淤泥条件下钻孔桩施工质量控制Word格式文档下载.docx
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4、花岗岩岩层；
水中桩基穿越的地层主要有：
1、淤泥层（厚度为19到25m）、粗砂层（厚度为2到10m）、花岗岩岩层。
（详见纵断面图和地质柱状图）。
由于桩基穿越的地层较为复杂，而且淤泥层流塑性较大，部分还夹有粉细砂层，为施工带来了很大的困难。
三、选题原因：
在流塑性和层厚都较大的淤泥条件下进行钻孔桩施工，并且桩基要穿越淤泥层、砂层进入岩层一定深度，这对于钻孔及灌注施工工艺要求都比较高。
同时，桥梁跨越通航河道，水中桩一旦断桩将没有位置补打俗称“二饼”或“三筒”，必须原位冲桩，社会影响和经济损失极大。
因此，必须在施工过程中不断探索、总结经验，在做到保证成桩质量的同时要摸索出一套既经济又有效的，适应沿海软土地区钻孔桩施工控制方法，为了进一步打开沿海地区巨大市场做好人才、技术储备。
为此，选择了“淤泥条件下钻孔施工质量控制”作为小组的课题。
四、PDCA循环
P、计划
1、现状分析：
（1）、钻孔灌注桩施工有三个控制要点：
1、钻孔施工过程中保证成孔质量；
2、在进行水下灌注施工过程中保证桩基成桩质量。
3、成桩快，扩孔小，成本最低。
（2）、由于桩基穿越地层较为复杂，同一台钻机在淤泥层和岩层的钻进施工工艺存在着较大区别，在钻孔施工机械、工艺选择及施工各项控制指标方面需根据实际施工情况进行比选灵活掌握。
（3）、在流塑性淤泥条件下进行钻孔施工其中一个关键指标是钻孔及灌注时的泥浆比重，所以正确的选择及有效的控制好泥浆比重，对于维持护壁的稳定性，保证成孔和成桩质量都有巨大意义。
另外，清孔质量对成桩质量尤为关键。
（4）、在水下砼灌注工程中，由于淤泥层流塑性较大容易发生塌孔和扩孔现象，所以要特别注意对导管的埋深及灌注的速度的控制。
（5）由于桩基施工地点位于海潮影响区，潮涨潮退的水位变化对孔桩施工的影响较大，必须保证孔内的水压能维持护壁的稳定。
（6）施工作业队为分包队伍，其内部管理要与项目经理部的要求保持一致很困难。
2、影响钻孔灌注桩施工质量的因果分析图：
（1）、影响钻孔灌注桩施工质量的因素分析及要因确认
因素
项目
分析
评价
人
工人责任心、规范作业情况
直接关系到工程质量
要因
无淤泥条件下孔桩施工经验
施工员现场处理问题及组织能力
直接关系到质量事故
机
施工机械的选择与配置
其性能、功效对施工影响很大
检测设备情况
可根据施工需要配置
非要因
料
造浆材料粘结性能差
通过试验和实践调配
较好的泥浆
水下砼的质量不可控
可通过订购商品砼解决
法
1、护筒埋设方案
2、钻孔施工工艺
3、水下砼灌注施工工艺
4、质量检测指标
5、现场管理混乱
这五点是影响钻孔灌注桩施工质量的最重要因素
环
1、地质状况
直接影响到钻孔施工工艺
及成孔质量
2、海潮影响
影响成孔质量
（2）施工对策方案
对策方案
负责人
处理时间
责任心不够强、未有按规范施工
实行岗位责任制，增强责任心；
制定奖惩办法，提高劳动积极性；
规范作业程序，加强安全质量检查。
蔡劲松
陈建明
全过程
施工经验不足，组织管理能力差
培训人员，调配合格人员，领导值班。
钻孔施工机械选用
根据现场情况，计划D=1.2m桩基采用正循环钻机，D=1.5m桩基采用十字冲击钻机，择优选用；
加强维修保障。
陈岳林
造浆材料粘结性较差
通过试验和现场实际施工情况选用能满足施工需要的造浆材料
王玖林
水下砼
选用实力较强，质量有保障的砼厂家提供的商品砼，从合同上防范风险，现场作好检验工作
2、钻孔施工
1、通过施工实践确定护筒埋设方案及深度
2、根据选择机械的性能及特点，制定科学的监控方案，配置专职现场质检人员加强对施工及成孔质量的控制。
引进先进技术，加强投入，保证清孔质量。
3、水下砼灌注施工
5、有效的现场指挥体系
3、根据现场测量数据控制导管埋深及砼的灌注速度，做好原始数据的记录为施工提供经验参数。
4、加强对泥浆比重、含砂率及对砼坍落度的抽检。
5、加强管理，理顺职能，明确责任，奖罚分明，统一指挥。
。
陈闯仁
地质状况
及时对地质状况进行取样记录，确定进岩深度，分析各地层的钻孔状况控制钻进速度。
施工中
海潮影响
注意对焦门河水位的观测、和孔内水位的观测，及时补足孔内泥浆，保证水头压力
D、具体实施
实施一：
准备工作
1、本工程于2003年11月开工。
经理部组织有关技术人员、现场管理人员进行相关知识的学习培训，熟悉有关工程措施及保证施工安全、施工质量的相关技术要求，及时收集有关淤泥条件下钻孔施工的有关信息，了解各种钻孔机械的性能及施工工艺。
2003年底确定选用正循环钻机施工D=1.2m陆上桩基，选用梅花形钻头冲击钻机施工D=1.5m陆上及水中桩基。
2、根据设计文件要求做好测量放线和施工前的复查工作，
3、建立健全的安全、质量保证体系，对桩基施工的个道工序建立安全、质量保障与监管制度，做到责权明确、责任到人。
4、充分做好施工前的钻机进场、物质材料供应及后勤保障等准备工作，合理规划、提高施工效率。
实施二：
水上桩基施工平台方案比选
调查水中桩基位置及周边的地质及水纹状况，根据实际情况对水中桩基施工提出了水中围堰及搭设水上平台两种施工方案，方案比选：
1）水中围堰施工由于河床为流塑性极大的厚淤泥层，围堰属于重力结构在淤泥中会产生挤淤下沉及侧移现象，施工极为困难，而且围堰及填土的方量较大不经济；
采用水上平台经计算搭设一个能承受一台8吨冲击钻机施工的工作平台只需8吨（8根20m长管径为D=500mm）钢管桩及5.5吨工字钢、2吨槽钢，等可回收材料。
较为经济。
2）桩基施工所处流域位于海潮影响区，潮涨潮退水位差最大达2.5m，如采用围堰施工，围堰顶高必须比最高水位高出0.5m以上才能满足施工要求，而潮涨潮退造成的水压不稳定对高围堰有极大的危害，不能保证施工平台的安全；
水上平台是利用钢管桩与淤泥的摩擦力提供支承力不受潮涨潮退水压力的影响。
3）桩基施工后，根据河道部门的有关规定必须清理河道使之回复原状，如采用围堰则清理河道的土方量较大，而拆除水上平台的工作量相对较少。
结论：
通过比选无论从施工、安全、经济等方面水上平台方案都比水中围堰施工方案较优，因此，采用水上平台作为水中桩基的施工平台。
实施三：
护筒埋设施工
1、2003年底拟定陆上桩的护筒埋设采用以下施工方案：
桩位放样人工开挖护筒基坑安设2m钢护筒（护筒高出原地面0.3m）人工回填粘土并夯实。
2、水上平台的护筒埋设采用以下方案：
3、
平台位置放样搭设水上平台（用Dz-60Y型振动锤打入钢管桩，工字钢、槽钢搭设施工平台桩位放样
10m（河中心为12m）钢护筒用Dz-60Y型振动锤振动下沉（护筒顶比最高水位高出1.0m）
实施四：
钻孔灌注桩施工工艺
1、冲孔施工工艺流程：
2、冲孔施工：
通过冲击重锤反复对孔底地层的冲击，把孔底土体、岩石击碎后用捞渣桶把碎渣捞出，从而达到成孔效果；
而由于实际淤泥层很厚，进岩深度（2m到3m）较浅，碎渣较小可采用正循环方式，把泥浆通过泥浆管从锤底注入，淤泥、砂及被击碎的石渣随泥浆上浮，从孔口流出到沉淀池，最后颗粒较大的沙土颗粒在沉淀池沉淀下来。
3、施工控制：
1）钻孔顺序安排：
由于同一排桩的相邻间距比较近，采用跳打施工顺序可消除顺序施工时因刚灌注完毕的混凝土对新钻孔壁产生侧压而导致孔壁不稳定甚至塌孔等情况的发生。
采用冲击钻施工时，要待邻近桩基的砼达到一定强度时才能开始施工。
2）造浆：
由于存在着很厚并具有流塑性的淤泥层，在钻孔和冲孔过程中淤泥受到扰动孔壁极不稳定，而且桩基地理位置位于河涌，地势较低而水位较高，水位也随海潮影响日水压差较大，所以泥浆护壁效果的好坏成为影响钻孔施工的钻孔施工的一大要因。
施工初期，造浆材料采用粘性较大的粘土，泥浆比重控制在1.35左右，有局部塌孔现象，效果不是很理想。
后来采用粘土和工业纯碱形成人工泥浆，泥浆比重控制在1.45左右，粘度为19—20s，效果很好。
泥浆比重用悬浮式专用的泥浆比重计测定，每2小时测一次，根据测定数据对泥浆比重进行调整。
3）孔位的控制：
在钻机钻孔工程中需对空位进行全过程的监控，以保证成孔桩位及倾斜度的合符规范要求。
正循环回旋钻机主要是通过对钻盘水平度的测量控制倾斜度，通过十字护桩检查空位的水平位置；
冲击钻是通过观察吊锤钢丝绳上下锤击时中心是否偏移来检验孔的倾斜度，通过十字护桩交叉点是否与吊锤钢丝绳中心重合检验空位的平行位置。
如发现空位偏差或垂直度不符合规范要求立即采取重新移机对位的纠正措施。
4）孔内水位的控制：
为了稳定孔内水压必须采取措施保证孔内始终保持内外水压力。
在水中桩基的施工过程中，在退潮低水位时，出现泥浆泄漏现象，俗称“反穿孔”现象，于是立即停止施工一边在沿护筒四周9m深度范围内采取静压注浆措施加固地层堵漏，然后向孔内加泥浆稳住水头。
5）钻孔速度的控制：
为了保证成孔的质量在钻孔过程中应根据地层情况适当控制钻进速度，在淤泥层主要考虑保持孔壁的稳定性，在岩层主要考虑如何加快进岩速度。
回旋钻机在淤泥层钻进时采取减减压钻进，减慢钻进速度，一般为控制0.5m/h，在砂层钻进时控制在0.8m/h，在岩层中钻进的速度很慢，必须经常检查钻头的磨损情况及时更换合金，必要时采取加压钻进措施以便加快钻进速度；
冲击钻机的锤击次数在淤泥层控制在6次/分钟，避免提锤高度1m为宜以免扰动土层，在砂层、岩层控制在8次/分钟，钻锤提其高度为1m到2m。
7）进行地质取样：
在钻孔施工过程随时捞取渣样，每米不小于1组，尤其在地层变化过渡段及进岩时要加密取样的频率，以确定进岩标高为终孔提供准确的数据（以进入弱风化岩1m，或微风化岩0.5m为终孔标准），并作详细记录和留样保存以供施工参考。
8）验孔：
当钻孔达到设计终孔的标高，使用验孔器对桩孔进行检验，检验主要有3个指标：
终孔标高、孔径、倾斜度。
9）一次清孔：
清孔是钻孔桩施工保证成桩质量的重要环节，尤其是端承桩：
一方面通过清孔清除孔底沉渣使混凝土和基岩结合完好，提高桩底承载力；
另一方面通过清孔把泥浆的含砂率降低到规范的要求的范围和降低泥浆比重以利于水下混凝土的灌注质量，同时，清孔时孔内泥浆面控制在高于地下水位或河道水面1.5—2.0m防止塌孔，并尽量缩短清孔时间有利于保证孔壁的稳定性。
一次清孔的主要目的是为了清除孔底沉渣和降低泥浆的含砂率，清孔时让钻头在孔底空钻并不断的向孔底注浆，使沉渣和泥浆混合在一起随泥浆排出孔外。
由于砂层较厚的原因，泥浆里的含砂率较高最大达22%而规范要求要达到<
2％，泥浆比重下降对护壁效果构成严重影响。
我部根据实际清孔设计了一个“两池一孔”的循环系统：
桩孔沉淀池拌浆池
泵送
沉淀池和拌浆池分开，在清孔阶段在沉淀池加清水加快颗粒`沉淀的速度，而在泵送池加工业纯碱粉状粘土增大被稀析的浆液的浓度，加快清孔的速度。
10）安放导管：
在钢筋笼安装完毕后，立即组织人员下放导管。
导管在用于第一根桩前必须经过密闭试验，以保证在混凝土灌注过程中不漏水。
导管下放长度应根据实际孔深计算，一般要求导管悬空0.3到0.4m为宜，导管接口必须紧密。
11）二次清孔：
二次清孔是利用导管，把泥浆泵送到孔底，一方面是再次清理孔底沉渣，另一方面在泥浆里加水把泥浆比重降低到一个比较合理的水平。
12）水下混凝土灌注施工：
根据地质取样显示在灌注初期，灌注地层为岩层和砂层，其导管最大埋深宜控制在6m，在灌注层达到淤泥层后，应把导管的混凝土最大埋深控制在4m，因为淤泥层的淤泥具有流塑性和压缩性，如埋深加大，在导管口压力增大混凝土上升的难度加大，混凝土向淤泥里扩散造成扩孔。
但在淤泥层灌注水下混凝土测混凝土面时要特别注意：
应把测量深度加2m才为混凝土的面的真实深度（导管长度－混凝土真实深度＝导管混凝土埋深），因为从灌注将要达到桩顶时观测，一般混凝土面以上一般有1.5到2m的淤泥覆盖层，所以灌注进入到淤泥层厚应加2m的测量误差保险，以免造成提管过高造成断桩事故。
在水下混凝土灌注过程中必须每灌注6m3混凝土后用测锤测量混凝土面的上升高度，并做好记录，绘制单桩柱状图，据此监测灌孔情况，根据记录数据进行拆管，拆管长度要与混凝土上升高度相一致。
混凝土灌注顶标高应高出设计桩顶标高1.0m以上。
实施五：
淤泥条件下钻孔灌注桩扩孔分析
本标段的桩基所处的地层均存在较厚的流塑性淤泥层，其平均厚度达24m，正是由于淤泥层的存在孔桩的混凝土的扩孔系数很大，从13#、8#桥5#、6#墩台共14根孔桩及2#墩6根水中桩的实际灌注统计数据显示：
采用回旋钻施工D=1.2m陆上孔桩共8根，护筒埋深2.5m，其平均灌注混凝土扩孔系数达1.35；
采用冲击钻施工D=1.5m陆上孔桩共6根，护筒埋深2.5m，其平均扩孔系数为更高达1.46；
采用冲击钻施工D=1.5m水中孔桩共6根，护筒埋深10m，其平均扩孔系数为1.2；
根据灌注记录，绘出的深度与扩孔系数数曲线图如下：
首先，从D=1.2m陆上桩基（胡同埋深2.5m）的标高与扩孔系数关系折线图中可以直观的看出:
C区（标高为－15m到－35m）的扩孔率维持在较低，B区（标高为0到－15m）扩孔系数开始逐渐增大，到C区（标高为6到0m）扩孔系数大于2维持在较高水平；
而D=1.5水中深埋护筒桩基的标高与扩孔系数关系折线图中可以直观的看出：
A区（7到-2.4m）和C区（－18.3到－35m）的扩孔系数维持在较低水平，B区的扩孔系数偏大。
结合地层分布情况和护筒埋设情况分析：
1）C区：
为岩层、粗砂层及深埋淤泥层，岩层、粗砂层除在钻孔过程中发生扩孔外在灌注过程中基本不会产生扩孔现象，而深层淤泥由于形成时间较长而且长期承受巨大的土压力已转变成土质较好的淤泥质土比较稳定，因此扩孔系数很小。
2）B区；
一般只0到－15m标高范围，由于其形成时间相对较短，淤泥仍具有流塑性，在钻孔时由于钻头对原状土体的扰动加上侧向土压力较大都容易造成孔壁流塑状淤泥随泥浆流失而形成扩孔现象，或是在灌注成中混凝土比重较大与孔壁土压形成不均等的侧压，使混凝土向孔壁四周扩散造成扩孔。
3）A区：
D＝1.2m桩基由于位于陆上，护筒埋深一般为2.5m，根据地质勘探报告和钻孔现场取样显示，4.5到－2m的标高范围由于淤泥形成时间较短均为流塑性较大的淤泥层，其扩孔系数也相应的很大（平均为2.3）；
而D=1.5m水中桩基由于采用了埋深达10m的钢护筒防护，护筒内不会产生扩孔现象，该段扩孔系数大于1的原因在于护筒的制作直径为1.65m大于孔桩设计直径。
4）扩孔方量（护筒长度为2.5m）统计数据显示：
C区长度占总桩长50%，扩孔方量占总扩孔方量的11%；
B区长度占总桩长35%，扩孔方量占总扩孔方量的37%；
A区长度占总桩长15%，扩孔方量占总扩孔方量的52%，因此扩孔的主要原因是为4到-2标高的6m范围内的流塑性较大的淤泥层的存在。
分析结论：
从以上分析中不难得出以下结论：
要解决淤泥层中桩基的扩孔问题，主要就是对浅层流塑性较大的淤泥采取加固护壁措施，最直接的办法是采用钢护筒打入一定深度，以减少在钻孔及灌注过程中所出现的扩孔情况。
实施六：
质量检测
根据检测方案，本标段水中全部采用超声波检测，陆上桩30%采用超声波检测，70%采用动测，另钻芯检测不小于总桩数的10%。
实施七：
环境保护
1、对施工现场进行有效的围蔽工作，减小施工对周边生活环境的影响。
2、为免施工泥浆污染河道及周边环境，严格施工泥浆的存放及排放管理：
陆上钻孔泥浆统一暂存在现场规划的泥浆池内，定期采用泥浆运输车通过全过程的封闭式的运输，集中排放到环境部门认可的泥浆排放场，防止环境污染；
水上钻孔桩施工则通过相邻的预埋护筒作为泥浆循环池，在钻孔施工施工期间租用一艘15T泥浆运输船专门负责泥浆及捞渣的存放及运输，集中排放到环境部门认可的泥浆排放场。
C、检查
本次活动，通过严格的过程控制和对施工中的数据整理分析等手段，每完成一条桩，召开一次总结会议，采取小组成员全过程值班的方法，初步摸索出在深厚流塑性淤泥层进行冲孔灌注桩施工的一些工艺、配套方法和总结了一些供施工参考的施工控制参数，有效的指导了现场的施工，达到了预期质量控制目标。
A、处理
做好施工原始记录，累积集料，及时对原始资料进行汇总、分析，总结经验，不断提高钻孔灌注桩施工技术水平。
1、针对人员问题。
我们在检查中发现，工人夜间施工存在空钻现象，捞渣不勤快，取样不规范。
给我们提供的数据严重偏离实际情况，采取的措施是施工员24小时随机值班督促。
检查中发现现场施工员组织不力。
成桩及清孔与混凝土泵车及商品混凝土到场时间经常冲突，灌注时指挥不一，处理事情无定论。
针对具体情况，由项目经理和总工联合值班，总结经验。
带出两到三名合格施工员，以确保统一指挥，灵活处理突发事件。
2、针对设备问题
淤泥层和花岗岩层地质分别适用不同钻机，但在同一孔中不可能采用两种工艺。
因此，只有冲孔成桩才能保证入岩深度，故于第五条桩开始，一律改用冲击钻。
至于淤泥层采用冲孔成孔，总结经验是低锤密进，提高泥浆浓度和粘度。
为对付淤泥地层，冲孔泥浆浓度、粘度很大，加之穿越较厚沙层，含沙量奇高，桩径达1.5米，清孔十分困难。
在进行第二次清孔时，我们采用双泵反循环清孔，即：
在导管顶端加工两个接口，两台泥浆泵通过导管同时吸取孔底沉渣，达到快速、干净清孔的目的。
3、针对工艺和方法
①护筒埋设标准。
从保证工程质量角度，扩孔所多余的混凝土势必增加桩身负担，（我们一度向设计单位提出重新检算扩孔后桩身受力和桩底受力情况，以达到要回扩孔混凝土数量的目的，但因无法准确描述桩身扩孔后形状而被忽视）因此，增加护筒长度和减少混凝土扩孔系数有一个技术经济平衡点，建议不低于8米。
水中桩因受潮水影响，为避免反穿孔埋深不低于12米。
②泥浆配比
一般采用原浆护壁，为增加粘度和浓度，每孔加入三到四包水泥和100kg工业纯碱效果很好。
钻进泥浆比重1.4～1.45，因采用商品混凝土，清孔泥浆比重1.25～1.3，含沙量4％左右，即可顺利灌孔。
③设备操作
必须采用8吨以上大冲击钻，钻锤重量不低于5吨，必要时钻机需配重，以减少冲孔时机身摇晃，从而影响垂直度和扩孔。
对工人的管理要求要严格，并有有效的监督措施。
低锤密进克服淤泥层，高速速穿过沙层，勤捞渣，勤取样。
对于大直径桩，最好双泵反循环清孔。
④灌孔要点。
根据每车混凝土下去后，混凝土面上涨情况灵活掌握提管速度和埋深。
当理论值和实际情况相差不多时，埋深超10米也属正常；
当理论值和实际值相差成倍时，应将埋深控制在4米以内，勤拆导管，勤量埋深，以减少扩孔。
实际测量时应充分考虑淤泥和沙沉淀物影响数据。
一般应保守预留1.5～2米。
4、针对现场环境
①淤泥情况下筑岛很不可取，前面已有论述。
采用水上平台能减少施工振动对成孔的影响，减少坍孔、扩孔等事故发生。
②在两桥桩基施工过程中，潮水影响很大，出现过护筒穿孔、4车混凝土下去后混凝土面文丝不动等特殊情况，两起事故均因潮水太低造成，所以应密切关注潮水涨落情况。
幸亏护筒埋深很长，钢板厚度达6mm，最后明挖接桩，经检验仍属一类桩。
五、综合效果
1、通过对关键工序的严格管理控制，确保了钻孔、成孔、水下混凝土灌注等关键工序施工质量，有效的保证的成桩质量，成桩及砼试块的检测项目符合试验规范要求，合格率达100%。
3、工程施工得到了建设、设计、监理单位的一致好评。
到目前为止，我标段共完成桩基44根，经试验检测全部合格，其中38根被评为I类桩，6根被评为II累桩，优良率为86.3％。
钻芯检测共4根，各项检测指标全部符合设计要求。
钻孔灌注桩的成桩质量优良率为87%，达到优良工程的评定标准，同时有效的保护了周边的生态、生活环境。
4、锻炼出一批技术过硬的施工队伍，累积了在大厚度、高流塑性淤泥层进行钻孔灌注桩施工经验，为以后进行类似的工程施工打下了坚实的基础。
同时，通过科学的管理降低了工程成本，对提高我公司在华南地区的竞争力具有深远的意义。
六、今后打算
本小组今后打算继续对通过现有的原始施工资料进行总结分析，并在现有掌握的技术、资料、经验基础上，进一步通过学习有关钻孔灌注桩施工的书籍及资料结合现场实际施工情况，不断的提高工艺水平，积累资料，开发出新的施工工艺，为促进企业的技术进步作出贡献。
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