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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 浅谈钢筋混凝土钻孔灌注桩的施工工艺 技术及治理摘 要近几年,随着大批高层建筑及高等级大路的建设,作为基础承载力普遍采 用的一种形式钻孔灌注桩,在现阶段的施工中得到了广泛应用；但在施工 过程中因工艺落后、地下施工,情形不明确等缘由所造成垂直度偏移、混凝土 灌注质量掌握、施工工艺技术较多问题仍待解决,本文着重从工程实践及治理 的角度,对钻孔灌注桩的主要问题进行探讨 关键词 ：钢筋混凝土钻孔灌注桩施工治理工艺技术承载力名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 浅谈钢筋混凝土钻孔灌注
2、桩的施工工艺技术及治理引言 近几年,随着大批高层建筑及高等级大路的建设,作为基础承载力普遍采 用的一种形式钻孔灌注桩,在现阶段的施工中得到了广泛 应用；但在施工 过程中因工艺落后、地下施工、情形不明确等缘由所造成垂直度偏移、混凝土 灌注质量掌握、施工工艺技术较多问题仍待解决,本文着重从工程实践及治理 的角度,对钻孔灌注桩的主要问题进行探讨；一混凝土灌注桩的施工及工程治理 依据国家现行有关规范施工并不存在什么困难,然而施工质量却经常达不 到要求,如施工单位在施工中能对最薄弱的环节予以关注,予以加强,就能收到事半功倍的成效；下面对钻孔灌注桩施工中 要点进行剖析；影响承载力的因素及施工治理的（一）施
3、工治理要点 1、孔的垂直度钻孔灌注桩的垂直度是保证承载才能的重 要一环；为防止钻孔倾斜,在钻机就位和钻孔过程中,要随时留意校核钻杆的 垂直度,发觉倾斜准时订正；对于地基不匀称、土层呈斜状分布和土层中夹有 大的孤石或其它硬物的情形,施工前必需作好预备；在不匀称地层中钻孔时,应选用钻机自重大、钻杆刚度大的钻机较为有利；进入不匀称硬层、斜状岩层 和遇到孤石时,钻速要换慢挡；处理大孤石和坚硬岩石,采纳自重大的复合式牙轮钻或换用冲击钻都是有效的方法； 导正装置经工程实践说明,也是防止孔斜的简洁有效的方法；终孔后再发觉孔斜订正起来费时费劲,且修孔常使桩的充盈系数增大,最大达1.6 以上； 2、孔深在恶性工
4、程事故的桩基工程中,孔深不到位的例子很多,对于孔深的量测应是治理工作的重点,实际操作中应 留意的问题有：（ 1）测量有误达不到设计深度；一般施工队常用的测绳一经水泡就会显现收缩现象,有的收缩量可达 lcmlm 左右,测 50m 的孔就会产生0.5m 左右的误差；更大的测量误差是由于测绳易断引起的,断了以后不知道的 人仍以断处为起点连续使用,往往可差数 M；采纳细钢丝测绳要当心数标松动错位；完全防止误测的方法是在施工现场或邻近地面上设置长度标记作为准绳,每次终孔肯定把测绳拿去核实；（2）钻孔入岩深度达不到设计要求,更多的是由于地层分布不匀称,如岩层分布成倾斜状或起伏变化猛烈导致判定失 误；因此入
5、岩深度的掌握应引起设计、施工和监理部门的共同重视；入岩深度 的掌握因钻孔工艺不同而有所区分；反循环工艺和冲击钻成孔的桩,可采纳岩样鉴别法；此外,仍需留意每个桩的入岩和终孔的岩样最好留样备案,直至工 程使用正常,沉降稳固；正循环工艺成孔的桩由于取不到完整岩样确定嵌岩深度很困难；较牢靠的方法是仔细分析钻探资料,依据各钻孔土层分布情形综合评判场地地质简况,然后做出岩层分布的等高线图,按等高线图确定成孔深度；因本法有肯定的随机性,应适当加大安全系数,有时尚需适当补充钻探孔,在某些缺少钻孔的掌握区域,也可用钻机换取芯钻头直接取岩芯判定；名师归纳总结 3.孔径在湖、塘、沟、谷与河漫滩地段新近沉积的粘性土和
6、粉士中钻孔容第 2 页,共 7 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 易显现缩孔现象；特别要重视液性指数（I L） 0.75 呈软塑状态和流塑状态的 粘性土而在 （I L） 1.0 呈流塑状态的污泥质软土层成孔缩孔现象更不行防止；与孔径有关的质量问题有：（1）由于孔径小于规范要求,桩的截面缩小,承载才能降低,实际上降低了桩的安全系数；（2）脆弱土层一般都在地层上部,缩 颈现象也发生在此段,而桩的内力也是上段大,简洁造成桩身抗压强度不够而 破坏；（ 3）由于孔径达不到要求,导致钢筋笼无爱护层,桩的抗压弯才能减弱 或丢失；防治的主要措施是加强对孔径的检测与掌
7、握,提高泥浆质量,增大泥 浆比重和粘性及稠度；钻头直径应适当加大,也可采纳处理孔斜的导正器法,在导正器上焊肯定数量的合金刀片,在钻进或起钻的过程中起扫孔作用；此外在易于产生缩孔的土层中施工,削减空孔时间也是特别重要和有效的措施；4. 泥浆在钻孔灌注桩的施工中,无论对于成孔质量仍是最终对桩的承载才能的 发挥,泥浆质量都是相当重要的因素；目前桩基施工队伍绝大多数缺乏对泥浆质量和泥浆治理的重视,泥浆质量差,其后果是：（1）形成不了护壁泥膜或形成的泥皮粘附力差,易于脱落,导致孔壁稳固性差,在砂性土地层易于塌壁,在流塑状粘土层就易于缩孔；（2）泥浆稠度大、比重大,含砂率高,形成的泥皮质量差、厚度大,大大
8、降低桩的侧摩阻力；（3）稠浆在钢筋笼上沉积粘附,导数钢筋与混凝土粘结力降低；泥浆比重过大,使得混凝土水下灌注阻力增大,降低混凝土的流淌半径,使混凝土骨料大部分积累在桩芯部位,而钢筋笼外几乎无骨料,不仅桩身质量不好而且桩的侧摩阻力也难以发挥；有的工程 计算承载力为 14000kN 以上,而静载试验不到5000kN 就破坏,其中就有泥浆的影响；在空气中坍落度为 21cm、扩散直径为 38cm的混凝土,在水中坍落度下 降为 16.5cm、扩散直径为 30.5cm,而在比重为 1.2 的泥浆中,坍落度就为 14cm,扩散直径只有 27cm；因此,对泥浆质量的治理决不是个小问题,5.沉渣与沉淤 一般把沉
9、渣与沉淤混为一谈,凡是孔底的沉积物统称沉渣,实际上是有区分的；沉渣是钻孔过程中钻机切削和孔壁塌落的岩士,主要是 砂、砾石和碎岩硝等,而沉淤就是比重大、稠度大的劣质泥浆由于空孔时间过 长沉淀而成的流塑状混合物,沉淤的厚度往往大于沉渣,沉渣与沉淤均在桩底 形成脆弱隔层,能导致端承力丢失殆尽；沉淤的掌握主要是提高泥浆质量和减 少空孔时间；沉渣的清除采纳反循环成孔工艺能达到较好的成效速度能达到23ms是正循环的 40 倍以上,故携渣才能强；为此,可采纳正循环成孔,气举反循环清孔的工艺；此法现场只需增加一台 6m3 的空压机即可,费用不 大,简便易行,成效良好；采纳该法,关键是掌握好孔内泥浆面的落降,落
10、降 快、落差大就易塌孔,因此补浆要跟上,而且抽渣时间要短；实践证明,应用得当,桩的承载力能大幅度提高；无论采纳反循环仍是正循环成孔工艺,都应重视混凝土灌注前的清孔；灌注前抽吸二分钟左右,一方面抽出肯定的沉 渣,另一方面泥浆的抽吸作用导致一部分沉渣、沉淤上浮,而且短时间内不会 沉淀； 此时灌注混凝土,混凝土坠落的庞大冲击力仍能溅除最终残余的部分沉 渣与沉淤,可基本上将孔底沉渣清除洁净；6.混凝土灌注 混凝土灌注是最终一道也是关键的一道工序；第一必需严格 按设计强度配制混凝土；很多施工单位都是现场搅拌混凝土,其常见问题是：1 砂石的含泥量偏大； 2配料的计量不精确； 3水泥保管不善受潮；水下混 凝
11、土灌注由于阻力大不易流畅灌入,于是施工单位常随便加大水灰比,增大塌 落度便于混凝土灌注,结果混凝土的强度等级严峻降低；质检和设计人员应加强现场质量监理,要严把试块的制作关；在保证混凝土质量合格的前提名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 下,导管法水下灌注混凝土质量难以掌握的主要缘由是：1不能像上部结构施 工那样逐层振捣； 2由于导管埋在泥浆和混凝土中,混凝土的灌入阻力是相当 大的, 灌入阻力可按下式估算：R= D2d2l1rw+l2rh/4 l 式中, D 为桩直径； d 为导管直径； rw 为泥 浆重度； rh 为混凝
12、土重度；要克服很大的灌入阻力保证胡混凝土桩身质量,必需有相当大的冲击力,冲击力越大,完成每一斗混凝土灌注的时间越短,混凝土桩身越匀称；由于混 凝土是由水泥、砂、石子配制的混合料,不同材料、不同粒径就摩擦系数不一 样,因此仅靠静力平稳产生的超压力缓慢流淌,就易造成混凝土粗骨料在桩芯 积累,随半径增大而递减；桩身不匀,就影响桩的抗压强度；目前最常见 的水下混凝土灌注法的缺点是：（1） 在向大斗投料过程中,混凝土的绝大多 数势能在撞击大斗壁的碰撞中损耗掉,混凝土料落人导管中不连续,形不成较 大的冲击能量,使混凝土没有足够的力气向四周挤压、扩散,桩的摩阻力严峻降低；此外,仍简洁使桩身不匀称；（入导管,
13、简洁造成混凝土离析和堵管；（2） 混凝土料绝大多数要经过反弹再落 3） 吊臂上下移动速度慢,产生不了大的加速度,因此混凝土料的下落没有足够的超压,造成混凝土料在导管邻近 积累成钟形断面；由于不能将隔浆层水平顶升,在钟形断面塌落时简洁裹入泥 浆,造成夹泥芯；（ 4） 由于导管上下移动次数过于频繁,使得泥浆不断沿导管壁渗入混凝土中,影响桩身混凝土质量；鉴于以上缺点,监理应提倡施工单位使用大体积混凝土冲击灌注法,如桩的初斗混凝土灌注一样,每一斗灌 注都是将 2 至 3 方混凝土在大斗中积蓄够量,出料口直接插入导管,然后打开活门一次连续冲击下去,其优点是：（1）功能大,冲击力强；物体的冲击能量与质量和
14、速度有关,在速度相同的情形下就取决于质量；依据动量原理可得自由落体的平均冲力公式如下：F=mg2h/gt20.5+1 2式中, m 为落体质量； t 为作用时间； h 为落体高度； g 为重力加速度；假设大斗方量为 2.5m3；,混凝土容重为 24KNm3 就m 约为 6.0t,假设 h=30m, t=1.0s,由式 2求得 F=2042.93kN； 平均冲力是混 凝土自重的 34 倍,与前面依据式 l运算的混凝土灌入阻力相比大 6 倍； 实际 瞬时冲力的峰值比平均冲力高达一倍以上；在庞大冲力的作用下,混凝土的向上顶升力和侧向挤压力就有了保证,桩的摩阻力和桩身混凝土密实性都得以提高；（ 2）
15、首斗混凝土灌注冲力大,沉渣、沉淤被溅开,桩端与持力层能较好地结合,确保了端承力的发挥；（身材强度能得到保证；3） 灌注时间短,桩身材骨料分布匀称,桩但用大体积混凝土冲击灌入法应留意以下几个问题：（1） 必需留意排气技术,防止形成气堵,使混凝土料灌不下去；大斗出料口与导管用螺扣联接成一体,会形成气堵；应改为插入式联接方式,大斗出料口外径比导管内径小 2 至3cm；另外,仍要在出料管活门的下方焊上比导管外径大23cm的法兰盘；（2） 混凝土料最好通过网筛 网眼 810cm左右 进入料斗,防止夹杂大直径块石、水泥块等造成卡管；（3）混凝土和易性要好,如混凝土离析,就简洁在料斗下部和出料口处形成积累,
16、导致出料困难,同时也简洁堵塞导管 . （4）混凝土灌注时,吊车司机的协作也至关重要；当打开活门混凝土料下落名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 时,必需随混凝土料的下落不断向上提动导管,提动量要小,留意把握时机；实践证明,有体会的吊车司机对缩短混凝土的灌注时间,防止卡管、堵管事故,起相当大的作用；（5） 当混凝土灌注到桩顶部位时,为了保持足够的冲力,必需留意导管要留有肯定的长度,一般为 10m 左右,灌注时准时上拨,保 证高度产生冲力,使桩头部分的混凝土质量不至降低；此外,不行忽视大斗和 导管的保养,内壁光滑可大大减小摩
17、擦阻力,同时也削减堵管的发生率；当施工单位机械化程度低时,现场搅拌混凝土可采纳卧式大斗,在地面装满 料,再用吊车吊起与导管连接进行灌注；在保证上述混凝土材料质量合格的前 提下,如每一斗混凝土灌注下去孔口返浆激如泉涌,就灌注质量肯定好,如孔 口返浆弱如渗流,甚至反复升降导管不见泥浆返流,就灌注质量必定欠佳；二工程治理钻孔灌注桩质量掌握按地面作业和隐藏作业两部分划分；隐蔽作业的质量掌握关键是检测的精确性和检测与施工作业协作的适时性；可编 制由成桩过程的不同时段表示的动态掌握表,无论对进度仍是质量的动态掌握都特别有效；必需指出的是：在市场经济 的冲击下,施工中各种弄虚作假、偷工减料现象造成工程隐患时
18、有发生,这应引起监理的高度重视；二 混 凝 土 灌 注 桩 的 施 工 工 艺 技 术 一 灌 注 桩 的 嵌 岩 深 度 1.岩石力学性状 在确定嵌岩深度之前,应对岩石的力学性状有所明白,尤 其是抗压强度；微风化软质岩如粘土岩,其饱和单轴极限抗压强度一般在 1012MPa 之间,相 当于 C15C20 混凝土；硬质岩如微风化砂岩,其饱和单轴极限抗压强度一般在5060Mpa 之间；高于C60 混凝土；这是依据钻芯取样实验的结果得来的,实际上未扰动岩层的抗压强度比这仍要高；事实上,当嵌岩 深度设计的很深时,把强度高于或相当于混凝土强度的岩层钻空,然后灌入混 凝土 明显是不值得的；工程中仍常把强风
19、化岩层视为脆弱下卧层,即使在强风化 上有很厚的卵石层也不敢将桩端置于其上；此外,不论强风化层有多厚也非得 钻穿,直到中微风化为止；实际上强风化岩层本身就是低压缩坚硬层,其承载 力 q 能达 10001500kPa,侧摩阻力 qs能达 40 50kPa,不亚于较硬的卵石层 .只 要桩的施工水平达到要求,其承载力相当可观,我个人看法设计时应详细情形 详细 分析 ；2.施工工艺水平 加大桩的嵌岩深度,主要目的是增加侧摩阻力；要使入岩 段桩的侧摩阻力能充分发挥,必需使混凝土与岩石孔壁很密实地结合为一体,名师归纳总结 这就需要清除泥皮,目前 国内施工水平仍解决不了这个问题（日本在导管端部第 5 页,共
20、7 页外四周安装1 环状管,可喷射高压水,喷射力能达2000Ncm2 以上,在比重- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 1.2 左右的泥浆中,射程达1.5m 以上,此法可用来清渣、清淤和清洗孔壁）,因此 片 面 强调增 加 嵌岩 深 度有时 效 果 适得 其 反 ；3.上覆土层力学性状上覆土层能供应的侧摩阻力qs 越大,桩尾段承载力发挥的比例就越小,增加入岩深度也就更无意义；总之,增加嵌岩深度并不能保 证承载力提高,有时适得其反；桩的承载力与成桩用时关系极大,空孔时间 长,孔壁浸泡时间就长,不但泥皮增厚,孔壁肯定范畴的土质也会泡得松软,无疑降低了摩阻力,使
21、质量事故的发生率提高；随嵌岩深度的增加,桩的造价也增加；粗略统计说明,入岩深度占桩长比例增加 增 40%；10%,每 M 桩长平均造价约 二 桩 的 极 限 承 载 力确 定 桩 的 极 限 承载 力 主 要 是 依 据 规范GBJ789和 JGJ9494,由于这个问题至今仍未圆满解决,所以在规范中都未作严格的规定；在实际工程中,对于 Q-s 曲线在 s40mm时即显现陡降的情形,以上两规范结果一样；而对于 s40mm 的缓变形曲线,就因设计人员对规范的不同理解,有的取 s=40mm,有的取 s=60mm,所对应的荷载作为极限承载力,这20mm 之差,其 经济效益可达数百万元的差距；如某高层建
22、筑,设计桩数 600多根, 1000mm,60 多 m 长嵌岩桩,单桩造价 5 万元左右；当 s=40mm时, Q：13500kN；当 s=60mm 时, Q=16250kN；这是依据五组试桩结果的较保守取值,如取 Q=16250kN 作极限荷载,可削减 100 多根桩,节约造价 500 多万元,工期也可缩短几个月；按规范无论取 s=40mm 仍是 s=60mm,都是很笼统的,不分长桩、短桩,不分预制桩仍是现场灌注桩,不分摩擦桩仍是摩擦端承桩,也不考虑施工工艺、地基土层和荷载量级,这反映了至今对桩的承载力的 讨论 仍不够深化,应尽早讨论和解决这个问题；按目前的取值标准,对承载力气级大的大直径中
23、长桩偏于保守且不够经济；如对 1000mm,长 55m 的桩；当 Q=15000kN 时,混凝土桩身的弹性压缩就达 20mm 以上；如按 s=40mm 或 s=60mm 取值就桩土之间的相对位移就更加微小,桩的承载力尤其是桩下部和端部的承载力就得不到充分发挥,结果是安全系数增大,经济效益降低；在确定桩的极限承载力时,大直径中长桩 时的取值以变形掌握为主；Q-s 曲线经常是缓变形,这三、终止语 综上所述,为了不断提高建设工程钻孔灌注桩的质量,治理单位应从以下几个方面进行严格掌握并不断进行讨论、改进和提高：（1）对施工单位钻孔设备钻头的切削性能、泥浆的处理设备等与施工效率和质量有关的机具、仪器等都
24、应进行检查；（2）不同的施工 方法 其效率和质量有很大差异,应从施工方法着手进行预先控制；（3）仔细讨论质量检测设备的精确性和牢靠性,如大小应变动测的适用范畴名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 等；检测结果不精确易引起纠纷,处理不当会降低安全度,留下工程隐患；（4）提高和完善治理水平,应以工序掌握和事前掌握为主,建立系统化的动态 治理制度和方法；（5）桩的施工过程中既要做到严格监理、关键工序进行旁 站,又要热忱服务,把质量隐患排除在萌芽中；参考文献：名师归纳总结 1、建筑施工手册第四版 建筑工业出版社第 7 页,共 7 页2、建筑安装工程质量达标实施手册机械工业出版社3、建筑工程施工质量验收统一标准 GB50300-2001 4、天津岩土工程技术规范 GB29-20-2000 5、建筑地基基础设计规范 GB 50007-2002 - - - - - - -