钻孔灌注桩 成孔质量检测 钻孔取芯法检测,众合检测——杨世如 2010.3,第1章 钻孔灌注桩,一、前言,,钻孔灌注桩是按成桩方法分类而定义的一种桩型桩”可定义为埋置于土中的柱状构筑物按成桩方法不同，可分为打(压)入桩和灌注桩两类灌注桩”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按成孔方法不同，可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类灌注桩最早起源于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，地表以下存在着厚度很大的软土或中等强度的黏土层，不能直接承受由高层建筑所传来的压力，如仍沿用当时通用的桩，必然产生很大的沉降于是工程师们借鉴掘井技术发明了在人工挖孔中浇筑钢筋混凝土而成桩20世纪40年代初随着大功率钻孔机具的研制成功，钻孔灌注桩首先在美国问世二战以后乃至今日，随着世界各地特别是欧美发达国家经济的复苏与发展、科学技术的日新月异，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我国从20世纪60年代以后，灌注桩的使用逐步增多，至目前有十多种成桩工艺和许多桩型，使用范围也很广。
自1990年以来，钻孔灌注桩在上海地区有了长足的发展主要表现有：一是基桩规格趋大桩径从600mm增加到2.5m，桩长超过100米二是成孔成桩工艺发展出现了钻孔扩底桩、后注浆钻孔灌注桩等三是应用范围不断扩大原来主要用于建筑、市政工程，多为陆上作业，现在已延伸至港口、跨海桥梁等工程，已有水上、海上作业另外，上海市政府管理部门对钻孔灌注桩提出了多项管理规定，诸如：钻孔灌注桩必须采用商品混凝土、施工现场地面必须硬化处理等二、分类,(一)按承载性状分：,1．摩擦桩——在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载由桩侧阻力承担，桩端阻力小到可忽略不计2．端承摩擦桩——在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载主要由桩侧阻力承担3．摩擦端承桩——在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载主要由桩端阻力承担4．端承桩——在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载由桩端阻力承担，桩侧阻力小到可忽略不计二)按桩径(设计直径D)大小分：,1．小直径桩：D≤250mm； 2．中等直径桩：250mm＜D＜800mm； 3．大直径桩：D≥800mm三)按使用功能分：,1．抗压桩； 2．抗拔桩； 3．水平受荷桩四)按对地基土的影响程度分：,1．非挤土桩：干作业法钻(挖)孔灌注桩、泥浆护壁法钻孔灌注桩、套管护壁法钻孔灌注桩； 2．部分挤土桩：冲孔灌注桩、钻孔剂扩灌注桩； 3．挤土桩：沉管灌注桩、沉管夯(挤)扩灌注桩。
四、施工工艺(泥浆护壁法),(一)施工准备,1．熟悉场地工程地质条件和施工图，编制施工组织设计；,2．查明和清除桩位处地下障碍物，做好施工场地平整；,3．做好供水供电、施工道路、施工设施、材料堆放、生活设施、泥浆循环系统和排水系统等的设置和施工，且施工道路、材料堆放和桩位区施工场地等地面须做混凝土硬地坪处理；,4．根据地质情况和各种钻孔机的应用条件来选择钻机等设备，并进行设备的进场、安装和调试5．试成孔：(1)试成孔的目的是核验地质资料，检验所选设备、机具，选择合理的施工工艺和参数；(2)试成孔的数量应根据工程规模和场地地层特点确定，且不少于2个6．埋设护筒：护筒有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和导正钻具等作用一般常用钢护筒，其内径宜比设计桩径大100mm，其中心与桩位中心的偏差不应大于20mm，并应保持护筒垂直二)成孔,1．应根据工程特点、地质条件、设计要求和试成孔情况等选用合适的成孔工艺目前上海地区钻孔灌注桩成孔工艺主要有正循环和泵吸反循环两种正循环是指泥浆经钻杆、钻具压入孔底，然后携带土层颗粒从钻杆钻具与孔壁的间隙返回地面的循环方式反循环是指泥浆由孔口经钻杆、钻具与孔壁的间隙流入孔底，然后携带土层颗粒从钻具、钻杆抽返地面的循环方式。
2．应根据设计桩径、地质条件和成孔工艺合理选定钻头直径，确保成孔直径达到设计桩径3．护壁泥浆：(1)泥浆具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具，增大静水压力，并在孔壁形成泥皮，隔断孔内外渗流，防止坍孔的作用2)目前上海地区均采用原土造浆，必要时(穿透第⑦层土、进入第⑨层土，特别是第⑧层土缺失时)可采用或部分采用人工造浆3)应根据成孔方法和地层情况来确定泥浆指标，泥浆太稀，排渣能力小、护壁效果差；泥浆太稠会削弱钻头冲击功能，降低钻进速度5．应合理规划成孔的顺序，既要保证下一个桩孔的施工不影响上一个桩孔，又要使钻机的移动距离不要过远和相互干扰其安全距离不应小于4倍桩径或最少间隔时间不应少于36小时4．成孔施工应不间断地一次完成，成孔至设计孔深后的工序应连续施工，成孔完毕至灌注混凝土的间隔时间不宜大于24小时三)清孔,1．清孔目的：清除孔底沉渣，以确保钻孔灌注桩的承载力满足设计要求 关于沉渣：从定性上讲，可定义为钻孔灌注桩成孔后淤积于孔底部的非原状沉淀物从定量上准确区分沉渣和下部原状地层，目前还有一定难度2．清孔方法：正循环清孔、泵吸反循环清孔、气举反循环清孔3．二次清孔：第一次应在成孔完毕后进行，通过清孔将成孔过程的超标泥浆充分置换，清孔后的泥浆指标基本达到规定的范围；第二次应在安放钢筋笼和导管安装完毕后进行，是对在第一次清孔至下完导管后期间孔内泥浆的新沉淀物进行置换或上泛，保证孔底附近的泥浆指标及沉渣厚度在规定的范围内。
4．清孔后应在30分钟内浇注混凝土四)安放钢筋笼,2．钢筋应符合国家标准《钢筋混凝土用钢筋》GB1499的规定，必须有出厂质量证明书和试验报告，且经复试合格后方可使用1．轴向受压桩的配筋率不小于0.42%，承受水平力桩的配筋率不小于0.65%；受压桩的钢筋笼长度不宜小于1/3桩长，承受上拔力桩的钢筋笼宜全长配置5．成形的钢筋笼应平卧堆放，堆放层数不超过2层6．钢筋笼安装标高应符合设计要求，其允许偏差±100mm4．钢筋笼同一截面内的接头数量不应大于主筋总数的50%，相邻接头的错开距离不应小于35倍主筋直径3．钢筋笼主筋的最小净距不小于80mm，允许偏差±10mm钢筋笼主筋混凝土保护层允许偏差±20mm五)灌注混凝土,1．采用商品混凝土，并制作试块检验混凝土抗压强度2．水下混凝土强度等级宜为水下C30～C35，不宜超过水下C401)混凝土试块的强度应比设计桩身强度提高一级；(2)初凝时间不应少于正常运输和灌注时间之和的2倍，且不少于8小时3．单桩混凝土应连续灌注，充盈系数不得小于1，也不宜大于1.3 充盈系数：桩孔内实际灌注的混凝土体积与设计桩身体积(含预留桩身长度的体积)之比4．混凝土实际灌注高度应高于设计桩顶标高，其最小高度不小于桩长的3%且不小于1m。
5．在混凝土灌注完毕的桩旁，36小时内或小于4倍桩径范围内不得开孔四、特点,2．大直径钻孔灌注桩直径大、入土深，单桩承载力高；,3．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；,4．和预制桩比较，造价低；,5．由于施工队伍素质、技术水平和施工工艺的差别，易出现质量问题，例如混凝土离析、断桩、缩径、夹泥和沉渣过厚等；,1．施工时噪音小、无地面隆起或侧移，因此对环境和周边建筑物危害小；,6．按目前的施工工艺，泥浆护壁孔底沉渣不易清理干净，目前又没有可靠的量测沉渣厚度的手段，沉渣厚度超过100mm时将影响端承力的发挥，从而降低了单桩承载力，且同一工地的桩的承载力变异性较大，设计人员不易掌握；,7．由于钻孔灌注桩的质量不稳定，需抽检更多数量的桩进行质量检验，增加检测费用五、常见质量问题,1．由于停电或其它原因，浇灌混凝土不连续，间断一定时间后，隔水层混凝土凝固，形成硬壳，后续的混凝土将灌不下去，只好上拔导管，一旦导管下口离开混凝土面，泥浆进入管内形成断桩；其次是用加大管内压力等办法冲破隔水层，形成新隔水层，则老隔水层低质混凝土残留在桩身中，形成桩身局部低质混凝土2．由于堵管，形成断桩或钢筋笼上浮。
4．孔底沉渣太厚，影响端阻力的发挥5．水下混凝土和易性较差，容易产生离析现象6．导管连接密封性差，一旦漏水将形成断桩3．泥浆比重不合理，孔壁容易坍塌或影响侧摩阻力发挥六、质量检测,(一)材料见证取样检测,1．钢筋：原材重量、抗拉、抗弯，每60吨为一检验批次；搭接焊抗拉，每300个接头为一检验批次2．混凝土：每灌注50m3必须制作一组(3块)试块，小于50m3的桩必须每根桩制作一组试块二)成孔质量检测：,(三)成桩质量检测,1．单桩承载力：静载荷试验、高应变动测2．桩身完整性：高应变动测、低应变动测、超声波透射法、钻孔取芯法应包括孔径、孔深、垂直度及沉渣厚度四方面的内容七、质量验收(GB50202-2002),1．主控项目：桩位、孔深、桩体质量、混凝土强度、承载力2．一般项目：垂直度、桩径、泥浆比重(粘土或砂性土中)、泥浆面标高(高于地下水位)、沉渣厚度、混凝土坍落度、钢筋笼安装深度、混凝土充盈系数、桩顶标高第2章 钻孔灌注桩成孔质量检测,一、检测目的,1．通过实测桩孔的孔径、孔深、垂直度和孔底沉渣厚度，判定成孔质量是否满足相关技术标准和设计要求2．综合分析试成孔数次实测孔径、孔深、沉渣厚度的变化，评价孔壁稳定性。
二、检测依据,1．上海市工程建设规范《地基基础设计规范》DGJ08-11-1999,(1)钻孔灌注桩施工前，必须进行试成孔数量不少于两个，以便核对地质资料，检验所选设备、施工工艺及技术要求是否合适如测得的孔径、垂直度、孔壁稳定和回淤等现场实测指标不符合设计要求时，应拟定补救技术措施或重新考虑施工工艺2)…成孔质量检验除需在施工前进行两个试成孔外，尚应在工程桩中均匀随机抽查孔径，抽查数量不得少于总数的10%3)对于灌注桩的试桩，在成孔后进行混凝土浇注前，必须进行孔径、孔深、沉渣及垂直度检测，其充盈系数必须控制在有关规范规定的范围内，没有代表性的桩不应作为试桩2．上海市工程建设规范《建筑基桩检测技术规程》DGJ08-218-2003,(1)灌注桩的试桩，在成孔后混凝土灌注前，必须进行孔径、孔深、沉渣厚度及垂直度检测，各项技术指标应满足附录A的要求，没有代表性的桩不应作为试桩一般钻孔灌注桩工程，应随机、均匀抽检数量不少于总桩数10%的桩进行成孔质量检测2)附录A——成孔允许偏差及检测方法,注：①D——桩的设计直径； ②桩径允许偏差，正值指平均断面，负值指个别断面3．上海市工程建设规范《钻孔灌注桩施工规程》DG/TJ08-202-2007,4．国家标准《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB 50202-2002,,,,,,,成孔允许偏差及检测方法,,表5.1.4 灌注桩的平面位置和垂直度的允许偏差,,表5.6.4-2 混凝土灌注桩质量检验标准,,,,,,,三、检测数量,1．试成孔及静载试桩孔应全部进行成孔检测。
2．工程桩总数的10%的桩孔3．设计单位有明确要求时按设计要求四、检测原则,1．随机抽样，基本均匀分布2．不同机台或采用不同工艺开始施工的2个桩孔3．水平方向地层性质差异大或容易发生偏斜、坍塌、缩径等不利于施工区内的桩孔4．设计认为重要结构部位的桩孔5．对施工质量有疑问的桩孔五、检测前准备,(一)检测前应具备并熟悉的资料：,1．委托方和设计方的检测要求； 2．岩土工程勘察资料； 3．桩位平面布置图等设计资料； 4．相关的成孔工艺资料二)检测前，应踏勘施工现场，编制检测方案六、检测方法,(一) 超声波法,武汉长盛工程检测技术开发有限公司生产的JL-IUDS(A)智能超声成孔质量检测仪，由主机、超声波发射接收探头、深度计数器及线架等组成1)测量系统为超声波脉冲系统2)具有自校功能。