论钻孔灌注桩的施工工艺及质量控制

1、浙江工业职业技术学院毕业论文（设计） 题 目 钻孔灌注桩的施工工艺及质量控制 分 院 建筑工程分院 专 业 建筑工程技术 班 级 09建筑工程技术1班 姓 名 吴 圣 德 学 号 指导教师 吴 铁 忠 2012年 5 月 1日 钻孔灌注桩的施工工艺及质量控制摘 要 钻孔灌注桩是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩，钻孔灌注桩是按灌注桩系成桩方法分类而定义的一种桩型。 本文从实际工作实践（苍南县人民法院综合大楼工程）出发。先介绍了钻孔灌注桩的施工工艺包括施工流程、施工机械、及重点介绍的施工方法,再根据施工工艺及流程，对本工程涉及的素填

2、土，粘土层中影响钻孔灌注承载力因素分析，接下来对该工程桩施工过程中出现的导管进水、钢筋笼上浮等事故问题进行分析并浅谈处理方法并叙述采取的防治措施。 总结钻孔灌注桩具有施工设备简单、工艺较复杂、隐蔽性大等特点，必须严格按照施工规范操作。关键词 钻孔灌注桩 施工工艺 质量控制 目 录前 言4一、工程概况5二、钻孔灌注桩施工工艺及技术措施（根据苍南人民法院具体分析总结）72.1施工流程 72.2施工机械 92.3施工方法82.3.1 测量定位82.3.2 埋设孔口护筒82.3.3 成孔施工92.3.4 成孔验收92.3.5 钢筋笼制作92.3.6 钢筋笼安放112.3.7 浇注水下混凝土11三、对特

3、定土层中影响钻孔灌注桩承载力的因素分析163.1 孔径不足形成的原因及对钻孔灌注桩承载能力的影响。163.2 泥浆对钻孔灌注桩质量的影响。173.3 桩底沉渣厚度对钻孔灌注桩承载能力的影响。173.4 桩身垂直度与钻孔灌注桩承载能力的关系。18四、对钻孔灌注桩施工工艺及质量事故的研究194.1 成孔过程中出现的质量问题及防治措施194.1.1 护筒冒水194.1.2 钻孔偏斜194.2 下砼灌注过程中出现的质量问题及防治措204.2.1 卡管204.2.2 筋笼上浮20结论21参考文献22前 言 钻孔灌注桩是按成桩方法分类而定义的一种桩型。灌注桩由最早的100多年前的1893年，因为工业的发展

4、以及人口的增长，高层建筑不断增加，但是因为好多城市的地基条件比较差，不能直接承受由高层建筑所传来的压力，地表以下存在着厚度很大的软土或中等强度的黏土层，建造高层建筑如仍沿用当时通用的摩擦桩，必然产生很大的沉降，钻孔灌注桩由此而生。 论文正文首先根据工程的地质、水文、周围环境等情况接下来针对工程的难点和特点论述该工程钻孔灌注桩具体施工过程，包括放桩、护筒埋设、泥浆制备与循环、钻孔、清孔、钢筋笼的安放、灌注混凝土等各主要施工工法和质量的控制要点；接着对本工程中的土层中影响钻孔灌注桩承载力分析。再结合本工程施工中出现的钻孔偏斜、卡管、导管进水、钢筋笼上浮等事故的原因进行分析，并叙述采取的防治措施。钻

5、孔灌注桩属于地下或水下隐蔽工程，如果施工中操作不当，就可能会出现卡管、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。由此在事故发生前的施工中采取一定的防治措施来减小事故发生显得极其重要。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，以确保工程治理质量。 一、工程概况 论文根据工程苍南县人民法院审判法庭综合大楼迁建大楼工程编写。工程地点：苍南县县城新区渎浦路以西、玉苍路以北地块；工程规模：总建筑面积21131，其中地上面积17111，地下室4020。地下一层，地上12层，框架结构；总建筑高47.4M。工程地质情况：根椐

6、勘察地质报告，其施工涉及到的土层自上而下依次为：素填土：灰、灰黄色，松散状，主要由块石、碎石、砂等组成，为人工新迁回填而成，全场均有分布。黏土：灰黄色，软塑可塑状，中高压缩性，含氧化斑点和炭化物，干强度高，摇震反应无，切面光滑。1含细砂淤泥：青灰色、流塑状，高压缩性，含贝壳碎屑和1030粉细砂，局部含有薄层状细砂，该层全场均有分布；2淤泥：青灰色，流塑状，高压缩性，干强度中等，摇振反应无，切面光滑，含少量粉细砂，贝壳碎屑和半炭化物。场地水文地质条件：场地内地下水主要为赋存于浅部粘性土中的孔隙水与下部圆砾层的孔隙承压水。孔隙潜水赋存介质主要为黏土含砂淤泥，水径流条件较差，水量小，主要接受大气降水

7、的补给，排泄以蒸发为主，地下水位埋深0.601.20 m，地下水位变幅较小，一般小于2.0 m，孔隙承压水赋存介质为埋深大于73 m的圆砾层，水位10.015.0m，变幅较小。图6-1 桩位布置图（包括工桩程、塔吊桩、围护桩）二、钻孔灌注桩施工工艺及技术措施（根据苍南人民法院具体分析总结）2.1施工流程 图6-2 钻孔灌注桩施工流程图选用XUD回旋钻机：包括钻头、钻管、导管、护筒等。图6-3 钛合金钻头 图6-4 XUD回旋钻机 2.3施工方法2.3.1 测量定位 根据甲方提供的红线区和水准点资料，由专职测量员用J2经纬仪依照设计图纸建立轴线控制网，并埋设永久性标志，控制点尽量布设在非施工区域

8、，再依据设计图纸放置桩位。用水准仪测算其标高。2.3.2 埋设孔口护筒 孔口地层松散、松软，成孔孔口坍塌时，孔口埋设钢护筒护孔壁。护筒施工：a.护筒应坚实、不漏水。护筒入土较深时，宜以压重、振动、锤击或辅以筒内除土等方法沉入。护筒接头处要求内部无突出物，能耐拉、压。 b.护筒内径应比桩径稍大。护筒顶端至少应高出地面。 c.护筒埋设后，四周需用粘土回填、压实，防止钻孔时浆液漏失。2.3.3 成孔施工a.成孔质量标准表2-1 成孔质量标准表序 号项 目标 准1桩径允许偏差d.+0.10D2垂直度允许偏差(%)1/100桩位允许偏差设计要求 b.成孔操作要求 (a)钻机就位后将机架底盘调平，机杆与面

9、架底盘垂直。(b)开钻时检查钻机叶片直径，深度达到是首先自检，待自检合格后报监理机构验收。 2.3.4 成孔验收 钻孔达到设计孔深后，用测深锤测量校正孔深。自检质量合格无误后，请现场监理验孔，经监理验收合格后，转入下道工序施工。2.3.5 钢筋笼制作a. 进场钢筋(a)凡按设计施工图所配各种受力钢筋均应有钢材出厂合格证、质量保证书，且机械性能和化学成分指标符合设计要求和有关规范规定，每进一批都必须做物理力学性能试验，焊条的牌号要与钢筋的性能相适应。(b)质保书复印件清晰，且应填写单位工程名称，使用部位、调拔数量及时间，经手人签字，原件存放处，中转单位盖经印。(c)进场钢筋应由质量员进行验收，确

10、认钢筋无锈蚀、油渍等，才可入库。b钢筋笼制作标准见下表。 表2-1 钢筋笼制作标准表项 目主筋间距箍筋间距钢筋笼直径钢筋笼长度保护层允许偏差 mm10201010020 c.钢筋笼制作要求 (a)钢筋笼制作前应清除钢筋表面污垢、锈蚀，钢筋下料时应准确控制下料长度。 (b)钢筋笼采用环形模制作，制作场地保持平整。 (c)钢筋笼焊接选用E4303焊条，焊缝宽度不应小于0.7d，厚度不小于0.3d。 (d)钢筋笼焊接过程中，应即时清渣，钢筋笼两端的加强箍与主筋应全部点焊，必须焊接牢固，其余部分按设计要求进行焊接。 (e)钢筋笼主筋连接根据设计要求，采用单面焊接， 焊缝长度10D，且同一截面接头数50

11、错开。(f) 在每只钢筋笼上、下各设置一道钢筋定位控制件，每道沿圆周布置3只。保护层厚度为50mm。(g) 成型的钢筋笼应平卧堆放在平整干净的地面上，堆放层数不应超过2层。图6-5 9米的钢筋笼 2.3.6 钢筋笼安放 a.钢筋笼安放标高，可由护口管顶端处的标高来计算，安放时必须保证桩顶的设计标高，允许误差为100mm。 b.钢筋笼下放时，应对准孔位中心，一般采用正、反旋转慢慢地逐步下沉，防止碰撞，放至设计标高后应立即固定。 c.当提升导管时，必须防止钢筋笼被拔起。浇注混凝土时，必须采取措施，以便观察和测量钢筋笼可能产生的移动并及时加以处理。2.3.7 浇注水下混凝土a.原材料试验：a).水泥

12、所采用的水泥必须合格，有正规的出厂合格证，当地水泥备案证。所有进场水泥都应以一个批号为单位去做物理性能实验，不同厂家不同标号每批应做全套物理试验。水泥质保书复印应清晰，且应填写使用单位工程名称，结构部位，注明使用的水泥编号及经手人签字。袋装水泥现场取样，属回旋窖，安定性必做，强度可5个批次做1个，属质量比较稳定水泥，安定性必须做，强度可两批做一个。袋装水泥试验以同一个水泥厂标号、同一品种、同一生产时间、同一进场日期的水泥200t为一个验收批，不足200t变为一批。散装水泥，供应商根据海运、陆运水泥进仓批号，质保书到仓库取样，对每一个批号的水泥都必须做安定性、强度试验，现场取样，同品种、同标号的

13、回转窖水泥每100t（5罐）为一批。b)砂根据砂的细度模数：粗砂（MX为3.7-3.1）,中砂为(MX为3.0-2.3),细砂MX为2.2-1.6)。配合比要根据实际使用的砂做。砂的含泥量应保证在规范要求之内。c)石子石子的级配比较合理，对粒径大级配差的石子禁止进场。石子的含泥量规范要求不大于1%，对于含泥量圈套的石子要及时冲洗后使用。d)水水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害物质。污水、ph值小于4的酸性水和含大量硫酸根的水均不能作搅拌砼用水。b.一般要求 a)施工采用试验室提供的混凝土配合比施工。 b)水下混凝土用的水泥、集料、水、外掺剂以及混凝土的配合比设计、拌和、运输等必须符合规范

14、的规定。 c)混凝土运至浇注地点时，应检查其均匀性和坍落度。如不符合要求，易造成浇灌不畅或堵管，故不得使用。 d)水下混凝土浇注应连续进行，单桩浇灌时间不宜超过4小时。 e)导管应采用直径不小于200mm的管节组成，接头应具备装卸方便，连接牢固，并带有密封圈，保证不漏水不透水，目的为避免水进入导管，导致砼离析堵管。导管的支承应保证在需要减慢或停止混凝土流动时使导管能迅速升降。 f)导管在任何时候必须保证在无气泡和水泡的情况下充满混凝土直到漏斗底部。出料口必须埋在已浇注的混凝土中2m以上，并应不大于8m。 g)浇注混凝土的数量应作记录，应随时测量并记录导管埋置深度和混凝土的表面高度。 h)浇注过

15、程中，应将孔内溢出的泥浆引流至泥浆池处理，防止周围的环境。 i)如果导管中的混凝土混入空气和水，必须立即报告监理工程师，并向监理工程师提出补救措施请求批准。 c.浇注方法 a)混凝土灌注前、清孔完毕后，应迅速安放混凝土漏斗与隔水板，并将导管提离孔底0.5m。混凝土初灌量必须保证能埋住导管0.81.3m，初灌量选用0.6m3。 b)每次灌注，必须按规定测坍落度二次，应做好试块一组(三块)，试块应标明桩号、日期、并放入水中养护。 c)灌注过程中，导管埋入深度宜保持在3m8m之间，最小埋入深度不得小于2m（埋深过多易造成埋管事故，过少易使导管埋深无法保证）。浇灌混凝土时随浇随提，严禁将导管提出混凝土

16、面或埋入过深，一次提拔不得超过6m，测量混凝土面上升高度由机长或班长负责。 d)如运到现场的混凝土发现离析和属性不符合要求时，应再进行拌制，以防堵塞导管。 e)桩身实际浇注混凝土的数量不得小于桩身的计算体积的1.05倍，不应超过计算值的1.2倍。 f)混凝土浇灌完毕后，应及时割断吊筋，等地面以上混凝土初凝再拔出护筒，清除孔口泥浆和混凝土残浆。g)导管使用后应及时清除管壁内外粘附的混凝土残浆，以防再次使用时阻塞导管。 d.钻孔桩水下混凝土的质量应符合下列要求： a)强度应满足设计要求。 b)无断层或夹层。c)桩头凿除预留部分后，无残余松散层和薄弱混凝土层。 图6-6 灌注混泥土后的成桩三、对特定

17、土层中影响钻孔灌注桩承载力的因素分析 桩侧、桩端土层性质、桩身混凝土质量等都会影响钻孔灌注桩的承载力。由于桩底软土、沉淤厚度、成孔时间及技术等会对桩的承载力产生一定影响。软土的特殊性质，经常会出现一些质量问题。坍孔、钻孔偏斜、扩孔缩孔等都是钻孔过程中较易出现的质量问题。在实际施工时，必须根据场地的具体情况,选择合适的施工机具、清孔方法及成孔时间，增大孔壁粗糙度，减少沉淤及泥皮厚度，以增大桩侧阻力；为提高侧阻力发挥，桩端应尽量置于相对较硬的土层上；同时，也要尽量延长成桩时间，避免不必要的超载预压，以提高桩的承载力；在条件允许的情况下，应尽可能采用后压浆技术，减少沉降。3.1 孔径不足形成的原因及

18、对钻孔灌注桩承载能力的影响。孔径不足在工程实践中应严格控制，否则，容易酿成严重质量事故。首先，在粘土地质中钻孔，缩颈现象时有发生，特别是在软塑、流塑状态土中钻孔，如施工不当，更容易引起缩孔或缩颈。其次，在有些情况下，由于施工人员对规范理解不透，认为钻孔灌注桩桩径允许负公差，因而为了降低施工成本，加快钻进速度，而将钻头直径减小致不足设计桩径。由于上速原因，造成钻孔灌注桩孔径不足的质量问题，将会导致：3.1.1因孔径不足，使得桩的横截面和及桩土接触周边面积减小，致使钻孔灌注桩承载能力降低。3.1.2 当缩孔严重时，桩身截面严重不足，桩本身承载能力大大降低，而这种情况，往往多发生在桩的上部软土层内，

19、桩在这部分受力一般较大，也较复杂，会因桩身强度不够而被破坏。3.1.3 当孔径不足时，钢筋笼安放比较困难，有时采取加压或上下抽动钢筋笼使钢筋笼就位，会使钢筋笼变形。这既影响了钢筋笼正常发挥作用，同时钢筋笼变形后，有些部位保护层不够，使得钢筋容易锈蚀而缩短使用寿命。3.2 泥浆对钻孔灌注桩质量的影响。泥浆质量的好坏，也是影响钻孔灌注桩质量的主要原因，泥浆不仅起护壁作用，而且对钻孔灌注桩承载能力有较大影响。3.2.1 采用合格的泥浆护壁，其护壁泥皮厚度较薄，一般在2mm左右。当泥浆质量差，含砂率高，稠度大，施工时间长时，容易在孔壁上形成较厚的泥皮，其厚度有时会超过4mm。这将大大降低桩侧摩阻力。具

20、有关测试报告，严重不合格的泥皮，可使桩侧摩阻力降低50%以上。3.2.2 泥浆质量差，含砂率太高时，孔壁泥皮形成隔水膜作用，这即容易引起坍孔，同时也会因孔壁浸泡松软而降低桩侧摩阻力。造成泥浆不合格的原因，主要是有些施工人员认为，泥浆主要是为了护壁，不影响钻孔灌注桩的质量。只要不坍孔，便可忽视泥浆质量的控制。3.3 桩底沉渣厚度对钻孔灌注桩承载能力的影响。桩底沉渣太厚，会导致桩底支承能力严重降低甚至丧失。特别是对于钻孔灌注柱桩（端承桩）来说，桩底沉渣太厚，将会造成严重质量问题。因而桩底沉渣厚度应严格控制在规范规定标准之内。造成桩底沉渣太厚的原因，主要是因为：1） 首次清孔不彻底；2） 砼灌注前未

21、进行二次清孔；3） 二次清孔与砼灌注时间间隔太长。3.4 桩身垂直度与钻孔灌注桩承载能力的关系。钻孔灌注桩垂直度容许偏差为1%。在工程实践中，若不采取有效措施对钻孔灌注桩垂直度予以控制，其质量是很难得到保证的。在某工点，采取超声波孔壁检测以对桩孔进行检测发现，有些桩孔垂直度达到2.8%，严重超过规范规定标准，另有些桩孔呈S型弯曲。如此将改变桩的实践受力状态，特别是对单桩或单排桩受力结构，其实际承载力大大降低。除此之外，砼质量，砼灌注质量，钢筋笼制作、安装等也是影响钻孔灌注桩质量的主要因素。表列出了影响钻孔灌注桩质量的各种主要因素的形成原因和后果，并制定了相应的控制措施。四、对钻孔灌注桩施工工艺

22、及质量事故的研究钻孔灌注桩由于施工过程环节多，易出现各种质量问题，如护筒出水、孔径倾斜、钢筋笼上浮、卡管等等。针对苍南县人民法院综合大楼迁建工程中钻孔灌注桩出现的一些问题，根据自己的实习所看所闻所悟到以及师傅的教导就钻孔灌注桩施工过程中易出现的质量问题进行原因分析，并提出防治措施。4.1 成孔过程中出现的质量问题及防治措施 4.1.1 护筒冒水原因：127#工程桩由于埋设护筒时周围填土不够密实。 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，使护简内保持1.0-1.5m的水头高度；钻头起落时防止碰撞护筒；发现护筒冒水时应立即停止钻孔，用粘土在孔壁周围填实加固

23、，若护筒严重下沉或移位时则应重新安装护筒。 4.1.2 钻孔偏斜原因分析：经专业仪器测量，发现56#工程桩出现钻孔偏斜现象，经分析可能存在下列原因： 一是场地平整度和密实度差而导致的钻机安装不平整或钻进过程中发生不均匀沉降以致钻孔偏斜；二是钻杆弯曲、钻杆接头间隙大而造成钻孔偏斜；三是钻头翼板磨损不一、钻头受力不均造成钻头偏离方向；四是钻进遇软硬土层交界面或倾斜岩面时钻压过高使钻头受力不均而造成钻头偏离。防治措施：先将场地平整并夯实，轨道枕木均匀着地；安装钻机时要求转盘中心与钻架上起吊滑轮在同一轴线，钻杆偏差控制在20cm以内；在不均匀地层中钻孔时应采用自重大。钻杆刚度大的钻机低速钻进；若斜孔较

24、严重的可向桩孔内回填块石和粘土，然后低锤密冲，反复矫正。4.2 下砼灌注过程中出现的质量问题及防治措 4.2.1 卡管原因分析：该工程4号桩机经常出现堵管的现象。有人的因素，也有机器的因素。原因是由于灌注导管破漏、灌注导管底距孔底深度太小、完成二次清孔后灌注砼的准备时间太长、隔水栓不规范、砼和易性差、灌注过程中灌注导管埋深过大等。防治措施：灌注导管在安装前应检查灌注导管是否存在小孔洞和裂缝、灌注导管的接头是否密封、灌注导管的厚度是否合格；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；使用的隔水栓直径应与导管内径相配，其长度应200 mm，同时具有良好的隔水性能，保证顺利排出；4.2.2 筋笼上浮原因分析：工地经常发生钢筋笼上浮的案例，钢筋笼放置后，灌注砼时被砼流动推动力克服了钢筋笼自重而上浮，特别是初灌砼自导管流出后冲击力较大，钢筋笼被砼拖顶上升。防治措施：钢筋笼安装位置定位应准确，用吊筋固定，并用桩机（或重物）连接牢固；另外加快砼灌注速度，缩短灌注时间，防止砼顶层进入钢筋笼时初凝，流动性变小而顶起钢筋笼；当发生钢筋笼上浮时，应立即停止灌注砼，并准确计算导管埋深和已浇砼面的标