钻孔灌注桩施工质量控制研究.docx
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1、钻孔灌注桩施工质量控制研究-正文内容开始- 钻孔灌注桩施工质量控制研究 摘要:钻孔灌注桩具有低噪音、小震动、无挤土、入土深、能入岩、刚度大、承载力高、桩身变形小,对周围环境及邻近建筑影响小,能穿越各种复杂地层和形成较大的单桩承载力,适应各种地质条件和不同规模建筑物等优点,是设计者常常用的一种深基础形式。随着钻孔灌注桩应用的日益扩大,如何保证工程质量成为首要问题。 虽然钻孔灌注桩施工正日益完善,但也因在施工过程中其施工技术性要求较高,影响成桩质量的因素也较多,质量不够稳定,有时候会发生断桩、卡管、孔壁坍塌、少灌等质量问题时有发生。本文通过阐述钻孔灌注桩前期准备工作的检查和施工工艺,归纳质量控制点
2、,总结常见质量问题,分析质量事故发生的原因,研究相应的处理对策,找出了质量控制的途径,从而保证了钻孔灌注桩施工质量。 关键词:前期准备 施工工艺 质量控制点 事故预防 目录 1.引言1 2. 钻孔灌注桩前期准备工作的检查与落实1 2.1场地条件1 2.2资质审查1 2.3专项施工组织设计的审查1 3.钻孔灌注桩施工工艺1 3.1反循环钻孔施工工艺2 3.2正循环钻孔施工工艺2 3.3螺旋钻孔施工工艺3 3.4旋挖钻孔施工工艺3 4.钻孔灌注桩施工质量控制点3 4.1钢筋笼4 4.2泥浆制备和处理4 4.3清孔4 4.4水下混凝土的浇注4 5.钻孔灌注桩质量事故的原因和预防5 5.1护筒冒水5
3、5.2孔壁坍塌5 5.3卡管5 5.4缩颈6 5.5桩身偏斜6 5.6断桩6 6.结语6 参考文献7 - PAGE 7 - 1引言 随着我国基建投资逐年增加,房屋建筑、市政、桥梁、隧道、地铁、采矿及边坡和基坑支护工程桩基础的使用已非常普遍,因此慎重地选择桩基形式,对工程质量、投资和进度的控制有着重大的意义。钻孔灌注桩因承载力大、施工方便、噪声对周边环境影响小、适应各种地质条件、成桩速度快、不同规模建筑物等优点而得到了广泛的应用。这种施工方法,可以变水下作业为水上施工,从而大大简化施工,缩短工期,降低工程造价,而且所需设备简单,操作方便。随着经济发展和技术进步,钻孔灌注桩的桩长和桩径不断加大,单
4、桩承载力也越来越高,同时,也使单柱单桩的设计成为现实。但应其施工时直观性较差、施工工艺相对较复杂、水下浇灌施工要求严格且难度大,容易出现孔底沉渣朝后,浇灌过程容易出现缩颈、露筋、离析甚至断桩等缺陷,故又限制了钻孔灌注桩的进一步扩大使用范围。如果施工中的任何一个环节出现问题,都将直接影响整个工程的质量和进度,甚至给投资者造成巨大经济损失和不良社会影响。 因此,对钻孔灌注桩施工全过程的质量监控显得特别重要。对于桩基工程的质量,就必须狠抓施工阶段的质量控制,研究桩基施工过程中的质量控制方法和要点,作到事前预防为主、事后处理为辅,具有实际的意义。 2钻孔灌注桩前期准备工作的检查与落实 2.1场地条件
5、必须满足三通一平,且场地相对较平整坚固,无软土或沼泽沉陷等影响桩机及辅助机械进场与行走的情况。如有,则应采取加固软土或采用垫木等措施。 2.2资质审核 资质审查是任何工程开工前必不可少的工作,对钻孔灌注桩施工的资质审查更应严格。主要是施工队伍城建资格、现场人员素质及经验多审查。 2.3专项施工组织设计的审查 前期工作除了熟悉地质资料、人机进场、通水通电、材料的检验与选用等基本条件外,更重要的是督促施工队伍编制好施工组织设计。专项施工组织设计应根据施工单位自身人员、设备及工程实际情况编写,要注意细化操作过程、量化有关监控技术指标,并同时具有可操作性。认真分析工程地址勘察报告和施工图,对每一根桩可
6、能穿过的各层岩土的物理力学性质有充分的认识,把施工方案有针对性地细化到每一根桩,实行质量的事前控制。 2.4组织设计交底及图纸会审 设计交底与图纸会审可同时进行,以设计交底为主,设计人员阐明设计意图,尤其是终孔的依据、所采用地勘报告中的数据,同时对水下质量、钢筋笼制作工艺提出具体要求和其它应急处理措施等。 3钻孔灌注桩施工 3.1反循环钻孔施工工艺 工艺特点: 通过泵吸、射流抽吸、充气送入压缩空气,使钻杆内腔形成负压或充气液柱产生压差,使经过钻杆与孔壁间的环状空间流向孔底的泥浆,携带钻头切削下来的钻屑,由钻杆内腔高速返回地面泥浆池。由于泥浆上返速度快,排渣能力强,对孔壁的冲刷作用小,在孔壁上形
7、成的泥皮相对较薄,成孔质量好。 操作要点: 启动砂石泵,待反循环正常后,才能开动钻机慢速回转下放钻头至孔底;开始钻进时,应先轻压慢转;待钻头正常工作后,逐渐加大转速,调整压力,并使钻头吸口不产生堵水。 钻进时应认真仔细观察进尺和砂石泵排水出渣的情况;排量减少或出水中含钻渣量较多时,应控制给进速度,防止因循环液比重太大而中断反循环。 钻进参数应根据地层、桩径、砂石泵的合理排量和钻机的经济钻速等加以选择和调整。 在沙砾石、砂卵石、卵砾石地层中钻进时,为防止钻渣过多,卵砾石堵塞管路,可采用间断钻进、间断回转的方法来控制钻进速度。 加接钻杆时,应先停止钻进,将钻具提离孔底80100mm,维持冲洗液循环
8、12min,以清洗孔底并将管道内的钻渣排净,然后停泵加接钻杆。 钻杆连接应拧紧上牢,防止螺栓、螺母、工具等掉入孔内。 钻进时如孔内出现塌孔、涌砂等异常情况,应立即将钻具提离孔底,控制泵量,保持冲洗液循环,吸除塌落物和涌砂;同时向孔内输送性能符合要求的泥浆,保持水头压力以抵制继续涌砂和塌孔,恢复钻进后,泵排量不宜过大以防吸塌孔壁。 合理埋设孔口护筒,护筒上口高出地下水位的高度,应按水头高度设置要求控制,护筒底口及外侧应用粘土夯实,不渗不漏不跨。 钻进至设计孔深位置停钻后,将钻头提离孔底100150mm,继续维持泥浆循环,必要时,可低速回转钻头,同时向孔内送入干净泥浆或清水,如此反循环清孔1520
9、min左右,是返出孔内的泥浆含砂量达到规定要求为止。 3.2正循环钻孔施工工艺 工艺特点: 泥浆经钻杆内腔流向孔底,将钻头切削破碎下来的钻渣岩屑,经钻杆与孔壁的环状空间,携带至地面;设备简单轻便,适应狭小场地作业,操作简易,配套器具少,工程费用较低,但对桩孔直径较大(一般大于1.0m),桩孔深度较深(一般大于80m),及容易塌孔的地层,正循环钻孔施工工艺表现出钻进效率低,排渣能力差,孔底沉渣多,孔壁泥皮厚等缺点;对含有卵砾石的地层,正循环钻孔施工工艺不适合。 操作要点: 合理选择钻头和调配泥浆性能。 钻具入孔后,应先进行泥浆循环,然后慢下至孔底,轻压满转数分钟后,逐步增大转速钻压,进入正常钻进
10、。 孔内如遇有较大卵石、漂石或其它障碍物,引起钻具跳动、蹩车(泵)、钻孔偏斜时,要及时控制钻进速度,降低转速,加大泵量,来回清扫。必要时,要对孔内障碍物专门打捞清除,或增加导向装置,以防孔斜。 基岩钻进应合理设计桩孔结构和钻孔工艺。采用多种钻孔工艺钻孔时,必须在更换另一种钻孔工艺之前,清洗孔底,修正孔形,以满足新的钻孔工艺要求。 钻进粘性土层,宜选用导流排渣性能好、切削刀具锐利、不易产生糊钻的尖锥形钻头和低粘度、低重度泥浆;钻进砂性土层的钻头,除具有良好的导流排渣能力外,还应使钻头底部呈层锥(锅)形,刀具呈梳齿状排列,使用高粘度、中等重度的泥浆。 加接钻杆时,应先将钻具提离孔底,待泥浆循环35
11、min后,再拆卸加接钻杆。 清孔时应经常移动排渣管(出水管)在孔底的位置,以便使孔底边缘处沉渣吸出。 下好钢筋笼后,应进行二次清孔,确保孔底沉渣符合规范要求。 3.3螺旋钻孔施工工艺 工艺特点: 螺旋钻孔是一种无需泥浆循环的干式钻孔施工工艺,钻头切削下来的钻渣通过螺旋钻杆不断从孔底输送到地表。螺旋钻孔施工工艺适用于地下水位以上的填土、粘性土、粉土、砂性土、风化软岩及粒径不大的砾砂层。在地下水位以下及含有较大卵石、块状物的土层,施工困难较多。 操作要点: 螺旋钻进应根据地层情况,合理选择和调整钻进参数,并可通过电流表来控制进尺速度,电流值增大,说明孔内阻力增大,应降低钻进速度。 开始钻进及穿过软
12、硬土层交界处时,应缓慢进尺,保持钻具垂直;钻进含有砖头瓦块卵石的土层时,应控制钻杆跳动与机架摇晃。 钻进中遇蹩车、不进尺、缓慢时,应停机检查,找出原因,采取措施,避免盲目钻进,导致桩孔严重倾斜、垮孔甚至卡钻、折断钻具等恶性孔内事故。 遇孔内渗水、垮孔、缩颈等异常情况时,立即起钻,采取 相应的技术措施;上述情况不严重时,可调整钻进参数,投入适量粘土球,经常上下活动钻具等,保持钻进顺畅。 冻土层、硬土层施工,宜采用高转速,小给进量,恒钻压。 短螺旋钻进,每回次进尺宜控制在钻头长度的2/3左右,砂层、粉土层可控制在0.81.2m,粘土、粉质粘土在0.6m以下。 钻至设计深度后,应使钻具在孔内空转数圈
13、清除虚土,然后起钻,盖好孔盖口,防止杂物落入。 3.4旋挖钻孔施工工艺 工艺特点: 钻孔原理是在一个可闭合开启的钻斗的底部及侧边,镶焊切削刀具,在伸缩钻杆旋转驱动下,旋转切削挖掘土层,同时使切削挖掘下来的土渣进入钻斗内,钻斗装满后提出孔外卸土,如此循环形成桩孔。旋挖钻孔施工工艺具有低噪音、低振动、扭矩大、成孔速度快、无泥浆循环等优点。缺点是在粘性较大的粘土、淤泥土层中施工,回转阻力大,钻进效率低,容易糊钻。该施工工艺适用于填土、硬土、粉土、砂性土、砂卵砾石层、软至中硬基岩等地层,桩孔沉渣少,孔壁泥皮薄,桩侧摩阻力发挥更好。 操作要点: 根据地层正确选择钻斗类型结构,软土层选择楔形齿、小切削角、
14、小刃角、齿宽稍大;硬土层则选用较大切削角、较窄的弯曲齿套;粘土层的齿间距宜大些,以免糊钻。 孔口护筒应高出地面2030cm,保持泥浆液面高度,以形成足够的泥浆柱压力,并随时向孔内补充泥浆。 套管跟管钻进时,套管底口要保持与钻斗旋挖深度相适应,使跟管顺利,钻斗也不会超挖。 钻进硬层,回次进尺深度太小,斗内钻渣太少时,可换用小直径筒形齿状钻斗,先钻一小孔,然后再用钻斗扩孔钻进;也可换用短螺旋钻进,然后再下钻斗捞渣。 钻进砂砾石层,为保护孔壁稳定,可事先向孔内投入适量粘土球;下入孔内的钻斗,其底盘进渣口必须装闭合阀板,以防提钻时砂砾石从底部漏落孔内。 4钻孔灌注桩施工质量控制点 4.1钢筋笼 在桩基
15、础中钢筋笼是受力骨架并且能增强桩身的整体性,在结构物中起着抗震和抵抗水平剪力的作用。现在大部分桩基础全长配置钢筋笼,其本身承受应力,另外外形箍筋还提供对核心混凝土横向变形的外界约束,对提高桩的承载力及增强桩的整体性有一定的作用。钢筋笼的质量监控只要是从以下两方面:钢筋原材料。钢筋的力学性能要符合设计和规范的要求,如抗拉(压)、抗冲韧性、塑性等;钢筋笼的制作主要包括钢筋的级别、直径、长度、根数、间距、形状几何尺寸要符合设计及规范要求,以及钢筋的焊接质量要进行焊接件(对焊、搭焊、帮条焊)力学实验,实验结果不得低于同级别钢筋母材的有关技术指标值。 4.2泥浆制备和处理 除能自行造浆的土层外,均应制备
16、泥浆。泥浆制备应选用高塑性粘土或膨润土。拌制泥浆应根据施工机械、工艺及穿越土层进行配合比设计。膨润土泥浆可按下面表中的性能指标制备。 项次 项目 性能指标 检验方法 1 比重 1.1-1.15 泥浆比重/电子天平 2 粘度 10-25S 漏斗法 3 含砂率 <6% 含砂率测定仪 4 胶体率 >95% 量杯法 5 失水量 <30ml/30min 失水量仪 6 泥皮厚度 1-3mm/30min 失水量仪 7 PH值 7-9 PH试纸 泥浆的护壁应符合下列规定: (1)施工期间护筒内的泥浆面应高出地下水位1.0m以上,在受水位涨落影响时,泥浆面应高出最高水位1.5m以上; (2)在
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