1、内蒙古交通职业技术学院毕业设计（论文）题 目 钻孔灌注桩施工质量缺陷及处理方法 系 部 道路桥梁工程系 专业 班级 道桥 1301 班 姓 名 指 导 教 师 时 间 2015 年 12 月 1 日 内蒙古交通职业技术学院毕业设计（论文）目 录摘 要1第一章 结合实践施工钻孔灌注桩41.1 钻孔桩施工方法 41.2 水中钻孔说明 51.3 施工中常出现的问题 6第二章 对钻孔过程中出现的问题的有效处理和防止112.1 钻孔发生偏斜问题、现象及防治措施 112.1.1 偏斜问题及现象 112.2 在钻孔过程中发生坍孔如何处理 112.3 在钻孔过程中钻头被卡住怎么办 122.4 如何避免钻孔灌注
2、桩护筒底部孔壁坍塌 132.5 钻孔桩发生中心偏位后如何处理 14第三章 水下混凝土灌注中出现的问题及处理153.1 如何防止钢筋笼在吊装就位过程中发生变形 153.2 如何将钢筋骨架固定，使其不下沉，不偏位 153.3 如何保证钢筋笼下上浮 163.4 灌注水下砼时如何防止断桩 16第四章 灌注成桩后发现的质量缺陷及处理194.1 桩全长小于设计要求 194.2 如何保证桩柱接头质量和凿桩头应注意哪些问题 19结论21致谢22参考文献23内蒙古交通职业技术学院毕业设计（论文）0摘 要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，因为工业的发展以及人
3、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。于是工程师们借鉴了掘井技术发明了在人工挖孔中浇筑钢筋混凝土而成桩。于是在随后的 50 年之后，即 20 世纪 40 年代初随着大功率钻孔机具的研制成功首先在美国问世，二战后，世界各地特别是欧美发达国家经济复苏与发展，时至今日，随着科学技术的日新月异发展，钻孔灌注桩在高层、超高层的建筑物和重型构筑物中被广泛应用。当然，在我国，钻孔灌注桩设计及施工水平也得到了长足的发展。在钻孔灌注桩施工中，由于控
4、制不严、操作不当、地质条件的特殊性等原因，易造成施工质量缺陷。本文根据钻孔灌注桩施工经验，提出钻孔灌注桩施工中存在的质量问题并进行了分析。关键词： 钻孔 灌注桩 质量问题 防治措施内蒙古交通职业技术学院毕业设计（论文）1AbstractDrill hole filling pile is according to becomes one kind of pile which the pile method classification defines.The filling pile by earliest more than 100 year ago in 1893, because of
5、the industry development as well as the population growth, the high-rise construction increased unceasingly, but because many city ground conditions quite were bad, could not directly withstand the pressure which transmitted by the high-rise construction, the surface following has the thickness very
6、 big soft soil or the medium intensity clay level, the construction high-rise construction like still continues to use the friction pile which at that time used in common, had the very big subsidence inevitably.Therefore engineers profited from have dug a well the technology to invent have been digg
7、ing in the hole to construct the reinforced concrete artificially to become the pile.Therefore after afterwards 50 years, namely the 20th century at the beginning of 40s develop along with the high efficiency drill hole machines and tools first is published successfully in US, after World War II, wo
8、rld each place is specially the European and American developed country economic resurgence and the development, at this point, changes with each new day along with the science and technology the development, the drill hole filling pile in high-level, in the ultrahigh layer building and the heavy co
9、nstruction is widely applied.Certainly, in our country, the drill hole filling pile design and the construction level also obtained the considerable development.In drill hole filling pile construction, because the control lax, the operation does not work as, geological condition reasons and so on pa
10、rticularity, easy to create the construction quality flaw.This article according to the drill hole filling pile construction experience, proposed in the drill hole filling pile construction exists the quality question and has carried on the analysis.Key word: Drill hole filling pile quality question
11、 preventing and controlling measure内蒙古交通职业技术学院毕业设计（论文）2前 言随着我国交通基础设施建设的快速发展,钻孔灌注桩作为一种基础形式以其适应性强、成本适中、施工简便等特点广泛地应用于高铁桥梁及其它工程领域。但灌注桩属于隐蔽工程,大部分是在水下进行的,影响灌注桩施工质量的因素很多,质量检查也比较困难,因此对其施工过程每一环节都必须严格要求,稍有不慎或措施不严就会在灌注中产生质量缺陷。本人通过半年的实习生活对其桥梁钻孔灌注桩基础施工的要点、质量缺陷及其在钻孔灌注桩施工中，由于控制不严、操作不当、地质条件的特殊性等原因造成施工质量缺陷等有所认识。在此就我
12、的实习经历结合钻孔灌注桩施工经验简单的说说钻孔灌注桩的施工中常遇的一些质量问题及防治措施。内蒙古交通职业技术学院毕业设计（论文）3第一章 结合实践施工钻孔灌注桩1.1 钻孔桩施工方法(1) 场地平整：将施工场地平整压实，作为施工用地。(2) 桩位放样：测定桩位和地面高程。桩位放样时，桩的纵横向允许偏差满足验标要求，并在桩的前后左右距中心 2m 处分别设置护桩，以供随时检测桩中心和高程。(3) 护筒埋设：护筒用 510mm 厚钢板制成，内径比桩径大 2040cm。护筒四周夯填粘土，护筒顶要高出地面 50cm 以上，护筒长度不小于 2m。(4) 钻孔泥浆：选择并备足良好的造浆粘土，保证满足钻孔内泥
13、浆顶高程始终高于外部水位或地下水位 2.0m，使泥浆的压力超过静水压力，在孔壁上形成一层泥皮，阻隔孔隙渗流，保护孔壁防止坍塌。(5) 钻孔：钻机就位前，对主要机具及配套设备进行检修后开始安装就位，将钻头徐徐放入护筒内。钻机底座和顶端保持平稳，防止产生位移和沉陷，钻机的起吊滑轮线、钻头和桩孔中心三者应保持同一铅垂线。开孔时先在孔中灌入泥浆或直接注水，投入粘土，以小冲程反复冲击造浆。开孔及整个钻进过程中始终保持孔内水位高出地下水为1.52.0m，并防止溢出，掏碴后及时补水。护筒底脚以下 24m 范围内一般比较松散，采用浓泥浆（或按 1：1 投入粘土和小片石） 、小冲程、高频率反复冲砸，以促使护筒底
14、口形成“硬壳” 。避免护筒底口漏浆。冲击钻孔时，若遇到倾斜岩面，则回填粘土、小块片石并用小冲程冲砸，冲砸过程中一面挤石造壁，一面切削倾斜岩面，直至全断面进入岩石后正常钻进。冲击钻孔时，遇到岩溶发育的溶洞，需要反复填充大量的黄土夹片石进行冲钻，达到填充孔桩四周溶洞饱满，当孔桩内水头不再下降则表明溶洞已填充完成方可继续向下钻进。钻孔作业连续进行。因特殊情况必须停钻时，将钻头提至孔外，以防埋钻，并在孔口加护盖，以策安全。(6) 清孔：清孔采用换浆法，以相对密度较低的泥浆逐步把钻孔内浮悬的钻渣和相对密度较大的泥浆换出，且孔底沉渣厚度不得大于设计和规范要求。(7) 钢筋笼制作安装：按照设计图纸及施工规范
15、要求进行钢筋笼的制作，并在钢筋笼四周对称焊接耳朵，保证钢筋笼的定位并有足够的保护层，并在顶节钢筋笼上焊接 4 根加长钢筋，以固定钢筋笼。钢筋笼的绑扎及焊接工艺，施工中严格按设计要求和施工规范执行。内蒙古交通职业技术学院毕业设计（论文）4钢筋笼制作完成后，运到现场，利用钻架或汽吊及时吊放钢筋笼。为保证成孔质量，必须缩短下笼时间，尽可能增大钢筋笼的长度，较长钢筋笼分节制作，每节长 15m 左右，以减少下笼时间。为了防止钢筋笼放置偏心，以及保证混凝土保护层的厚度，每隔 2m 设一组定位钢筋或绑扎圆形垫块。钢筋笼吊放时按挂牌编号逐节起吊骨架就位。先两点水平起吊，待骨架立直后由上吊点吊入孔内。(8)二次
16、清孔：钢筋笼安装好后，根据孔深安装导管，在浇注砼前进二次清孔,使孔底沉渣厚度满足设计要求。经监理工程师检查合格并签证后，立即进行水下砼的灌注。(9)浇筑混凝土1混凝土采用拌和站拌和。混凝土坍落度控制在 1822cm 之间。混凝土灌注采用下导管水下灌注，导管采用壁厚 6mm 无缝钢管，底部距孔底 3050cm，导管要有足够的刚度和强度，导管使用前和使用一个时期后应做压水试验，并试验隔水栓能否顺利通过。水密试验时的水压不小于孔内水深的 1.5 倍压力；压水试验根据施工中可能出现的最大压力确定。导管自下而上作标尺和编号，灌注前还要进行升降试验。混凝土灌注要及时进行，若时间过长须再测沉渣，沉渣厚度超过
17、设计要求时重新清孔。2首批砼灌注前精确计算首盘砼方量，制作足够容积的漏斗，确保导管底部能被砼埋住。首批混凝土用剪球法进行。在漏斗下口隔水板，当漏斗内储足首批浇筑的混凝土量后，快速提出隔水板，使混凝土快速落下，迅速落至孔底并把导管裹住，保证首批初灌混凝土将导管埋深不小于 1m，浇筑连确认导管底部能被砼埋住后，进行正常浇注续进行。浇注开始时，要连续有节奏地进行，当导管内混凝土不满时，徐徐地浇注，防止在导管内造成高压气囊，压漏导管。导管底端要始终埋入混凝土面以下 13m，严禁把导管提出混凝土面。混凝土浇筑过程中注意观察钢筋笼是否上浮，否则采取加固措施。在浇注将近结束时，导管内混凝土柱高度相对减少，导
18、管内混凝土压力降低，而导管外井孔的泥浆稠度增加、比重增大。若出现混凝土顶升困难，可在孔内加水稀释泥浆，减少泥浆比重，使浇注工作顺利进行。3浇筑到桩身上部 5 米以内时，可以不提升导管，至规定高程再一次提出导管，拔管时注意提拔及反插，保证桩芯混凝土密实度。为确保桩顶质量，在桩顶设计高程上超灌 1.0m 以上，待混凝土凝固后凿除。1.2 水中钻孔说明1.2.1.水中钻孔说明红水河特大桥桩基施工为枯水季节施工, 红水河特大桥 2、3、6，7等桥墩内蒙古交通职业技术学院毕业设计（论文）5位于鱼塘浅水区域内，拟定基础采用编织袋围堰施工；4、5、8、15等位于鱼塘深水区域内，采用钢板桩围堰。31#位于红水
19、河中，采用钢平台施工。1.2.2.编织袋围堰方案（1）围堰填筑前的准备施工队伍进场后,首先按要求进行围堰填筑。填筑土方从取土场取用,反铲挖掘机开挖,自卸汽车运至工地,卸在上游围堰附近。编织袋由仓库运至工地堆放在围堰附近。（2）堰体填筑用编织袋装以松散的粘质土,装土量为袋容量的 1/2-2/3,袋口用麻袋线或细铁丝缝合。本工程采用有粘土心墙的围堰,堆码土袋时,上下左右互相错缝,并尽可能堆码整齐。在水中堆码土袋可用一对带钩的杆子钩送就位。在内外圈土袋堆码至一定高度或出水面后,即可填筑粘土心墙,粘土心墙的填筑采取顺坡填筑,不得直接倾倒在水中。草袋围堰结构详见“编织袋粘土芯墙围堰横断图” 。（3）桩基
20、施工钻进成孔、清孔、钢筋笼制作及安装、灌注水下混凝土等施工方法及工艺同冲击钻机钻孔桩施工”1.3 施工中常出现的问题1.3.1.偏孔当钻孔过程中遇到倾斜岩面，孤石或探头石的时候，容易发生偏孔。处理办法为在孔内回填片石和粘土块 1.5m 左右，同时调整钻机冲程于 0.6m 左右，然后继续冲孔，混合填料经反复冲砸在孔内形成高出顶板处有一个较坚硬的混合柱体，具有足够传递冲击能，达到破碎斜面的目的。同时形成坚实、圆顺的过渡孔口，为以下的钻孔作业起到良好的导向作用。当斜面倾斜严重或桩位置于溶洞边缘时，在钻进中钻头偏向软土一侧，用该法无法解决偏孔或弯孔的问题时，采用填充水下砼方法 3d 后重钻。采取反复几
21、次回填大片石或混凝土后，一般可以解决。但地质差异很大，岩面倾角 450以上时，纠偏十分H1:0.5下m8:.1:0.5下下c:.8m下 下 内蒙古交通职业技术学院毕业设计（论文）6困难，采取了改进钻头形式、小钻头先行、回填片石、回填混凝土等诸多措施，但进展十分缓慢，此时应注意钢丝绳的磨损情况，防止吊钻头。1.3.2.岩溶红水河特大桥地质复杂，岩溶发育，对桩基施工产生不利影响，具体表现形式为塌孔、漏浆、缩孔、串孔等，在施工过程之中，要排除合理的桩基施工顺序：按先长桩后短桩、先低位桥墩上的孔桩后高位上的孔桩，先周边后中间的孔桩。具体处理溶洞的办法主要有三种：1. 回填法回填是处理溶洞的基本和较为有
22、效的方法。根据溶洞大小备足水、粘土、片石等必备材料，确保在孔内泥浆突然流失时，及时补充孔内水头，不致发生塌孔。钻孔进入岩溶地层时，投入大量潮湿的粘土块和片石并立即补水，利用钻头冲击粘土块和片石挤入溶洞及其裂缝中，堵住溶洞和岩溶裂隙，形成一个封闭的环形壁，完成钻孔桩施工成桩。施工中注意以下几点： (1) 钻至离溶洞顶部 1 米左右时，准备足够的小片石（粒径为 1020cm）和粘土，粘土要做成泥球（1520cm 大小） ，对于半充填和无充填物的溶洞要组织足够的水源。(2) 钻至离溶洞顶部 1 米左右时，在 11.5m 范围内变换冲程，逐渐将洞顶击穿，防止卡钻。(3) 对于空溶洞或半充填的溶洞，在击
23、穿洞顶之前，应有专人密切注意护筒内泥浆面的变化，一旦泥浆面下降，应迅速补水，然后根据溶洞的大小按 1：1 的比例回填粘土和片石，进行冲砸堵漏，只有当泥浆漏失现象全部消失后才转入正常钻进。如此反复使钻孔顺利穿越溶洞。(4) 对于溶洞内填充物为软弱粘性土、淤泥或砂砾的溶洞，进入溶洞后也必须向孔内投入粘土、片石混合物（比例 1：1） ，冲砸固壁。如果溶洞中充填砂砾，可能钻进过程中还较为顺利，但清孔时，发现越清孔，孔底沉碴越高的情况。原因是未清孔时，泥浆比重大，可稳定溶洞内沙砾，清孔后，泥浆比重降低，沙砾流出。经反复清孔，才满足要求。采取片石回填，有利固结沙砾，减少清孔时间。(5) 钻头穿越溶洞时要密
24、切注意钢丝绳的情况，以便判断是否歪钻。若歪钻应按1：1 的比例回填粘土和片石至溶洞顶板 0.5 米以上，重新冲砸。2. 护筒法钢护筒有定位、保护孔口、维持超压力的重要作用，其位置应埋设准确和稳定。钢内蒙古交通职业技术学院毕业设计（论文）7护筒跟进是采用震动锤将钢护筒下沉穿过覆盖层而落到岩面。钢护筒跟进一般分为单护筒跟进和双护筒跟进，根据设计提供的地质钻探资料，对溶洞深度在 15 米以上且溶洞发育较大的空溶洞一般采用双护筒成孔工艺，对溶洞离地面较近，一般 15 米以内的较大空溶洞，采用单护筒延长护筒工艺。护筒跟进视情况采用单一护筒跟进工艺或护筒跟进与钻孔注浆一起使用的工艺。单护筒下沉：钢护筒根据
25、桩径大小、地层条件分别采用 610mm 厚钢板卷制焊接成圆形，直径较桩径大 50mm，护筒长依据地质、水文情况选定，由单节或多节短护筒焊接而成。钢护筒的埋设过程为：第一节由人工埋设，使筒顶高出地面 30cm，焊接第二节后，在护筒顶放置打板(50mm 厚钢板制作)，利用钻机提起钻头，将钢护筒冲击入土，然后冲孔，孔深达到护筒底后，再焊接第三节护筒，如此循环，直至达到需要深度。深度根据土层和溶洞发育情况确定。 （2）双护筒下沉施工先大钻头钻进，大护筒跟进，穿越溶洞后采用砂砾土进行回填，之后再采用与设计孔径一致的钻头钻进，采用相配套的较小护筒重新成孔的二次成孔工艺，确保成孔质量。钢护筒的直径及加工数量
26、应根据设计桩径和地质钻探资料来确定；钢护筒分节长度根据吊装能力和条件确定，一般为 2-4 米。同时钢护筒在加工时焊接缝必须符合设计要求，不得漏水。为保证钢护筒下沉位置准确，可安装导向架进行定位；当钢护筒在施工过程中出现倾斜，应立即停止作业，查明原因并进行纠偏。护筒埋设好后，护筒中心与设计桩位中心偏差不得超过 50mm，斜度不得大于 1%。采用护筒跟进工艺很大程度上可降低塌孔风险，提高成孔效率，但仍免不了发生孔壁坍塌的情况，由于施工中很难作到随钻进护筒随跟进，一般均差 1 米左右，也常发生孔内泥浆突然流失造成塌孔情况。垂直度控制较难，所以一般不采用。3. 注浆法注浆溶洞预处理的目的是为了加固溶洞填充物和填满溶洞空间并达到一定的强度（20MPa 以上） ，防止钻孔桩施工时泥浆流失、流砂及坍孔等情况的发生，保障成孔及水下混凝土浇注等一系列施工工序的顺利完成。溶洞预处理施工，在钻孔桩施工之前进行，相当于在桩基础施工过程中，于钻孔桩施工工序之前加入一道预处理工序，与桩基施工的各工序一起形成流水作业。具体做法如下：
