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1、论钻孔灌注桩施工论钻孔灌注桩施工摘要灌注桩系是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等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，依照成孔方法不同，灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类。钻孔灌注桩是按成桩方法分类而定义的一种桩型。钻孔灌注桩通常为一种非挤土桩，也有的为部分挤土桩。在土木建筑物中，桩基础是最常用的一种基础形式，它从古代的木桩逐步发展为混凝土预制桩和钢桩，以后由于这些桩基础在施工中产生振动和噪声的污染而受到限制，这样混凝土灌注桩得到迅速的发展。关键词：灌注桩； 机械钻孔； 钢筋笼； 沉管灌注桩； 钻孔灌注桩； 非挤土桩 Construc

2、tion of cast-in-situ piles ABSTRACTPiles in engineering field is refers to the drilling machine, steel by squeezing or human mining methods of pile foundation soil formed in the hole, and placed in reinforcing cage, pouring concrete piles and made into holes, according to the different methods, pile

3、s and can be divided into driven cast-in-place pile, the cast-in-place pile digging holes and etc. Cast-in-place pile is according to the definition and classification of a kind of pile type. Bored piles for a: usually compaction pile, and some parts for compaction pile。In civil building, pile found

4、ation is one of the most common kind of foundation forms, it from the ancient wood gradually developed for concrete prefabricated piles and steel pile, due to the construction of pile foundation in vibration and noise pollution and restrictions, such concrete piles of rapid development。Key words: Pi

5、les； Mechanical drilling; Reinforcing cage; Driven cast-in-place pile; Bored pile; The compaction pile目录1绪论.1 1.1课题背景及目的11.2 国内外研究状况11.3 课题研究方法21.4 论文构成及研究内容32 对钻孔灌注桩的施工及成孔检验流程分析.4 2.1 基础知识 .4 2.2 钻孔灌注桩的施工工艺流程分析.4 2.2.1技术标准.11 2.2.2初灌量计算公式及分析.12 2.3 钻孔灌注桩成孔检验流程分析.133 对桩基施工中出现的问题及处理方案分析 .14 4 结论 20参考

6、文献21致谢.22附录.23附录A.23附录B.241 绪论1.1课题背景及目的灌注桩由最早的100多年前的1893年，因为工业的发展以及人口的增长，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。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

7、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。1.2 国内外研究状况 70年代意大利的克萨格兰特公司开发了新型的摇管装置以及80年代德国垒液压履带底盘和具有自由下降性能的200kN卷扬机的开发，推动了钻机的发展。随后意大利克萨格兰特公司和德国垒法公司等又对抓斗进行了改进，从而提高了施工效率。近几年欧洲为了满足对岩土和地下障碍物施工的需要又研制了回转式垒套管钻13。循循蠹腑珊牡舒专题综述机目前欧洲生产垒套管钻机的主要厂家有德国的垒法、宝峨公司，意大利的克萨格兰特、土力公司，钻机的最大钻孔直径为3m，最大扭矩为8350kNm；生产回转式垒套管

8、钻机的厂家有德国的垒法、宝峨公司，钻机的最大钻孔直径为3m，最大扭矩为4200kN，m。FI本于1954年从法国贝诺特公司引进垒套管钻机，1961年三菱重工公司与贝诺特公司进行技术合作，1967年开始国产化并向大型发展：另外加藤公司于1965年也研制了垒套管钻机，随后逐步形成系机，其中BG42型钻机最大钻孔直径为3m，该机配有400RN自由下降功能的卷扬机，同时为了达到增加套管设置深度的要求，配备的变矩器能将扭矩增大一倍。目前欧洲的回转斗钻孔机一般都可配摇管装置，从而扩大了钻机的功能，在灌注桩施工机械中已成为主流产品，因此生产厂家很多，特别是可动式驱动装置的钻孔机，其主要生产厂家有德国的宝峨、

9、威尔特、科赖姆、德尔马克、利勃海尔公司：意大利的土力、克萨格兰特、MAIT、IMT、CMV公司；欧洲生产附着于履带起重机上的钻孔机有德具有易于配套摇管装置和直接从底盘提供动力等优点，而且可锁式钻杆能发挥在紧密砂砾层和岩层中钻削的威力，因而促进了回转斗钻机的发展，使随后开发出的BG系列钻机成为领导这一机种的产品，近年来宝峨公司为了满足东南亚地区大直径、大深度桩基础施工的要求，开发了BG36BG42型钻孔】4动化系统。2施工机械在灌注桩施工中的应用欧洲在1950年前以打击法施工木桩和钢桩，1950年以后由于遭受二次世界大战破坏地区的复兴以及随后城市中振动、噪声的限制，因此灌注桩的建筑机槭999(4

10、l施工比较普遍。在欧洲的建筑工程中因考虑历史和文化的因素较多，不像美国有强烈的高层建筑倾向，也不像日本在改建时将原有的建筑物拆去重建，一般流行保留原有的外墙，建筑物大部分为56层。另外欧洲的土质主要是紧密的砂砾层，除了沿海地区外，一般钻深2025m就能作为灌注桩的支持层。目前欧洲的灌注桩施工机械以可动式驱动装置的回转斗钻孔机为主，该机不仅在配备摇管装置后可进行多种作业，而且其驱动装置稍加改变即可安装长专题综述的大型桩基础主要采用装有可锁式伸缩钻杆的回转斗钻孔机进行施工。3结束语灌注桩施工是一种低公害的基础施工方法，国外根据本国的历史背景、土质状况、工程规模和施工方法等因素，一般对引进的技术，在

11、消化后结合本国的国情加以创新，并且在施工实践中不断完善提高，这样使灌注桩施工机械得到了迅速发展。我中的主力机种。在东南亚和东亚地区随着经济的高速发展，大型建筑日益增多，在发展比较早的香港，台湾、韩国(特别是汉城)，由于受地质条件和施工方法引入时期，尤其是已有施工法的设计资料等影响，反循环钻孔机还在使用；其它地区如新加坡，马来西亚等国家大都以回转斗钻机为主流。1.3 课题研究方法 课题以坪塘大道二标包括靳江河大桥主桥及北引桥桩基施工为研究对象。主墩基础采用钻孔灌注桩，每墩设3根桩，单排布置，桩间距为6.4米，按摩擦桩设计。桩身采用C35水下混凝土。引桥下部结构采用钻孔灌注桩，每墩设2根桩，单排布

12、置，桩间距为4.8米，按端承桩设计，桩身采用C30水下混凝土。然后从坪塘大道二标的桩基施工流程中一步步展开，通过自己在现场实习心得，对钻孔灌注桩在桩基施工中的问题和施工流程进行一步步的论述和解释并得出不同的解决方法，再从中找到最佳的解决方法，然后提出自己独特的见解。1.4 论文构成及研究内容 论文由绪论，论文研究对象，结论，参考文献，致谢语，附录六大部分构成。绪论由课题背景及目的，国内外研究状况，课题研究方法，论文构成及研究内容构成；论文研究对象由对钻孔灌注桩施工的二个重要的相关分析构成；结论由论文总结和自己的心得构成。 研究内容以对钻孔灌注桩的施工及成孔检验流程分析和对桩基施工中出现的问题及

13、处理方案分析为主要研究内容。对钻孔灌注桩的施工及成孔检验流程分析中的基础知识，钻孔灌注桩的施工工艺流程分析，纵断面设计和技术标准，初灌量计算公式及分析，钻孔灌注桩成孔检验流程分析进行细致研究。对桩基施工中出现的问题及处理方案分析就灌注桩施工中遇到的各种问题进行详细的分析并研究出处理方案。并提出自己相应的见解。2 对钻孔灌注桩的施工及成孔检验流程分析2.1 基础知识 钻孔灌注桩具有以下技术特点： a. 施工时基本无噪音、无振动、无地面隆起或侧移，因此对环境和周边建筑物危害小； b. 大直径钻孔灌注桩直径大、入土深； c. 对于桩穿透的土层可以在空中作原位测试，以检测土层的性质； d. 扩底钻孔灌

14、注桩能更好地发挥桩端承载力； e. 经常设计成一柱一桩，无需桩顶承台，简化了基础结构形式； f. 钻孔灌注桩通常布桩间距大，群桩效应小； g. 某些利用“挤扩支盘”钻孔灌注桩可以有效减少桩径和桩长，提高桩的承载力，减少沉降量； h. 可以穿越各种土层，更可以嵌入基岩，这是别的桩型很难做到的； i. 施工设备简单轻便，能在较低的净空条件下设桩； j. 钻孔灌注桩在施工中，影响成桩质量的因素较多，质量不够稳定，有时候会发生缩径、桩身局部夹泥等现象，桩侧阻力和桩端阻力的发挥会随着工艺而变化，且又在较大程度上受施工操作影响； k. 因为钻孔灌注桩的承载力非常高，所以进行常规的静载试验一般难以测定其极限

15、荷载，对于各种工艺条件下的桩受力，变形及破坏机理现在尚未完全被人们掌握。设计理论有待进一步完善2.2 钻孔灌注桩的施工工艺流程分析 坪塘大道二标包括靳江河大桥主桥及北引桥，引桥由0号桥台和16号桥墩组成，主桥包括7、8号墩。其中引桥一个墩包括2根桩，桩径均为1.8m，主桥墩包括43=12根桩，桩径为2.5m。根据地质勘探结果显示，拟建场地的场地土类型为中软土，建筑场地类别属类，设计地震特征周期值为0.35s。场地属可建行建设的一般地段，其中地表至8米大约为粘土层和圆砾层，8米到30米均为弱风化岩层。下面就以主墩桩基为例来介绍钻孔灌注桩的施工工艺流程。一、平整场地，钻机进场 主桥二个墩均在河堤坡

16、脚位置，为施工方便必须开挖出工作面腾出钻机摆放位置。由于是坡脚所以开挖时要做放坡处理，边坡开挖之后要做防护处理。如从上到下拉彩条布覆盖住边坡防止坍塌。场地平整后钻机即可进场，钢丝绳、卷扬机、等安装好，待桩位放样后即可埋设钢护筒准备开钻。二、钻孔灌注桩工艺流程三、钻孔施工1、准备工作 施工场地整理施工场地应按以下不同情况整理：A、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。B、河中搭建钢平台。钢平台的牢固度和搭设面积应满足施工需要。平台四周要有围栏，平台用木板满铺及固定，确保施工安全。泥浆池泥浆池通常设两个，一个沉淀池，一个泥浆

17、池，泥浆池容量必须保证钻孔中冲洗液水头高度和排量。水上平台可将两桩护筒串联作泥浆循环系统。不能满足要求时，配泥浆船或泥浆箱。 孔口护筒护筒有固定桩位，引导钻头（锥）方向，隔离地面水免其流入井孔，保孔井口不坍塌，并保证孔内水位（泥浆）高出地下水位一定高度，形成静水压力（水头），以保护孔壁免于坍塌等作用。护筒应坚实不漏水，旱地桩护筒埋设深度一般为1-2m，护筒内径比桩径大30cm，护筒入土宜用开挖埋设或压重振动锤击或辅以筒内取土方法下沉，护筒四周应回填较好的粘土并夯实。护筒采用8mm钢板卷制，制作时内圈加支撑，保证其在制作和运输吊装时不变形。水中护筒宜大于桩径40cm，测量放线后，用振动锤振入，振

18、入深度应根据地质情况而言，一般振入34m，以防串水。2、护壁泥浆 无论采用何种钻进方法，必须采用泥浆悬浮钻渣和保证孔壁地层稳定，根据地层情况除履盖层粘土层能在钻孔中形成合格泥浆外，开孔前应准备足够数量优质粘土或膨润土，以供调制泥浆，在钻进中泥浆应掺入一定量的外加剂，如纯碱聚丙烯酰胺等，钻进时严格控制泥浆主要性能指标（相对密度、粘度、静切力、含砂率、胶体率、酸碱度），钻进时应注意泥浆池的净化，终孔后应及时换浆。泥浆循环系统的设置如下图： 制浆池 沉淀池 泥浆池 循环槽 桩孔3、钻进根据本施工场地地层特点，持力层为微风化灰岩，其岩溶现象发育，为了确保施工进度和质量，钻进采用冲击钻机成孔。冲击钻机成

19、孔工艺如下： 机具布置：机具布置随所用的钻机类型而异。冲击钻机一般都备有钻架。在埋好的护筒和备足护壁泥浆粘土后，将钻机就位，对准桩孔中心，拉好风缆绳，就可开始冲击钻进。用简易式冲击钻机时，须自制钻架，但高度不宜小于7m。钻架除应有足够的结构强度外，还应考虑承受反复冲击荷载的结构刚度。如不能满足上述要求时，应采用风缆或撑杆等措施加固。 开孔：开钻时应先在孔内灌注泥浆，泥浆相对密度等指标根据土层情况而定。如孔中有水，可直接投入粘土，用冲击锥以小冲程反复冲击造浆。开孔及整个钻进过程中，应始终保持孔内水位高出地下水位1.5m2.0m，并低于护筒顶面0.3m，以防溢出，掏渣后应及时补水。护筒底脚以下2m

20、4m范围内，一般比较松散，应认真施工。一般细粒土层可采用浓泥浆、小冲程、高频率反复冲砸，使孔壁坚实不坍不漏。在砂及卵石夹土等松散层开孔或钻进时，可按11投入粘土和小片石（粒径不大于15cm），用冲击锥以小冲程反复冲击，使泥膏、片石挤入孔壁。必要时须重复回填反复冲击23次。开孔或钻进遇有流砂现象时，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。 正常钻进时，应注意以下事项：a、冲程应根据土层情况分别规定：一般在通过坚硬密实卵石层或基岩漂石之类的土层中时宜采用高冲程（100cm），在通过松散砂、砾类土或卵石类土层中时宜采用中冲程（约75cm）。冲程过高，对孔底振动大，易引起坍孔。在通

21、过高液限粘土、含砂低液限粘土时，宜采用中冲程。在易坍塌或流砂地段宜用小冲程，并应提高泥浆的粘度和相对密度。b、在通过漂石或岩层，如表面不平整，应先投入粘土、小片石，将表面垫平，再用十字形钻锥进行冲击钻进，防止发生斜孔、坍孔事故。c、要注意均匀地松放钢丝绳的长度。一般在松软土层每次可送绳5cm8cm，在密实坚硬土层每次可送绳3cm5cm。应注意防止送绳过少，形成“打空锤”，使钻机、钻架及钢丝绳受到过大的意外荷载，遭受损坏。松绳过多，则会减少冲程，降低钻进速度，严重时使钢丝绳纠缠发生事故。 用卷扬机简易钻机正常钻进时，除按正式钻机钻进的要求外，并应注意以下事项：A、冲程大小和泥浆稠度应按通过的土层

22、情况掌握。当通过砂、砂砾石或含砂量较大的卵石层时，宜采用1m2m的中、小冲程，并加大泥浆稠度，反复冲击使孔壁坚实，防止坍孔。B、当通过含砂低液限粘土等粘质土层时，因土层本身可造浆，应降低输入的泥浆稠度，并采用1m1.5m的小冲程，防止卡钻、埋钻。C、当通过坚硬密实卵石层及漂石、基岩之类土层时，可采用4m5m的大冲程，使卵石、漂石或基岩破碎。泥浆性能要求见前述。D、在任何情况下，最大冲程不宜超过6m，防止卡钻、冲坏孔壁或使孔壁不圆。E、为正确提升钻锥的冲程，宜在钢丝绳上油漆长度标志。F、在掏渣后或因其他原因停钻后再次开钻时，应又低冲程逐渐加大到正常冲程以免卡钻。掏渣：破碎的钻渣，部分和泥浆一起被

23、挤进孔壁，大部分靠掏渣筒清除出孔外，故在冲击相当时间后，应将冲击锥提出，换上掏渣筒，下入孔底掏取钻渣，倒进钻孔外的倒渣沟中。管锥本身兼作掏渣筒，无须另换掏渣简。当钻渣太厚时，泥浆不能将钻渣全部悬浮上来，钻锥冲击不到新土(岩)层上，还会使泥浆逐渐变稠，吸收大量冲击能，并妨碍钻锥转动，使冲击进尺显著下降，或有冲击成梅花孔、扁孔的危险，故必须按时掏渣。一般在密实坚硬土层每小时纯钻进小于5cm10cm、松软地层每小时纯钻进小于15cm30cm时，应进行掏渣。或每进尺0.5m1.0m时掏渣一次，每次掏45筒，或掏至泥浆内含渣显著减少、无粗颗粒、相对密度恢复正常为止。在开孔阶段，为使钻渣挤入孔壁，可待钻进

24、4m5m后再掏渣。正常钻进每班至少应掏渣一次。在松软土层，用管锥钻进比十字型冲击锥快，故掏渣应较勤。一般锥管内装满钻渣后，应立即提锥倒渣。管锥装满状态，可根据实际测定。掏渣后应及时向孔内添加泥浆或清水以维护水头高度。投放粘土自行造浆的，一次不可投入过多，以免粘锥、卡锥。粘土来源困难的地方，为节约粘土，可将泥浆去渣净化后，再回流入孔中循环使用。泥浆去渣净化方法，较简单方法如下：A、掏渣筒提出孔外后，放一细孔筛在孔口，使泥浆经过筛子漏回钻孔中，然后倒掉遗留在筛上的钻渣。 B、在孔口放一盛渣盘，下接溜槽，盛渣盘和溜槽与水平成不大于10的倾斜角。将掏渣筒提到盛渣盘上，使渣浆流到盘中，钻渣沉淀后，泥浆越

25、过挡板，经溜槽流回孔中再用。溜槽去渣示意右图。检孔：钻进中须用检孔器检孔。检孔器用钢筋笼做成，其外径等于设计孔径，长度等于孔径的46倍。每钻进4m6m，接近及通过易缩孔(孔径减少)土层(软土、软塑粘土、低液限粘土等)或更换钻锥前，都必须检孔。用新铸或新焊补的钻锥时，应先用检孔器检孔到底后，才可放入新钻锥钻进。不可用加重压、冲击或强插检孔器等方法检孔。当检孔器不能沉到原来钻达的深度，或大绳(拉紧时)的位置偏移护筒中心时，应考虑可能发生了弯孔、斜孔或缩孔等情况，如不严重时，可调整钻机位置继续钻孔。不得用钻锥修孔，以防卡钻。钻孔的安全要求：冲击锥起吊应平稳，防止冲撞护筒和孔壁；进出孔口时，严禁孔口附

26、近站人，防止发生钻锥撞击人身事故，因故停钻时，孔口应加盖保护，严禁钻锥留在孔内，以防埋钻。2.2.1技术标准 1）道路等级：城市主干道级2）计算行车速度：60km/h3）设计荷载汽车：城市A级人群:3.5KN/m2道路设计标准轴载:BZZ-1004)桥梁设计基准期:100年5)环境类别:采用类环境6)桥梁净空:5.0m7)路面结构:沥青混凝土路面8)防洪等级:二百年一遇洪水位38.62m9)通航标准 航道等级:级 通航净空:双向通航净宽32m,净高4.5m通航水位:最高33.912m10)地震 地震基本烈度6度，地震动峰值加速度0.05g，地震动反应谱牲周期为0.35s。11）平面座标系统：长

27、沙地方平面直角坐标系12）高程系统：56黄海高程22.2.2初灌量计算公式及分析 2 V：初灌量（m3） D：孔径（m） H：初灌前孔内泥浆高度，可按孔深计算（m） R泥：泥浆比重 R砼：砼比重 D管：导管内径（m） H：导管下口距孔底距离K：充盈系数，取值1.1-1.22.3 钻孔灌注桩成孔检验流程分析钻孔灌注桩在成孔过程中及终孔后以及灌注混凝土前，均需对钻孔进行阶段性的成孔质量检查。为了方便施工作业和满足规范的需要，成孔检查在不同的施工阶段和不同的作业方式的情况下，可采取不同的检查器械与手段。在钻孔的钻进过程中，可采用笼式测孔器直接丈量，在终孔后则应使用尽可能先进的测孔仪器，在灌注混凝土前

28、主要检查沉淀层厚度。各种成孔检验项目的检测方法、数值、频率等都必须满足现行的技术规范及其它法定标准的要求。 孔径和孔形检测孔径检查是在桩孔成孔后、下入钢筋笼前进行的，是根据设计桩径制做笼式井径器入孔检测。笼式井径器用8和12的钢筋制做，其长度等于钻孔的设计孔径的46倍。其长度与孔径的比值选择，应根据钻机的性能及土层的具体情况而定。检测时，将井径器吊起，使笼的中心、孔的中心与起吊钢绳保持一致，慢慢放入孔内，上下通畅无阻表明孔径大于给定的笼径；若中途遇阻则有可能在遇阻部位有缩径或孔斜现象，应采取措施予以消除。 孔深和孔底沉渣检测孔深和孔底沉渣普遍采用标准测锤检测。测锤一般采用锥形锤，锤底直径13c

29、m15cm，高20cm22cm，质量4kg6kg。 桩孔竖直度检测竖直度检测方法常见有以下几种：a、圆球检测法b、电子水平仪测斜法 桩位检测钻孔桩的实际桩位，受施工中各种因素的影响会偏离原设计桩位，因此要对全部桩位进行复测，并在复测平面图上标明实际桩位坐标。复测桩位时，桩位测点选在新鲜桩头面的中心点，然后测量该点偏移设计桩位的距离，并按坐标位置，分别标明在桩位复测平面图上，测量仪器选用精密经纬仪或红外测距仪。3 对桩基施工中出现的问题及处理方案分析问题一、坍孔由于泥浆比重过小或孔口附近地表较为松软等原因容易在钻进过程中造成坍孔。在主桥施工中由于在下放钢筋笼的时候不慎触碰到了孔壁造成了孔顶部处局

30、部坍孔坍孔的处理办法在松散粉砂土或流砂中钻进时，应控制进尺速度，选用较大相对密度、粘度、胶体率的泥浆或高质量泥浆。冲击钻成孔时投入粘土、掺片、卵石，低冲程锤击，使粘土膏、片、卵石挤入孔壁起护壁作用。清孔时应指定专人补浆（或水），保证孔内必要的水头高度。另外在吊入钢筋骨架时应对准钻孔中心竖直插入，严防触及孔壁。问题二、掉钻落物钻孔时可能发生掉钻落物事故。由于钢丝绳与钻头连接处钢丝绳的绳卡数量不足或松弛，钢丝绳过度陈旧，断丝太多，未及时更换，在钻进过程中多次出现掉锤现象，为了不耽误工期，选择最快的打捞方式是必然的。处理方法：我个人认为打捞钻锤的时候还有一种方法，就是用二块2cm厚的钢板对面焊接密实，然后做出一个双钩形状，顶部留出一个孔用于悬挂钢丝绳。用测绳精确测出钻锤掉落的位置记