国的铁路总运营里程位居世界第一，其中的高铁总运营里程更是占到了世界高铁总运营里程的50%，我们可以明显感觉到铁路的高速发展，而铁路的发展与桩基的应用密不可分。铁路因为其线路长，通常要跨越江湖湖泊、高山峡谷等地形，为了完成铁路建设，根据不同的场合和区域地质条件，需要因地制宜选择不同类型的桩。例如被誉为世界第八大奇迹的青藏铁路，其桥梁的墩台部分就大量采用了大直径的挖孔灌注桩；同时，由于高铁的大面积建设，越来越多的现代化高铁站拔地而起，为了满足高铁站作为城市交通枢纽的功能需求，基坑的开挖深度和复杂性都大大增加，而桩在这些深基坑支护工程中的作用就显得尤为重要。比如上海虹桥综合交通枢纽，其建筑面积达到23万m²，基坑开挖面积为35万m²，深度34m，工程建设规模和难度之大可见一斑。1.4.2桩在城市轨道交通建设方向的应用城市轨道交通分为地下线、地面线和高架线，其中地面线和高架线合称为轻轨线，地下线也叫地铁线，无论是轻轨线还是地铁线的建设，都离不开桩的应用。在轻轨线的建设上，桩主要为路基及桥墩提供支撑，同时要控制其沉降量；在地铁线的建设上，由于某些地铁站要实现一站换乘功能，如同高铁站的建设，也需要进行基坑开挖和深基坑支护，桩在其中提供了可靠的支护作用。1.4.3桩在公路建设方向的应用我国地域面积广袤，全国遍布数百万公里的普通公路和高速公路，由于区域地质条件和地形的限制，途中穿越江河和高山峡谷的情况数不胜数；同时，不同地段的土层情况也大不相同，包括冻土、软土、膨胀土等，进入山区时，有时还会面临山体滑坡和泥石流等突发风险，为了保障人们生命和财产安全，各种桩如碎石桩、旋喷桩、水泥土搅拌桩发挥了重要作用。1.4.4桩在桥梁建设方向的应用桩在桥梁建设领域的作用除了一般情况下的承受上部建筑的竖向荷载外，还要承受一定的水平荷载。因为桥梁桩基础的存在环境相对更加恶劣，尤其在海洋中，氯离子含量比内河更高，风浪条件也更为复杂，因此，在设计这类桥梁时还需考虑桥的耐腐蚀性和使用寿命。桥梁桩基础的特色包括:(1)桩的规模大，大面积使用群桩。比如苏通长江大桥，其主墩基础用桩总数达到了131根；（2）桩的长度更长。同样举例苏通长江大桥，其主墩的钻孔灌注桩桩长达到了117m；（3）单桩的直径更大。比如铜陵长江大桥的桩基础采用的是变截面的钻孔灌注桩，上段部分的直径达到了4m。1.4.5桩在高楼大厦建设方向上的应用高楼大厦的地下室的施工都包括基坑开挖和深基坑支护两部分，所以都需要利用各种形式的桩来完成围护，包括止水帷幕（水泥搅拌桩）、支护桩、立柱桩和锚杆等，根据不同的地质情况来选择合适的维护形式。1.5选题意义无论是在铁路建设领域、桥梁建设领域还是高楼大厦建设领域等，基坑支护都已成为不可缺少的支护类型。通过对桩的分类和优缺点对比，加上实际工程的经验，可以看出旋挖成孔灌注桩因其成孔速度快、施工精度控制高、对环境的污染少、施工条件更广泛，在稍微增加成本的情况下，施工效率更高、成桩质量也较其它成桩方式更好，极大的满足了工程项目对于施工周期和施工质量的要求，在基坑支护领域已逐渐成为主力桩型。

第二章旋挖成孔灌注桩基坑支护实例本文选用的旋挖成孔灌注桩的工程实例为武汉市美林公馆二期基坑支护工程。2.1工程概况武汉美林公馆二期基坑支护工程位于武汉市江汉区新华路与马场角小路交汇处，是武汉交通较繁忙地段。该项目北面为牯牛村街道，距离基坑边37.0m，目前在红线外还有部分待拆民房；基坑西面为临近小区道路，基坑边线距离道路边线约17.0m；基坑东面为已建项目一期小区，地下室边线距离红线最近处约5.0m，小区建筑距离基坑边最近处约为12.0m；基坑南面为马场角小路，基坑边线距离道路边线约46.0m，基坑边线距离武汉地铁3号线影响线约为17.5m。项目总建筑面积约213179.90m²，其中地上建筑面积约158403.00m²，地下建筑面积约54776.90m²，其中地上含1栋18层高层、2栋22层高层、2栋30层高层、1栋48层高层、一栋53层高层、一栋15层办公楼、1栋幼儿园。场地设计±0.000＝23.00m，项目自然地面标高为20.5-21.5m，地下室共设两层，基坑开挖面积约32100m²，基坑开挖周长约927m。基坑开挖深度为8.0-9.4m。基坑采用的支护方案为：双排桩支护、支护桩+一层支撑，支护桩形式为旋挖成孔灌注桩，投入型号为XR260D的旋挖钻机。具体设计如下：(1)、支护桩设计桩径及桩间距为：Φ900@1400mm和Φ1000@1500mm,有效桩长16～25m，桩身混凝土强度等级为C30。（2）、立柱桩设计桩径为800mm，有效桩长15m；栈桥桩径为900mm，有效桩长不小于37m，且入中风化泥质粉砂岩不小于2.0m。桩身砼强度等级为C30。图2.1美林公馆二期基坑工程项目平面布置图

2.2工程地质条件表2.1工程地质条件编号与地层地层成因颜色状态压缩性包含物及特征分布情况（1-1）杂填土杂松散不均匀土质不均匀，主要为砖渣、碎石砼块等建筑垃圾，局部夹有少量粘性土。碎块块径2-10cm，最大大于50cm，含量大于50%，堆积年限小于十年局部分布（1-2）素填土褐灰松散不均匀土质不均匀，主要由新近堆填的粘性土组成，局部地段夹有少量碎石，碎石含量约占10%，粒径2-5cm，场地内大部分有分布，土层结构松散，堆积年限小于10年局部分布（2-1）黏土褐黄可塑中等偏高图纸均匀，切面光滑，干强度，韧性强全场分布（2-2）淤泥质黏土灰流塑高土质不均匀，切面较光滑，干强度中等，韧性中等，局部夹有少量薄层粉土全场分布（2-3）粉质黏土夹粉土褐灰软塑中密高土质不均匀，以粉质黏土为主，夹薄层粉土。粉质黏土干强度低，韧性低；粉土，摇摆反应中等全场分布（2-4）黏土灰可塑中等土质均匀，切面较光滑，干强度高，韧性高局部揭露（3）粉质黏土，粉土粉砂互层褐灰软塑中密中等偏高土质整体不均匀，粉质黏土，干强度低，韧性低，含量约占40%；粉土摇晃反应明显，含量约占30%，粉砂，见有石英、云母、长石等矿物，含量约占30%全场分布（4-1）粉细砂灰中密中等偏低土质不均匀，矿物成分由石英、长石等组成全场分布编号与地层地层成因颜色状态压缩性包含物及特征分布情况（4-2）粉细砂灰中密密实低土质不均匀，矿物成分由石英、长石等组成，含云母片；偶见薄层状黏性土及粉土，颗粒级配一般全场分布（4-2a）粉质黏土灰可塑中等土质较均匀，切面较光滑，干强度低，韧性低，局部夹有少量薄层粉土局部揭露（4-3）中粗砂夹卵砾石灰中密密实低土质不均匀，以中粗砂为主，卵砾石含量约10%～40%，一般粒径1.5～4.5cm，最大粒径大于10cm，磨圆度较好，成分以硅质及石英质为主，局部胶结成砾岩块，块径大于10cm,分布不均匀局部缺失（5-1）强风化泥质粉砂岩青灰，低节理裂隙发育，岩体破碎，风化呈土状、破碎状，手捏易碎，风化程度不均匀，局部夹中风化岩块，岩体基本质量分级为V级大部分分布（5-1a）中风化泥质粉砂岩青灰灰白不可压缩泥质胶结，层状构造，节理、裂隙发育，岩体较碎，岩心多呈短柱，碎块状，采取率约为85%，RQD值约为60%，为极软岩，岩体基本质量分级为V级局部揭露（5-2）中风化泥质粉砂岩青灰不可压缩节理裂隙发育，岩体较破碎，岩心多呈短柱、碎块状，RQD值约60%，岩体质量分级V级局部揭露（6-1）中风化泥质粉砂岩红褐不可压缩节理裂隙发育，层状构造，岩心采取率85%，RQD值55%岩体质量分级V级局部揭露(6-2)中风化泥质粉砂岩红褐色不可压缩节理裂隙发育，岩体较完整，岩心采取率约90%，RQD值约78%，岩体基本质量分级V级局部揭露2.3旋挖成孔灌注桩的施工工艺2.3.1旋挖成孔灌注桩的成桩原理旋挖成孔是在泥浆护壁的条件下，旋挖钻机上的钻盘或动力头带动可伸缩式钻杆和钻杆底部的钻头旋转，用钻头底端和侧面开口上的切削刀具切削岩土，同时切削下来的岩土从开口处进入钻斗内。待钻斗装满钻屑后，通过伸缩钻杆把钻头提到孔口，自动开底卸土。如此反复，直至到达设计孔深。待成孔完毕，用测量绳下挂重物测量检查孔深，核对无误后，进行一次清孔，然后下放钢筋笼，安装导管后，需进行第二次清孔，最后灌注混凝土成桩。2.3.2钻孔灌注桩施工方案本工程灌注桩混凝土强度等级为水下C30，水下混凝土的用量及配合比按现行规范和规程处理。本工程采用导管灌注水下混凝土，导管的构造和使用以及灌注水下混凝土的施工要领按现行规范和规程处理。为确保水下混凝土的质量，向导管灌注混凝土时，建议采用混凝土输送泵或其它有效措施。施工时应按桩顶的设计标高掌握好混凝土的灌注量，使之既保证凿出桩顶浮浆层后混凝土的质量，又不至于凿除太多而造成浪费，建议灌注混凝土完成面之标高比桩顶的设计标高高出0.5m。用于灌注桩的混凝土，现场需做配合比实验，同时获得混凝土的初凝与终凝时间，并保存好数据，用以指导现场施工。确保相邻桩之间的施工不受影响。施工容许偏差，桩径容许偏差为±50mm，垂直度容许偏差为1/100，桩位容许偏差为D/6且≦100mm。由于支护桩的桩径为900/1000mm，而桩间距为1400/1500mm，旋挖桩的成孔施工为取土施工，支护桩完成后不能立即对邻桩进行开孔施工，因此支护桩采用的是跳打施工法，根据经验值附近桩施工间距不得小于2.5倍孔径，要求现场配备至少五个护筒。如图2.2所示：先埋设编号1、4、7、10、13号桩的护筒，并依次钻进，浇筑完成后，再埋设2、5、8、11、14号的护筒，再依次钻进，最后完成3、6、9、12、15号桩的施工。123456789101112131415图2.2支护桩跳打施工2.3.3施工工艺流程（1）测量放样场地平整后放线定桩位，定位后要在每个桩位中心点打入一条Φ16×800mm的钢筋做桩位标记。轴线桩位经相关人员复核无误后方可进行施工。桩位放样偏差必须满足设计及施工规范要求。（2）埋设护筒护筒采用钢板卷制而成，为防止施工中护筒外圈返浆造成塌孔和护筒脱落。孔口应采用钢板护筒，护筒中心与桩中心偏差不得大于50mm，并应保证护筒的垂直度和水平度。钻孔桩护筒内径应大于钻头直径200mm。护筒埋设深度不大于1.5m，且高出泥浆面200mm。图2.3埋设护筒（3）桩机设备就位首先做好场地的平整及压实，钻孔灌注桩成孔设备就位后，必须平正、稳固，确保在施工中不发生倾斜、移动。为准确控制成孔深度，准备好测绳，在钢丝绳上做好控制深度的标识，以便在施工中进行观测记录。开始钻孔前，自然造浆池的水泵及输浆管准备就绪，调整好机身前后左右的水平，成孔锤中心对准桩位后（要求偏差不大于±20mm），即可开始钻孔作业。（4）泥浆护壁用好泥浆是保障成孔顺利，保证桩孔不坍塌、不缩径，保证混凝土灌注质量的重要环节。为保证成孔质量，施工中要准备膨润土，做好现场泥浆的配置，排污、更换工作，设专人进行泥浆管理，随时跟踪、检查循环池内泥浆比重、粘度，以确保钻进需要。性能不合格泥浆不得使用，对于施工中产生的废浆液均用密封罐车外运排放。根据测量放线结果，规划出泥浆池位置并完成泥浆池的设计，在泥浆池上架设3PN泥浆泵并接上泥浆管，地面挖设泥浆循环沟渠，形成泥浆循环系统图2.4现场泥浆质量检测根据相类似的工程施工经验，为确保泥浆在孔壁的泥皮形成和起到平衡地下水压力的效果，该项目采用的泥浆各阶段比重和粘度如下表2.2所示。表2.2泥浆性能要求泥浆比重粘度（S）注入孔口泥浆1.15～1.2518～22排出孔口泥浆≦1.2520～28（5）钻进成孔钻孔灌注桩采用旋挖钻机成孔，采用膨润土泥浆护壁，正循环两次清孔工艺。钻进过程中根据不同地层匀速成孔，成孔时将渣土排出孔外，保证孔内沉渣厚度符合要求。泥浆护壁应该符合下列规定：施工期间护筒内的泥浆面应高出地下水位2m以上；在清孔过程中，应不断置换泥浆，直至灌注水下混凝土；灌注混凝土前，孔底500mm以内的泥浆相对密度应小于1.25；含砂率不得大于8%；粘度不得大于28s；在容易产生泥浆渗漏的土层中应采取维持孔壁稳定的措施。（6）终孔钻孔灌注桩达到设计深度且清孔完毕后方可终孔。(7)清孔成孔后，应用测量绳下挂0.5kg重的铁碗测量检查孔深，核对无误后，进行清孔。钢筋笼下放前，先进行第一次清孔，保证实际有效孔深满足设计要求，以免钢筋笼到达不了指定深度。（8）制作钢筋笼钢筋笼的制作在钢筋加工车间完成，按照设计要求选用合适直径和强度的主筋、箍筋和螺旋筋。待钢筋笼焊接完成后。应将钢筋笼平卧堆放在平整干净的地面上，堆放高度不宜超过两层。钢筋笼允许偏差：龙直径±10mm；笼长度±100mm；主筋间距±10mm；箍筋及螺旋筋间距±20mm。图2.5制作完成的钢筋笼图2.6钢筋加工车间（9）吊放钢筋笼本工程灌注桩最大直径1.2m，钢筋笼最长约31m，主筋采用HRB400（热轧带肋钢筋，屈服强度为400），需分段加工制作，采取多点抬吊吊装、整体空中回直入孔的吊装方案。①钢筋笼分多节吊放，先插入孔内的钢筋笼上部架立筋将笼体固定在护筒上，再利用吊装机械将上节钢筋笼吊住进行上下节钢筋笼的对接。对接合格后下放钢筋笼，下放过程中严禁钢筋笼触碰孔壁；②钢丝绳的选用本工程用于起吊钢筋笼的钢丝绳规格为：钢丝绳直径为21.5mm，由于卡环实际承受拉力小于容许拉力，故选取卡环销子直径41mm，满足安全要求。吊装过程中，严禁单点起吊；③钢筋笼吊筋采用直径为16的三级钢，并计算好钢筋笼顶标高到地面标高的距离。当钢筋笼吊装至桩孔时，用枕木做好支撑，并将吊筋与钢筋笼焊接，焊接完毕后再下放钢筋笼；④钢筋笼的外侧应采用有效措施，以保证钢筋的保护层厚度和钢筋笼位置准确对中；⑤钢筋笼搬运和吊装应防止变形，安装应保持垂直对中避免碰撞孔壁，就位后应立即固定；图2.7下放钢筋笼(10)导管安放钢筋笼吊放后，按照计算好的深度，逐节下放导管。下放导管时接口部位必须安装好密封圈，必须将接口拧紧。保证导管底口距孔底30～50cm的距离。导管的构造和使用应符合下列规定：（a）导管壁厚不宜小于3mm，直径宜为200～250mm，直径制作偏差不应该超过2mm，导管的分节长度为2.5～5m，底管长度不宜小于4m，接头宜采用双螺纹方扣快速接头；（b）导管使用前应试拼装、试压，试水压力可取为0.6～1，0MPa；（c）每次灌注后应对导管内外进行清洗。（11）二次清孔当导管安装完毕，灌注混凝土前应再次测量沉渣厚度，沉渣厚度超标时，应进行二次清孔。二次清孔采用正循环压浆法即可取得很好的效果。浇筑混凝土前，孔底沉渣厚度指标应符合规定：不大于10mm；第二次清孔时间不少于30分钟，清孔结束后，要尽快灌注混凝土，其间隔时间不能大于30分钟，若超过30分钟，必须再次进行清孔。第二次清孔注入泥浆比重宜为1.15～1.25，漏斗粘度宜为18～22s。（12）水下灌注混凝土灌注桩采用导管回顶法进行灌注，混凝土导管使用前需经过水压试验，确保无漏水，渗水时方能使用，混凝土导管接头连接处须加密封圈并上紧丝扣。浇筑的混凝土强度等级为水下C30，必须具备良好的和易性，坍落度为180～220mm。水泥用量不应该少于360kg/m。水下混凝土的含砂率为40%～50%，并选用中粗砂，粗骨料的最大粒径不大于40mm，且不大于钢筋间最小净距的1/3。开始灌注第一斗混凝土时，要用球胆隔离作为隔水栓，以免产生混浆。使用的隔水栓应有良好的隔水性能，并应保证顺利排出。开始灌注第一斗混凝土时，，导管下端距离孔底应该控制在300mm～500mm，且在第一斗混凝土投入后埋入长度应达到0.8m以上。在以后的灌注过程中，导管埋深宜为2～6m，严禁导管提出混凝土面。当提升导管时，要尽量平稳，一次拔管不得超过4m，避免出料冲击过大或者钩带钢筋笼。水下混凝土必须连续浇筑，每根桩的浇筑时间应按混凝土的初凝时间控制。要控制最后一次灌注量，超灌高度宜控制在0.8～1.0m,凿除泛浆后必须保证暴露的桩顶混凝土强度达到设计强度。图2.8放置隔水栓图2.9桩身混凝土灌桩2.4钻孔灌注桩施工常见事故分析表2.2钻孔灌注桩施工中常见事故及技术措施序号分类原因分析技术措施1桩位偏移测量护筒偏移加强测量精确度，护筒埋高应填实，不得松动2钻孔倾斜1、成孔中遇探头石、漂石，大小不均，钻头受力不均；2、基岩面产状较陡；3、钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷；4、土层软硬不均；5、孔径大，钻头直径小1、发现探头石，立即更换破碎岩头，破碎探头石后再钻进；2、经常检查调整钻机水平；3、及时更换钻头序号分类原因分析技术措施3缩径孔洞时间暴露过长，土过粘加强每道工序的施工时间，采用复扫的方法解决缩径现象，进入粘土层要满转，保持泥浆浓度4扩径清孔泥浆过稀或土质问题采用一定浓度的泥浆成孔和清孔5桩径偏大（小）成孔锤尺寸偏大（小）选择的钻头直径宜比成桩直径小20mm，定期检查钻头磨损情况，及时修复6断桩导管拔出了混凝土面控制好导管埋深，每次拔出应按照规范7钢筋笼上浮笼轻而泥浆比重大，提升导管时容易将钢筋往上钩带控制二次清孔的泥浆比重达到指标，导管直径不宜过大，钻进过程中经常上下抽动导管8堵管浇筑时间过长，混凝土坍落度太小控制混凝土运输时间间隔，不宜过长，混凝土坍落度必须控制在200±209掉钻1、大绳在转向装置联结处被磨断；或在靠近转向装置处被扭绳以及绳卡脱落；2、转向装置与钻头的联结处脱开1、用打捞活套、打捞钩或者冲抓锥来抓取掉落的钻头；2、预防掉钻头，经常检查容易损坏的部位和机构10导管不能上提1、钢筋笼卡笼导管尺寸过大；2、导管埋入混凝土深度过大1、采用小直径导管；2、导管埋深宜控制在2～6m，浇筑过程中要边浇筑边上提导管11吊脚桩1、清孔后泥浆相对密度过低，孔壁坍塌或孔底涌进泥沙，或未立即灌注混凝土；2、清渣未净，残留沉渣过厚；3、沉放钢筋骨架、导管等物时与孔壁发生碰撞，使孔壁坍落孔底1、做好清孔工作，达到要求后要尽快进行混凝土的浇筑；2、控制泥浆浓度，及时清理沉渣；3、保护孔壁，应尽量避免与孔壁发生碰撞12桩身露筋钢筋保护层设置不规范钢筋笼的保护层采用75mm厚砂浆块，间隔6～10m每周均匀放置三个第三章初灌量和影响灌注桩承载力的因素3.1钻孔灌注桩混凝土的初灌量混凝土的初灌量是为了将导管埋入混凝土中一定的深度，防止整根桩之间出现泥浆夹层，保证整桩混凝土的连续性。因此，第一斗灌入的混凝土必须经过精确计算，才能将孔底泥浆翻起并让导管埋入一定的深度，防止出现断桩情况。初灌量的计算公式如下：V≥πd式中，V—混凝土初灌量（m³）；H—桩孔深度（m）;h₁—导管内混凝土柱与管外泥浆柱平衡所需高度（m）;h₂—初灌混凝土下灌后导管外混凝土面高度（m）;d—导管内径（m）;D—桩孔直径（m）;k—充盈系数。3.2钻孔灌注桩单桩承载力单桩承载力是指单桩在荷载作用下，地基和桩本身的强度和稳定性均能得到保证，变形也在容许范围内，以保证结构物的正常使用所能承受的最大荷载。一般情况下，桩受到轴向力，横轴向力及弯矩作用，因此要分别研究单桩的轴向承载力和横轴向承载力。桩的承载力是桩与土共同作用的结果，取决于桩身材料强度和土对桩的支承力，并取用两者中的较小值。确定单桩承载力的方法有很多，按土对桩的支承力来确定单桩承载力的方法分为静力法和动力法两大类。静力法是根据室内和原位土工试验的资料，后者则根据成桩过程中或成桩后的现场动力测试的资料，然后应用理论分析方法或者应用工程实践经验来估算单桩承载能力。单桩承载力一般情况下主要由土对桩的支承力控制，但对于端成桩、外路段较长的桩、超长桩、混凝土质量不容易控制的就地灌注桩等，也可能受桩身材料强度控制。单桩承载力通过桩侧阻力与桩端阻力直接相加计算得到，不管是特征值设计法还是极限值设计法，在概念及理论上均存在不完善之处，主要原因是桩侧阻力与桩端阻力的力学特性及对变形的要求不同、不能同步发挥所致。但目前国际上更多采用极限值设计法，因为其更直接可靠和准确。下面分别给出单桩竖向极限承载力的标准值和单桩竖向承载力的特征值：（1）单桩竖向极限承载力标准值参照《建筑桩基技术规范》，按如下公式确定：Quk=Qpk+Qsk=qpk式中，QukQpkQskqpkApqsiku—桩身的周边长度；li（2）单桩竖向承载力特征值参考《建筑桩基技术规范》，按以下公式确定：Ra=式中，RaK—安全系数，一般取K=3。3.3影响钻孔灌注桩承载力的因素由于单桩承载力由桩身材料强度和土对桩的支承力，而土对桩的支承力=桩侧土的摩擦力+桩底端摩擦力，影响承载力的因素可以从以下三方面考虑。3.3.1泥浆钻进过程中，为了维持井壁的稳定性，一般会采用工程现场自制的泥浆来护壁。泥浆的主要目的是增大井孔侧壁静水压力，从而与井壁周侧的侧向土压力和水压力达到平衡，理论上与液体的环向均匀分布力相似，实现了阻挡地下水渗透和保护孔壁。同时，泥浆的作用还包括携带钻屑、冷却钻头以及润滑减小摩擦。钻孔灌注桩用的泥浆主要成分包括膨润土、水和添加剂（如加重剂、增重剂等），其中膨润土的性质对泥浆的性能起着至关重要的作用。泥浆对灌注桩承载力的影响主要体现在护壁和携带钻屑的能力，护壁性和携带钻屑的能力会影响桩侧土的摩擦力和成孔质量。泥浆的主要性质有：（1）相对密度相对密度的定义是泥浆的质量与在4℃时同样体积的纯净水的比值，也称为比重。理论上可以将泥浆看作一种孔内环向均匀分布力，从上至下逐渐减小，该力即是泥浆护壁的机理，而比重即是影响分布力最重要的因素。理论表明，在一定范围内，泥浆比重越大，对孔侧的静水压力越大，孔壁表现更加稳定。（2）粘度粘度定义为在泥浆循环过程中，可将泥浆视作由若干个极薄的分层组成，每个分层之间都存在一定的摩擦力，这个力的大小即为粘度，包括表观粘度和塑性粘度。一定范围内，粘度越大，泥浆携带钻屑的能力越强，同时，一定粘度的泥浆增大孔壁的抗剪强度，提