1、关键词: 钻孔灌注桩 旋挖钻孔灌注桩 施工特点 质量控制ABSTRACTTitle: The characteristics and construction quality control ofthe revolving digging cast-in-place bored pile ABSTRACT: With the rapid development of highway construction and housing projects, bored piles with the construction noise and little vibration, high beari
2、ng capacity, shear and anti-seismic ability to highlight the advantages of small influence on adjacent buildings, and become the first form of bridge engineering and house engineering foundation. Bored piles according to the pore forming process can be divided into: slurry-supported bored piles, do
3、homework piles and bored piles, the casing wall, of which the most slurry-supported method of bored piles, especially more rain in the south of China region. And in recent years, the slurry supporting the choice method of bored piles into holes machine and rotating drill in the most advanced, and is
4、 called revolving digging cast-in-place bored pile , as the fastest development in China in recent years a new type of pile hole construction method, and has high working efficiency, good construction quality, the characteristics of dust mud pollution less. At present, the revolving digging cast-in-
5、place bored pile has large area which is used in guangdong area, and will be in all kinds of pile foundation construction.This thesis bases on the overview of slurry-supported method, on the basis of bored piles construction technology, focusing on the revolving digging cast-in-place bored pile, dis
6、cusses its construction characteristics and construction quality control method.KEYWORDS：Key words: Bored piles revolving digging cast-in-place bored pile Construction characteristics The control of quality1 绪 论1.1选题的目的与意义钻孔灌注桩作为一种重要的基础形式，常用于动荷载大、承载力高的楼房、桥梁等建筑物中，它具有低噪音、小震动、无挤土，对周围环境及邻近建筑物影响小，能穿越各种复杂
7、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。但钻孔灌注桩施工大部分在水下进行，属于隐蔽工程，其成桩环节多，施工过程无法观察，施工过程容易出现质量事故，成桩后也不能进行开挖验收。所以，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，深入研究分析钻孔灌注桩的施工工艺，探讨桩基施工过程中的质量控制要点 ，并努力引进、寻求新的、先进的施工方法，对提高桩基础施工质量具有实际意义。近几年来，旋挖灌注桩成为我国发展最快的一种新型桩基础施工方法。旋挖钻机在国际上的发展已经有几十年的历史，但在我国也却是在最近几年才被逐
8、渐认识和应用。旋挖钻机是一种多功能、高效率的灌注桩桩孔的成孔设备，可以实现桅杆垂直度的自动调节和钻孔深度的计量；其钻孔施工是利用钻杆和钻斗的旋转，以钻斗自重并加液压作为钻进压力，使土屑装满钻斗后提升钻斗出土；通过钻斗的旋转、挖土、提升、卸土和泥浆置换护壁，反复循环而成孔；吊放钢筋笼、灌注砼等同其他水下钻孔灌注桩工艺。旋挖钻孔灌注桩技术被誉为“绿色施工工艺” ，其特点是工作效率高、施工质量好、尘土泥浆污染少。此方法自动化程度和钻进效率高，钻头可快速穿过各种复杂地层，在桩基施工中具有非常广阔的前景。所以，研究分析其施工特点及质量控制具有实际意义。1.2课题研究现状目前，钻孔灌注桩的研究，从施工工艺
9、到质量检测，已日益成熟。新的标准和规范也不断出台，而现行所采取的规范和规程，大多是从总体上对整个桩基行业确立一个普遍使用的质量要求标准和操作规程，更加着重于对施工过程中可见的或相通的工序的标准要求，如钢筋笼的验收，孔深的测量，混凝土塌落度的检验。而对某种具体的施工方法在不同条件下的控制要点研究，没有具体的分析，特别是对旋挖钻孔灌注桩这种较新型的施工技术在实际施工过程中遇到的问题，该如何具体操作以完成质量目标还缺乏针对性。旋挖钻孔灌注桩的施工工艺虽然与其他钻孔灌注桩施工工艺具有相同之处，但就其所具有的施工特点及未来发展趋势而言，针对旋挖灌注桩出台专项的施工技术规范也是有必要的。1.3课题研究主要
10、内容本课题研究的主要内容包括泥浆护壁法钻孔灌注桩的施工工艺概述，以旋挖钻孔灌注桩为重点，论述其施工特点、质量控制要点以及常见的质量通病和处理措施。1.4研究思路与论文结构本课题以钻孔混凝土灌注桩施工方法与措施、泥浆护壁钻孔灌注桩工程性状研究、桩基础施工技术规范、公路桥涵施工技术规范等技术文献为理论基础，通过书籍、网页大量查阅相关技术规范、资料，结合、对比施工现场遇到的实际问题及处理措施和经验，在概述钻孔灌注桩施工工艺的基础上，以旋挖钻孔灌注桩为重点，总结出旋挖钻孔灌注桩的施工特点和质量控制要点，以达到提高钻孔灌注桩施工质量的目的，并为进一步推广旋挖钻机的使用。本论文主要结构如下：第一部分：介绍
11、课题的基本情况（目的与意义、研究现状、研究内容）第二部分：概述旋挖钻孔灌注桩施工工艺（成孔、清孔、灌注混凝土）第三部分：详述旋挖钻孔灌注桩的施工质量要点（机具选用控制、成孔控制、清空控制、钢筋笼制作控制、灌注水下混凝土控制）第四部分：详述旋挖钻孔灌注桩施工质量通病及处理方法（扩孔、缩孔、塌孔，导管进水、钢筋龙山上浮、桩底沉渣过后、断桩）第五部分：简述工程实习案例，提出相关见解第六部分：结语，得出结论，并指出论文需要提高的地方2 旋挖钻孔灌注桩施工工艺概述2.1旋挖钻孔桩施工主要工序和工艺流程旋挖钻孔灌注桩施工过程与其他钻孔灌注桩一样，主要可分为成孔、清孔、水下混凝土灌注三大阶段。钻孔灌注桩是一
12、项工序多、技术要求高、工作量较大、并需要在一个短时间内连续完成的地下（或水下）隐蔽工程。要保质、保量、按期完成施工工程，必须认真做好施工的各项准备工作。钻孔桩施工工艺流程见图1图1 钻孔桩施工工艺流程图2.2具体施工过程2.2.1施工前期准备平整场地，清除坡面危石浮土。施工现场的出土路线应畅通。施工复测后，定出桩孔准确位置，在桩外侧设置桩中心的十字控制桩，经常检查校核护桩，放出桩孔四周。现场四周应设置排水沟、集水井和沉淀池；孔口四周挖排水沟，做好排水系统；及时排除地表水，搭好孔口雨棚。施工现场备足钻孔用水、粘土（碎石和片石在冲击钻、回旋钻等容易在钻孔时发生偏孔的施工方法中用处很大，但在旋挖钻中
13、用的不多）等材料，确保意外情况发生时材料齐备，满足处理需要。2.2.2钻机入场旋挖钻机是一种履带式钻孔设备，可自行自由移动，大大节省了人工搬运机械设备的时间，提高了效率。旋挖机由履带底盘、变幅装置、监控转台、桅杆总成、钻杆、动力头、钻头等部分组成（见下图2），运输时将钻杆及钻斗卸下，再利用变幅装置将桅杆总成放置水平，运至施工现场后，将桅杆总成调直，装回钻杆、钻斗，即可进行施工。由于旋挖机自重大，所以对于比较松软的地面要进行垫设砖渣、铁板等加固处理，以防止钻机在钻孔过程中发生倾倒。 图1 旋挖钻机主要结构2.2.3 埋设护筒护筒埋设工作是泥浆护壁成孔灌注桩施工的开端，护筒位置与垂直度准确与否，护
14、筒周围和护筒底脚是否紧密，是否不透水，对成孔、成桩的质量都有重大影响。旋挖钻机可利用其钻杆吊动护筒至桩孔位置，再利用动力头在护筒四周慢慢压入土中，使护筒埋设一步到位，省去了吊机、挖机等设备参与。2.2.4泥浆需用、制备由于钻孔灌注桩的特性，钻孔是否成功是成孔的关键，而泥浆的合适与否又是钻孔成功的关键。对于旋挖钻孔灌注桩而言更是如此，由于旋挖钻机钻孔速度快，不能像冲击钻、回旋钻等钻机一样使孔内形成稳定的泥浆壁，容易造成塌孔。所以，泥浆的选用及制备是在旋挖钻孔灌注桩中也显得尤为重要，是能否钻孔成功的关键工序之一。除了少数地层（如没有覆盖层）的桩可以采用清水成孔外，其余地层的桩都应选用粘土泥浆或膨润
15、土泥浆。粘土泥浆一般适用于桩径比较小，桩长较短的桩，也就是清孔后灌注砼前泥浆停置时间相对较短的桩。膨润土泥浆一般适用于桩径较大，桩长较长，也就是清孔后灌注砼前泥浆停置时间相对较长的桩。2.2.5成孔钻孔定位：在桩位复核正确，护筒埋设符合要求，护筒、地坪标高已测定的基础上，钻机就位；桩机定位要准确、水平、垂直、稳固,钻机导杆中心线、回旋盘中心线、护筒中心线应保持在同一直线。旋挖钻机就位后，利用自动控制系统调整其垂直度，钻机安放定位时，要机座平整，机塔垂直，转盘（钻头）中心与护筒十字线中心对正，注入泥浆，进行钻孔。钻进成孔：成孔前，必须检查钻头保径装置，钻头直径、钻头磨损情况，施工过程对钻头磨损超
16、标的及时更换；根据土层情况正确选择钻斗底部切削齿的形状、规格和角度；根据护筒标高、桩顶设计标高及桩长，计算出桩底标高，以便钻孔时加以控制。成孔中，按试桩施工确定的参数进行施工，设专职记录员记录成孔过程的各种参数，如加钻杆、钻进深度、地质特征、机械设备损坏、障碍物等情况。钻孔过程中根据地质情况控制进尺速度：由硬地层钻到软地层时，可适当加快钻进速度；当软地层变为硬地层时，要减速慢进；在易缩径的地层中，应适当增加扫孔次数，防止缩径；对硬塑层采用快转速钻进,以提高钻进效率；砂层则采用慢转速慢钻进并适当增加泥浆比重和粘度。钻进过程中，钻斗的升降都2.2.6终孔由旋挖钻机监控仪器显示达到孔底设计标高后，停
17、止钻孔，但要控制终孔前两钻斗的旋挖量（最后两斗钻力不宜过大，能将渣土挖出即可，以免加大孔深；钻杆下降、提升速度应该缓慢，以保证孔壁稳定）。成孔深度达到设计要求后，应尽快进行钻机移位、终孔验收工作；从清孔停止至混凝土开始浇灌，应控制在1.5-3h，一般不得超过4h，否则应重新清孔。终孔检查项目：孔径、孔形、孔深和孔底沉渣厚度及桩位检查。2.2.7清孔旋挖钻斗的切削、提升上屑的机理与常见回转钻进的正、反循环成孔的切削、提升形式完全不同。前者是通过钻斗把孔底原状土切削成条状载入钻斗提升出土，后者是通过钻头把孔底原状土打碎由泥浆循环带出土面。前者底部面缓，钻至设计标高对土的扰动很小，没有聚淤漏斗，所以
18、要加强稳定液的管理，控制固相含量，提高粘度，防止塌孔或快速沉淀。清孔一般分两次，但因为旋挖机的特殊成孔形式，在钻孔中使用适当粘度的优质泥浆，在不使孔壁塌孔的情况下，孔底沉渣非常少，可以考虑只进行一次清空（根据具体地质情况而定，必要时需二次清孔），即是在安放好钢筋笼和灌浆导管后进行：导管就位后在导管上装上配套盖头，以大泵量向导管内压入比重1.15左右、含砂率2%以下的泥浆（对砂层较厚的地质情况，适当将泥浆比重调高到1.20左右，），把孔底部在下钢筋笼和灌浆导管过程中再次沉淀的钻碴和仍然悬有钻碴的相对密度较大的泥浆换出，沉碴厚度和孔内泥浆相对密度均达到标准后，立即开始灌注水下混凝土。2.2.8钢筋
19、笼制作与安装1. 钢筋笼的制作要求（l）钢筋笼所用钢筋规格、材质、尺寸应符合设计要求。（2）钢筋笼的制作偏差应符合下列规定：主筋间距士10mm；箍筋间距士20mm；钢筋笼直径士10mm；钢筋笼长度士100mm。（3）钢筋笼的直径除按设计要求外，还应符合下列规定：用导管灌注水下混凝土的桩，其钢筋笼内径应比导管连接处的外径大100mm以上，钢筋笼的外径应比钻孔直径小100mm左右； （4）分段制作的钢筋笼，为防止在吊装过程中发生变形，其长度以10m为宜。2.钢筋笼的吊放钢筋笼的吊放，可用双吊点或单吊点，吊点位置应恰当，一般在箍筋处。对于直径大、笼身长的钢筋笼，必须采用双吊点并对起吊点予以加强，以保
20、证钢筋笼起吊时不致变形，吊放入孔时应对准钻孔中心缓慢下放至设计标高。对分段制作的钢筋笼，当前一段放入孔内后即用钢管穿入钢筋笼上面的箍筋下面，临时将钢筋笼搁支在护筒口上，再起吊另一段，对正位置焊接后逐段放入孔内至设计标高。钢筋笼全部入孔后，应按设计要求检查安放位置并作好一记录，符合要求后，可将主筋点焊于孔口护筒上或用铁丝牢固绑扎于孔口。以便使钢筋笼定位，防止钢筋笼因自重下落或灌注混凝土时往上串动造成错位。当桩顶标高离孔口距离较大时，就必须在主筋上焊接或用螺纹联接2根防浮钢筋，再焊接2条吊筋，防浮钢筋上部与护筒口点焊。防浮钢筋与主筋之间用螺纹联接（主筋上焊螺母、吊筋上车螺纹）时，混凝土初凝前可回收
21、吊筋，可重复使用。2.2.9灌注水下混凝土水下混凝土的灌注是保证成桩质量的关键，采用直升导管法，混凝土拌和物是通过导管下口，进入到初期灌注的混凝土下面，顶托着初期灌注的混凝土及其上面的水上升。为使灌注工作顺利进行，应尽量缩短灌注时间，坚持连续作业，使灌注工作在首批混凝土初凝以前的时间内完成。在混凝土灌注过程中应注意以下事项：1.混凝土拌和料必须均匀，尽可能缩短运输距离及时间，减小颠簸，防止混凝土离析而产生堵管、卡管现象；2.混凝土运送到桩位处时，应该做坍落度实验，保证坍落度在 1822cm；3.在灌注过程中，要随时测量和记录孔内混凝土高度及导管入孔长度，以控制和保证导管埋入孔内混凝土中有适当的
22、深度，防止导管提升过猛，管底脱离混凝土面或埋入过浅而导致管内进水造成断桩夹泥；也要防止导管埋入过深而造成导管被混凝土埋住不能提升，导致中止灌注而断桩；4.在灌入过程中，当导管内混凝土不满，含有空气时，后续混凝土要徐徐灌入，不可整个灌满漏斗和导管，以免在导管内形成高压气囊，使混凝土灌不下去；5. 预计混凝土面差不多灌注至高出设计标高面时，要进行测量其准确位置，待灌至设计标高 50 cm 以上时停止灌注，导管轻轻拔出，完成灌注。3 旋挖钻孔灌注桩施工质量控制要点钻孔灌注桩施工大部分在水下进行，属于隐蔽工程，其成桩环节多，施工过程无法观察。施工既有测量工作，又有机械操作、钢筋加工、砼拌制和灌注等多种
23、工作，在施工过程中，容易出现桩位偏差过大、孔底沉渣偏多、钢筋笼上浮、桩体砼离析、断桩、夹泥等质量问题，其施工质量受到很多因素的影响，因此，必须抓好施工全过程中各环节的质量监控，掌握质量控制要点，采取有效的防范措施，才能确保钻孔灌注桩的施工质量。3.1施工机具选用控制施工机具的好坏对能否保证施工质量以及功效的高低起着至关重要的作用，选择好合适的施工机具是实现质量控制的首要条件。钻孔灌注桩的施工机具有多种，如回旋钻、冲孔钻、螺旋钻、旋挖钻等，在选择钻机的时候，我们需要综合考虑地质地貌、周围环境、施工工期、经济效益等情况，选择既能保证施工质量，又能提高经济效益的钻机。旋挖机作为近几年在我国发展较快的
24、一种新型钻孔机具，具备优越的性能，能够适应各种施工情况，一般适用粘土、粉土、砂土、淤泥质土、人工回填土及含有部分卵石、碎石的地层，其主要施工特点有：1、可在水位较高、卵石较大等用正、反循环及长螺旋钻无法施工的地层中施工。2、自动化程度高、成孔速度快、质量高。钻机为全液压驱动，电脑控制，能精确定位钻孔、自动校正钻孔垂直度和自动量测钻孔深度，最大限度地保证钻孔质量。其工效是循环钻机的数倍，最重要的是，工程的质量和进度得到了充分的保证。3、伸缩钻杆不仅向钻头传递回转力矩和轴向压力，而且利用本身的伸缩性实现钻头的快速升降，快速卸土，以缩短钻孔辅助作业的时间，提高钻进效率。4、环保特点突出，施工现场干净
25、。这是由于旋挖钻机通过钻头旋挖取土，再通过凯式伸缩钻杆将钻头提出孔内再卸土。旋挖钻机使用泥浆仅仅用来护壁，而不用于排碴，成孔所用泥浆基本上等于孔的体积，且泥浆经过沉淀和除砂还可以多次反复使用。目前很多城市在施工中的排污费用明显提高，使用旋挖钻机可以有效降低排污费用，并提高文明施工的水平。5、履带底盘承载，接地压力小，适合于各种工况，在施工场地内行走移位方便，机机动灵活，对桩孔的定位非常准确、方便。6、旋挖钻机的地层适应能力强旋挖钻机可以适用于淤泥质土、粘土、砂土、卵石层等地层。7、在孔壁上形成较明显的螺旋线。有助于提高桩的的摩阻力。8、吊放钢筋笼、灌注砼等施工场地较其他工艺容易布置。9、自带柴
26、油动力，缓解施工现场电力不足的矛盾，并排除了动力电缆造成的安全隐患通过实际施工发现，在含有砂层且砂层较厚的地质中，如果设计桩基础为端承桩或摩擦端承桩，则不适宜选择旋挖机施工。这是由于旋挖钻机钻孔速度快，不能像冲击钻、回旋钻等钻机一样使孔内形成稳定的泥浆壁，容易造成塌孔。即使在钻孔的时候使用高浓度、高质量泥浆，能达到孔壁暂时稳定的状态，但在清空过程中，泥浆流动造成的冲刷和泥浆稀释（为考虑混凝土灌注质量需调整泥浆比重为1.151.20）都会使原本就不稳定的砂层发生流动，而造成扩孔、塌孔。特别是在清空完成后到灌注第一斗混凝土这段时间，最容易形成过厚沉渣。3.2 钻进成孔控制钻进过程中经常检查钻杆垂度
27、，确保孔壁垂直。钻进过程中必须控制钻头在孔内的升降速度，防止因浆液对孔壁的冲刷及负压而导致孔壁塌方，钻头下放和提升时应缓慢回旋钻头，这样可以增强孔壁泥皮的稳定性。钻进成孔过程中，应根据地层、孔深变化，合理选择钻进参数，及时调制泥浆，保证成孔质量。在进入沙层和卵石层时，应适当减慢进尺速度，提高泥浆的稠度，减小每个钻进回次的进尺量，保证孔壁稳定。钻进达到要求孔深停钻后，注意保持孔内泥浆的浆面高程，确保孔壁的稳定。这里特别需要注意的是，要控制好终孔前两斗的挖进量，最后两斗钻力不宜过大，能将渣土挖出即可，以免加大孔深；但钻力又不宜过小，否则不能有效地清除孔底松动的渣土、碎石，钻杆下降、提升速度应该缓慢
28、，以保证孔壁稳定。3.3清孔控制清孔是钻孔灌注桩的一个重要环节，清孔质量的好坏，直接影响灌注桩的质量。清孔的目的是抽、换原钻孔内泥浆，清除钻渣，减少孔底沉淀厚度，防止桩底存留沉淀土过厚而降低桩的承载力，降低泥浆的相对密度、粘度、含砂率等指标。特别是随着施工工艺的发展，采用大直径钻孔桩已趋于普遍，在施工中彻底清除孔底沉淀土对充分发挥桩底原土层的支承力、提高大直径钻孔桩竖直承载力尤为重要。清孔还为灌注水下混凝土创造良好条件，使测深正确、灌注顺利，确保混凝土质量，避免出现断桩之类重大工程质量事故。按规范严格来讲，一般需要采用两次清孔来达到规定的沉渣厚度和混凝土灌注前的泥浆比重，主要步骤为：第一次清孔
29、，是在终孔后立即进行，利用钻机钻杆或专用导管正循环或反循环排渣，主要是清除孔底的砂石、泥块，要适当调高泥浆比重。第二次冲孔，是在下完钢筋笼和导管以后利用导管进行的清孔，目的是清除这段时间里从泥浆中沉淀到孔底或是被钢筋笼撞到下去的泥块沉渣。在清孔过程中必须注意保持孔内水头，防止坍孔。旋挖机钻孔速度快，以致孔壁不能形成稳定的泥浆壁，容易造成塌孔。所以，旋挖桩对清孔、灌注混凝土的时间有更高的要求，时间越短越好。旋挖钻机自身没有清孔功能，但其能使孔底沉渣非常少，因此，旋挖桩的施工宜采用以导管作为吸泥泵的吸浆管清孔方法。此法系以灌注混凝土的导管代替泵吸式反循环回转的空心钻杆作为吸泥管，将沉渣从孔底抽出。
30、它的好处是一次性清孔完毕，将特制弯管拆除，测定泥浆比重、含砂率符合灌注标准后，即可开始灌注水下混凝土，可节省大量时间。需要注意的是，灌注前必须再次测定孔底沉渣厚度，如不符合，马上进行二次清空。3.4钢筋笼制作控制钻孔灌注桩的钢筋笼制作一般使用热扎钢筋，材质与焊接要求应符合国家的相关强制标准。钢筋笼制作的技术要求主要是：钢筋笼直径应符合设计尺寸；每节的长度不宜超过10米，也不宜短于5米，因为过长则吊起时易弯曲变形，过短则增加焊接时间，对成桩的质量不利；主筋接头采用单面焊接，要求各接头钢筋焊接长度10d；在同一截面内，接头截面面积占钢筋总截面面积的百分率：受拉区25%，受压区50%。制作好的钢筋笼应平卧堆放在平整干净的场地，堆高不得超过两层。项目规定值或偏差（mm）备注1钢筋笼骨架长度10尺量检查2钢筋笼骨架直径5十字尺量检查3主钢筋间距204箍筋或螺旋筋间距与主筋焊接隔一根点焊焊缝长度（双面焊）5d焊缝必须饱满连续6焊缝长度（单面焊）10d表2 钢筋笼制作控制要点钢筋笼在下笼过程中应从速，时间不宜过长，但笼身过长需要焊接是，要保证焊接质量，决不能马虎。
