论钻孔灌注桩施工
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及质量事故分析与预防 g`!:7|&,_
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姓名:张 浩 洋 E{d Mdz
专业: 岩土工程 8ltHR]v
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二O一O年三月二日 B3'qmi<
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中 文 摘 要 Roy0?6O
介绍了钻孔灌注桩从成孔到水下混凝土浇注的全过程施工,较为详细地阐述了钻孔灌注桩的施工方法及施工过程的主要控制程序以及施工中常见的质量事故的原因与预防措施。 @YP\!#"8
关键词:钻孔灌注桩 ; 成孔 ; 冲孔 ; 清孔 ; 钢筋笼 ; 混凝土灌注 ; 质量事故。 1<^"OjQ
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目 录 T.!GEUQ
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序言…………………………………………………………………1 /]T#@>('
一、 施工工艺………………………………………………………2 hyL3fkMJ,
二、 钻孔……………………………………………………………2 {.z2n>1J{T
三、 冲孔…………………………………………………………10 |v}"UW(y
四、 钢筋笼制作安装与吊放……………………………………11 X^?<, Y)1.
五、 水下混凝土灌注……………………………………………12 bP6QF1L
六、 常见质量事故分析与预防…………………………………15 YU[93@mCh
结束语………………………………………………………………21 ' G-]>
致谢…………………………………………………………………22 ^M
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参考文献……………………………………………………………23 Q}W6?XDu
序 言 zrE
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钻孔灌注桩是一项质量要求高,施工工序多,并须在一个短时间内连续完成的地下隐蔽工程。近几年,钻孔灌注桩被广泛应用于市政及水利工程,这种桩基础主要是依靠与四周土的摩擦力承载,属摩擦桩。钻孔灌注桩由于其施工过程无挤土、无振动、噪音小、成本低、工艺成熟、适用范围广、设备灵活简单、对邻近建筑物及地下管线危害小,且桩径不受限制,适用于各种地质条件的优点,因而已成为工业建筑、高层民用建筑、公路桥梁、水运等工程经常采用的一种深基础形式。在地下管线密集的旧城区,也成为高层建筑设计最常采用的基础形式。 9C$b^wHd
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一、施 工 工 艺 >z
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钻孔灌注桩施工主要包括定位、钻孔、清孔、安放钢筋笼、水下浇灌混凝土等工序。施工工艺为: 4/S4bk*8
平整场地—桩位放线—(护筒制作修理)埋设护筒—(桩位复测)钻机就位对中—(泥浆净化、制备泥浆)钻进、捞取钻渣—(放线、控制斜度、直径)成孔检查、验收—第一次清孔—(钢筋骨架制作)安装钢筋笼—下入导管—第二次清孔—(导管试拼、检修)灌注混凝土前的准备工作—(制作混凝土试件)浇灌水下混凝土—移开钻机—拆拔护筒—清理桩头。 b3MgJT"mN
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二、钻 孔 yVUA7IY
(一)护筒埋设 WcPDPu~/
在孔口设置的护筒是一项保证质量的重要施工措施,必须认真做好。
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(1)护筒的作用是固定钻孔位置,保护孔口,提高孔内水位,防止地面水流入,增加孔内静水压力以维护孔壁稳定,并兼作钻进导向; NM/?jF@j*
(2)护筒一般用4~8mm钢钣制成,水上桩基施工时应根据护筒长度增加钢板的厚度,其内径应大于钻关直径,当用回转钻时,宜大于100mm;当用冲击钻和潜水钻时,宜大于200 mm,在护筒上部开设1~2个溢浆孔; {~k/xM.-
(3)护筒埋设深度根据土质和地下水位而定,在粘性土中不宜小于1.0m,在砂土中不宜小于1.5 m,其高度尚应满足孔内泥浆面高度的要求; m7^aa@^m
(4)埋设护筒时,在桩位打入或挖坑埋入,一般宜高出地面300~400mm,或高出地下水位1.5 m以上,合孔内泥浆面高于孔外水位或地面; mm gf2l19aP
(5)护筒埋设应准确、稳定、护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50 mm。 }/[tB
(二)冲孔施工 utQE$0F
1、根据地质情况及以往施工经验,因土层软硬不一,故选用冲击成孔工艺。采用泥浆护壁,正循环冲击法成孔。 5 r"`c
泥浆护壁是钻孔灌注桩施工的技术关键之一。泥浆护壁的好坏直接关系到钻孔灌注桩的质量,关系到桩的承载力。泥浆护壁搪土层的性质可以用原土造浆,即钻孔时直接注入清水使之与原位的粘土混合成护壁泥浆,也可用人工制备泥浆。在砂层、砂夹层等易坍孔的土层中钻孔,应当用人工制备的特殊泥浆。泥浆的作用是护壁、携砂、冷却钻头和润滑。其中护壁和携砂是主要的。泥浆具有一定的比重,在孔内会对孔壁产生一定的静止侧向压力,相当于一种液体支撑,可以防止孔壁坍塌。另外泥浆具有较大的粘度,在钻孔过程中,随着泥浆的循环,能将土层粉碎后的砂、土或石渣悬浮并携带出来。这一方面可以把土渣随同泥浆排出地面,另一方面又可避免土渣沉积孔底影响钻进速度。用泥浆作冲洗剂,既可降低钻头因连续回转引起温度上升,又可减轻钻头磨损,有利于延长钻具的使用寿命。注入干净泥浆的比重应控制在1.1左右,泥浆稠度过大会影响钻进速度,而泥浆过稀则不利于护壁和排渣.排出泥浆的比重应控制在1.2~1.4左右;当穿过砂夹卵石层或容易坍孔的土层时,排出泥浆的比重可增大至1.3~1.5。泥浆除控制比重外,还应定期测定它的粘度。所谓粘度是指在一个特制的漏斗中放入500ml的泥浆试样,以泥浆全部流出的时间s(秒)表示泥浆的粘度。在不同的土层中钻孔,泥浆粘度要求是不相同的。在混有土的淤泥层中,合适的泥浆粘度为20~23s;在砂土中23~45s,在砂砾层中大于45 s。 yd`xmc)
泥浆护壁钻孔灌注桩的冲击成孔法是通过卷扬机悬吊冲锤的冲击力把坚硬土或岩层破碎成孔,泥渣部分挤入孔壁,大部分用掏渣筒掏出。冲孔方法的优点是设备简单,操纵方便,适应范围广,对于有孤石的砂卵石层,坚硬土层,岩层等均有效。对流砂层也能克服,而且孔壁比较坚硬,可以避免塌方。 ._~_OVU
采用泥浆护壁应按照下列规定操作: m-dne/%_
(1)施工期间护筒内的泥浆面应高出地下水位1.0m以上,受水位涨落影响时,泥浆面应高出最高水位1.5m以上,水中桩基施工中,泥浆面应高出河流最高水位1.5~2.0m; '73dsOTIT
(2)在清孔过程中,应不断置换泥浆,直至浇灌水下混凝土; 4VSlgoz
(3)浇灌混凝土前,孔底500mm以内的泥浆比重应小于1.25;含砂率≤8%;粘度≤28s; IaH8#3+a
(4)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; 8uM >Up X
(5)废弃的泥浆、渣应按环境保护的有关规定处理。 o
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2、采用“十字”型冲击钻头,钻头重量为5~8吨。为确保施工安全与意外事故处理,在钻头上设置打捞环,并在冲击钻头锥顶与提开丝绳之间设置自行转向装置,以保证不形成梅花孔。钢丝绳选用优良、柔软、无断丝者,连接吊环处的短绳和主绳的卡扣≥5个,各卡扣受力均匀,在钢丝绳与吊环弯曲处安装槽形护铁(马眼),以防止扭曲及磨损。 0V"r$7(}
3、泥浆制备应选用高塑性粘土或膨润土。除能自行造浆的土层外,均应制备泥浆。人造泥浆的主要成分是膨润土掺合物和水。膨润土分散在水中,其片状颗粒表面带负电荷,端部带正电荷。当水中的膨润土达到一定含量时,则颗粒之间的是键使分散体系形成一种网状结构。膨润土的土水溶液呈固体状态。该固体状态溶液一经触动,颗粒间电键即遭破坏,就变为流动状态。如外界触动停止,则该溶液又恢复为类固体状态。对于特殊情形,人工制备泥浆需添加掺合剂,地下水位较高或有承压水单靠增大膨润土浓度不能解决问题时,可掺入比重较大的重晶石、珍珠岩甚至方铅矿粉末(比重6.8)等。增大泥浆粘度可掺加适量的羧甲荃纤维素(CNC)。分散剂的作用是增加膨润土颗粒表面吸附的负电荷,以中和混入其中的阴离子。常用分散剂有碳酸钠(Na2CO3)和重碳酸钠(NaHCO3)等碱类分散剂以及木质素矾酸类,当钻孔至透水性较大的砂或砂砾层时,可能会出现泥浆漏时,可掺入一定量的堵漏剂,必要时还应测定泥浆的PH值,因为当泥浆的PH值大于11时,泥浆会产生分层现象,使泥浆失去护壁作用。制备泥浆性能指标见表1 9loWh5_1Z
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表1 泥浆性能表 xSs);XO,
项次 项目 性能指标 2Auhv!xV
1 比重 1.2~1.4 泥浆比重秤 U voX\
2 粘度 22~30s 500cc/700cc漏斗法 I0(BKMp&