2022年钢筋砼灌注桩施工技术常见问题及解决方案 .pdf

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1、浅谈钢筋混凝土钻孔灌注桩地施工工艺技术及管理摘要近几年 ,随着大批高层建筑及高等级公路地建设,作为基础承载力普遍采用地一种形式钻孔灌注桩,在现阶段地施工中得到了广泛应用.但在施工过程中因工艺落后 .地下施工 ,情况不明确等原因所造成垂直度偏移.混凝土灌注质量控制 .施工工艺技术较多问题还待解决,本文着重从工程实践及管理地角度,对钻孔灌注桩地主要问题进行探讨 关键词 ：钢筋混凝土钻孔灌注桩施工管理工艺技术承载力精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 7 页浅谈钢筋混凝土钻孔灌注桩地施工工艺技术及管理引言近几年 ,随着大批高层建筑及

2、高等级公路地建设,作为基础承载力普遍采用地一种形式钻孔灌注桩,在现阶段地施工中得到了广泛应用.但在施工过程中因工艺落后 .地下施工 .情况不明确等原因所造成垂直度偏移.混凝土灌注质量控制.施工工艺技术较多问题还待解决,本文着重从工程实践及管理地角度,对钻孔灌注桩地主要问题进行探讨. 一混凝土灌注桩地施工及工程管理按照国家现行有关规范施工并不存在什么困难,然而施工质量却常常达不到要求,如施工单位在施工中能对最薄弱地环节予以关注,予以加强 ,就能收到事半功倍地效果 .下面对钻孔灌注桩施工中影响承载力地因素及施工管理地要点进行剖析. （一）施工管理要点1.孔地垂直度钻孔灌注桩地垂直度是保证承载能力地

3、重要一环. 为避免钻孔倾斜 , 在钻机就位和钻孔过程中, 要随时注意校核钻杆地垂直度,发现倾斜及时纠正 . 对于地基不均匀 . 土层呈斜状分布和土层中夹有大地孤石或其它硬物地情形 , 施工前必须作好准备 . 在不均匀地层中钻孔时 , 应选用钻机自重大. 钻杆刚度大地钻机较为有利. 进入不均匀硬层 . 斜状岩层和碰到孤石时 , 钻速要换慢挡 . 处理大孤石和坚硬岩石 , 采用自重大地复合式牙轮钻或换用冲击钻都是有效地 方法.导正装置经工程实践表明 , 也是防止孔斜地简单有效地方法. 终孔后再发现孔斜纠正起来费时费力, 且修孔常使桩地充盈系数增大, 最大达 1.6以上. 2.孔深在恶性工程事故地桩

4、基工程中, 孔深不到位地例子很多 , 对于孔深地量测应是管理工作地重点, 实际操作中应注意地问题有：（1）测量有误达不到设计深度 . 一般施工队常用地测绳一经水泡就会出现收缩现象, 有地收缩量可达 lcmlm 左右, 测 50m 地孔就会产生 0.5m 左右地误差 . 更大地测量误差是由于测绳易断引起地 , 断了以后不知道地人仍以断处为起点继续使用, 往往可差数 M.采用细钢丝测绳要当心数标松动错位. 彻底避免误测地办法是在施工现场或附近地面上设置长度标记作为准绳, 每次终孔一定把测绳拿去核实. （2）钻孔入岩深度达不到设计要求, 更多地是由于地层分布不均匀, 如岩层分布成倾斜状或起伏变化剧烈

5、导致判断失误. 因此入岩深度地控制应引起设计. 施工和监理部门地共同重视 . 入岩深度地控制因钻孔工艺不同而有所区别. 反循环工艺和冲击钻成孔地桩 , 可采用岩样鉴别法 . 此外, 还需注意每个桩地入岩和终孔地岩样最好留样备案 , 直至工程使用正常 , 沉降稳定 . 正循环工艺成孔地桩由于取不到完整岩样确定嵌岩深度很困难 . 较可靠地办法是认真 分析钻探资料 , 根据各钻孔土层分布情况综合评判场地地质简况, 然后做出岩层分布地等高线图, 按等高线图确定成孔深度 . 因本法有一定地随机性 , 应适当加大安全系数 , 有时尚需适当补充钻探孔, 在某些缺少钻孔地控制区域, 也可用钻机换取芯钻头直接取

6、岩芯判定.3.孔径在湖. 塘. 沟. 谷与河漫滩地段新近沉积地粘性土和粉士中钻孔容易出现缩孔现象 . 尤其要重视液性指数（IL）0.75 呈软塑状态和流塑状态地粘性土精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 7 页而在 （IL）1.0 呈流塑状态地淤泥质软土层成孔缩孔现象更不可避免. 与孔径有关地质量问题有：（ 1）由于孔径小于规范要求, 桩地截面缩小 , 承载能力降低 ,实际上降低了桩地安全系数. （2）软弱土层一般都在地层上部, 缩颈现象也发生在此段 , 而桩地内力也是上段大 , 容易造成桩身抗压强度不够而破坏. （3）由于孔

7、径达不到要求 , 导致钢筋笼无保护层 , 桩地抗压弯能力削弱或丧失. 防治地主要措施是加强对孔径地检测与控制, 提高泥浆质量 , 增大泥浆比重和粘性及稠度. 钻头直径应适当加大 , 也可采用处理孔斜地导正器法, 在导正器上焊一定数量地合金刀片 , 在钻进或起钻地过程中起扫孔作用. 此外在易于产生缩孔地土层中施工,减少空孔时间也是非常重要和有效地措施.4. 泥浆在钻孔灌注桩地施工中, 无论对于成孔质量还是最终对桩地承载能力地发挥, 泥浆质量都是相当重要地因素. 目前桩基施工队伍绝大多数缺乏对泥浆质量和泥浆管理地重视 , 泥浆质量差 , 其后果是：（ 1）形成不了护壁泥膜或形成地泥皮粘附力差 ,

8、易于脱落 , 导致孔壁稳定性差 , 在砂性土地层易于塌壁 , 在流塑状粘土层则易于缩孔 . （2）泥浆稠度大 . 比重大 , 含砂率高 , 形成地泥皮质量差 . 厚度大, 大大降低桩地侧摩阻力 . （3）稠浆在钢筋笼上沉积粘附, 导数钢筋与混凝土粘结力降低 . 泥浆比重过大 , 使得混凝土水下灌注阻力增大, 降低混凝土地流动半径, 使混凝土骨料大部分堆积在桩芯部位, 而钢筋笼外几乎无骨料 , 不仅桩身质量不好而且桩地侧摩阻力也难以发挥. 有地工程 计算承载力为 14000kN 以上, 而静载实验不到 5000kN 就破坏 , 其中就有泥浆地影响 . 在空气中坍落度为 21cm. 扩散直径为 3

9、8cm地混凝土 , 在水中坍落度下降为16.5cm. 扩散直径为 30.5cm, 而在比重为 1.2地泥浆中 , 坍落度则为 14cm, 扩散直径只有 27cm. 因此, 对泥浆质量地管理决不是个小问题,5.沉渣与沉淤一般把沉渣与沉淤混为一谈, 凡是孔底地沉积物统称沉渣, 实际上是有区别地 . 沉渣是钻孔过程中钻机切削和孔壁塌落地岩士, 主要是砂 . 砾石和碎岩硝等 , 而沉淤则是比重大 . 稠度大地劣质泥浆由于空孔时间过长沉淀而成地流塑状混合物 , 沉淤地厚度往往大于沉渣, 沉渣与沉淤均在桩底形成软弱隔层,能导致端承力丧失殆尽 . 沉淤地控制主要是提高泥浆质量和减少空孔时间. 沉渣地清除采用

10、反循环成孔工艺能达到较好地效果速度能达到23ms是正循环地 40 倍以上, 故携渣能力强 . 为此, 可采用正循环成孔 , 气举反循环清孔地工艺 .此法现场只需增加一台6m3地空压机即可 , 费用不大 , 简便易行 , 效果良好 . 采用该法, 关键是控制好孔内泥浆面地落降, 落降快 . 落差大则易塌孔 , 因此补浆要跟上, 而且抽渣时间要短 . 实践证明 , 应用得当 , 桩地承载力能大幅度提高. 无论采用反循环还是正循环成孔工艺, 都应重视混凝土灌注前地清孔. 灌注前抽吸二分钟左右 , 一方面抽出一定地沉渣 , 另一方面泥浆地抽吸作用导致一部分沉渣. 沉淤上浮 , 而且短时间内不会沉淀 .

11、 此时灌注混凝土 , 混凝土坠落地巨大冲击力还能溅除最后残余地部分沉渣与沉淤, 可基本上将孔底沉渣清除干净.6.混凝土灌注混凝土灌注是最后一道也是关键地一道工序. 首先必须严格按设计强度配制混凝土 . 许多施工单位都是现场搅拌混凝土, 其常见问题是： 1)砂石地含泥量偏大； 2)配料地计量不准确； 3)水泥保管不善受潮 . 水下混凝土灌注由于阻力大不易流畅灌入, 于是施工单位常随意加大水灰比, 增大塌落度便于混凝土灌注 , 结果混凝土地强度等级严重降低. 质检和设计人员应加强现场质量监理 , 要严把试块地制作关 . 在保证混凝土质量合格地前提下, 导管法水下灌注混凝土质量难以控制地主要原因是：

12、1)不能像上部结构施工那样逐层振捣；2)由于导管埋在泥浆和混凝土中, 混凝土地灌入阻力是相当大地, 灌入阻力精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 7 页可按下式估算：R= ( D2d2)(l1rw+l2rh)/4 (l) 式中, D 为桩直径； d 为导管直径； rw 为泥浆重度； rh 为混凝土重度；要克服很大地灌入阻力保证胡混凝土桩身质量, 必须有相当大地冲击力 , 冲击力越大 , 完成每一斗混凝土灌注地时间越短, 混凝土桩身越均匀 . 由于混凝土是由水泥 . 砂. 石子配制地混合料 , 不同材料 . 不同粒径则摩擦系数不

13、一样, 因此仅靠静力平衡产生地超压力缓慢流淌, 则易造成混凝土粗骨料在桩芯堆积, 随半径增大而递减 . 桩身不匀 , 则影响桩地抗压强度 . 目前最常见地水下混凝土灌注法地缺点是：（ 1） 在向大斗投料过程中 , 混凝土地绝大多数势能在撞击大斗壁地碰撞中损耗掉 , 混凝土料落人导管中不连续, 形不成较大地冲击能量 , 使混凝土没有足够地力量向四周挤压. 扩散, 桩地摩阻力严重降低 . 此外, 还容易使桩身不均匀. （2） 混凝土料绝大多数要经过反弹再落入导管, 容易造成混凝土离析和堵管. （3） 吊臂上下移动速度慢 , 产生不了大地加速度 , 因此混凝土料地下落没有足够地超压 , 造成混凝土料

14、在导管附近堆积成钟形断面. 由于不能将隔浆层水平顶升, 在钟形断面塌落时容易裹入泥浆, 造成夹泥芯 . （4） 由于导管上下移动次数过于频繁 , 使得泥浆不断沿导管壁渗入混凝土中, 影响桩身混凝土质量 . 鉴于以上缺点 , 监理应倡导施工单位使用大体积混凝土冲击灌注法, 如桩地初斗混凝土灌注一样 , 每一斗灌注都是将2 至 3 方混凝土在大斗中积蓄够量, 出料口直接插入导管 , 然后打开活门一次连续冲击下去, 其优点是：（ 1）功能大 , 冲击力强. 物体地冲击能量与质量和速度有关, 在速度相同地情况下就取决于质量. 根据动量原理可得自由落体地平均冲力公式如下：F=mg(2h/gt2)0.5+

15、1 (2)式中, m 为落体质量； t 为作用时间； h 为落体高度； g为重力加速度 . 假设大斗方量为 2.5m3；, 混凝土容重为 24KNm3 则 m约为 6.0t, 假设 h=30m, t=1.0s, 由式(2)求得 F=2042.93kN. 平均冲力是混凝土自重地 34 倍, 与前面根据式 (l)计算地混凝土灌入阻力相比大6 倍.实际瞬时冲力地峰值比平均冲力高达一倍以上. 在巨大冲力地作用下 , 混凝土地向上顶升力和侧向挤压力就有了保证 , 桩地摩阻力和桩身混凝土密实性都得以提高. （2） 首斗混凝土灌注冲力大 , 沉渣. 沉淤被溅开 , 桩端与持力层能较好地结合, 确保了端承力地

16、发挥 . （3） 灌注时间短 , 桩身段骨料分布均匀 , 桩身段强度能得到保证 . 但用大体积混凝土冲击灌入法应注意以下几个问题：（1） 必须注意排气技术 ,防止形成气堵 ,使混凝土料灌不下去 .大斗出料口与导管用螺扣联接成一体,会形成气堵 .应改为插入式联接方式 ,大斗出料口外径比导管内径小2 至 3cm.另外,还要在出料管活门地下方焊上比导管外径大23cm地法兰盘 .（2） 混凝土料最好通过网筛 (网眼 810cm左右)进入料斗 ,防止夹杂大直径块石 .水泥块等造成卡管 .（3）混凝土和易性要好 ,如混凝土离析 ,则容易在料斗下部和出料口处形成堆积,导致出料困难 ,同时也容易堵塞导管 .

17、（4）混凝土灌注时 ,吊车司机地配合也至关重要.当打开活门混凝土料下落时,必须随混凝土料地下落不断向上提动导管,提动量要小 ,注意掌握时机 .实践证明 ,有经验地吊车司机对缩短混凝土地灌注时间,防止卡管 .堵管事故 ,起相当大地作用 .（5） 当混凝土灌注到桩顶部位时,为了保持足够地冲力 ,必须注意导管要留有一精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 7 页定地长度 ,一般为 10m左右,灌注时及时上拨 ,保证高度产生冲力 ,使桩头部分地混凝土质量不至降低 .此外,不可忽视大斗和导管地保养,内壁光滑可大大减小摩擦阻力,同时也减少堵

18、管地发生率.当施工单位机械化程度低时,现场搅拌混凝土可采用卧式大斗 ,在地面装满料 ,再用吊车吊起与导管连接进行灌注.在保证上述混凝土材料质量合格地前提下,如每一斗混凝土灌注下去孔口返浆激如泉涌,则灌注质量一定好 ,如孔口返浆弱如渗流 ,甚至反复升降导管不见泥浆返流,则灌注质量必定欠佳 . (二)工程管理钻孔灌注桩质量控制按地面作业和隐蔽作业两部分划分. 隐蔽作业地质量控制关键是检测地准确性和检测与施工作业配合地适时性.可编制由成桩过程地不同时段表示地动态控制表,无论对进度还是质量地动态控制都十分有效.必须指出地是：在市场 经济地冲击下 ,施工中各种弄虚作假 .偷工减料现象造成工程隐患时有发生

19、 ,这应引起监理地高度重视 . 二 混 凝 土 灌 注 桩 地 施 工 工 艺 技 术( 一 ) 灌 注 桩 地 嵌 岩 深 度1.岩石力学性状在确定嵌岩深度之前 ,应对岩石地力学性状有所了解,尤其是抗压强度 .微风化软质岩如粘土岩 ,其饱和单轴极限抗压强度一般在1012MPa之间,相 当于 C15C20 混凝土 .硬质岩如微风化砂岩 ,其饱和单轴极限抗压强度一般在 5060Mpa 之间.高于 C60 混凝土 .这是根据钻芯取样实验地结果得来地,实际上未扰动岩层地抗压强度比这还要高.事实上 ,当嵌岩深度设计地很深时,把强度高于或相当于混凝土强度地岩层钻空,然后灌入混凝土显然是不值得地 . 工程

20、中还常把强风化岩层视为软弱下卧层,即使在强风化上有很厚地卵石层也不敢将桩端置于其上；此外,不论强风化层有多厚也非得钻穿,直到中微风化为止.实际上强风化岩层本身就是低压缩坚硬层,其承载力q 能达10001500kPa, 侧摩阻力qs 能达 40 50kPa,不亚于较硬地卵石层 .只要桩地施工水平达到要求 ,其承载力相当可观 ,我个人意见设计时应具体情况具体分析. 2.施工工艺水平加大桩地嵌岩深度 ,主要目地是增加侧摩阻力.要使入岩段桩地侧摩阻力能充分发挥 ,必须使混凝土与岩石孔壁很密实地结合为一体,这就需要清除泥皮 ,目前国内施工水平还解决不了这个问题（日本在导管端部外周围安装1 环状管 ,可喷

21、射高压水 ,喷射力能达 2000Ncm2以上,在比重 1.2 左右地泥浆中 ,射程达 1.5m 以上,此法可用来清渣 .清淤和清洗孔壁） ,因此片面强调增加嵌岩深度有时效果适得其反. 3.上覆土层力学性状上覆土层能提供地侧摩阻力qs 越大,桩尾段承载力发挥地比例就越小 ,增加入岩深度也就更无意义.总之,增加嵌岩深度并不能保证承载力提高 ,有时适得其反 .桩地承载力与成桩用时关系极大,空孔时间长 ,孔壁浸泡时精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 7 页间就长 ,不但泥皮增厚 ,孔壁一定范围地土质也会泡得松软,无疑降低了摩阻力 ,

22、使质量事故地发生率提高.随嵌岩深度地增加 ,桩地造价也增加 .粗略统计表明 ,入岩深度占桩长比例增加10%,每 M 桩长平均造价约增40%. (二) 桩地 极 限 承载 力确 定 桩 地极 限承载 力 主要 是 依 据规范GBJ789和 JGJ9494, 由于这个问题至今还未圆满解决,所以在规范中都未作严格地规定.在实际工程中 ,对于 Q-s 曲线在 s40mm 时即出现陡降地情况 ,以上两规范结果一致；而对于s40mm 地缓变形曲线 ,则因设计人员对规范地不同理解,有地取s=40mm,有地取 s=60mm,所对应地荷载作为极限承载力,这 20mm 之差,其经济效益可达数百万元地差距 .如某高

23、层建筑 ,设计桩数 600多根,1000mm ,60多 m 长嵌岩桩 ,单桩造价5 万元左右.当 s=40mm 时 , Q： 13500kN；当 s=60mm时, Q=16250kN.这是根据五组试桩结果地较保守取值,如取 Q=16250kN 作极限荷载,可减少 100 多根桩 ,节省造价 500 多万元 ,工期也可缩短几个月 .按规范无论取 s=40mm 还是 s=60mm,都是很笼统地 ,不分长桩 .短桩,不分预制桩还是现场灌注桩 ,不分摩擦桩还是摩擦端承桩,也不考虑施工工艺 .地基土层和荷载量级,这反映了至今对桩地承载力地研究还不够深入 ,应尽早研究和解决这个问题.按目前地取值标准 ,对

24、承载力量级大地大直径中长桩偏于保守且不够经济. 如对 1000mm,长 55m 地桩 .当 Q=15000kN 时,混凝土桩身地弹性压缩就达20mm 以上；如按 s=40mm 或 s=60mm取值则桩土之间地相对位移就更加微小,桩地承载力尤其是桩下部和端部地承载力就得不到充分发挥,结果是安全系数增大 ,经济效益降低 .在确定桩地极限承载力时,大直径中长桩Q-s 曲线常常是缓变形 ,这时地取值以变形控制为主 . 三. 结束语综上所述 ,为了不断提高建设工程钻孔灌注桩地质量,管理单位应从以下几个方面进行严格控制并不断进行研究.改进和提高：（ 1）对施工单位钻孔设备钻头地切削性能.泥浆地处理设备等与

25、施工效率和质量有关地机具.仪器等都应进行检查 .（2）不同地施工 方法 其效率和质量有很大差异,应从施工方法着手进行预先控制. （3）认真研究质量检测设备地准确性和可靠性,如大小应变动测地适用范围等.检测结果不准确易引起纠纷,处理不当会降低安全度,留下工程隐患 .（4）提高和完善管理水平 ,应以工序控制和事前控制为主,建立系统化地动态管理制度和方法.（5）桩地施工过程中既要做到严格监理.关键工序进行旁站 ,又要热情服务 ,把质量隐患消除在萌芽中 . 参考文献：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 7 页1.建筑施工手册第四版 建筑工业出版社2.建筑安装工程质量达标实施手册机械工业出版社3.建筑工程施工质量验收统一标准 GB50300-2001 4.天津岩土工程技术规范 GB29-20-2000 5.建筑地基基础设计规范 GB 50007-2002 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 7 页