浅析钻孔桩的质量控制及缺陷预防措施

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1、天天 津津 大大 学学 网网 络络 教教 育育 学学 院院毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书题目：浅析钻孔桩的质量控制及缺陷防治措施完成期限：完成期限：20122012 年年 1212 月月 2626 日日 至至 20132013 年年 5 5 月月 1212 日日教教 学学 中中 心心 上海教学中心上海教学中心 年年级级及及层层 次次 20112011 年春年春专专 业业 土木工程土木工程 指指 导导 教教 师师 芦燕芦燕学学 生生 张桂进张桂进 学学 号号 111601052031111601052031接接受受任任务务日日期期 2 20 01 12 2. .1 12 2. .2

2、 26 6 批批 准准 日日 期期 2013.2.252013.2.25浅析钻孔桩质量控制及缺陷预防措施浅析钻孔桩质量控制及缺陷预防措施摘摘 要：针对钻孔桩钻孔及水下灌注水下混凝土施工中常见的质量问题及缺要：针对钻孔桩钻孔及水下灌注水下混凝土施工中常见的质量问题及缺陷而采取的相应防治措施。陷而采取的相应防治措施。关键词：钻孔灌注桩；混凝土灌注；质量问题；缺陷；处理措施关键词：钻孔灌注桩；混凝土灌注；质量问题；缺陷；处理措施前言：前言：市政桥梁及部分水利工程的桩基础根据施工方法的不同可分为：沉入桩、钻孔桩、挖孔桩等。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

3、在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩，依照成孔方法不同，灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类。钻孔灌注桩有以下特点：钻孔灌注桩施工作业时与沉入桩中的锤击法相比，施工噪声和震动要小的多；能建造比预制桩的直径大的多的桩；且适合作为软土地基桩基础结构型式。因混凝土是在泥水中灌注的，因此混凝土质量较难控制，施工质量的好坏对桩的承载力影响很大；因此对灌注桩施工质量控制尤为重要。上海市埋深 75 米以浅土层有三个海相软土层，其工程地质特性均属天然含水量高，孔隙比大，压缩性高的软弱土层，尤以埋深 320 米的第一软土层性质最差，天然含水量大于流限，压缩系数 a12值在 0.0700.10

4、0 平方厘米/公斤，属高压缩性的土层，室内试验及原位测试资料表明，其灵敏度介于 25 之间，属中高灵敏度土层。上海是国内典型的软土地基地区，因此钻孔灌注桩桩基结构在上海地区普遍使用。钻孔桩的施工在施工过程中受到牵制的因素比较多，容易产生扩孔、缩颈等施工通病。本文结合工作多年来在上海市政及水利工程钻孔桩施工实践，来分析钻孔桩钻孔及混凝土灌注过程中遇到的一些质量问题，分析产生问题的原因，总结出了一些规律和防治措施，希望能为今后的钻孔桩施工质量管理起到一些帮助。现针对钻孔桩质量控制及缺陷预防措施，作一介绍。第第 1 章章 . 钻孔中出现的质量问题及防治措施钻孔中出现的质量问题及防治措施1.1 护筒冒

5、水护筒外壁冒水，严重的会引起地基下沉，护筒倾伴和移位，造成钻孔偏斜，甚至无法施工。1.1.1 造成原因 埋设护筒的周围不密实，或护筒水位差太大，或钻头起落时碰撞。1.1.2 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 1.0m-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，则应重新定位后安装护筒。1.2 塌孔、溶洞或裂隙钻进过程中，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、溶洞或裂隙的迹象。1.2.1 造成原因1.2.1.1 孔壁坍陷的

6、主要原因是土质松散，泥浆护壁不好，护洞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。1.2.1.2 当遇到小溶洞或裂缝时，可能发生孔内泥浆均匀缓慢下降的现象。1.2.1.3 地下水流量大，护壁及钢护筒不起作用，造成塌孔。1.2.2 防治措施1.2.2.1 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位。搬运和吊装钢筋笼时，应防止变形，安放要对准孔位，避免碰撞孔壁，钢筋笼接长时要加快焊接时间，在保证施工质量的情况下，尽量缩短灌注时间。1.2.2.

7、2 当遇到小溶洞或裂隙且发生孔内泥浆均匀缓慢下降的现象的时候，可采用在泥浆中加适量水泥，增大泥浆比重及其护壁效果；当遇到大溶洞时，孔内泥浆急剧下降的情况，可采用粘土或碎石回填后重新钻孔。1.2.2.3 当遇到地下水流量大，护壁及下钢护筒均不起作用时，可采用在本桩附近井点降水的方法，降低孔内地下水位，甚至砼浇注完毕。1.2.2.4 严格根据设计要求及桩位的水文地质情况选择适当的钻进方法，并确定护筒的埋置深度，当钻孔内有承压水时，护筒应高于稳定后的承压水位 2.0m以上，若地下水位不明，不稳时，则应先做试桩。根据钻孔的工程地质情况、空位、钻机性能、泥浆材料等选择合适的泥浆，在钻进过程中增加取样次数

8、，时刻判明地质及泥浆护壁情况，并做好记录。成孔后，待灌时间一般不大于 3小时，因此，钢筋笼在钻进过程中应加工完善。吊装及焊接的过程中要对准孔位并尽量缩短时间，在灌注过程中保持施工质量的情况下，尽量缩短灌注时间。1.3 掉钻落物 施工过程中钻头、钻杆等掉落钻孔内1.3.1 造成原因 1.3.1.1 卡钻时强提强扭，操作不当，使钻杆或钢丝绳超负荷疲劳断裂。1.3.1.2 钻头接头不良或滑丝。1.3.1.3 电动机接线错误，钻机反向旋转，钻杆松脱。1.3.1.4 转向环、转向套等焊接处断开。1.3.1.5 钢丝绳过度陈旧，断丝太多，未及时更换。1.3.1.6 操作不慎，落入扳手、撬棍等物。 1.3.

9、2 防治措施1.3.2.1 开钻前应清除孔内落物，零星铁件可用电磁铁吸取，较大落物和钻具也可用冲抓锥打捞，然后再护筒口加盖。1.3.2.2 经常检查钻具、钻杆、钢丝绳和联接装置。 1.3.2.3 为便于打捞落锤，可在冲击锤或者其它类型的钻头上预先焊打捞环，打捞杠或在锥身上围捆几圈钢丝绳等。1.4 缩颈缩颈即孔小于设计孔径。1.4.1 造成原因1.4.1.1 软土层受地下水影响和周边车辆振动。1.4.1.2 塑性土膨胀，造成缩孔。1.4.1.3 钻锤磨损过甚，焊补不及时。1.4.2 防治措施1.4.2.1 在软塑土地层采用失水率小的优质泥浆护壁，降低失水量。1.4.2.2 成孔时，应加大泵量，加

10、快成孔速度，快速通过，在成孔一段时间内，孔壁形成泥皮，则孔壁不会渗水，亦不会引起膨胀。1.4.2.3 及时焊补钻锤，或在其外侧焊接一定数量的合金刀片，在钻进或起钻时起到扫孔作用。1.4.2.4 如出现缩颈，采用上下反复扫孔的办法，以扩大孔径。1.5 糊钻和埋钻粘性岩粉粘附在粗径钻具的外表面的现象。1.5.1 造成原因 糊钻和埋钻常出现于正反循环回转钻进。正反循环回旋钻进中，糊钻的表征是在细粒土层中钻时进尺缓慢，甚至不进尺出现憋泵现象。在粘土层中冲击成孔时，由于冲程太大，泥浆粘度过高，泥渣量大，钻杆内径过小，出浆口堵塞以致钻头被糊钻或者被埋住。 1.5.2 防治措施 1.5.2.1 对正反循环回

11、旋钻，可清除泥包，调节泥浆的相对密度和粘度。1.5.2.2 适当增大泵量和向孔内投入适量的砂石解决泥包糊钻，选取用刮板齿小，出浆口大的钻锤。 1.6 成孔偏斜成孔壁桩孔出现较大垂直偏差或弯曲。1.6.1 造成原因1.6.1.1 施工现场不平整，不坚实，地面软弱或软硬不均匀，在支架上钻孔时，支架的承载力不足，发生不均匀沉降，导致钻杆不垂直。1.6.1.2 钻机部件磨损，接头松动，钻杆弯曲。1.6.1.3 钻头晃动偏离轴线，扩孔较大。1.6.1.4 土层呈斜状分布或土层中夹有大的孤石或其它硬物等情形。1.6.1.5 施工检测控制不到位。1.6.2 防治措施1.6.2.1 先将场地夯实平整，轨道及枕

12、木宜均匀着地，支架的承载力应满足要求，在发生不均匀沉降时，必须随时调整。1.6.2.2 钻机就位时，应使转盘，底座水平，使天轮的轮缘、钻杆的卡盘和护筒的中心在同一垂直线上，并在钻进过程中防止位移，在不均匀地层中钻孔时，采用自重大、钻杆刚度大的钻机。1.6.2.3 进入不均匀地层、斜状岩层或碰到孤石时，钻速要加慢档。另外安装导正装置也是防止孔斜的简单有效的方法。1.6.2.4 钻孔偏斜时，可提起钻头，上下反复扫钻几次，以便削去硬土，如纠正无效，应于孔中局部回填粘土至偏孔处 0.5m 以上，待沉积密实后再钻。1.6.2.5 由于主动钻杆较长，转动时上部摆动过大，必须在钻架上增添导向架，控制钻杆上的

13、提引水龙头，使其沿导向架向下钻进。3.5.33.5.3 孔位倾斜孔位倾斜产生的原因分析： 桩机本身未坚直或桩机平台不水平；桩机在钻孔过程中发生不均匀沉降； 在进行超深桩作业时，桩机钻杆太细。 预防方法： 1.要扩大桩机支承面积，使桩机稳固，并保证钻机平台水平； 2.采取经校核钻架及钻杆的垂直度等措施，并于成孔后下放钢筋笼前作井 径、井斜超声波测试；3.严格按照规范要求选配钻杆1.7 桩底沉渣量过多对摩擦桩来说，由于其受力机理是通过桩表面和周围土壤之间的磨擦力或依附力，逐渐把荷载从桩顶传递到周围的土体中，如果在设计中端部反力不大，端部的沉渣量对桩承载力亦影响不大；而对于承载桩来说，如果沉渣量过大

14、，势必造成桩受荷时发生大量沉降，同样使桩的承载力失效，因此钻孔灌注桩的沉渣量检查是施工控制中的一项关键工作。1.7.1 造成原因 检查不够认真，清孔不干净或未进行二次清孔；泥浆比重过小或泥浆注入量不足而难于将沉渣浮起；钢筋笼吊放过程中，未对准孔位而碰撞孔壁使泥土坍落桩底；清孔后，待灌时间过长，致使泥浆沉积。1.7.2 防治措施1.7.2.1 加强对沉淀层的检查力度和意识1.7.2.2 成孔后，钻头提高孔底 10cm-20cm，保持慢速空转，维持循环清孔时间不少于 30min。采用性能较好的泥浆，控制泥浆的比重和粘度，不要用清水进行置换。1.7.2.3 钢筋笼吊放时，使钢筋笼的中心与桩中心保持一

15、致，避免碰撞孔壁。可采用钢筋笼冷压接头工艺（比如采用螺纹连接或搭接连接方法） ，加快对接钢筋笼速度，减少空孔时间，从而减少沉渣。下完钢筋笼后，检查沉渣量，如沉渣量超过规范要求，则应利用导管进行二次清孔，直至孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要求。1.7.2.4 开始灌注混凝土时，导管底部至孔底的距离宜为 30cm-40cm，应有足够的混凝土储备量，使导管一次埋入混凝土面以下 1.0m 以上，以利用混凝土的巨大冲击力溅除孔底沉渣，达到消除孔底沉渣的目的。第第 2 章章 .水下混凝土灌注质量控制、施工缺陷、防治措施水下混凝土灌注质量控制、施工缺陷、防治措施3.4.23.4.2 水下混凝土灌注水下混凝土灌注质量控制质量控制1、初灌量确定 如图 3-1 所示，混凝土初灌量应能满足最小埋管深度 0.81.0m，并形成 混凝土、泥浆界面，使泥浆与混凝土分隔开来。满足导管最小埋深的初灌量 V 为：hhH储储储储储储储储储储储储21储储储储储dD图 3-1 初灌量计算示意图（3-4422 12hDkhdV5） 式中 V混凝土初灌量（m3） ；H桩孔深度（m） ；h1导管内混凝土桩与管外泥浆柱平衡所需高度，（m） ；cw rrhhh)(2 1h2初灌量土下灌后导管外混凝土面高度，取 1.31.8m；d导管内径（m） ；D桩孔直径（m） ；k充盈系数，取 1.3；rw泥浆密度；rc混凝土密度。2、漏