施工技术与管理专业论文09370.doc
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1、 毕 业 设 计(论 文)题目 钻孔灌注桩施工质量存在的问题以及对策引 言钻孔灌注桩在各类土木工程中广泛应用,具有抗震性好、承载力大、施工噪音小、可以解决特殊地基沉载力等诸多优点。目前在国内公路桥梁基础工程领域中钻孔灌注桩基础已占据了重要地位,但灌注桩地下施工不可预计因素多,工程质量较难控制,桩基施工既有机械操作,又有钢筋加工、混凝土拌制和灌注等多种工作,工序种类繁多,影响因素多,水下混凝土施工要求严格,稍有不慎,就可能出现孔底沉泥、缩颈、夹渣、断桩等,可能造成质量事故,因此施工中必须严格监管质量。 摘 要钻孔灌注桩的整个施工过程属隐蔽工程项目,质量检查比较困难,如桩的各种动测方法基本上都是在
2、一定的假设计算模型的基础上进行参数测定和检验,并要依靠专业人员的经验来分析和判读实测结果,同一个桩基工程,各检测单位用同一种方法进行检测,由于技术人员的实践经验的差异,其结论偏差很大的情况也时有发生。通过近些年年来钻孔灌注桩工程的施工实践,得出这样一个结论,即加强桩基工程检测是一个手段,要保证钻孔灌注桩的施工质量,其关键还在于人。强调现场管理人员要有高度责任心,以防为主,对桩基各个施工环节要充分重视并精心施工,只有这样桩基的质量控制才能得到保证。认真的工作态度,加强对钻孔灌注桩各个环节的质量控制。钻孔灌注桩施工中虽然存在诸多影响质量的因素,但是只要重视、认真做好机械设备的选型,尤其是加强施工管
3、理,一些难以控制的指标,在现有技术设备状况下也能保证,这些工作的深入就能从施工过程中进一步挖掘桩承载潜力,来提高桩基工程质量水平。关键词:灌注桩, 工艺流程, 质量分析目 录引言11概述灌注桩41.1钻孔灌注桩41.1.1灌注桩的类型41.1.2桩孔灌注桩的技术特点52 钻孔过程中出现的施工质量问题及防治措施62.1灌注桩的施工工艺流程62.1.1护筒埋设62.1.2采取隔孔施工程序62.1.3泥浆的制作62.1.4钻孔垂直度62.1.5确保桩位、桩顶标高和成孔深度72.1.6孔壁坍塌72.1.7 扩孔、缩颈的控制82.1.8钻孔偏斜82.1.9 桩底沉渣量过多82.2钢筋笼制作质量和吊放92
4、.2.1钢筋笼上浮93螺旋钻孔灌注桩施工要点和控制措施.113.1泥浆护壁施工法113.1.1全套管施工法12结论13致谢14参考文献15 1概述灌注桩1.1钻孔灌注桩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。钻空灌注桩施工无噪音、无震动、无挤土、刚度大,抗弯能力强,变形较小,几乎在全国都有应用。多用于基坑侧壁安全等级为一、二、三级,坑深715米的基坑工程,在土质较好地区已有89米悬臂梁,在软土地区多加内支撑(或锚索),悬臂式结构不宜大于5米。桩径和配筋计算确定,常用直径600、700、800、900、1000。有
5、的工程为不用支撑简化施工,采用相隔一定距离的双排钻孔桩与桩顶横梁组成空间结构维护墙,使用悬臂桩维护墙可用于145米的基坑。如基坑周围狭窄,不允许在钻孔灌注桩后再施工12米厚的水泥土桩挡水帷幕时,可考虑在水泥土桩中套打钻孔灌注桩。1.1.1灌注桩的类型钻孔灌注桩是按成桩方法分类而定义的一种桩型。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
6、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。钻孔灌注桩通常为一种非挤土桩,也有的为部分挤土桩。钻孔灌注桩的类型可以分为:A. 按桩径大小分,可分为如下几种:小桩 由于桩径小,施工机械、施工场地、施工方法较为简单,多用于基础加固和复合桩基础中(如:树根桩)。中桩 成桩方法和施工工艺繁多,工业与民用建筑物中大量使用,是目前使用最多
7、的一类桩。大桩 桩径大且桩端不可扩大,单桩承载力高,近20年发展快,多用于重型建筑物、构筑物、港口码头、公路铁路桥涵等工程。B. 按成桩工艺,钻孔灌注桩可以分为:干作业法钻孔灌注桩;泥浆护壁法钻孔灌注桩;套管护壁法钻孔灌注桩。1.1.2桩孔灌注桩的技术特点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. 对于桩穿透的图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,
8、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。孔灌注桩可以穿越各种土质复杂或软硬变化
9、较大的土层(如各类黏性土、砂土、碎砾石土、风化岩及多夹层的岩层)对地基进行加固处理,其对承载力的适应范围广(为30020000kN),施工机具简单,且施工过程具有噪音低、对相邻楼宇影响小、施工安全性好等诸多优点,因而在地基加固工程中得到广泛地应用。但由于钻孔灌注桩的施工环节较多,技术要求高,工艺较复杂,需要在一个较短的时间内快速完成水下灌注混凝土隐蔽工程的灌注,无法直观的对质量进行控制,人为因素的影响较大,若稍有疏忽,很容易出现一些质量病害,甚至造成病桩、断桩等重大质量事故,危及桩基工程的安全。2 钻孔过程中出现的施工质量问题及防治措施钻孔灌注桩的施工大部分是在水下进行的,其施工过程无法观察,
10、成桩后也不能进行开挖验收。施工中任何一个环节出现问题,都将直接影响到整个工程的质量和进度,甚至给投资者造成巨大的经济损失和不良的社会影响。因此,要求基础施工队伍在施工技术措施上要落实,并加强施工质量管理,密切注意抓好施工过程中每一个环节的质量,力争将隐患消除在成桩之前。在施工前要认真熟悉设计图纸及有关施工、验收规范,核查地质和有关灌注桩方面的资料,对灌注桩在施工过程中可能会发生的一些问题进行分析后制订出施工质量标准、验收实施方案和每根桩的施工记录,以便有效地对桩基施工质量加以控制。2.1灌注桩的施工工艺流程一般钻孔灌注桩的施工工艺流程: 测定桩位埋设护筒桩机就位钻孔(设泥浆池制备泥浆、泥浆循环
11、清渣)清孔灌筑水下混凝土安放钢筋骨架。2.1.1护筒埋设 护筒外壁冒水,严重的会引起地基下沉,护筒倾斜和移位,造成钻孔偏斜,甚至无法施工。造成原因:埋设护筒的周围土不密实,或护筒水位差太大,或钻头起落时碰撞。防治措施:在埋筒时,坑地与四周应选用最佳含水量的粘土分层夯实。在护筒的适当高度开孔,使护筒内保持1.0-1.5m的水头高度。钻头起落时,应防止碰撞护筒。发现护筒冒水时,应立即停止钻孔,用粘土在四周填实加固,若护筒严重下沉或移位时,则应重新安装护筒。2.1.2采取隔孔施工程序钻孔混凝土灌注桩和打入桩不同,打人桩是将周围土体挤开,桩身具有很高的强度,土体对桩产生被动土压力。钻孔混凝土灌注桩则是
12、先成孔,然后在孔内成桩,周围土移向桩身土体对桩产生动压力。尤其是在成桩初始,桩身混凝土的强度很低,且混凝土灌注桩的成孔是依靠泥浆来平衡的,故采取较适应的桩距对防止坍孔和缩径是一项稳妥的技术措施。 2.1.3泥浆的制作制浆前,先把粘土尽量打碎,使其在搅拌中容易成浆,缩短成浆时间,提高泥浆质量。制浆时,可将打碎的粘土直接投入护筒内,使用冲击锥冲击制浆,待粘土已冲搅成泥浆时,即可进行钻孔。多余的泥浆用管子导入钻孔外泥浆池贮存,以便随时补充孔内泥浆。2.1.4钻孔垂直度这是灌注桩顺利施工的一个重要条件,否则钢筋笼和导管将无法沉放。为了保证成孔垂直精度满足设计要求,应采取扩大桩机支承面积使桩机稳固,经常
13、校核钻架及钻杆的垂直度等措施,并于成孔后下放钢筋前作井径、井斜超声波测试。桩的垂直度对桩承载力指标影响较大,桩斜会造成桩受力状态改变,尤其是一些单柱的桩基,会留下一定的工程质量隐患。影响桩孔垂直度的因素主要有钻机的平稳程度、钻杆的刚度、钻杆连接的垂直度及地层情况等多种因素。目前桩孔垂直度的检测绝大多数仅限于测上部钻杆的垂直度来推测桩孔垂直,或者就不测,仅有少部分工程中使用了测孔仪器对桩孔进行全断面检测,规范要求桩孔的垂直度不大于1,然而从测孔仪反映的资料可知,对于一个桩孔,其垂直度上下是不一致的,多数情况存在上部直,下部偏,而且偏心的轨迹也不一致,可能越钻越偏,成孔时一旦发现孔斜,再进行纠偏难
14、度很大,费时费料,这就要求我们对桩孔的垂直度问题引起足够的重视。测孔资料反映钻机的成孔垂直度较差,其主要原因是钻机自重轻,易移位,钻杆刚度相对较小,并且有些钻杆连接后都不同轴。 正反循环回转工程钻机相对来讲垂直度有一定保证,这主要原因是因为其自重大,底盘大,钻杆刚度大,钻机只要调平、调直后不易改变垂直度,但钻杆的连接形式不同,垂直度也有差异,当采用内六方卡箍式连接时,由于其存在一定的间隙,当孔深时,垂直度易超标,而法兰连接由于结合紧密,垂直度相对较好,钻机由于钻杆刚度大,且同轴,其施工的桩孔垂直度一般较好。 由于对垂直度的简易测量不能完全反映桩孔的垂直度,检测孔斜的仪器费用又较高,每个工程、每
15、个桩孔不可能全都用测斜仪来检测,所以防止孔斜的措施主要是通过加强施工现场的管理来保证,开钻前一定要支稳、调平钻机,并保证立轴的垂直度,钻进过程中要随时观察、判断,不断校核钻杆垂直度,发生偏斜及时调整。2.1.5确保桩位、桩顶标高和成孔深度 在护筒定位后及时复核护筒的位置,严格控制护筒中心与桩位中心线偏差不大于50mm,并认真检查回填土是否密实,以防钻孔过程中发生漏浆的现象。在施工过程中自然地坪的标高会发生一些变化,为准确地控制钻孔深度,在桩架就位后及时复核底梁的水平和桩具的总长度并作好记录,以便在成孔后根据钻杆在钻机上的留出长度来校验成孔达到深度。虽然钻杆到达的深度已反映了成孔深度,但是如在第
16、一次清孔时泥浆比重控制不当,或在提钻具时碰撞了孔壁,就可能会发生坍孔、沉渣过厚等现象,这将给第二次清孔带来很大的困难,有的甚至通过第二次清孔也无法清除坍落的沉渣。因此,在提出钻具后用测绳复核成孔深度,如测绳的测深比钻杆的钻探小,就要重新下钻杆复钻并清孔。同时还要考虑在施工中常用的测绳遇水后缩水的问题,因其最大收缩率达1.2,为提高测绳的测量精度,在使用前要预湿后重新标定,并在使用中经常复核。为有效地防止塌孔、缩径及桩孔偏斜等现象,除了在复核钻具长度时注意检查钻杆是否弯曲外,还根据不同土层情况对比地质资料,随时调整钻进速度,并描绘出钻进成孔时间曲线。当钻进粉砂层进尺明显下降,在软粘土钻进最快0.
17、2mmin左右,在细粉砂层钻进都是0.015mmin左右,两者进尺速度相差很大。钻头直径的大小将直接影响孔径的大小,在施工过程中要经常复核钻头直径,如发现其磨损超过10mm就要及时调换钻头。2.1.6孔壁坍塌钻进过程中,如发现排出的泥浆中不断出现气泡,或泥浆突然漏失,则表示有孔壁坍陷迹象。造成原因:孔壁坍陷的主要原因是土质松散,泥浆护壁不好,护筒周围未用粘土紧密填封以及护筒内水位不高。钻进速度过快、空钻时间过长、成孔后待灌时间过长和灌注时间过长也会引起孔壁坍陷。防治措施:在松散易坍的土层中,适当埋深护筒,用粘土密实填封护筒四周,使用优质的泥浆,提高泥浆的比重和粘度,保持护筒内泥浆水位高于地下水
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