论桥梁桩基工程质量控制毕业设计

'论桥梁桩基工程质量控制毕业设计目录第一章引言4第二章桩基础的概述4一、桩基础的发展历史4二、桥梁桩基础的分类4（一）按承台位置的高低4（二）按承载性质不同4（三）按桩身的材料不同4（四）按桩的适用功能4（五）按桩直径大小分4（六）按成孔方法分4（七）按制作工艺分4（八）按截面形式分4第三章桩基础的施工4一、沉桩基础的施工4（一）沉管灌注桩基础施工准备；4（二）沉管灌注桩基础施工工艺4二、钻孔灌注桩施工4（一）钻孔灌注桩施工准备工作4（二）钻孔灌注桩施工工艺4三、挖孔桩基础施工4（一）挖孔桩基础施工准备4（二）挖孔桩基础施工工艺4四、管桩桩基施工4（一）管桩桩基施工准备4（二）管桩桩基施工工艺4第四章桥梁桩基施工质量控制点4第五章桥梁桩基质量事故的原因和预防4一、坍孔及预防措施4二、孔斜及预防措施4三、缩颈及预防措施4四、断桩及预防措施4第六章结论426 参考文献错误！未定义书签。26 第一章引言随着我国工程建设事业的蓬勃发展，在高层、重型厂房港口，尤其是在桥梁工程中大量采用桩基础，桩基础已成为工程中重要的基础形式。桥梁工程中桥梁桩基极为关键，桥梁桩基由于深埋在地表下，而且多数施工区域地下水较高，因此桩基的质量一直都较难以控制,况且桩基质量将直接影响桥梁的整体质量。目前桩基础的研究，从施工工艺到质量检测，已日益成熟。新的规范和规程也不断出台，而现在所采取的规范和规程，既是指导设计、施工的技术标准，又是评定桩基础质量依据。这些规范和规程从总体上对整个桩基行业确立了一个普遍适用的质量标准和操作规程，更加着重于对施工过程中可见工序的标准要求，如钢筋的验收，孔深的测量，混凝土塌落度的检验。而对具体项目不同条件下控制要点的研究，没有过细的总结，对如何具体操作以完成质量目标还缺乏针对性。还存在着实际操作难以达到理论要求的现实情况。桩基础是公路桥梁的主要基础形式之一，桩能将桥梁上部结构的荷载传递到深层稳定的土层中，桩基础按照成桩方法可分为预制桩和灌注桩,桥梁桩基主要采用钻孔灌注桩形式。由于灌注桩施工属于隐蔽工程，施工结果往往是不可见的，就具体的灌注桩施工项目而言，由于受不同地质工程条件限制，所采用的施工工艺和方法也有所不同，这就使得过程控制方法、控制要点因不同项目特点而有所不同。落实标准，规范过程，如何针对不同项目的特点有针对性的进行施工管理，质量控制是当务之急。因此桩基如何施工是决定基础工程质量的关键阶段，要提高桩基的工程质量，就必须狠抓施工阶段的质量控制。研究桩基施工过程中的质量控制方法和要点，作到事前预防为主、事后处理为辅，具有实际意义。桩基施工具有三大特性：复杂性、连续性、隐蔽性。首先，在场地条件复杂的情况下，由于岩土非均匀性，遇到的工程问题多种多样，给桩基的施工带来各种各样的难度，有时会严重影响工程质量和进度。其次桩基在施工过程中的各个工序都紧紧相扣，联系密切，具有极强的时效性，对发现的质量隐患要立即进行整改，对合格的工序必须立即进行下一道工序的施工。如果不能及时发现质量问题并给予解决，一旦出现质量问题事后进行补救一般很困难。桩基施工的质量和上述特性是息息相关的，所以，从施工角度出发，应着手解决两方面问题。26 一方面，在实际施工过程中，施工单位往往只是按部就班的放线、钻孔、灌注混凝土，而缺乏对桩基施工工艺的了解和质量控制点的把握。能不能从实际出发，结合施工工艺特点、规范规程要求，找出其质量控制点，从而指导施工操作。另一方面，桩基施工尝尝会发生一些质量事故，如施工单位对常见质量事故缺乏充分认识和重视，事故出现以后有没有相应的措施补救，就会使得施工质量离设计要求偏差过大，找出桩基常见的质量事故有哪些；产生的原因何在，如何事前防御至关重要。第二章桩基础的概述一、桩基础的发展历史桩基础是最古老的基础形式之一。有关文献资料表明，在人类有历史记载以前，就已经在地基不良的河谷及洪积地区采用桩基础来建造房屋；在许多不同文化的初期，都可以找到桩基础的房屋。1982年在智利的文化发掘遗址所见到的桩，距今大约有12000—14000年。根据历史文物的遗址的发掘提示，我国最早的桩基础距今大约有7000多年，是在浙江宁波附近的河姆渡，作为古代干阑式木结构建筑的基础是有圆木桩、方木桩和板桩组成的桩基础。圆木桩直径在6-8cm之间，板桩厚2.4-4.0cm,宽10-50cm,木桩均系下部削尖，入土深度最深可达115cm。这是最早的桩的雏形。桩基础用于桥梁，历史也极为悠久。据《水经注》记载，公元前532年在今山西汾水上建成的三十墩柱木柱梁桥，即为桩柱式墩柱。我国秦代的渭桥、杭州湾大海堤、都是我国桩基础的典范。19世纪20年代开始使用铸铁板桩修筑围堰和码头;美国出现了各种形式型钢（H型）（美国密西比河钢桥）；三十年代在欧洲风行；二次大战后的各种直径的无缝钢管，上海宝钢采用d=90cm、L=60cm钢管桩。20世纪初随着随着钢混预制构件问世，50-60年代，随着大型钻机械发展，出现了钻孔灌注桩、挖孔灌注桩，形成现代桩基的各种不同体系。一直到现在桩基础随着引进其他学科先进的研究成果，大大拓宽了它的研究领域和深度，桩的基础在各种大型和特种桥梁中广泛应用，人工沉桩被复杂的机械和专门化的工艺代替。二、桥梁桩基础的分类（一）按承台位置的高低1、高承台桩基础——承台底面高于地面，它的受力和变形不同于低承台桩基础。高承台桩基础已经大量应用于现代桥梁中，是一种很成熟的施工工艺2、低承台桩基础——承台底面低于地面，桥梁中虽然很少用到，但是也一般用于小桥涵中。（二）按承载性质不同1、端承桩——是指穿过软弱土层并将建筑物的荷载通过桩传递到桩端坚硬土层或岩层上。桩侧较软弱土对桩身的摩擦作用很小，其摩擦力可忽略不计。26 2、摩擦桩——是指沉入软弱土层一定深度通过桩侧土的摩擦作用，将上部荷载传递扩散于桩周围土中，桩端土也起一定的支撑作用，桩尖支撑的土不甚密实，桩相对于土有一定的相对位移时，即具有摩擦桩的作用。（三）按桩身的材料不同1、钢筋混凝土桩钢筋混凝土桩可以预制也可以现浇。根据设计，桩的长度和截面尺寸可以任意选择。这是钢筋混凝土的最大优点。2、钢桩钢桩常用的有直径250-1200mm的钢管桩和宽翼工字形钢桩。钢桩的承载力较大，起吊、运输、沉桩、接桩都较方便，但消耗钢材多，造价高。我国目前只在少数重点工程中适用。3、木桩目前已经很少适用，只在某些加固工程或能就地取材临时工程中适用。在地下水位以下时，木材有很好的耐久性，而在干湿交替的环境下，极易腐蚀。4、砂石桩主要用于地基加固。（四）按桩的适用功能1、竖向抗压桩2、竖向抗拔桩3、水平荷载桩4、复合受力桩（五）按桩直径大小分1、小直径桩d≤250mm2、中等直径桩250mm8min.焊接接桩应按隐蔽工程进行验收。4、终压：1）正式压桩前，应按所选桩机型号对管桩进行试压，以确定压桩的终压技术参数。2）其终压的技术参数一般采用双控，根据设计要求，采用以标高控制为主、送桩压力控制为辅或者相反。应视设计要求和工程的具体情况确定。3）终压后的桩顶标高，应用水准仪认真控制，其偏差为±50mm.26 第四章桥梁桩基施工质量控制点质量控制点是在施工过程中为了保证工程质量而确定的重点控制对象、关键部位或薄弱环节。设置质量控制点是保证施工质量达到预定要求的必要前提。在桩基施工中，通过事前对施工过程进行分析，明确其中的关键部位和薄弱环节，确定重点控制对象，将其设置为质量控制对象的不同确定将要采取的预控对策，并在施工过程中严格执行，同时严格按照规范和规程施工，以实现钻孔灌注桩施工质量的主动控制。桩基础施工质量控制点的选择原则是：在施工过程中的关键部位、薄弱环节、隐蔽工程以及质量不稳定工序设置质量控制点。而是否设置为质量控制点，主要是看它对质量特性的影响程度、危害大小以及它的质量保证的难度大小。为避免出现质量通病，保证工程符合国家规范、规程的质量要求，经反复研究确定桩基础的施工质量控制点从四种常用桩基础中着重挑选如下：钢筋笼制作、泥浆的制备、清孔、混凝土的浇筑。1、制备泥浆除能自行造浆的土层外，均应制备泥浆。泥浆制备应选用高速性粘土或膨胀土。拌制泥浆应根据施工机械、工艺及穿越土层进行配合比设计。膨胀土泥浆可按表一的性能指标制备。表一制备泥浆的性能指标项次项目性能指标检验方法1比重1.1-1.5泥浆比重计2粘度10-25g50000/70000漏斗法3含沙率大于6%4胶体率小于95%量杯法5失水量大于30ml/30min失水量仪6泥皮厚度1-3mm/30min失水量仪7静切力1min20-30mg/cm310min50-100mg/cm3静切力计8稳定性小于0.03g/cm39PH值7-9PH试纸施工期间护筒内的泥浆面应高出地下水位1.0m以上，在受水位涨落影响时，泥浆面高出最高水位1.5m以上。在清孔过程中，应不断置换泥浆，直至浇筑水下混凝土；浇筑混凝土前，孔底500mm以内的泥浆比重小于1.25；含沙率≤8%，粘度≤28%；在容易产生泥浆渗漏的土层中应采取维持孔壁稳定的措施。1、清孔26 桩孔达到设计标高后，孔内一部分泥渣沉淀，一部分呈悬浮状态，另一部分附着在孔壁上。同时随间歇时间的增加，后两部分泥渣还会继续沉淀，从而使孔底积成一层沉渣，降低桩的承载力。所以在灌注桩身混凝土前，必须将其清楚，这项工作称清孔。现行规范规定，沉渣的容许厚度为：摩擦桩≤30cm,柱桩≤10cm。清孔的方法应根据钻孔方法、设计对清孔的要求、机具设备和孔壁土质情况而定，常用的方法有抽渣法、吸泥法、换浆法。抽渣法用抽渣筒掏出孔底沉渣，清孔时应边抽边加水，保持一定的水头高度。抽渣后用一根水管插到孔底注水，使水流从孔口溢出。在溢水过程中孔内的泥浆密度逐渐降低，达到所要求的标准后停止。此法适用于冲抓、冲击成孔的各类土质的摩擦桩，抽渣后孔内泥浆相对密度应≤1.3.当桩较长较大，下钢筋笼时间较长时，应在下完钢筋笼后，在检查沉渣量，如沉渣量超过规范要求，应进行二次清孔，清孔完成后立即灌注水下混凝土。吸泥法清孔用吸泥机或简易吸泥机进行，清孔时由风管将高压空气输进排泥管使泥浆形成密度较小的泥浆空气混合物，在水柱压力下将泥浆和孔底沉渣排出，同时向孔径内注水，保持孔内水位不变，直至喷出的泥浆指标符合规定时为止，此法适用于不宜坍塌的柱桩和摩擦桩清孔。若灌注混凝土前发现清孔后孔底沉淀层仍较厚时，可在导管外安设直径为30mm射水（风）管，冲射3-5min，使沉淀层翻起，然后立即灌注水下混凝土，射水压力比孔底泥浆压力大于50Kpa即可。换浆法是正循坏旋转钻孔在终孔后，停止进尺，保证泥浆正常循环，以中速压入符合规定标准的泥浆，把孔内密度大的泥浆换出，使含沙率逐步减少。最后速压入符合规定标准的泥浆，把孔内密度大的泥浆换出，使含沙率逐步减少，最好换成纯净的稠泥浆，这种泥浆短时间不会沉淀，使孔底沉淀层在允许的范围内。其具体步骤是：当钻孔距设计标高1m时，改用纯净的稠泥浆（相对密度≥1.4）钻至设计标高；然后钻头提离孔底20cm左右空转，继续供给稠泥浆，保持泥浆正常循环，待孔内泥浆换完为止。a)钢筋笼制作钢筋笼的制作允许偏差见表二项次项目允许偏差1主筋间距±102箍筋间距或螺旋筋螺距±203钢筋笼直径±104钢筋笼长度±50钢筋笼除符合设计要求外，尚应符合一般规定：分段制作的钢筋笼，其接头宜采用焊接应遵循《混凝凝土结构工程施工及验收规范》GB50204；主筋净距必须大于混凝土粗骨粒径3倍以上；以免妨碍导管工作；钢筋笼的内径应比导管接头处外径大100mm以上；搬运和吊装时，应防止变形，安放要对准孔位，避免碰撞孔壁，就位后应立即固定安装。钢筋笼主筋的保护层允许偏差如下；水下浇筑混凝土桩±20mm，非水下浇注混凝土桩±10mm。起吊钢筋笼时，吊点要准确，保证垂直度，避免倾斜，刮擦孔壁，然后对准孔位缓缓下放。26 b）水下混凝土的浇注钢筋笼吊装完毕，应进行隐蔽工程验收，合格后应立即浇注水下混凝土。为提高混凝土浇筑质量，浇注混凝土进度控制在混凝土初凝时间内，同时应合理地加快灌注速度，故应做好灌注前各项准备工作以及及灌注期间各工序的密切配合工作。水下混凝土的配合比应符合下述规定；水下混凝土必须具备良好的和易性配合比应通过实验确定；塌落度宜为180-220mm；水泥用量不少于360kg/m3；含沙率宜为40%-45%,并宜选用中粗砂，粗骨料的最大粒径＜40mm,有条件时可采用二级配；为改善和易性和缓凝，水下混凝土宜掺外加剂。导管的构造和使用应符合下述规定；导管壁厚不宜小于3mm，直径宜为200-250mm,直径制作偏差不应超过2mm，导管的分节长度视工艺要求确定，底管长度不宜小于4m，接头宜用法兰或双螺纹方扣快速接头。导管提升时，不得挂住钢筋笼，为此可设置防护三角形加劲钣或设置锥形法兰护罩；导管适用前应试拼装、施压，试水压力为0.6-1.0Mpa.使用的隔水栓应有良好的隔水性能，保证顺利排出。开始灌注混凝土时，为使隔水栓能顺利排出，导管底部至孔底的距离宜为300-500mm，桩直径小于600mm时可适当加大导管底部至孔底距离；应有足够的混凝土储备量，使导管一次埋入混凝土面以下0.8m以上；管埋深及管内外混凝土面的高差，填写水下混凝土浇注记录；水下混凝土必须连续施工，每根桩的浇注时间按初盘混凝土的初凝时间控制，对浇注过程中的一切故障均应记录备案；控制最后一次灌注量，桩顶不得偏低，应凿出的泛浆高度必须保证暴露的桩顶混凝土达到强度设计值。第五章桥梁桩基质量事故的原因和预防桥梁桩基在广泛应用的同时，又因其工序繁多、工艺复杂等原因，在施工过程中经常出现一些质量事故，如塌孔、桩底沉渣过厚、护筒失效、孔斜、缩（扩）颈、钢筋笼等偏位、断桩等。下述内容对事故原因进行了分析，提出了一些具体的预防措施。一、坍孔及预防措施26 坍孔是由于成桩过程中桩壁四周土体不连续而产生切变，桩壁四周土体的粘聚力与内摩擦角等发生变化，受桩体周围土体竖向应力、侧向压力、地下压力等影响，受桩体周围土体竖向应力、侧向压力、地下水压力等影响，达到临界状态，出现程度不一的孔壁坍塌等质量事故。通过深入分析，发现造成施工事故的原因主要在于；成孔速度太快，在孔壁周围来不及形成泥膜；泥浆的密度及粘度不适宜；保持的水头压力不够；在砾石等地下透水层等处有渗流水，钻孔中出现程度较大的水渗流现象；沉放钢筋时，碰撞了孔壁，破坏了泥膜及孔壁；破坏了泥膜及孔壁；护筒的长度不够，护筒变形或形状不合适等。针对上述问题，采取如下措施；在桩基成孔施工中，速度过快，则孔壁未形成有效泥浆膜，施工中易出现孔壁坍塌的质量事故。而对于淤泥质等非常软弱的土质，如果成孔速度过快，孔径很不规则。对于砂、砂砾等土层若成孔速度过快，会产生桩的径向摆动，而发生孔壁坍塌现象。所以应控制成孔速度，成孔速度应根据地质情况并参照施工规范合理选择。另外，在成孔时，如果遇到砂砾层等土层产生大量漏浆时，应考虑是否改用其他施工方法。在施工中如发生坍孔事故，则坍孔的桩孔应及时回填粘土等适宜材料，停置至少15d以上，当地层呈现稳定后才能再度施工。二、孔斜及预防措施孔斜是指桩基成孔过程中孔位产生倾斜，倾斜度大于1%的桩孔。造成孔斜的原因为钻机安装时，支撑不好、地层软硬不均匀，操作时在易斜孔段不适当加压钻进、转速过高造成晃动等因素引起钻机整体偏斜，也可能钻头在钻孔过程中发生偏斜，结果导致孔斜。预防孔斜主要在成孔前预控与过程中监控。在钻机就位和钻孔过程中随时注意校核钻杆的垂直度，发现倾斜及时纠正。对于地基不均匀、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，施工前必须作好应对措施。在不均匀地层中钻孔时，钻机自重大、钻杆刚度大较为有利。进入不均匀硬层、斜状岩层和碰到孤石，钻速要开慢档。处理大孤石和坚硬岩石，采用自重大的复合式牙轮钻头也是有效的方法。三、缩颈及预防措施缩颈是桩基施工时比较多见的质量问题，主要由于桩周围土体在混凝土灌注过程中产生膨胀造成。特别是土层中有软塑土则易遇水膨胀，成桩后容易造成缩颈现象。预防的主要措施是加强对孔径的检测与控制，提高泥浆质量，严格控制泥浆的失水率、密度、粘度等各项性能指标。钻头直径应适当加大，在导正器上焊一定数量的合金刀片，在钻进或起钻的过程中起扫孔作用。另外，减少成孔后空置时间也是非常有效的措施。局部扩径现象对桩基承载力有利，其实不然。经过多年的实践，一些桩身混凝土质量没问题而承载力大大低于设计值的试桩，除了沉渣可能较大外，孔径实则和动测资料都显示强烈扩径现象，通过再次复压也提高不多。由此可见，局部扩径影响了整桩的共同工作和侧摩阻力的整体发挥。26 四、断桩及预防措施断桩是指混凝土凝固后桩体不连续，中间被浆液、气泡泥块等疏松体充填的间断桩。断桩现象影响了桩身的整体性与连续性，降低了桩体强度和承载力，直至无法满足设计要求。浇灌过程中不连续、配合比中坍落度损失大、灌注过程中发生埋管、卡管、缩颈等情况都将造成断桩。分析断桩产生的原因主要有一下两个方面：一方面，首批混凝土灌注时若导管底端距孔底过远，则混凝土被浆液稀释，使水灰比增大，造成混凝土不凝固，混凝土桩体与基岩之间被不凝固的混凝土填充，有时收到地下水位活动的影响或导管密封不良，浆液浸入使混凝土水灰比增大，形成桩身中段出现混凝土不凝体。施工过程中还会发生浇注混凝凝土产生离析，造成凝固后不密实坚硬，个别截面出现疏松、空洞的现象。另外，混凝土产生离析，造成凝固后不密实坚硬，个别截面出现疏松、空洞的现象。另外，混凝土出拌合楼待灌时间过久或中途运输路程过长，混凝土坍落度损失大，产生离析或局部初凝现象而直接用于灌注，也将造成断桩。另一方面，灌注过程中若发生埋管、卡管，使导管在混凝土中掩埋过长，混凝土已初凝或接近初凝，内阻力成倍增长，导管被卡死在混凝土内，也将造成断桩现象的产生。针对断桩发生的不同作用机理，相应的预防措施如下。钻孔后必须认真清孔，清孔时间应根据孔内沉渣情况而定。清孔后要及时灌注混凝土，避免孔底沉渣超过规范规定。在灌注混凝土前，应认真进行孔径测量，准确算出全孔及首批混凝土灌注量。混凝土出拌合楼待灌时间或中途运输时间应合理控制，一旦开始浇筑工序，灌注过程一定要连续、快速，准备灌注混凝土要足量，确保混凝土在初凝时间内连续浇注。在灌注混凝土过程中避免停电停水，并随时控制混凝土面的标高和导管埋深，提升导管要准确可靠，严格遵守操作规程。同时应确保导管的密封性，导管的拆卸长度应根据导管外混凝土的上升高度而定，切勿起拔过多。为有效预防断桩的发生，施工过程中还必须做好原材料的检测与实验工作，严格按程序确定混凝土的配合比。混凝土应具有良好的和易性和流动性，初凝时间与坍落度损失应满足灌注要求。第六章结论本文是在参考已有的文献基础上，在导师的精心指点下，通过对钻孔灌注桩的施工工艺、质量控制点、质量事故预防进行了研究，从而得出结论：26 勘察单位在勘察报告中所提供的地质剖面图、桩基柱状图、土的物理性质指标以及建议的设计参数等力求准确，切忌对地基土分层只是按土类粗分，推荐欠妥当的桩端持力层等。设计单位要对勘察报告深入研究推敲，及时发现报告中存在的问题，仔细斟酌报告中建议的各种指标和参数是否合理，从而选择最优的桩型，减小桩基施工难度，保证桩基施工质量。施工单位在施工前要了解各类桩基的施工特点，熟知相关规范规程要求，施工中，要自始至终抓住质量控制点，则工程质量可以得到保证。要重视常见的质量事故，并且采取相应措施给予预防，则可以在很大程度上减少甚至杜绝质量事故的发生。监理一套事故处理机制，在事故发生的第一时间进行补救，是损失减至最低、监理单位对施工要热情指导、严格把关、在质量进度、投资三方面达到最优结合。26 参考文献⑴中国建筑科学研究院.建筑桩基技术规范［S］.中国建筑工业出版社，1994.⑵史佩栋.实用桩基工程手册［M］.中国建筑工业出版社，1999.⑶孟惜英.人工挖孔灌注桩的应用研究［D］天津大学2003⑷佟明文灌注桩施工质量控制与事故预防［D］中国地质大学2007⑸李世京钻孔灌注桩施工技术［M］北京地质出版社1990⑹M.J.Tomlison.PileDesignandConstructionPractice1997⑺王广月王盛桂地基基础工程［M］北京：中国水利水电出版社2006⑻向中富桥梁施工控制技术［M］北京,人民交通出版社,2001.⑼罗骐先,桩基工程检测手册[M],北京,人民交通出版社,2003⑽刘雪峰,岩溶地区桥梁桩基设计与施工[J],山西建筑2006,2⑾中华人民共和国交通部.公路桥涵施工技术规范(JTJ041-2000)[S].北京:人民交通出报社,2000⑿[4]宫振堂,姜大鹏.浅谈桥梁工程钻孔桩施工[J].黑龙江交通科技,2003.1⒀王振福,等.钻孔灌注桩质量事故的原因、预防及处理[J].陕西地质,2000,18(2):63-67.⒁陈康隆.阐述桩基工程检测中存在的问题及检测方法[J].广东科技,2008,(03).⒂莫冠富.公路桥梁桩基检测相关问题探讨[J].科技资讯,2009,(05).26 放在正文前26'