1、钻孔混凝土灌注桩的施工技术和质量控制 学号_ 密级_ XX大学本科毕业论文钻孔混凝土灌注桩的施工技术和质量控制院（系）名 称：XXXXX专 业 名 称 ：XX学 生 姓 名 ：XXX指 导 教 师 ：XXX 教授 二XX年X月 郑 重 声 明本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位。本人签名： 日期： 中文摘要示例： 摘 要 钻孔灌注桩是指用钻
2、孔机具在土中钻进，边破碎土体边出土渣而成孔，然后在孔内放入钢筋骨架，灌注混凝土而成的桩。钻孔灌注桩作为桩基础中一种常用的型式，具有桩基础的承载力高，稳定性好，沉降量小而均匀，耗用材料少，施工简便等特点。其适用于各种粘性土，砂性土，也适用于碎卵石类土和岩层，我国从1965年起开始使用钻孔灌注桩基础，我国的钻孔灌注桩的应用日益广泛。我国施工的钻孔灌注桩最长的已达百余米。因此对钻孔灌注桩的施工质量控制有着极大的现实和经济意义。本论文是我在广州大学城尚泰商业住宅项目部实习内容的基础上的系统的总结和再学习的过程。本论文主要是对钻孔灌注桩的发展史、钻孔灌注桩的技术特点、钻孔灌注桩的施工过程及其质量控制等方
3、面进行论述。关键词：钻孔灌注桩 施工 质量控制 事故预防ABSTRACT Pile refers to the drilling equipment in the soil drilling, edge broken edge of soil excavated slag formed hole, and then in the hole into the steel skeleton, the pouring of concrete made of piles. Bored Pile Foundation as a common type, with pile foundation and
4、high capacity, good stability, small and uniform settlement, less consumption of materials, construction and simplicity. It applies to all kinds of clay, sandy soil, also applies to the type of soil and rock broken pebble, China started since 1965, bored pile foundation for the application of our in
5、creasingly widespread bored. Construction of bored piles in China has reached a maximum of one hundred meters. Therefore, the construction of the bored quality control has great practical and economic significance.This paper is a systematic summary and re-learning process I am still in Le Shan Bridg
6、e NO6 of commercial and residential projects based on practical content. This thesis is about the history of bored piles, bored piles of the technical features of bored pile construction process and quality control and so on.Key words: Bored pile，Construction ， Quality Control，Accident Prevention211
7、 钻孔灌注桩的类型 10212 各类钻孔灌注桩相应的适用范围 11311 编写施工设计所需资料 14312 施工设计的内容 1532 施工流程的确定 1633 试成孔 1634 场地准备 16341场地规划布置 16342 地下埋设物及地上障碍物的清除 18343 桩位测量 1842 钢筋笼的质量要求 20641 采用导管法灌注水下混凝土 24642 非水下混凝土灌注 25643 桩顶标高 26644 灌注充盈系数 2681 无套管施工法中孔壁坍塌及对策 2682 缩颈 2783 钢筋笼上浮 2784 桩底沉渣量过多 2885 导管进水 2986 断桩 2987 钻孔内的有害气体 3091质量
8、控制标准 30911灌注桩质量控制的依据 30912质量控制的目标 30913质量控制的标准 3092质量控制方法 31参 考 文 献 33致 谢 34 第1章 绪论11 钻孔灌注桩及其发展简况钻孔灌注桩是根据成桩方法而定义的一种桩型。我们知道，桩是竖向（或微斜）地埋入地层中而向地层岩层深处传递荷载的一种受力杆件，桩与连接顶的承台组成深基础，通常称为桩基础。随着大规模建设工程的开展，桩基础日益成为软弱地基上的工业建筑、高层楼宇、水利水电及桥梁码头工程等普通利用的一种深基础形式。钻孔灌注桩就是在这些实践活动中，逐步防止和完善起来的。100多年前的1893年，人工挖孔灌注桩开始在美国采用，当时美国
9、芝加哥、底特律等大城市，由于工业的发展及人口的增长，城市土地日趋紧张，高层建筑不断增加，而且某些高强轻质材料相继开始生产，为高层建筑设计施工创造了条件，但是这些城市地层地质条件较差，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，建造高层建筑仍沿用当时通用的磨擦桩，必然产生很大的沉降。于是工程师们不得不考虑把桩设在很深的持力层，并且要满足承载力的要求和地基变形要求，这样必须把桩截面设计得很大。这样的桩不可能用木材制作，当然，如果用钢管、型钢或钢筋混凝土预制，大截面桩的沉桩问题又突现出来，因打桩设备能力的限制，大截面桩难以打到必要的深度，而不能充分发挥其作用。
10、于是，借鉴于人类掘井技术，人工挖孔在其中浇注钢筋混凝土而成桩。就这样，人工挖孔桩技术逐步得到推广应用。钻孔灌注桩是在人工挖孔问世约50年后，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的。二战后，世界各地特别是欧美发达国家经济复苏与发展，这就给桩基这古老而又现代的基础形式提供了极好的发展条件和用武之地。钻孔灌注桩的成孔，是钻孔灌注桩的关键技术之一，它依托强大的工业基础和先进的技术。英国MJ汤姆林森（MJTomlinson）1977年曾介绍过当时欧洲利用的各种钻孔机型和有关技术，包括动力螺旋钻、带套管的抓斗钻、逆循环钻机等，不同的地基条件，可选用不同的钻机，由BSP国际基础有限
11、公司制造的“泰拉钻孔机（Terradrill）”系列，钻孔直径为2543500mm，钻进深度可达44m，为安装在标准履带式起重机上的一种钻孔机具。另一种由组装在卡车上的挖斗式钻机组成的刻尔威德（Calweld）钻孔机，装有挖斗及扩孔装置钻孔直径达36m，钻孔深可达90余米，当利用扩挖器时，桩身直径可达73m。汤姆林森的刻尔威德逆循环钻孔机，钻孔直径可达21m，孔深达230m，在多种土层条件下，包括软质岩在内，逆循环钻孔机都能快速钻进。日本在1954年从法国引进贝诺托（Benoto）式灌注桩，并在1959年仿制出第一台钻机，此后灌注桩在日本得到了突飞猛进的发展。特别是经过经济高速发展的20世纪6
12、0年代，钻孔灌注桩在大规模的建设工程中更加广泛地被应用，遂使日本在灌注桩施工机械的种类和施工实绩（包括桩、长度、工程量）方面均占世界第一位。以1973年石油危机为转机，由于灌注桩的桩身强度及地基承载力不相适应，因而开始研制更加节省能源、便于操作及减少残土处理等的新钻机，并于1977年开始普及应用逆循环钻孔机械的扩底灌注桩。近年来，比利时研制了一种类此于弗兰基桩的长螺旋钻孔灌注桩，称为VB桩，它的工艺特点是：（1）钻杆为空心，空心的直径为钻杆外径的08倍，当钻进到设计桩底标高后，由钻杆空心吊人钢筋笼，而不是在拔出钻杆后再放；（2）钢筋笼就位后，在灌注混凝土前先通过钢筋笼灌入少量干硬混凝土块，并用
13、落锤夯击而在桩底形成扩大桩头，然后边灌注混凝土边提钻杆，直到成桩，这样既能消除桩底隐患，又可提高桩端阻力，这种工艺可使桩孔周土不致松动、坍落，有效保证成桩质量，但因钻杆空心而使钻杆直径大，因而所需钻机功率大。我国今年来有项发明专利，称为“钻孔压浆成桩法”，它的特点是用长螺旋钻杆钻至预定深度后，从钻杆芯管底端喷嘴以高压喷出水泥浆，边喷边提钻杆直至浆液达到无塌孔危险的位置，然后起钻，置放钢筋，投放骨料至孔口，然后通过绑扎于钢筋笼的塑料管自孔底向上多次以高压补浆而成桩。钻孔灌注桩的成桩工艺，特别是钻机机具的不断的研制和飞跃发展，是钻孔灌注桩普通应用各种工程建设的前提。目前，对于钻孔机械，许多研制者和
14、生产厂家还在不断努力开发新型产品，施工工艺也在不断改进和完善。在钻孔灌注桩不断推广和发展的同时，有关的施工规范也在不断完善，钻孔灌注桩的成桩质量也得到提高。12 钻孔灌注桩在我国的应用发展简况我国应用钻孔灌注桩始于20世纪60年代初，首先在桥梁和港口建设中采用。1963年冬在河南安阳冯宿桥的两座桥台中首先利用了钻孔灌注桩基础。钻孔使用的是水利部门打井用的大锅锥，用人力推磨方式钻孔。孔径一般为6070cm。接着在河南竹竿河和白河两座大桥扩大应用，国内其他一些省、市也相继推广，1965年4月交通部在河南召开钻孔桩技术鉴定会，认为它是一项重大的技术革新，成为公路桥梁下部基础的首选形式，风靡全国。19
15、65年冬在成昆铁路建设中，西南铁路建设工地指挥部先后在黑龙江、嘎立牛日河桥进行钻孔灌注桩进场试验，利用ykc30型冲击式钻机造孔，顺利通过了大粒径的漂卵石层，此后在修建京原、焦枝、京广复级等的桥梁时，利用钻孔灌注桩为桥梁基础的极为普通。自20世纪70年代中期以来，又陆续在广州、深圳、北京、上海、厦门等大城市应用于高层和重要建筑物。在80年代末90年代初，随着改革开放步伐的加快，钻孔灌注桩迅速发展，已普及于全国各省市自治区，数以百计的大中城市及开发区，重要应用于包括软土、膨涨土等特殊土在内的各类地基。钻孔灌注桩的成孔技术在工程实践中不断地得到发展，1965年河南公路桥梁中成功的利用“人工推磨”实
16、现了60100钻孔灌注桩的施工后，1966年起一些单位或部门开始进行机械钻孔的研究，如湖南、四川、河南、公路一局、铁道部大桥局、云南等进行了60100冲击钻孔灌注桩和冲抓锥钻孔灌注桩的试验，1968年上海、江苏、湖南进行了旋转钻60150钻孔灌注桩的试验，辽宁，吉林、黑龙江研制了泵吸式逆循环钻机进行60150钻孔灌注桩试验，这些探索是钻孔机的初期发展阶段。1972年，山东等省及铁道部大桥局利用SPJ300型和红星400型水文钻机完成了孔径150cm深达80100m深孔灌注在的施工，在桩长上有所突破。1977年重庆长江大桥和泸州长江大桥又用冲孔钻机成功施工了直径达250cm的嵌岩桩。在桩径上又取
17、得了突破，1976年二航局和长办进行了水上大直径牙轮钻工艺的研究，1978年中国建科院、天津建工局、新河钻机厂研制出GZQ1型潜水钻机，1981年天津探矿机械厂研制出QSC40HF黄河牌汽车钻机，1980年铁道部大桥局武汉桥机厂研制的BDM1、BDM2、型正反循环钻机，先后在湖北枝城大桥、天津大虹大桥、长东黄河大桥、广西茅岭江大桥等工程中完成了直径120150cm、孔深2050m钻孔灌注桩的施工，1987年张家口探矿机械厂、洛阳矿山机械厂、郑州探矿机械厂等都研制了孔径200cm以内、孔深5060m的钻机，型号众多的钻机的研制、生产和应用标志着我国钻机的进步和成熟。20世纪80年代后，在原有等截
18、面钻孔灌注桩的基础上，又发展了挤扩支盘桩。1979年建设部建筑机械研究所和北京市机械施工公司在国内首先研制开发出挤扩、钻扩型号为zky100的扩孔器，同年北京市桩基础研究小组首先在劲松小区用该机进行挤扩钻孔灌注桩施工成功。20世纪90年代北京俊华地基基础工程技术集团研制开发出该公司的第一代锤击式挤扩装置和第二代YZJ型液压挤扩支盘成型机及挤扩多分支承力盘桩，后者在北京、上海、河南、安徽、湖北等地的工程中得到应用。挤扩支盘桩提高和改进了等截面钻孔灌注桩的承载性状，是一项重要的新技术成果，进一步促进了钻孔灌注桩的发展13 钻孔灌注桩施工中存在的问题钻孔灌注桩目前在沿海地基处理中应用十分广泛，进行钻
19、孔灌注桩施工的前提条件多，钻孔灌注桩一般都在地面以下作业属隐蔽工程，成桩后质量检查比较困难，且由于土层的特殊性质，经常会出现一些质量问题。因此，要确保钻孔灌注桩的质量，就必须对钻孔灌注桩的技术特点、施工条件、施工要求、施工工艺等一系列的问题有深刻的认识。本文就钻孔灌注桩的施工和质量控制做探讨，以达到提高钻孔灌注桩施工质量的目的。第2章 钻孔灌注桩的种类及技术特点钻孔灌注桩是建筑物的基础结构型式之一，也是防治岩土体滑动、边坡支护和锚固建筑物的有效措施。随着国民经济建设的发展，工业与民用建筑、桥梁、港口码头等高大重型建筑物的增多，钻孔灌注桩基础显得越来越重要，应用范围越来越广。由于钻孔灌注桩的广泛
20、应用，使它发展成各种不同条件下的类型。21 钻孔灌注桩的类型及适用条件211 钻孔灌注桩的类型钻孔灌注桩，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作如下划分：1、按桩径的大小，钻孔灌注桩的分类如表211所示。 钻孔灌注桩按桩径大小分类 表211桩类桩径d(mm)特点小桩d250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250d800成桩方法和施工工艺繁多，工业与民用建筑物中大量使用，是目前最多的一类桩大桩d800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、公路铁路桥梁的工程2、按
21、成桩工艺，钻孔灌注桩的分类如图211所示图211 按成桩工艺钻孔灌注桩的分类212 各类钻孔灌注桩相应的适用范围各类钻孔灌注桩相应的应用范围，概况如下：1、干作业法钻孔灌注桩这类桩在成孔施工时，无需任何护壁措施，不产生挤土效应，桩侧土受机械扰动小，但是钻孔使孔壁径向应力释放，产生孔壁地层径向变形（位移）而微松弛，因而将导致桩侧摩阻力有所降低。干昨夜法钻孔质量和桩身混凝土浇筑质量比泥浆护壁等方法易于控制，所以干作业法灌注桩质量一般较稳定、可靠。干作业法一般只适用于地下水位以上的黏性土、粉土地层及填土层、砂土层及粒径不大的砾砂层，但不宜用于地下水位的上述各类土层以及碎石土层、淤泥层、淤泥质土层，对
22、非均质碎砖、混凝土块、条石的杂填土层及大卵砾石层，成孔困难大。2、泥浆护壁法钻孔灌注桩这种钻孔灌注桩在钻孔施工时，应利用泥浆（或稳定液）保护孔壁不坍塌，因而钻孔时不用套管，成孔后孔壁泥皮和孔底沉渣将影响灌注桩的工程质量，因此，这类灌注桩的成桩质量受施工质量的影响很大，施工的每个环节都必须重视。泥浆护壁法钻孔灌注桩广泛适用于各种地层，包括填土、淤泥、粉土、沙砾等地层，也适用于软岩甚至硬岩层。3、套管护壁法钻孔灌注桩套管护壁法师成孔过程中利用摇动装置的摇动，使护壁钢管与土层间的摩阻力减少而使护管压入，同时利用冲抓斗挖掘取土，直至套管下到桩端持力层为止。比较而言，这种方法施工噪声低、振动小，用全套管
23、护壁，孔壁不会坍塌，易于控制成桩质量。套管护壁法钻孔灌注桩适用于除岩层外的任何土层，但在孤石、泥岩层或软岩层时，成孔率显著降低。22 钻孔灌注桩的技术特点钻孔灌注桩有着广泛用途，正在日益发展，它的技术特点可简要概况为如下方面：1、钻孔灌注桩属非挤土桩（或少量挤土桩），较之其他桩型，钻孔灌注桩注桩施工时基本无噪声、无振动、无地面隆起或侧移，因而对环境影响小，对周围建筑物、路面或地下设施等危害小。2、大直径钻孔灌注桩直径大、入土深，目前钻孔灌注桩最大直径已超过12m，孔深已超过300m。3、大直径钻孔灌注桩成孔施工中，对桩所穿越土层的性质均可从桩孔排出的土进行鉴别验证，或在孔中作原位测试，直接检测
24、土层的性质。4、钻孔灌注桩可采取扩大底端的形式（扩底桩），更好地发挥桩端土的作用。5、大直径钻孔灌注桩的单桩承载力高，视地质条件、桩身尺寸和桩材混凝土强度等级不同，一般可达数千至万千牛。因此，常可设计成一柱一桩，不需桩顶承台，简化了基础结构形式。6、大直径钻孔灌注桩既能承受较大的竖向荷载，也能承受较大的横向荷载，不仅能增强建筑的抗震能力，而且也能有效地充当坡地抗滑桩、堤岸支护桩以及深基坑开挖的支护桩，甚至在基坑开挖后可继续作为地下室的承重墙等永久性结构使用。7、钻孔灌注桩通常布桩间距大、群桩效应小，设计时可无需为此而进行繁琐的计算。对桩的沉降及其对邻桩和周围地面的影响，其估算也较常规中等直径桩
25、更为简便。8、可根据建筑物的合作分布与土层情况利用不同桩径，对于承受横向荷载的桩，可设计成有利于提高承载力的异形桩，还可设计成变截面桩，即在受弯矩较大的桩段采用较大截面。9、为了充分利用地基土层的承载能力，可在桩孔内的合适土层进行加压挤扩，形成：“挤扩支盘”，利用这种技术，可减少桩径和桩长，提高桩的承载力，减少沉降量。10、可穿过各种软、硬夹层，也可将桩端置于坚实土层或嵌入基岩，可适用于各种地层。11、钻孔灌注桩施工工艺种类多而且日新月异，这主要是由于工程技术人员为了保证这类桩的成桩质量、施工安全和提高工效，长期来针对不同的地质条件和环境条件，研制了各种适用机具和施工方法，从而形成了各具特色的
26、工艺。12、钻孔灌注桩为原地浇注成桩，不需要搬运吊装，不必承受打击，因而可采用较低的配筋率，也可视建筑物的重要性和荷载条件仅在桩身上段配筋或沿深度做变截面配筋（变配筋率配筋）。13、施工设备比较简单轻便，能在较低的净空条件下设桩。14、钻孔灌注桩施工中，影响成桩质量的因素较多，质量不够稳定，有时会发生缩径、断桩、桩身局部夹泥等现象，桩侧阻力和桩端阻力的发挥会随工艺而变化，且又在较大程度上受施工操作影响；另一方面，由于其承载力高，进行的常规静载试验一般难以测定其极限荷载，因此对在各种工艺条件下形成的桩受力、变形和破坏机理还未完全弄清，系统试验研究不够，设计计算理论大多沿用传统桩基理论，有待进一步
27、完善。15、钻孔中取出的废土及泥浆护壁施工时，对环境有一定影响，同时钻成群的桩孔时，可能会引起地面沉降或相邻建筑物的沉陷。第3章 施工准备钻孔灌注在施工一般在地面以下进行，在其施工过程中无法观测，成桩后不能进行开挖验证，它是较易出现质量问题的一种深基础形式。因此，做好钻孔灌注桩的施工准备就显得十分重要。在施工准备中，应认真考虑桩基施工的以下特点：1、重要性一是桩基工程多用于高层建筑，尤其是在沿海、沿胡地区的高层建筑、公路桥梁工程的桩基础，其单桩设计承载力往往较大。如果发生严重的资料事故，将会带来很多的经济损失，甚至造成灾难性的后果。而是桩基工程造价占总工程的份额较大，必须在确保质量的前提下，力
28、求降低工程造价。2、隐蔽性桩基工程属于地下隐蔽工程，操作质量低劣引起的质量事故，事后往往不易补救。3、复杂性（1）由于地下未知因素较多，加之由于工程勘察费用的限制，有的勘探工作量及勘探密度的设置也不尽能满足桩基施工的要求，因此，试成孔就显得十分重要。（2）桩工机械设备较多，同一种桩型在不同的地层施工时，都有适合于具体施工条件的桩工机械及附属设备，因此，机械设备的选择是否合理，对施工造价、进度及工程质量均会产生明显的影响。4、困难性（1）施工场地的限制体条件多。诸如：用电和用水量的限制，噪声和振动的限制，泥浆排放的限制，大型设备和机械进场条件的限制。（2）不安全因素多。诸如：高空坠落、机械伤害、
29、桩架倒塌、物体打击、触电事故等。（3）质量事故的常见性和多发性。由于桩基施工工序多，工程地质和水文地质条件的随机变化，加之在地下作业看不见、摸不着，稍有疏忽就会出现质量事故。因此，在编制施工组织设计时应制定切实有效地质量保证措施。（4）知识多样性。桩基施工必须具有建筑结构、建筑机械、建筑材料、工程地质和水文地质、土力学和地基基础、静动测试等多种学科知识，同时还有熟悉有关规范规程。此外，还应具有桩基施工经验以及桩基事故预防和处理能力。缺乏某一方面的战术或经验匮乏，进行桩基施工时，可能会造成质量事故。31 施工设计的编制311 编写施工设计所需资料施工设计是施工工程各项工作的指南，也是组织施工的依
30、据。在编写施工设计时，需要掌握如下技术资料和情况：1、建筑场地的工程地质资料。包括：（1）施工场地的地形、地貌及气候等自然条件；（2）施工场地的地层构造，岩土特征及影响桩基施工的不良地质现象；（3）施工场地的地下水特性，水位，水质及其变化情况；（4）施工场地的人为或自然现象，如古河道、墓穴、暗浜等；（5）附近场地的岩土地质资料及当地桩基施工经验。2、桩基工程平面图、规划红线图及边轴线、桩基工程施工图。桩基工程施工图包括：（1）桩基类型；（2）桩位平面布置图；（3）桩基尺寸；（4）桩的配筋、混凝土强度等级及承台的连接方式；（5）承台构造、配筋、混凝土强度等级及桩与承台的连接方式。3、建筑场地和邻
31、近区域内的高压电缆线、电话线、地下管道、地下构筑物（人防工程）的调查资料，主要包括：（1）高压电线、电话线的位置及与施工场地的距离及高度等；（2）自来水管、下水管道的位置、深度、管径，已使用年限及腐朽程度；（3）消防栓的位置；（4）地下构筑物是否需要拆迁和维护。5、建筑场地的环境资料。包括：（1）相邻构筑物及基础形式、构造及层数、与拟建建筑物的距离、建筑物的地下深度。（2）有无危房，有无精密仪器设备房屋等。（3）周围水井的水位及利用情况。（4）建筑场地界线与邻近建筑物外墙及基础边线的关系。（5）施工场地周围的道路状况。包括道路类别、道路宽度、交通状况、道路设施、路面铺设的状态及修复方法。（6）邻近建筑物、构筑物地下工程情况，包括邻近建筑物、构筑物场地地下水位状况，基坑开挖深度及规模，档土支护方法，降排水方法。（7）主要施工机械及配备设备的技术性能资料。（8）桩基工程的施工组织设计或施工方案。（9）建筑场地附近水准点高程、坐标资料。（10）水泥、砂、石、钢筋等原材料及其制品的出厂合格证明及质检报告。（11）有关荷载、施工工艺的试验参考资料。（12）桩基工程的
