桩基施工技术总结

'玉带河桥钻孔灌注桩施工技术总结一、工程概况扬州市瘦西湖隧道工程漕河路玉带河桥桥梁全长30.04m，跨度组合为3x8m，本桥斜交15°，桥位处地质为粉砂，下部结构采用桩柱式墩、薄壁桥台，钻孔灌注桩基础。桥台0#、3#共计26根，桩长分别为24m长，桥墩1#、2#共计20根，桩长分别为20m,桩径为1.2m。桥梁上部结构为8m钢筋混凝土空心板。8m空心板高42cm，边板宽1.29m，中板宽0.99m，上部结构施工方法为预制安装。桥面双向横坡为1.5%，桥面铺装采用10cm防水混凝土和5cm沥青马蹄脂碎石（SMA-13改性沥青）。玉带河桥经公交公司西接友谊路，东侧为荒地，玉带河河宽9m，其中0#、3#位于河岸上，1#、2#墩位于玉带河河内。河底标高2.50，河面标高约为5.20m。二、正循环钻孔灌注桩施工工艺正循环钻孔灌注桩的施工大体包括场地平整、设备及材料就绪、钻孔作业、成孔报验、灌注混凝土四个步骤，详细施工工艺流程见图一。 确定桩位、埋设护筒钻机就位、校正制备泥浆、钻孔成孔检查清孔设备准备一清及检查钢筋笼制备安装钢筋笼二清及检查灌注混凝土凿除桩头桩基检测砼灌注记录安放导管现场砼试验导管试拼检验检测仪器准备场地平整图一正循环钻孔灌注桩施工工艺流程2.1场地平整首开工程所在地为农田区，土质松软，含砂量大。对桩基础位置大略确定后，清除杂物，清除软土，筑岛换填；平整夯实，修筑便道，搭设牢固的工作平台，为摆放钻机、运输砼、吊装钢筋笼、安装导管等工作提供场所。2.2护筒埋设施工现场表层土松软、含砂量大，护筒埋深至少2.5m，顶面高出地面50cm，底部与四周用粘土分层夯实，护筒中心线与桩中心线重合，平面误差控制在50mm以内，倾斜度不大于1%，保证护筒稳定。2.3钻机就位 钻机摆放平稳，底座处用枕木支垫，就位后对机具及机座稳固性进行全面检查，保证钻进中钻机不产生位移和沉降。2.4泥浆制备开挖泥浆池，选用膨润土配制优质泥浆。泥浆性能指标严格按要求控制：比重1.1～1.3，粘度19s～28s，含砂率不大于4%，胶体率不小于95%，PH值大于6.5。施工过程中要留意孔内泥浆状况，及时补充优质泥浆，以保证孔内泥浆顶面标高始终高于地下水位1.5～2.0m。2.5钻孔开钻时慢速钻进，待导钻头全部进入地层后，方可加速钻进。整个过程采用减压钻孔，孔底承受的钻压不超过钻具重力之和（扣除浮力）的80%。每钻进3～5m，检查一次泥浆性能指标和成孔质量，填写好钻孔记录，并在地层变化处取样，以便调整泥浆指标，遇地质情况与设计发生差异及时报请设计及监理单位，研究处理措施后继续施工。因故停机时，应保证孔内具有规定的水位和所需的泥浆比重及粘度，且将钻头提出孔外，以防塌孔或掉钻头。2.6第一清孔成桩后，对成孔质量进行检查。检查钻孔深度、孔径、垂直度是否达到要求。合格后，用换浆法清孔，即将钻头提高至孔底约30cm空钻带动孔底沉渣，泵入新泥浆，使钻渣在孔内旋浮上升至孔口流入沉淀池，循环工作，直至泥浆达到相关指标。2.7第二清孔 安放钢筋笼及导管时，停钻时间较长，孔底会产生新的沉渣，故应进行二次清孔。其方法与一清相似，从导管内压入泥浆，带动孔底沉渣流入沉淀池进行清孔，直至泥浆各项指标达到表一要求时为止。项目合格指标稠度17～20s沉渣厚度≤20cm含砂率≤2.0%泥浆比重1.03～1.1表一二清泥浆合格指标2.8灌注混凝土水下混凝土的灌注要迅速，并不得超过首灌砼的初凝时间。导管使用前应做水密承压和接头抗拉实验。水密实验的水压不小于孔内水深1.3倍的压力，也不小于导管壁和焊缝可能承受灌注砼时最大内压力P的1.3倍。P值(单位kPa)按下式计算：P=γcHc－γwHw式中：γc－砼的容重(取24kN/m3)；Hc－导管内桩的最大高度(m)，以导管的全长或预计的最大高度计；γw－孔内泥浆的容重（kN/m3）；Hw－孔内泥浆的深度(m)。本工程首个桩基础的桩号为410-1#桩基，桩径1.0m，设计桩长为45.5m，成孔孔深为48.5m，灌桩前安放导管长度为48m。故P的值为： P=24×48－68×11=404(kPa)符合设计及规范要求。导管接头用法兰盘螺栓联接，垫橡胶圈密封防水，管顶端接放砼漏斗。首批灌砼数量应能满足导管首埋深度（≥1.0m）的要求。所需砼量可参考下式：式中：V－灌注首批砼所需数量(m3)；D－桩孔直径(m)；H1－桩孔底至导管底端间距；H2－导管初次埋置深度(m)；d－导管内径(m)；h1－桩孔内砼达到埋置深度H2时，导管内砼柱平衡导管外压力所需的高度(m)，即h1=Hwγw/γc。h1=11×68/24=31.17(m)V=3.14×(1/2)2×(0.5+1)+3.14×(0.25/2)2/4×31.17=1.56(m3)由上式，在灌注首批砼时，本桩基础采用2m3 容量的漏斗。灌注时采用堵口钢板堵住漏斗口，待漏斗内备够足量砼后提拔钢板放砼冲孔。灌注过程中，应关注孔内砼面的标高，当砼顶面距钢筋笼骨架底部1m时，为防止钢筋笼上浮，应降低灌注速度，当砼面距孔底4m以上时，提升导管，使导管底口高于钢筋笼骨架底部2m以上，可恢复正常灌注速度；及时测孔内砼面标高，调整导管埋深，一般导管埋深宜控制在2m～6m。为保证桩头砼强度，灌注砼面标高宜比设计桩顶标高高出0.5m～1.0m。多余部分在基坑开挖后凿除。三、常见事故的原因分析、预防及处置钻孔灌注桩施工工程中常见的质量事故和受风暴潮影响未能完成混凝土灌注的情况，下面分述其成因、预防和处置方法。3.1钻孔塌孔3.1.1塌孔主要有以下原因：泥浆相对密度不够及其它泥浆性能指标不符合要求，使孔壁未形成坚实泥皮护壁；由于出渣后未及时补充泥浆（或水），或河水、潮水上涨，或孔内出现承压水，或钻孔通过砂砾等强透水层，孔内水流失等而造成孔内水头高度不够；护筒埋置太浅，下端孔口漏水、坍塌或孔口附近地面受水浸湿泡软，或钻机直接接触在护筒上，由于振动使孔口坍塌，扩展成较大坍孔；在松软砂层中钻进进尺太快；清孔后泥浆相对密度、粘度等指标降低；清孔操作不当，供水管嘴直接冲刷孔壁、清孔时间过久或清孔停顿时间过长；吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。3.1.2塌孔的预防和处置：①、在松散粉砂土或流砂中钻进时，应控制进尺速度，选用较大相对密度、粘度、胶体率的泥浆或高质量泥浆。②、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。③ 、如发生孔内坍塌，判明坍塌位置，回填砂和粘质土（或砂砾和黄土）混合物到坍孔处以上1m-2m，如坍孔严重时应全部回填，待回填物沉积密实后再行钻进，一般需要2-3周时间才能在开钻。为了加快施工进度，在回填前可向孔内加泥浆重量1%的水泥并搅拌均匀再行回填，可以实现回填1周左右再次开钻。④、清孔时应指定专人补浆（或水），保证孔内必要的水头高度。供水管最好不要直接插入钻孔中，应通过水槽或水池使水减速后流入钻中，避免冲刷孔壁。应扶正吸泥机，防止触动孔壁。风压不宜超过1.5-1.6倍钻孔中水柱压力。⑤、吊入钢筋骨架时应对准钻孔中心竖直插入，严防触及孔壁。另外，钢筋保护层垫块宜采用可滚动的圆形混凝土垫块，减少对孔壁的碰撞扰动。3.2钻孔偏斜各种钻孔方法可能发生钻孔偏斜事故，相比之下，旋挖成孔出现此类事故较少。3.2.1偏斜原因分析：钻孔中遇有较大的孤石或探头石；在有倾斜的软硬地层交界处，岩面倾斜钻进；扩孔较大处，钻头摆动偏向一方；钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷、位移；钻杆弯曲，接头不正等。3.2.2预防和处理①、施工平台要填筑密实，安装钻机时要使转盘、底座水平，起重滑轮缘、固定钻杆的卡孔和护筒中心三者应在一条竖直线上，并注意经常检查校正。② 、由于主动钻杆较长，转动时上部摆动过大。必须在钻架上增设导向架，控制杆上的提引水龙头，使其沿导向架对中钻进。③、钻杆接头应逐个检查，及时调正，当主动钻杆弯曲时，要用千斤顶及时调直。3.3掉钻落物钻孔过程中时有发生钻头掉落和其它落物事故。3.3.1造成掉钻落物原因主要有：卡钻时强提强扭，操作不当，使钻杆或钢丝绳超负荷或疲劳断裂；钻杆接头不良或滑丝；转向环、转向套等焊接处断开；操作不慎，落入扳手、撬棍等物；受大潮冲刷筑路的混凝土块落入孔内。3.3.2预防措施及处置方法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，接到大的潮水预报后，做好护筒口的防护。②、经常检查钻具、钻杆、钢丝绳和联结装置。③、若落入孔内的较大的石块不好打捞且已接近成孔时，可采用改用小钻头现行钻至孔底标高，并超钻30cm左右，再改用正常钻头钻进，使落物落入孔底。3.4扩孔和缩孔桩基施工中扩孔较常见，受潮汐影响地下水呈运动状态、土质松散地层处或钻锥摆动过大，易于出现扩孔，扩孔发生原因与坍孔相同，轻则为扩孔，重则为坍孔。若只是孔内局部发生坍塌而扩孔，钻孔仍能达到设计桩底标高可不必处理，只是混凝土灌注量 将曽加超方量较多。若因扩孔后继续坍塌影响钻进，应按坍孔事故处理。缩孔即孔径的超常缩小，一般表现为钻机钻进时发生卡钻、提不出钻头等情况。缩孔原因主要有两种：一种是钻锥焊补不及时，严重磨耗的钻锥往往钻出较设计桩径稍小的孔；另一种是由于地层中有软塑土（俗称橡皮土），遇水膨胀后使孔径缩小。为防止缩孔，前者要及时修补磨损的钻头，后者要使用失水率小的优质泥浆护壁并须快转慢进，并复钻二三次；或者使用卷扬机吊住钻锥上下、左右反复扫孔以扩大孔径，直至使发生缩孔部位达到设计要求为止。3.5钻杆折断3.5.1钻杆折断原因分析在钻孔过程中多次出现钻杆折断情况，其主要原因有：桩径大而用钻小孔径桩的钻杆来作桥梁大孔径钻孔桩用，其强度、刚度太小，容易折断；钻进中选用的转速不当，造成钻杆折断；钻杆使用过久，连接处有损伤或接头磨损严重；地质坚硬，进尺太快，使钻杆超负荷工作；孔中出现异物，突然增加阻力而没有及时停钻等。3.5.2预防和处理①、不使用弯曲严重的钻杆，要求各节钻杆的连接和钻杆与钻头的连接丝扣完好，以螺丝套连接的钻杆接头要有防止反转松脱的固锁设施。②、钻进过程中应控制进尺速度。遇到坚硬、复杂的地质，应认真仔细操作，避免进尺过快。③、钻进过程中要经常检查钻具各部分的磨损情况和接头 的质量，对不符合要求的，要及时更换。④、在钻进中若遇异物，须待处理后再行钻进。⑤、如已发生钻杆折断事故，可按前述打捞方法将掉落钻杆打捞上来。并检查原因，换用新的或大的钻杆继续钻进。3.6钻孔漏浆钻孔漏浆原因主要有以下几点：在透水性强的砂砾或流砂中，特别是在有地下水流动的地层中钻进时；护筒埋置太浅，回填土夯实不够，致使刃脚处漏浆；水头过高，水柱压力过大，使孔壁渗浆等。处置方法又要有：使用较粘稠或高质量的泥浆钻孔；严格控制护筒制作与埋设满足规范要求。3.7钻孔桩断桩钻孔灌注桩出现断桩常见的有以下一种情况，下面分别从原因分析、预防及处置方法等几个方面加以阐述。3.7.1首批混凝土封底失败事故原因主要是导管底距离孔底距离偏差太大，太高了使首批砼数量不够，埋不了导管下口（1米以上），太低了使首批砼下落困难，造成泥浆与混凝土混合；首批砼数量不够或品质太差；导管进浆等。主要的处置措施包括：准确测量每节导管的长度，并编号记录，复核孔深及导管总长度；根据孔径、导管直径认真计算和复核首批砼数量；搞好配合比设计，严格控制混凝土和易性；导管漏浆造成首批混凝土封底失败后，应拨出导管，提起钢筋笼，立即清孔。3.7.2供料和设备故障使灌注停工 造成此类事故原因有设备故障、交通堵塞或受风暴潮影响，造成停工较长时间，使混凝土凝结而断桩。主要预防措施是施工前应做好过程能力鉴定，对于部分设备考虑备用；充分考虑好道路交通情况，合理组织充足的运输车辆。相应的处置方法有：如断桩距离地面较深，考虑提起钢筋笼后重新成孔；如断桩距离地面较浅，可采用接桩；如原孔无法利用，则回填后采取补桩的办法。本工程在2009年4月13日的一次风暴潮中，造成1根桩在灌注至设计标高9m左右停止施工。后采用振动锤沉入14.5m、直径2.5m钢护筒至断桩标高以下3m位置，在用泥浆泵抽出孔内泥浆，人工清除松散混凝土面至其表面密实洁净，再用串筒浇筑砼并用振捣棒振捣密实。经过桩基检测接桩效果较好。3.7.3导管拨空、掉管出现此类事故原因主要是测量和计算错误，致使灌注砼时导管拨空，使管内充满泥浆；导管埋深过少，泥浆涌入导管；导管接头连接不符合要求；导管挂住钢筋笼，强拉拉脱等。主要的预防措施：应认真测量和复核孔深、导管长度，测量和复核必须有施工员在场；应对导管埋深适当取保守数值；每次拆管后应仔细重新连接导管接头；导管埋深较大时应及时拆管。处置措施有：混凝土面距离地面较深时应重新成孔；混凝土面距离地面较浅可采取接桩办法。3.7.4灌注过程中混凝土上升困难、不翻浆出现此类事故的主要原因有：混凝土供料间隔时间太长，造成 混凝土流动性变小；混凝土和易性太差；导管埋深过大；在灌注将近结束时,由于导管内混凝土柱高减小,超压力降低；导管外的泥浆相对密度增大。处置措施：提起导管，减少导管埋深；接长导管，提高导管内混凝土柱高；可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀土；加强混凝土拌制过程的质量控制，做到混凝土出厂和到现场灌注前每车必检；在混凝土灌注过程中，至少保证现场有3辆以上的混凝土运输车等待，保证连续灌注。3.7.5混凝土灌注高度不足造成这类事故的原因主要有：测量不准确；桩头预留量太少。处置方法挖开桩头，重新接桩处理，接桩时混凝土结合面必须凿至密实表面。四、结论玉带河桥桩基工程因其所处的地理环境和地质情况，在施工过程中遇到多种困难，施工中认真分析出现问题的原因，采取有针对性的预防措施，较好地避免了各类质量事故。总之，通过严格精细的管理，有效地保证了灌注桩施工的质量。我认为在将来的施工中应注意以下几点：4.1孔內水位宜高于护筒底脚0.5m以上；在钻进中取渣时和停钻后，应及时向孔內补水，保持一定的水头高度。4.2采用小冲程开孔，使初成孔坚实、垂直、圆顺，能起导向作用，并防止塌孔。钻进深度超过钻头全高后，方可进行正常的钻孔，并在钻进时，应经常检查钻头转向装置，使钻头在钻进中能自由转动。 4.3钻进时，起落钻头的速度应均匀，不得过猛，聚然变速，以免碰撞孔壁或套管。孔內出土，不得堆积在钻孔周围。4.4钻孔应一次成孔，不得中途停钻。钻孔达到设计深度时，应对孔位、孔径和孔形等进行检查，填写钻孔记录表。'