1、第一章 绪论 第一节 冲（钻）孔灌注桩施工技术的产生、发展和现状二十世纪初，随着现代化工程建筑、交通、水利水电等大型建筑物的发展，需要采用承载力大的深基础。冲（钻）孔灌注桩基础产生于 20 世纪 40 年代，随世界各地经济复苏和发展，高层、超高层建筑物和重型构筑物的不断兴建，冲（钻）孔灌注桩基础以其一系列优点作为深基础的一种，在世界范围内得到了迅猛发展。冲（钻）孔灌注桩的优点表现为:1.冲（钻）孔灌注桩可大量减少土石方工作量，从而减轻工人的体力劳动，缩短施工周期。2.冲（钻）孔灌注桩基础适应性强。对各种土层、岩层都可进行施工，且不受地下水位高低的限制和影响，不必进行降水工作和放坡。对邻近建筑物
2、没有影响，无噪音、振动公害，既可在室外也能在室内进行施工。3.单桩承载能力大。其承载能力有几十吨到几百吨甚至几千吨，既能承受垂直荷载，又能承受水平荷载。冲（钻）孔灌注桩根据需要可嵌入基岩一定深度，使桩更加结实牢靠。4.抗震性能好。据唐山大地震后调查表明，凡是采用冲（钻）孔灌注桩基础，其上部结构受震害均较轻，变形也较小。5.能大幅度降低工程造价，节省劳动力。一般基础工程的造价约占整个工程造价的2030% 左右，而采用冲（钻）孔灌注桩基础约占 15-20%左右。随着冲（钻）孔灌注桩应用的日益增加，其重要性日益引起有关科研设计部门、钻探设备制造厂商、施工单位与承包公司的重视，使得冲（钻）孔灌注桩施工
3、技术和工艺日渐成熟。第二节 冲（钻）孔灌注桩施工项目中现存问题及原因分析尽管冲（钻）孔灌注桩施工技术和工艺己比较成熟，但在很多工程项目中出现了这样或那样的质量问题。像孔壁坍塌、冲（钻）孔倾斜、桩基承载力不足:桩身混凝土质量低，出现蜂窝、孔洞、断桩事故，桩头混凝土强度低等。出现这些质量问题的原因主要在于:冲（钻）孔灌注桩施工项目本身是一个工序较多，技术要求较高，工作量较大，并需在一个短时间内连续完成的地下(或水下 )隐蔽工程，而很多施工单位又没有一个完善、有效的质量管理体系，从而在冲（钻）孔灌注桩施工项目的产品实现过程中，对全过程的质量控制与管理不利，造成这样或那样的质量问题。第三节 本文的研究
4、内容和技术路线本文研究内容:主要是将加强质量管理原则和要求应用到冲（钻）孔灌注桩施工项目产品实现的过程控制和管理中去，服务于冲（钻）孔灌注桩施工项目，通过对冲（钻）孔灌注桩施工项目的产品实现全过程的有效控制和管理，避免质量事故的发生。技术路线 :1.结合本人实际工作经验和冲（钻）孔灌注桩施工性质和冲（钻）孔灌注桩施工工艺流程，对冲（钻）孔灌注桩施工项目的产品实现过程进行识别。把冲（钻）孔灌注桩施工项目的产品实现看作一个大的过程，将其关键环节看作分过程。2.将加强质量管理的原则和要求应用到这些分过程中，使冲（钻）孔灌注桩施工项目的产品实现过程中的各个环节都得到有效控制和管理。3.在整个冲（钻）孔
5、灌注桩施工项目的产品实现过程中，及时进行总结、分析，提高施工企业的管理水平，使施工企业的质量管理体系作到持续改进。第二章 工程概况福厦高速铁路是以客运以主，客货兼顾，城际间高标准、环保型的快速通道。线路技术标准路段速度为：福州福州南公里小时，福州南锦园公里小时，锦园厦门公里小时。福州市采取东进西出方案，客货分线进福州站。厦门要双线进岛。福清、莆田、泉州三地因车站离市区近、方便旅客上下车，这些地方为首选设站处。本人在福厦高速铁路同安段沈井特大桥桩基施工工地实习,该工程基础采用冲（钻）孔灌注桩，桩长 1030m 桩径 1250mm。采用冲击正循环钻进成孔。第一节 工程地质一、场地地形地貌拟建物场地
6、属晋江冲积平原地貌单元，场地原为空地，上部为杂填土和第四纪淤积土，中部为冲洪积土，下部为花岗岩强风化和中微风化层。二、场地岩土层特征根据铁道第四勘察设计院福州勘察设计院提供的，在勘察深度范围内场地内自上而下划分为十二层，其地质情况：填土：褐灰杂色，成分以粉质粘土为主，表层含碎砖断瓦、碎块石及生活垃圾等。厚度为 1.105.40m。粉质粘土：褐黄、灰黄等色，饱和，可塑。成份以粉粘粒为主，含有氧化铁、高岭土及少量石英砂等，干强度中等。厚度 0.55-3.20m。粉质粘土：深灰色，具高压缩性，干强度高。厚度 0.60-3.60m。含泥中砂：褐黄、褐灰色，饱和，以中砂为主，局部为粗砂。厚度 1.801
7、1.50m。含泥砾粗砂：褐黄、褐灰色，饱和，以砾粗砂为主，局部为中粗砂。厚度1.009.50m。淤泥夹砂：深灰色，流塑，饱和，具高压缩性，干强度较高。厚度 1.557.70m。粉质粘土：褐黄等色，饱和，可塑。成分以粘粒为主，含氧化铁、高岭土及少量石英砂等。厚度 1.301.80m。含泥砾粗砂：褐黄色，饱和，以砾粗砂为主。厚度 0.356.00m。砂卵砾石：褐黄色，饱和，中密，卵石分布不均匀，一般在3040左右，部分在 5060。厚度 0. 507.70m。残积砂质粘性土：褐黄间灰白色，饱和，硬塑，系中粗粒花岗岩风化土。厚度0.40m。强风化花岗岩：灰白、褐灰色等，坚硬，随深度增加逐渐变硬。厚度
8、0.4012.30m。中风化花岗岩：灰白色，上部岩芯成块状，下部岩芯呈术状和条状，为且粒花岗岩结构。厚度 3.306.70m。第二节 主要技术要求1、钢筋笼的要求：钢筋笼直径及制作应符合设计要求，有条件时宜整根桩制作与吊装，也可分段制作，每段长度约 50009000mm，现场可采用双面或单面焊接，接缝长度10d（单面） 、5d（双面） ，应尽量减少接头，接头应相互错开 35d，且不少于 500mm，在此区段范围内，一根钢筋不得有两个接头，箍筋采用螺旋箍，主筋间距要均匀相等，箍筋、加强筋均与主筋点焊，主筋保护层厚 70mm，为保证钢筋笼有足够的保护层，制作钢筋笼时应设置长度 6070mm 的定位
9、环或垫块等措施。2、钢筋笼堆放及运输过程，严防扭转 及弯曲。3、下钢筋笼时应吊直，对准，缓慢下降，避免上浮。4、为保证钢筋笼位置的准确，要采取导向和护壁措施，避免切削孔壁泥皮造成塌孔。5、每根桩必须进行严格的清孔，要求在成孔及下钢筋笼后分别进行两次清孔，清孔后应立即浇灌混凝土，若间隔时间太长， （原则上当天成孔，当天灌注混凝土） ，在浇灌前应再清孔一次，控制最后孔底沉渣厚度50mm。6、水下 C20 商品砼采用汽车泵送（输） ，砼运输车应及时供应，以保证成桩质量。7、施工时应按设计桩顶的标高要求，提前测算好砼的用量，掌握好砼的灌注量，使之保证凿除桩顶浮浆层后砼的质量，又不至于凿去太多而造成不必
10、要的浪费。超灌量按第 10条要求进行。8、浇灌混凝土时，要保证混凝土首灌量，保证埋管深度不少于 2m，严禁导管提出混凝土面，同时也不能埋管太深，以免提管困难。9、为保证混凝土质量，应将商品混凝土的塌落度控制在 16cm22cm 左右。10、为保证桩混凝土成桩质量，混凝土浇灌超灌量必须600mm 以上。11、灌注桩除设计说明要求外，还应符合“JGJ94-94” 建筑桩基技术规范 、“GBJ2002-83”地基和基础工程施工及验收规范 、 “DBJ13-07-91”建筑地基基础勘察设计规范中有关规定中有关规定及质量验收标准。第三节 施工工艺施工工艺流程（图 2-1）：放样定位复核检查护筒 埋设护筒
11、 校正护筒设备检查维修 安装设备 设备试运转开孔钻进校正孔深 清 孔 测定泥浆性能终孔验收吊放钢筋笼 验收钢筋笼下放导管 检查导管灌注前清孔 测定沉渣厚度水下砼灌注 测试砼 制作砼起拔导管 制作砼试块桩顶砼标高控制 砼养护单桩资料整理 质量评价图 2-1 工艺流程第三章 施工过程中的质量控制施第一节冲（钻）孔阶段的质量控制冲（钻）孔阶段是保证桩位、桩长、桩直径和桩的倾斜度的关键阶段。该阶段的失败，轻则会造成经济损失，重则会造成重大质量事故，冲（钻）孔阶段过程控制如下：一 场地准备合理安排生产和生活用房、施工便桥和便道，做好工地供电、供水的准备，平整场地、移拆场内障碍物，是为施工创造良好条件的必
12、要准备仁作。冲（钻）孔场地的平面尺寸应按桩基设计的平面尺寸，钻机数量和钻机底座平面尺寸，钻机移位要求、施工方法以及其他机具设施布置等情况确定。施工场地或工作平台的高度应考虑施工期间可能出现的高水位或潮水位，并应高出施工水位以上 0. 51.0m。冲（钻）孔场地有时受地形、施工水位、桩顶标高等因素的影响，需要进行特殊处理，现分以下情况分别介绍:1、 场地为旱地时，应平整场地，清除杂物，换除软土，夯打密实。钻机底座不宜直接置于不坚实的填土上，以免产生不均匀沉陷。2 、场地为陡坡时，可用枕木或木排架搭设坚固稳定的工作平台。3、 场地为浅水时，宜采用筑岛方法。当水不深，流速不大，根据技术经济比较，采取
13、截流或临时改河方案有利时，也可用这些方案，改水中冲（钻）孔为旱地冲（钻）孔。4 、场地为深水时，可搭设水上上作平台。工作平台可用木桩、钢筋混凝土桩作基础，项面纵横梁、支撑架可用木料、型钢或其它材料搭设。平台应能支承冲（钻）孔机械、护筒加压、冲（钻）孔操作以及灌注水下混凝土时可能发生的重量，要有足够的刚度，保持稳定。并考虑洪水季节能使钻机顺利进入和撤出场地。5、场地为深水且水流平稳时，钻机可设在船上冲（钻）孔。但必须锚定稳固，以免造成偏位、斜孔等事故.二、测量放样现在多数桥梁工地均采用全站仪进行放样，一般每座桥都在四个角设置 4 个控制桩，根据事先计算好的各桩桩位用全站仪进行放样。测量放样工作是
14、决定桩是否偏位的决定环节。建议架好全站仪后先用两个(任选两个，一般选择对角两个控制桩来进行放样工作，打设木桩，待全天需要放样的桩位全部完成后改变全站仪位置，利用另外两个控制桩立刻复测所放桩位，如图 3-1 所示:图中 A. B, C, D 四点为桥的四个控制桩位置。第一步，在 a 点架设全站仪，利用 B. C 两个控制桩放出 M 点的桩位;第二步，所有今天需放样的桩位放样工作完毕后立即在 b 点重新架设全站仪，利用 A. D 两点复测 M 点桩位。如果两次结果超过规范规定，应首先符合四个桩位(A, B. C, D)是否有移动，同时要与相邻施工单位的控制桩进行闭合。确认无误后，再进行第二次放样与
15、复核工作，直到误差在规范规定范围内确定无误.图 3-1 施工放样桩位布置图三、埋设护筒护筒有固定桩位、锥头导向、隔离地面水并保证泥浆在孔内高出地下水位或施工水位一定高度、形成静水压力、以保护孔壁不致坍塌等作用。因为施工场地均为浅水或旱地，所以冲（钻）孔灌注桩施工一般采用钢护筒，而且钢护筒有密封性好、拆装方便、可重复使用等优点。(一)护筒的直径与制作根据施工的实际需要和自己的经验，钻机分为冲击锥和正反循环回转钻两类(因为施工一般均使用这两种钻机) 。本工程采用的是冲击锥钻机，冲击锥钻机所使用的护筒内径比冲（钻）孔灌注桩直径宜大 3040cm，.护筒一般使用 5mm 厚的钢板卷制，分 23 片拼成
16、，外加加强箍，每节高度为 1. 52. 0m。每节上下端各用厚 l0mm 的钢板焊成的法兰以备连接。最下节护筒的下端要设刃脚，直径误差应不大于 10 毫米，水平高差应不大于 10 毫米，接长时接缝内应加橡胶垫板井拧紧螺栓，以防漏水。钢护筒接头处要求内部无突出物，能耐拉、压、不漏水。(二)钢护筒埋设后的顶端高度1、采用冲击正循环方法冲（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. 01. 5m 以上; 当地质不良、容易坍孔时，应高出地下水位 1. 52. 0m 以上；2、采用其它方法冲（钻）孔时，护筒顶端宜高出地下水位 1. 52. 0m;3、当护筒处于旱地时，
17、应高出地下水位 1. 52. 0m 外，还应高出地面 0. 3m;4、孔内有承压水时，应高于稳定后的承压水位 2. 0m 以上，若承压水位不稳定或稳定后的承压水位高出地下水位很多，应先作试桩，鉴定在高承压水地区采用冲（钻）孔灌注桩的可行性；5、处于潮水影响地区时，应高于最高水位 1.52. 0m 以上，并需采用稳定护筒内水头的保障措施。(三)钢护筒底端埋设深度1、旱地或浅水处:对于粘性土不小于 1.01. 5m;对于砂土应将护筒周围 0. 51. 0m 范围内挖除，夯填粘性土至护筒底 0. 5m 以下；2、冬季施工应埋入冻层以下 0. 5m;3、河床软土、淤泥层较厚处，应尽可能深入到不透水层粘
18、性土的 11. 5m:河床下无粘性土层时，应沉入到大砾石、卵石层内 0. 51. 0m;河床为软土、淤泥、砂石时，护筒底埋置深度应经过仔细研究决定，但不得小于 3. 0m;4、有冲刷影响的河床，应埋入局部冲刷线以下不小于 1. 01. 5m。四 泥浆的制备冲（钻）孔灌注桩施工与一般勘探孔施工的最大区别是冲（钻）孔的容积很大，因而泥浆量大。结合经济方面的考虑，通常情况下就没有必要使用粘土或膨润土制作的泥浆来护壁，而采用清水钻进自然造浆。但在开孔是砂性重、稳定性差的松散易塌地层，且地层厚度又较大时，必须采用人工泥浆，一般由粘土和水拌合而成。五 冲（钻）孔冲（钻）孔阶段是决定钢筋混凝土冲（钻）孔灌注
19、桩的长度、直径及倾斜度是否满足要求的决定性阶段，应从以下几方面加强控制:(一) 冲（钻）孔前的检杳钻机就位前，应对钻机的各项准备工作进行检查，包括场地布置与钻机座落处的平整和加固，主要机具的检查与安装，配套设备的就位及水电供应的接通等。 如果是在河水或潮水涨落较大处冲（钻）孔时，应派技术人员调查附近的水文及气象资料，必要时采取措稳定冲（钻）孔内的水头。(二) 冲（钻）孔阶段的注意事项(主要介绍冲孔钻进)1、钻机安装就位后，底座和顶端应平稳，在钻进过程中不应产生位移和沉陷，冲击钻架顶部的起重滑轮槽缘的铅垂线应对准桩孔中心，其偏差不得大于 2cm。2、用冲击法冲（钻）孔时，为防止邻近孔壁被振动坍塌
20、和影响邻孔已灌注混凝土的凝固，应待邻孔混凝土灌注完毕且达到一定强度后，方可开钻。3、开钻时应先在孔内灌注泥浆，泥浆比重根据土层情况而定。一般土层可用 1. 101. 25。松散易坍土层用 1. 25 1. 6。如孔中有水，可直接投入粘土用冲锥以小冲程反复冲击造浆。4、在整个钻进过程中，应始终保持孔内水位高出地下水位(或河中水位)1. 52. 0 米，并按通过的地层使孔内泥浆符合规定的各种指标。掏渣后应及时补水。5、护筒底脚以下 2 4 米范围内属河床表面，一般比较松散，应认真施工。一般粘性土层可采用浓泥浆、小冲程、高频率反复冲砸，使孔壁坚实、不坍、不漏。在砂及砂卵石等松散层，可按 1:1 比例
21、投入粘土和小片石 (粒径不大于 15cm)，用十字型锥头小冲程反复冲击，使泥膏、片石挤入孔壁。必要时须重复回填反复冲击 23 次。 当有流砂现象时，宜加大粘土减少片石的比例，按上述方法进行处理，力求孔壁坚实。第二节清孔阶段的质量控制一 清孔的目的清孔的目的是抽、换孔内泥浆，清除钻渣和沉淀层，尽量减少孔底沉淀厚度，防止桩底存留过厚沉淀土而降低桩的承载力。此外，清孔还为下一个工序灌注水下混凝土创造良好条件，使测深正确，灌注顺利，保证混凝土质量。终孔检查后，应即清孔，不得间隔时间过久，以致泥浆、钻渣的沉淀增多，造成清孔工作的困难甚至坍孔。清孔后应在最短时间内灌注混凝土。二 清孔的质量要求清孔后要对冲
22、（钻）孔灌注桩成孔质量进行全面检查，具体要求见表 3-1表 3-1 成孔质量指标编号 项目 允许偏差1 孔的中心位置 群桩:不大于 10cm 单排桩:不大于 5cm2 孔径 不小于设计桩径3 倾斜度 直桩:小于 1/100 斜桩:小于2.5%4 孔深 应不小于设计孔深5 孔内沉扎厚度 不大于 0.4d0.6d(d 为设计桩径)6 清孔后泥浆指标 相对密度 1.051.2 粘度 1730s三 清孔方法清孔方法应根据设计要求、冲（钻）孔方法、机具设备条件和土质情况决定。目前采用的有抽浆、换浆、掏渣和喷射等几种清孔方法。抽浆清孔比较彻底，适用于各种冲（钻）孔方法的摩擦桩、支承桩和嵌岩桩。换浆法是多用
23、于正循环钻机，于终孔后不进尺，继续循环换浆、清渣，适用于各种土层中的摩擦桩。掏渣法是用掏渣筒、冲抓锥或大锅锥掏清孔底沉淀，适用于冲抓、冲击冲（钻）孔。喷射法常配合其它方法在清孔前、清孔过程中或清孔后使用。冲击正循环一般都采用换浆和掏渣相结合的方法清孔。为减少沉淀厚度，便于清孔工作，应保持泥浆有较好的稳定性。可在泥浆中加入适量的碳酸纳以提高泥浆粘度和胶体率。清孔时应注意以下事项:1、不论采用何种清孔方法，在清孔排渣时，必须注意保持孔内水头，防止坍孔;2、柱桩应以抽浆法清孔，清孔后，将取样盒(即开口铁盒) 吊到孔底，待灌注水下混凝土前取出检查沉淀在盒内的渣土;3、用换浆法或掏渣法清孔后，孔口、孔中
24、部和孔底提出的泥浆的平均值应符合质量标准要求;灌注水下混凝土前，孔底沉淀厚度应不大于设计规定;4、不得用加深孔底深度的方法代替清孔.第三节混凝土拌制阶段的质量控制水泥是水泥混凝土强度高低的决定性因素，近年来用于冲（钻）孔灌注桩的水泥多为唐山产的盾石牌水泥，无论使用何种水泥，我们均按批量进行抽检，每 100 吨为一批。水泥性能除应符合国家现行标准的要求外，其初凝时间用标准方法试验不得早于 2. 5 5 小时。混凝土的实际配制标号宜比设计标号提高 05%. 选用水泥标号时，应以能使所配制的混凝土强度达到要求、收缩小、和易性好和节约水泥为原则，以其软练胶砂强度(Mpa)表示时，对于 30 号以下的混
25、凝土宜为混凝土标号的1. 2 2. 2 倍;对于 30 号以上的混凝土宜为混凝土标号的 1. 0 1. 5 倍。水泥应符合现行国家标准，并附有制造厂的水泥品质试验报告等合格证明文件。水泥进场后，按其品种、标号、证明文件以及出厂时间等情况分批进行检查验收。对用于重要结构的水泥或水泥品质有怀疑时，应进行复查试验，为快速鉴定水泥的现有标号，也可用促凝压蒸法进行复验,袋装水泥在运输和储存时，应防正受潮，堆垛高度不宜超过十袋。不同标号、品种和出厂日期的水泥应分别堆放。散装水泥的储存，尽可能采用水泥罐或散装水泥仓库。水泥如果受潮或存放时间超过三个月，应重新取样检验，并按其复验结果使用.混凝土的细骨料，一般
26、应采用级配良好、质地坚硬、颗粒洁净的河砂或海砂。混凝土的粗骨料，应采用坚硬的卵石或碎石，应按产地、类别、加工方法和规格等不同情况，分批进行检验，机械集中生产时，每批不宜超过 400m3;人工分散生产时，每批不宜超过 200m3.拌合用水的选择规范中规定:拌制混凝土用的水，应符合下列要求:1、 水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质或油脂、糖类及游离酸类等:2、 钢筋混凝土结构不得用海水拌制混凝土。人、畜饮用水，一般能满足上述条件的规定。为了便于控制工程质量、减少试验费用，混疑土拌合用水一律使用人、畜饮用水。第四节 钢筋笼的质量控制钢筋笼是承受桩身受压和受弯的主要部件，所以要认真检查。一
27、钢筋的检查对钢筋的检查主要检查钢筋原材料、搭焊接头和对焊接头。钢筋原材料主要检查受拉和受弯，焊接头主要检查受拉，对焊接头主要检查受拉和受弯钢筋检杳要按批量进行，每一批钢筋进场后都要按规范要求抽取一定数量的样品进行检查。接头焊接应每天抽取样品进行检查.二 钢筋笼的制作钢筋骨架可用木卡板成型法、箍筋成型法、加强箍成型法或钢管支架成型法，操作要点如下:1、木卡板成型法每隔 3 米左右放一块木板(参见图 3-2),把主筋放入凹槽，用绳绑好，再将螺旋筋或箍筋套入，用铅丝向土筋扎牢，然后松开绑绳，卸去卡板，随即将主筋与螺旋筋或箍筋焊牢。图 3-2 木卡板成型法示意图2、箍筋成型法在箍筋圈上标出主筋位置，同
28、时在主筋上标出箍筋位置，然后在水平的工作台上放好主筋长度范围内的箍筋圈，将两根主筋伸入箍筋圈内，照上述标记对准位置，依次扶正钢筋一焊好，再将其佘主筋穿进箍筋圈内焊成骨架。3、加强箍成型法为了不妨碍螺旋筋的绑扎，一般把加强筋设于主筋内侧，制作时，按设计位置做好加强箍，并标明主筋位置;把主筋摆在平整的工作台上，并标明加强箍的位置。焊接时，以加强箍筋上任一主筋的标记对准主筋中部的加强箍的标记，扶正加强箍并用木制直角板校正加强箍与主筋互相垂直后进行点焊。在一根主筋上焊好全部加强箍后，在骨架两端各占一人转动骨架，将其余的主筋逐根照上法焊好，然后抬起骨架搁于平面支架上，套入螺旋筋，按设计位置布好螺旋筋并绑
29、扎于主筋上，然后点焊牢固。三 钢筋笼的检查钢筋笼的检查内容及允许偏差见表 3-2表 3-2 钢筋笼加工检查内容表第五节水下混凝土灌注阶段的质量控制水下混凝土的灌注阶段是冲（钻）孔灌注桩施工的第二个重要阶段，应予特别注意。一 钢筋笼的运输与起吊(一)骨架的运输总的要求是:无论采用什么方法运输骨架，都不得使骨架变形。当骨架长度在 6 米以内时，可用平板车直接运输，当长度超过 6 米时，需在平板车上加托架。 在场内运输时，若受地形或运输工具的限制，亦可用人工抬运。抬运时，应在若干加劲筋处尽量靠近骨架中心穿入抬棍，各抬棍受力要均匀.(二)筋笼的吊放钢筋笼吊起后对准冲（钻）孔中心缓慢下放至设计标高。就位
30、后牢固地定位。对分段制作的钢筋介架，当前一端放入孔内后即用钢管临时搁置在大梁或护筒口，再起吊另一端，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钻机大梁或孔口上。钢筋骨架的顶面和底面标高应符合设计要求，误差不得大于士 5 厘米。 下放钢筋骨架应防止碰撞孔壁，下插过程中要观察孔内水位变化。如下插困难，应查明原因，不得强行下插。一般采用正反旋转，慢起慢落数次逐步下放。二 水下混凝土的灌注1、灌注水下混凝土是冲（钻）孔桩施上的重要上序，应特别注意，冲（钻）孔应经成孔质量检验合格后，方可开始灌注工作。2、灌注前，对孔底沉淀层厚度应再进行一次测定。如厚度超过规定，可用前述喷射法向孔底
31、喷射 35 分钟，使沉渣悬浮，然后立即灌注首批混凝土。3、剪球、拔栓或开阀，将首批混凝土注入孔底后，立即测探孔内混凝土面高度，计算出导管的埋置深度，如符合要求，即可正常灌注。如发现导管内大量进水，表明出现灌注事故，应按事故处理方法进行处理。4、灌注开始后，应紧凑地、连续地进行，严禁中途停工。在灌注过程中要防止混凝土拌合物从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底。使泥浆内含有水泥而变稠凝结，而使测深不准确。灌注过程中，应注意观察导管内混凝土下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土面高度，正确指挥导管的提升和拆除。导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升。如导管法兰卡挂钢筋骨架，可转动导管，使其脱开钢
32、筋骨架后，移到冲（钻）孔中心。当导管提升到法兰接头露出孔口有一定高度便可拆除 1 节和 2 节导管视导管长度和工作平台的高度而定,除导管动作要快，时间一般不宜超过 15 分钟。5、在灌注过程中，当导管内混凝土片、满，含有空气时，后续混凝土要徐徐灌入，不可整斗的灌入漏斗和导管中，以免在导管内形成高压气囊，挤出管节间的橡皮垫，而使导管漏水。第四章 施工中泥浆的作用分析冲击正循环中主要是依靠泥浆的浮力及粘附力来排渣的,因此,钻进时对泥浆的要求很高。泥浆比重不能太小,太小则不能提供足够的浮力让钻渣浮出;泥浆也不能太浓,太浓的泥浆会在孔壁产生较厚的泥皮,造成清孔困难,如控制不当,将会大大降低桩周摩阻力。
33、因此，在冲（钻）孔施工中应严格控制泥浆的指标。从泥浆在混凝土冲（钻）孔桩施工中作用可以看出，泥浆的性能是确保冲（钻）孔桩质量的关键环节。一 泥浆作用（一）保护孔壁通过泥浆或清水在护筒内维持一定的水头高度，形成对孔壁的静水压力来保护孔壁。对于砂、砾、卵石层，通过泥浆对孔壁的静水压力和泥浆在孔壁形成的泥皮，阻隔孔外水向孔内渗流，同时也阻隔孔内泥浆向孔壁渗流，起到保护孔壁的作用。但孔壁的泥皮对灌注桩的摩阻力有影响。对于砂石层等稳定性差的松散易塌地层，必须采用人工泥浆。（二）悬浮钻渣根据悬浮理论，泥浆悬浮钻渣的能力与泥桨上返速度及泥浆的密度成正比，但要具体问题具体分析，在冲击正循环钻进中，泥浆悬浮钻渣
34、的能力是关键问题，而对人力或机动推钻、反循环钻进、冲抓钻进，泥浆的护壁作用上升为关键问题。在土层中成孔时，这一作用比较明显。在土层中用浆护壁法成孔，只需用较小功率的设备，就能钻出较大直径和较深的孔，而同样直径和深度的孔，用干钻法成孔时，所需的设备功率就大得多。二 泥浆的性能指标1、相对密度。泥浆的相对密度是泥浆密度与 4时水的密度之比。冲击正循环钻进的泥浆相对密度。开孔时宜用相对密度 1.2 左右, 的泥浆，以防止孔壁水化而引起护筒下沉。在粘性土层、粉土层中钻进时，原土自然造浆，随着造浆过程的不断进行，泥浆相对密度会越来越大，会严重影响钻进速度，应不断加清水稀释将泥浆相对密度控制在 1.3 以
35、下。用清水稀释后，总的泥浆量就会增多。当无法容纳时，就必须将浓泥浆放掉。废浆排放条件是影响成孔速度的关键因素之一。在砂土和较厚的夹砂中成孔时，就需要有一定的泥浆相对密度来保持孔壁和悬浮钻渣，泥浆相对密度可视情况增大至1.31.5。2、粘度。粘度是液体或混合液体运动时，各分子或颗粒之间产生的内摩擦力。粘度大，护壁能力和悬浮钻渣能力强，但易糊钻，泥浆泵抽吸不易，也不利于泥浆的沉淀净化再使用；粘度太小，钻渣易沉淀，对悬浮钻渣及防止孔壁渗漏不利一般地层的粘度以1622s 为宜，松散易塌地层以 1928s 为宜。3、含砂率。含砂率是泥浆内所含砂和粘土颗粒的体积百分比。含砂率大，会降低粘度，增大相对密度，
36、造成泥皮松散，护壁不牢，增加孔内沉渣厚度，同时易磨损泥浆泵，泥浆循环停止时易埋钻。故冲击正循环钻进，对泥浆的含砂率指标要求较严。新制泥浆的含砂率不宜大于 4%,清孔后泥浆的含砂率不得超过 8%。4、胶体率。泥浆中粘土颗粒分散和水化程度。胶体率高的泥浆，粘土颗粒不易沉淀，孔底沉淀少，形成泥皮保持孔壁能力强。冲击正循环的泥浆胶体率大于 9095%。5、酸碱度。以 pH 值表示，pH 值等于 7 时为中性泥浆，小于 7 时为酸性，大于 7 时为碱性。pH 值一般以 810 为适当。三 泥浆的作用机理分析（一）泥浆护壁稳定性分析1、地层压力分析 钻进之前，地壳内的岩层处在原始力学平衡和相对稳定状态。钻
37、头钻穿岩层后改变了井壁周围岩土所承受的原始应力，使之失去了原始平衡的稳定条件而发生应力集中，在上部地层压力作用下迫使井壁岩石向井内移动，造成井壁失稳破坏而坍塌。与任何一种材料相似，孔壁岩土的失稳是由于在外力作用下其内部应力状态发生变化超过了其强度极限所导致的。因此，从理论上分析泥浆护壁的力学稳定性，应该先从地层压力入手。 （1） 由上覆地层造成的垂向压力（41）式中：-上覆地层比重； h-地层深度，m。（2） 由垂向压力导致的侧向压力（ 42） 式中：-测压系数；-地层泊松比。（3） 井中泥浆液柱压力（43）式中： w-液体比重。（4） 关于地层孔隙流体压力的说明地层孔隙流体压力是指充斥在地层
38、孔隙中的流体的压力，也称地层压力，但应注意与上述的垂向和侧向岩体压力严格区分。当地下流体与地面大气敞通，则处于正常孔隙压力状态，它等于流体的静液柱压力，即：（44）式中：-流体比重； H-流体静液柱高度，m。2、泥浆护壁应力分析在地层垂向压力、地层侧向压力和井中静液柱压力的作用下，近井壁地层中某一点（图4-1）的应力状态可由弹性力学厚壁筒理论解得：图 4-1 地层厚壁筒模型示意图（45）（46）（47）式中： r、 、 z-分别为近井壁地层中一点的径向正应力、周向正应力和垂向正应力；P1、 P2-分别为井中液压力和地层水平方向压力；a、 b-分别为厚壁筒的内、外半径；r-该点距井中心的水平距离
39、。因为实际地层比井筒大得多（ba） ，所以可由以上 3 式整理得到井壁处（r=a）的应力状态为： r =- P1 (48) = P1- P2 (49) z =h (410)三者究竟谁为最大主应力 1、中间主应力 2 和最小主应力 3，要视具体参数代入后的计算结果来确定。3、泥浆护壁稳定性理论判别运用材料力学强度理论，将上面得到的井壁单元主应力和岩土强度指标代入到材料破坏判别式中即可得出井壁是否失稳破坏的结论。公式（4-11 ）是较常用的材料破坏判别准则之一,最大剪应力理论（Tresca 理论） 。式中的 1 和 3 在此是井壁单元体的最大和最小主应力； max 和 b 是井壁岩土的强度指标。具
40、体数值代入后，若不等式成立，则井壁失稳破坏，否则井壁稳定。(411)注:公式中未标注的内容均为上文已出现的内容。(二) 泥浆的流变性分析泥浆的流变性是指泥浆的流动和变形性质，它以泥浆的粘稠性为主要研究对象。悬浮钻渣主要依靠泥浆的粘稠性。1、泥浆流型的形成机理泥浆流动时的剪切应力与剪切速率之间的关系用流变方程和流变曲线来表达。不同泥浆的流变关系大体上可以分为四种理论流型，即牛顿流型、宾汉流型、幂律流型和卡森流型。一种具体泥浆的实际流型与哪一种理论流型较相近，就认为它属于该理论流型。泥浆的流型主要取决于构成泥浆的材料组成及其它们的含量。粘土含量较少的细分散泥浆比较接近于牛顿流型，其剪切应力主要由相
41、互无连接力的粘土微粒及水分子之间的摩擦力构成。由于一般泥浆（在未加稀释剂和高聚物加量很少的情况下）存在粘土颗粒之间的结合力，具有一定程度的网架结构。因此，泥浆在发生流动之前需要克服一定的结构力。其流型用宾汉流型来反映较为合适。当泥浆中的线形高聚物或类似油微粒的可变形物质含量较高，并且泥浆结构力很低时，可以用幂律关系来描述泥浆流型。这种流型的切应力随剪切速率的变化不是线性关系，而是由快到慢呈幂指数关系，也就是说流动慢时切力增加得快，流动快时切力增加得慢。其原因是线形高聚物等在流动中具有顺流方向性。流速越大，顺流方向性越强，阻力增加得越慢。对于许多泥浆而言，既存在着粘土颗粒的空间网架，又有线形高聚
42、物或类似的物质，也就是说既存在结构力，又有剪切稀释作用。因此，用卡森流型来反映其流变关系更为合适。2、泥浆的表观粘度和剪切稀释作用如果把泥浆分为四种流型的流体，则具体衡量这四种泥浆粘稠性的参数是互不相同的。可以用一个统一的指标参数来反映各种泥浆的相对粘稠性，这就是表观粘度 A 它等于泥浆流动时的剪切应力 与剪切速率的比值。对于牛顿流体，表观粘度就是牛顿粘度，是常量；而对于其他三种流型的流体，表观粘度不是常量，而是随剪切速率增加而减小的变量（这一点，无论从流变方程还是流变曲线上都能被很好地说明） 。如果取剪切速率比较中间的某一定值作为对象，用该点对应的表观粘度作为平均表观粘度，则不同流型泥浆的粘
43、稠性就有了相对统一的比较标准。泥浆表观粘度随剪切速率增加而减小的性质称为泥浆的剪切稀释作用。剪切稀释作用对钻井工作十分有意义：在钻头部位，泥浆流速大，表观粘度低，有利于井底碎岩；而在环空中，由于泥浆流速减小，表观粘度提高，有利于悬携钻碴。第五章混凝土的配制混凝土的性能好坏是桩的质量保证，所以混凝土的配比要严格按照规定计算，混凝土的配合比设计一般有下面几个步骤：一 配制强度 的确定,()cuof为了使混凝土强度保证率达到 95%的要求，在配合比设计时，必须使混凝土的配制强度 高于设计要求的强度标准值 ，配制强度按式（5-1）计算： ,()cuof ,()cukf（5-1）,1.645cuockf
44、式中： 混凝土强度标准差其中 MPa； ,20cukf施工单位无历史统计资料， 取值按表(5-1)取用表 5-1 混凝土 取值混凝土强度等级 C35（ MPa）4.0 5.0 6.0取 =5.0，代入式（5-1） ，则 MPa。,28.cuof二 初步确定水灰比（W/C）根据已知的混凝土配制强度（ MP）及所要求水泥的实际强度,.cuof（ MPa） ，混凝土水灰比按式（ 5-2）计算：32.5cef（5-2）,/acecuobfwf式中： 、 回归系数;ab表 5-2 回归系数 和 选用表ab石子品种系数 碎石 卵石a0.46 0.48b0.07 0.33混凝土骨料就地取材，取卵石，则 取
45、0.48， 取 0.33。代入式（5-2） ，得出水灰ab比 。三 确定 1m3 混凝土的用水量 0()wm根据水灰比、粗骨料的品种、粒径及坍落度的要求，依表（5-3）选取混凝土的用水量。表 5-3 混凝土的用水量（kg/m 3）拌合物稠度 卵石最大粒径（mm）项目 指标 10 20 31.5 401030 190 170 160 1503550 200 180 170 1605570 210 190 180 170坍落度（mm）7590 215 195 185 175以表中坍落度 90mm 的用水量为基础，按坍落度每增大 20mm，用水量增加 5kg，因此根据最小坍落度计算得出用水量。四、确
46、定 1m3 混凝土的水泥用量 0cm根据初步确定的水灰比和单位用水量，依式(5-3)计算出单位水泥用量。（5-3 ）00/wc得出 1m3 混凝土水泥用量。五 选取合理的砂率 ()s砂率以坍落度为 60mm 为基础，每增大 20mm，砂率增大 1%的幅度调整，混凝土砂率的选取按表(5-4)确定。表 5-4 混凝土的砂率（%）卵石最大粒径（mm）水灰比（w/c ）10 20 400.40 2632 2531 24300.50 3035 2934 28330.60 3338 3227 31360.70 3641 3540 3944根据坍落度、水灰比，卵石最大粒径，选取坍落度为 60mm、水灰比为
47、0.5 时的砂率为 28%，按每增大 20mm，砂率增大 1%确定砂率 %。36s六 粗、细骨料的用量粗、细骨料的用量用质量法，假设 1m3 混凝土拌合物的质量值 kg/m3,根据250cpm式（5-4 ）确定粗、细骨料的用量。（5-4）0001%cgswcpsgm式中: 为 1 混凝土粗骨料的用量 ; 为 1 混凝土细骨料的用量;0s3 03m注:凡公式中未标注内容的为上文已出现的内容 .第六章冲（钻）孔桩常见质量问题和处理方法第一节 冲（钻）孔过程中的质量问题及处理措施(一) 护筒冒水护筒外壁冒水，严重的会引起地基下沉，护筒倾斜和移位，导致无法施工。主要原因是土质疏软，泥浆护壁不好，周围土
48、体不结实或水位差太大。钻头起落是的碰撞。在埋筒时应选择最佳含水量的黏土分层夯实。护筒的一顶高度开孔，保持一定水头。钻头起落时应防止碰撞护筒。(二) 塌孔常发生在地层结构中有较厚的砂层、卵石层和淤泥层等夹层部位的成孔过程。由于砂层、卵石层和淤泥层的整体性较差，若施工至夹层部位时，仍然采用劣质泥浆或一般地质条件中使用的泥浆起不到护壁作用，在冲孔施工的外力作用下，夹层部位的孔壁不稳定，从而造成塌孔。遇到塌孔，常用的处理方法是立即将桩锤提起，并抛填小石块和粘土块，致塌孔位置以上 12m ，并待其沉积后重新反复冲击造壁。若以上方法仍没有效果，那么，须征得设计同意采用其它有效的处理方法。(三) 梅花孔常发
49、生在桩孔冲进到较坚硬的岩层时。目前冲孔桩施工用的冲锤主要有十字锤、人字锤和梅花锤等几种。当施工进入较坚硬的岩层后，若使用的桩锤锤高过大，且桩锤顶的转向环又不灵便时，就很容易使桩锤在冲进过程中沿着锤齿部位所形成的“轨道” 冲进，这样桩孔壁将有少许凸向桩孔，这样的桩孔称为梅花孔。如果梅花孔不作处理就灌注混凝土，那么该段桩芯混凝土便存在局部缩孔的隐患。此外，出现梅花孔还容易发生卡锤的施工事故。因此，在冲孔桩施工过程中，若发现有梅花孔，应引起注意，及时处理。梅花孔的常用处理方法有两种：（1）重新修整孔锤修孔；（2）向桩孔内回填块石至梅花孔顶面以上，检修好桩锤的转向环，然后低锤密冲，反复修孔。(四) 桩孔倾斜桩孔倾斜是指冲孔桩成孔的垂直度不满足规范要求引起斜孔
