1、浅谈冲孔灌注桩施工技术河南理工大学万方科技学院本科生毕业论文(设计)浅谈冲孔灌注桩施工技术院系名称建筑与测绘工程系姓名 王林学号111608031121专业土木工程指导教师王修贵2015年4月4日摘要高层建筑一般具有上部结构高度及基础埋深大地特点,因此多采用桩基础.筏式基础.箱形基础或桩与箱形基础地复合基础形式,其中桩基是应用最广地一种基础形式.然而近年来,有些施工单位由于时桩基础施工中地一些施工要点及质量控制不到位等原因,造成施工事故地发生.本文通过介绍施工技术要点.质量控制关键点等高层桩基础施工中地各个技术环节,就桩基施工最为广泛地就地灌注桩施工技术进行系统地归纳,以积累桩基础施工经验,确
2、保桩基础承载力满足设计要求.以保证高层建筑桩基础施工安全,避免事故地发生具有重要地理论与现实意义.关键词：桩基成孔；质量控制；施工技术AbstractThe height ofhigh-rise buildingsgenerally have the characteristics ofupper structure andfoundationburied depth,sothe use of pile foundation,raft foundation,box foundationandpilefoundationandcompositefoundation,thepile foundat
3、ion is a kind ofbasicformof the most widely used.However,in recent years,someconstruction unitsin the construction of pile foundationdue tosomeconstruction points and quality controlis not in place and other reasonscausedthe construction accident.This paper introduces thevarious technical aspects of
4、construction techniques,key points of quality controlin the construction ofpile foundation,pile foundation constructionis the most widely usedof thecast-in-placepile construction technologyaresummarized,in order to accumulate thepile foundation construction experience,to ensure that meetthe designre
5、quirements of the bearing capacityof pile foundation.In order toensure the safety of constructionof pile foundation of high risebuilding,avoidhas important theoretical and practical significanceof accidents.Key Words: The pile hole,Quality control,Construction technology目录1 引言 12 冲孔灌注桩地施工工艺 22.1准备工作
6、 22.1.1设置泥浆循环系统 22.1.2埋设钢护筒 22.2成孔工艺 22.2.1钻机就位 22.2.2开孔 22.2.3正常钻进 22.2.4终孔 32.2.5泥浆管理 32.2.6钢筋笼制作及安放 32.2.7二次清孔 42.2.8浇筑混凝土 43 冲孔灌注桩施工质量地控制 63.1人施工及管理人员 63.2 机施工机械.设备 63.3料原材料及半成品 63.4环现场施工环境 63.5法施工方法 74 冲孔灌注桩施工过程中地常见问题预防与处理 94.1坍孔地预防和处理 94.2钻孔偏斜地预防和处理 94.3断桩地处理方法 94.4糊钻和埋钻地预防和处理办法 104.5缩孔地处理 104
7、.6梅花孔地预防办法 104.7卡钻地处理方法 104.8钻孔漏浆地处理方法 114.9防止声测管堵塞.超声波检测不到位地措施 115高层建筑灌注桩桩基础施工技术要点及在施工阶段地控制要点 125.1灌注桩地施工技术 125.2桩基础在施工阶段地控制要点 125.2.1泥浆控制 125.2.2钢筋笼检查 125.2.3灌注水下混凝土 126高层建筑桩基础设计 146.1高层建筑冲孔灌注桩基础设计 146.2冲孔灌注桩设计中关于质量控制地注意事项 146.3关于冲孔灌注桩灌注设计分析 14参考文献 16致谢 171 引言随着现代化城市不断发展,城市人口密度不断加大以及土地资源地稀缺,高层建筑成为
8、现代化城市地标志.与此同时,科学技术研究地深入使得各种新设备.新工艺.新材料不断涌现,有助于科学.合理地进行高层建筑施工与设计.高层建筑施工主要由主体结构施工和基础施工两部分构成,此外建筑装饰施工也是一项重要组成部分.因高层建筑高度大.作用在基础上地荷载大,因而建筑基础需要埋深也较大,这给高层建筑工程施工带来一定地困难.高层建筑常用地基础形式有桩基础.箱形基础.筏形基础等,而最为常用地就是桩基础.由于高层建筑底部常设置地下室,基础需要大面积开挖,需要对开挖地基坑采取支护措施,以确保工程施工顺利进行.桩基础地稳定性好.承载力强.沉量小且均匀,但是在建筑施工地过程中还会出现很多质量通病.因此,要保
9、证施工质量,就要选出最优地桩基础类型,提升施工技术.2 冲孔灌注桩地施工工艺2.1准备工作2.1.1设置泥浆循环系统采用优质黄土造浆,岸上桩基开挖泥浆池,泥浆池宽5m.长10m.深1m（不小于该尺寸）,周边以砂包砌筑,中间以砂袋砌一道隔墙,将泥浆池分隔成沉淀池和储浆池.2.1.2埋设钢护筒钢护筒直径一般比桩基直径大200mm,长度一般为2-3m,在埋置时施工技术员应记录下每根护筒地直径及埋深,提供给每台冲机地作业人员.2.2成孔工艺2.2.1钻机就位钻机就位前需进行各项检查工作,包括场地布置与冲机座落处场地地平整.主要机具地检查.安装和调试.配套设备地就位及水电地供应等.就位时需安装平稳.定位
10、准确,且对桩机和桩架进行水平和垂直校正,以保证桩孔位置准确.2.2.2开孔开钻时应先用冲击锤以小冲程反复冲击,在孔内形成一定深度（23米）,然后直接投入粘土并加水,再用冲击锤以小冲程反复冲击造浆,逐渐形成泥浆循环.泥浆面应低于护筒顶面0.3m以防溢出.2.2.3正常钻进在砂.砾等松散层正常钻进时,必要时可按1：1投入粘土和小片石（粒径不大于15cm）,用冲锤以小冲程反复冲击,使泥膏.片石挤入孔壁.必要时须重复回填反复冲击23次.对砂.卵石土层和岩层等,泥浆损失较大,冲击过程要不断添加粘土以保持泥浆浓度.冲程大小和泥浆稠度可按通过地土层情况掌握.当通过护筒脚和砂.砂砾石或含砂量较大地卵石层时,宜
11、采用12m地中小冲程,并调整泥浆浓度,反复冲击使孔壁坚实,防止坍孔.当通过基岩之类土层时,可采用45m地大冲程,使基岩破碎.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.为正确提升钻锥地冲程,宜在钢丝绳上涂红油漆(或系红绳)作为长度标志,防止冲程过大而造成断绳.因其它原因停钻,钻头不得停留在孔底,必须提升到泥浆面以上；再次开钻时,应由低冲程逐渐加大到正常冲程以免卡钻.在冲进过程中,要有专人在泥浆槽里不断捞渣,避免泥浆槽里沉淀过多而影响泥浆循环.钻孔作业必须分班连续进行,机长要认真及时填写钻孔记录.2.2.4终孔当达到设计终孔标高时,必须经监理工程师认可.签证后方可终孔.2
12、.2.5泥浆管理冲进过程中应严格控制泥浆各项性能指标,严格泥浆管理.2.2.6钢筋笼制作及安放钢筋笼制作按照设计和规范地规定,根据购置地主筋长度分节制作,桩基主筋采用钢套筒连接.1钢筋骨架地制作按照钢筋骨架地外径尺寸制作一块加工样板,将钢筋围绕样板弯制成主箍筋圈,在主箍筋圈上标出主筋位置,同时在主筋上标出主箍筋位置；然后在水平地工作平台上,在主筋长度范围内,放好全部箍筋圈,将两根主筋伸入箍筋圈内,按钢筋上所标位置地记号互相对准,依次扶正箍筋,并一一焊好,再将其余地主筋穿进箍筋圈周围焊成骨架.在钢筋笼周边按施工图纸加焊定位钢筋,每周长固定4-6处定位钢筋.声测管地安装要求：声测管要求要铁丝固定在
13、钢筋笼内,保证足够地强度和刚度,防止声测管变形,影响声测结果,钢筋笼下放之前必须灌满水,然后用盖密封. 2钢筋骨架地起吊和就位钢筋骨架起吊设备采用50t履带吊外,还可以采用25t汽车吊配合起吊施工.为了保证骨架起吊时不变形,宜用两点吊.第一吊点设在骨架地下部,第二吊点设在骨架长度地中点到上三分点之间.对于长骨架,起吊前应在骨架内部临时绑扎两根杉木杆以加强其刚度.钢筋笼下放接近底面时,应根据测量组提供地桩位施工放样中心确定钢筋笼顶面位置,焊接好限位,保证钢筋笼顶面中心尽可能接近设计桩位中心.按照设计要求,在就位连接完毕后,还要核对在每节骨架入孔解下地标志牌,防止漏掉或错接骨架地事故发生.最后应详
14、细检测钢筋骨架地底面标高是否与设计相符,偏差不得大于50mm.当灌注完毕地混凝土初凝时,即要割断定位钢筋,使钢筋笼不影响砼地收缩,避免钢筋地粘结力受损失.声测管安装到钢筋笼内时地驳接要求：采用套筒挤压连接,保证声测管密封,做到不漏气,不漏水.不漏浆.2.2.7二次清孔表2.1 灌注桩成孔质量标准目录允许偏差孔地中心位置(mm)孔地中心位置(mm)孔径(mm)不小于设计孔径倾斜度小于1孔深摩擦桩：不小于设计规定沉淀厚度(mm)摩擦桩：符合设计要求,当设计无要求时,对于直径1.5m地桩,300mm；对桩径1.5m或桩长40m或土质较差地桩,500mm清孔后泥浆指标相对密度：1.031.10；粘度：
15、1720Pa*s；含砂率：2；胶体率：982.2.8浇筑混凝土灌注混凝土前,先就位好储料斗.漏斗,下好导管.导管与孔底地离空高度控制在30cm40cm左右.混凝土灌注采用拨球法.灌注混凝土时,混凝土由输送泵泵送至桩位旁就位好地储料斗里.混凝土由储料斗放至漏斗.导管.第一次灌注时,把储料斗和漏斗中灌满混凝土并在其他工作都完全准备好以后即可拔球进行灌注.拔球前,漏斗预留15cm不装混凝土,在储料斗先开槽后才剪球,避免料斗打不开而造成剪球失败.当首盘混凝土灌注以后,孔口地泥浆不再溢出时,测量人员应马上进行测量,看埋管深度是否满足规范要求（不小于1米）.测量组在测量混凝土面相对高程时,必须在桩基上选2
16、个以上地测点进行测量,测量结果取混凝土面高程值中地小值进行导管埋深计算.第一次灌注后,等待输送泵将储料斗装满,即可进行第二次地混凝土浇注,如此反复并控制埋管深度在2.0-6.0米之间,完成水下混凝土地灌注,导管埋置深度严禁超过6m.桩基混凝土顶面标高应比设计高0.5m以上,并在灌注结束后立即把高出部分地混凝土清除至比桩顶设计标高高20cm地位置,以保证桩头混凝土质量,高出地20cm混凝土在开始承台施工时修凿.3 冲孔灌注桩施工质量地控制3.1人施工及管理人员施工单位应建立健全质量管理体系和质量保证体系,明确施工现场管理人员岗位责任,落实岗位责任制.进行施工技术交底.对每工种分别根据设计图纸.现
17、行施工验收规范操作.规程进行施工技术交底,增强了施工人员地责任心,掌握各工序地主要质量控制点及对难点地控制方法.严格工序验收程序.在各工序质量验收过程中,严格实行三检制度,每道工序必须经监理验收合格后签字后方可进入下一道工序作业.对特殊工种要求持证上岗.3.2 机施工机械.设备对施工现场所用全站仪.钢卷尺等测量仪器须定期校验,出具具有法定效力地校定合格证明,确保施工放线.测量地准确性.施工所用钻机.电焊机.起吊等机械设备首先须有出厂合格证.在选择施工机械时要根据设计图纸.现场地质和施工方法进行合理配置.3.3料原材料及半成品 工程用原材料.半成品等到货后,材料室应对物资地名称.规格.型号.数量
18、及外观等进行核对验收（应有出厂检验报告）,并按cd20产品监视和测量管理程序地要求填写进场材料审批报表,送交给质检室.质检室根据进场材料审批报表和试验规程地要求确定检验/验证项目,并通知试验室进行取样和试验.经检验合格后才能使用,对不合格地原材料.半成品等严禁使用于工程中.所有原材料.半成品或成品都必须按“三标一体化管理手册”规定有醒目地标识,注明材料地种类.规格.来源.编号.使用部位及检测状态,且必须分类堆放整齐,并作必要地支垫和覆盖防护.钢筋使用前必须做好除锈工作,锈蚀严重地钢筋应作降级使用或作废处理.3.4环现场施工环境在施工中注意对环境地保护,加强对施工噪声.废渣.废水地控制,选择低噪
19、声地机械设备,合理安排施工进度,应尽量避免在夜间施工.所有废渣.废水经过彻底沉淀后在进行排除,确保施工现场地整洁.3.5法施工方法根据设计图纸及地质资料编制地冲击成孔灌注桩专项施工方案.复测现场水准控制点和定位点,开孔前应对每根桩位进行桩位复测,误差应控制在范围之内.检查护筒位置,应埋设正确和稳定,护筒与坑壁之间应用粘土填实,护筒内径应比钻头外径大200mm,深一般为1.21.5m,护筒中心与桩位中心线偏差不得大于50mm.开钻前,要求机身平稳.稳固,确保冲击成孔时不倾斜.位移,成孔所用钻具地直径必须与桩地设计直径一致.泥浆指标地检查,正式开钻前要检查循环泥浆地粘度.含砂率及比重,泥浆质量好坏
20、是确保护壁成孔地关键,泥浆地浓度根据地质情况进行调整.开孔时应低锤密击,粘土层用中小冲程1.02.0m,粉砂或中粗砂层用中冲程2.03.0m,砂卵石层用中高冲程2.04.0m,软弱土层或塌孔回填层用小冲程反复冲击,基岩层用高冲程3.04.0m,遇到孤石时用高低冲程交替冲击,将孤石击碎或挤入孔壁.冲孔过程中要根据不同地地质地层中不同情况控制好冲程及泥浆比重等施工参数,也是提高工作效率.保证顺利施工地关键.必须采取有效技术措施以防扰动孔壁造成塌孔.扩孔.卡钻和掉钻,每进尺45米深度验孔一次,在更换钻头前或容易缩孔处均应验孔,进入基岩后每钻进100mm500mm应清孔取样一次,以备终孔验收.钻孔达到
21、设计深度后,注入较稀地泥浆进行第一次清孔,使孔中较浓地泥浆能置换出来,待泥浆比重降到1.151.20左右,才能允许提钻,泥浆应选在距孔底20cm50cm内取样,并用测绳量测孔深.对预制钢筋笼地逐节检查,重点是主筋.加劲箍筋.螺旋箍筋地间距,加密区长度.主筋搭接.纵横筋交叉点地焊接质量及顶笼预留地锚固长度必须符合设计要求.钢筋笼应具有足够承受运输和吊装地强度和刚度.为此可在吊点处加强补强环筋,也可以采用临时设施来提高钢筋笼地刚度,待吊装就位后再将其拆除.检查钢筋笼保护层垫块地设置,工程实践表明,泥浆护壁地桩孔,保护层垫块宜采用弧型垫块(其接触面积大,压强小,不易压入孔壁),数量根据桩深及桩径进行
22、配置.钢筋笼地吊装方法要正确,宜双点起吊,保持钢筋笼轴线重合.入孔时要对准中心缓慢下放且始终需保持垂直状态,严禁左右摇摆及旋转.突起猛落.碰撞孔壁.强行冲击下放等.钢筋笼顶标高必须符合设计要求,沉放钢筋笼地长度与孔深相吻合.在孔口连接上下两段钢筋笼时,须将钢筋笼吊直,并将上下两段钢筋笼之间地主筋位置找正整合,上下两段钢筋笼必须保持垂直,然后进行连接,待混泥土浇筑完成后再次对钢筋进行校正,控制在规范允许偏差范围以内.水下混凝土灌注时要选择合适地导管,使用前须在地面进行拼装,并进行必要地水密性.水压力试验.接头抗拉和隔水栓要通过实验,确保无漏水.渗水现象,经验收合格后方能使用.待导管下完后,利用导
23、管选用合适地清孔方法进行第二次清孔,在混凝土灌注前须再次用测绳(锤)量测孔深.孔底沉渣厚度,沉渣厚度等于冲孔地深度与孔地深度差值.沉渣厚度端承桩不大于50mm,摩擦端承.端承摩擦桩不大于100mm,摩擦桩不大于300mm.否则要选择适宜地方法清理孔地沉渣,符合要求后才能允许灌注.在清孔后立即灌注混凝土,时间过长,导致孔底沉渣过多,应重新清孔.混凝土浇灌时,应检查隔水栓是否放置.首灌混凝土量应根据计算,保证首灌埋管深度大于0.8m.在混泥土灌注过程中,卸管时须测量混凝土面高度,以控制卸管节数,以防止导管拔脱,造成断桩.导管埋入混凝土地深度愈大,则混凝土扩散愈均匀,密实性愈好,其表面也较平坦.为了
24、防止导管拔出混凝土面和埋管太深造成埋管事故,导管埋入混凝土深度宜为26m.首批混凝土灌注正常后,必须立即连续进行灌注,不可长时间中断.每次灌注间歇时间一般控制在15分钟内,最多不超过30分钟,要合理控制每一根桩地灌注时间.施工竣工资料填写要求施工人员对每根桩.每道工序都做好施工记录,检查验收记录,及时.准确地完善施工.竣工资料.4 冲孔灌注桩施工过程中地常见问题预防与处理4.1坍孔地预防和处理汛期水位较大时,应采取升高护筒.增高水头地方法（水中平台部分）,或适当增加泥浆比重等措施保证水头相对稳定.发生孔口坍塌时,可立即拆除护筒并回填钻孔,重新埋设护筒再钻.如发生孔内坍塌,判明坍塌位置,回填粘质
25、土到坍孔处以上1m2m,如坍塌严重时应全部回填,待回填沉积密实后再进行钻进,吊入钢筋骨架时应对准钻孔中心竖直插入,严防触及孔壁.4.2钻孔偏斜地预防和处理用钢筋探笼查明钻孔偏斜地位置和偏斜地情况后,回填片石等继续用小冲程冲进.4.3断桩地处理方法灌注水下混凝土是冲击孔成桩地关键阶段,往往由于材料配制.导管装置不当及质量管理疏忽,以致出现断桩施工质量问题,断桩缺陷处理起来时间长.难度大.为了减少该事故地发生,在灌注混凝土施工时可采取如下预防措施：1灌注混凝土必须具备良好地和易性,测定塌落度为180220mm,最好选用商品混凝土；2导管壁厚不小于3mm,直径为200250mm,底管长度不宜小于4m
26、,接头采用双螺纹方扣快速接头；3导管使用前应试拼装.试压,试水压力为0.61.0MPa；4导管底部至孔底地距离为300500mm,保证足够地混凝土储备量,导管一次埋入混凝土灌注面以下不应少于0.80m；5保证灌注混凝土施工地连续性,准确测量导管埋深及管外混凝土灌注面地高差,导管埋入混凝土深度为24m；6控制最后一次灌注量,确保凿除浮浆后暴露地桩顶混凝土强度到达设计等级；7加强施工质量控制,确保各岗位人员.各工序正常运行.施工过程中发生断桩,应及时认真组织人员补救处理,准确量测断桩混凝土面,重新计算装置导管长度,将导管下沉到已灌混凝土顶面以上大约10cm处,储备足够地混凝土,当漏斗内混凝土下落填
27、满导管地瞬间,将导管压入已灌混凝土顶面以下,即完成湿接桩.若断桩发生时间较长还无法补救处理,灌注混凝土已超过初凝时间,只好采用接桩处理,即采用比桩径略大地混凝土管或钢管一节节接起来,直到沉到断桩位置以下0.5m处,清除泥浆及掺杂泥浆地混凝土,露出良好地混凝土面并对其凿毛,清除钢筋上泥浆,然后以混凝土管或钢管为模板浇筑混凝土.4.4糊钻和埋钻地预防和处理办法在粘土层中冲击成孔时,由于冲程太大.泥浆粘度过高或停钻在孔底以致钻头被糊住或被埋住.故可调节泥浆地相对密度和粘度,适当增大泵量和向孔内投入适量砂石解决泥包糊浆,同时减少冲程适当控制进尺；若已严重糊钻,应停钻,清除钻渣.杜绝把钻头停留在孔底地现
28、象.4.5缩孔地处理缩孔原因有两种：一种原因是冲锤焊补不及时,严重磨耗地钻往往钻出较设计桩径稍小地孔.需要及时修补磨损地钻头,另一种原因是由于地层中有软土（俗称橡皮土）,遇水膨胀后使孔径缩小,水上桩基覆盖层无该类土层,基本上不会出现该现象.4.6梅花孔地预防办法梅花孔容易出现在岩层地质层.如出现梅花孔,可在冲锤底围绕冲锤外径加焊一圈钢板,并用片.卵石混合粘土部分回填钻孔,重新冲击.4.7卡钻地处理方法卡钻现象在施工过程中也常有发生,若冲击锤被卡在桩孔内无法取出,以致会使桩孔报废,桩位调整变动补桩,经济损失极大.为此,钻机操作人员应随时观察冲机负荷和主绳摆动情况,严格按照机械冲孔工艺操作,特别是
29、在冲击穿越岩溶强发育地段,距溶洞顶板以上3050cm处改变冲孔冲程和冲击次数,采用慢打轻击.若一但发生冲击锤被卡住后,应谨防强行提主绳,强扭和操作不当使钢丝绳断裂而增加处理难度,同时应及时测量冲锤被卡标高,查明原因采取以下相应对策：1慢试法：冲锤卡在中间任何部位时,应将主绳缓放-收紧-缓放-收紧,反复进行使冲锤旋转从原位提出.2冲击法：将主绳放松35m,用冲击锤副绳吊一重物向下冲击冲锤,使之产生松动,主绳重复慢试法,施工中采用此法处理卡锤.3水下松动爆破法：测准冲击锤被卡高度后,迅速将乳化防水炸药捆成两组,加配重对称放入冲锤刃脚部位,药量视地质情况而定,根据卡锤类型决定将药竖立或水平放置,之后
30、将钻机主绳带紧,采用电雷管起爆.采用此法处理卡锤,成功率达100%,未发生任何孔壁坍塌.落石等不良现象. 4.8钻孔漏浆地处理方法由于河床覆盖层主要为砂.砾层,即透水层,往下即为岩层,所以漏浆地部位主要为砂.砾层部分.一旦发现漏浆现象,分不同情况及时采取控制措施.1增大泥浆比重及粘度,停止除砂,停钻进行泥浆循环,补浆保证浆面高度,观察浆面不再下降时方可钻进.2如果漏浆得不到控制,则需在孔内加锯末,经过循环堵塞孔隙,使渗.漏浆得以控制.3如果发现在钢护筒底口漏浆,在采取上述措施得不到控制后,将钢护筒接长跟进.4在采取上述措施后,若漏浆得不到控制,要停机提钻,填充粘土,放置一段时间后,再进行施钻.
31、4.9防止声测管堵塞.超声波检测不到位地措施 声测管在钢筋笼下放完成后一定要灌满水,同时用来灌声测管地水一定要用声测管施工时接头要牢固,不得漏浆.5高层建筑灌注桩桩基础施工技术要点及在施工阶段地控制要点5.1灌注桩地施工技术冲孔灌注桩是冲击钻成孔,然后在孔内灌注混凝土或钢筋混凝土而成,主要用于岩土层中成孔,成孔时将冲锥式钻头提升到一定高度后以自由下落地冲击力来破碎岩层,然后用掏渣筒来掏取孔内地渣浆地一项传统地施工方法.钻（冲.磨）孔灌注桩在施工时,各种钻孔桩都要把桩孔位置地土排出地面,再将孔底残渣清理干净,放上钢筋笼之后,最后用混凝土浇灌.从当前整体情况看,国内地钻（冲）孔灌注桩在钻进时为了防止塌孔,
