大学生项目结项书Word格式.docx
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钻孔灌注桩，是在现场采用大型钻孔机械、钢管挤土或人力挖掘等手段将地层钻挖成预定孔径和深度的孔后，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩。
钻孔灌注桩的分类按照桩径的大小和成桩工艺的不同可以分成以下类别：
一、按桩径大小分为：
1、小桩：
由于桩径小，施工机械、施工场地、施工方法较为简单，多用于基础加固和复合桩基础中（如：
树根桩）；
2、中桩：
成桩方法和施工工艺繁多，工业与民用建筑物中大量使用，是目前使用最多的一类桩。
3、大桩：
桩径大且桩端不可扩大，单桩承载力高，近20年发展快，多用于重型建筑物、构筑物、港口码头、公路铁路桥涵等工程。
二、按成桩工艺分：
干作业法钻孔灌注桩；
泥浆护壁法钻孔灌注桩；
套管护壁法钻孔灌注桩；
（三）钻孔灌注桩的特点
1、施工时基本无噪音、无振动、无地面隆起或侧移，因此对环境和周边建筑物危害小；
2、大直径钻孔灌注桩直径大、入土深；
3、对于桩穿透的土层可以在空中作原位测试，以检测土层的性质；
4、扩底钻孔灌注桩能更好地发挥桩端承载力；
5、经常设计成一柱一桩，无需桩顶，简化了基础结构形式；
6、钻孔灌注桩通常布桩间距大，群桩效应小；
7、某些利用“挤扩支盘”钻孔灌注桩可以有效减少桩径和桩长，提高桩的承载力，减少沉降量；
8、可以穿越各种土层，更可以嵌入基岩，这是别的桩型很难做到的；
9、施工设备简单轻便，能在较低的净空条件下设桩；
10、钻孔灌注桩在施工中，影响成桩质量的因素较多，质量不够稳定，有时候会发生缩径、桩身局部夹泥等现象，桩侧阻力和桩端阻力的发挥会随着工艺而变化，且又在较大程度上受施工操作影响；
11、因为钻孔灌注桩的承载力非常高，所以进行常规的静载试验一般难以测定其，对于各种工艺条件下的桩受力，变形及破坏机理现在尚未完全被人们掌握。
设计理论有待进一步完善。
二、钻孔灌注桩施工方法
钻孔灌注桩的施工，因其所选护壁形成的不同，有泥浆护壁方式法和全套管施工法两种。
（一）泥浆护壁施工法
冲击钻孔，冲抓钻孔和回转钻削成孔等均可采用泥浆护壁施工法。
该施工法的过程是：
平整场地→泥浆制备→埋设护筒→铺设工作平台→安装钻机并定位→钻进成孔→清孔并检查成孔质量→下放钢筋笼→灌注水下混凝土→拔出护筒→检查质量。
（1）施工准备
施工准备包括：
选择钻机、钻具、场地布置等。
钻机是钻孔灌注桩施工的主要设备，可根据地质情况和各种钻孔机的应用条件来选择。
（2）钻孔机的安装与定位
安装钻孔机的基础如果不稳定，施工中易产生钻孔机倾斜、桩倾斜和桩偏心等不良影响，因此要求安装地基稳固。
对地层较软和有坡度的地基，可用推土机推平，在垫上钢板或枕木加固。
为防止桩位不准，施工中很重要的是定好中心位置和正确的安装钻孔机，对有钻塔的钻孔机，先利用钻机的动力与附近的地笼配合，将钻杆移动大致定位，再用千斤顶将机架顶起，准确定位，使起重、钻头或固定钻杆的卡孔与护筒中心在一垂线上，以保证钻机的垂直度。
钻机位置的偏差不大于2cm。
对准桩位后，用枕木垫平钻机横梁，并在塔顶对称于钻机轴线上拉上缆风绳。
（3）埋设护筒
钻孔成败的关键是防止坍塌。
当钻孔较深时，在地下水位以下的孔壁土在静水压力下会向孔内坍塌、甚至发生流砂现象。
钻孔内若能保持壁地下水位高的水头，增加孔内静水压力，能为孔壁、防止坍孔。
护筒除起到这个作用外，同时好有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和钻头导向作用等。
制作护筒的材料有木、钢、钢筋混凝土三种。
护筒要求坚固耐用，不漏水，其内径应比钻孔直径大（旋转钻约大20cm，潜水钻、冲击或冲抓锥约大40cm），每节长度约2~3m。
一般常用钢护筒。
（4）泥浆制备
钻孔泥浆由水、粘土（膨润土）和添加剂组成。
具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具，增大静水压力，并在孔壁形成泥皮，隔断孔内外渗流，防止坍孔的作用。
调制的钻孔泥浆及经过循环净化的泥浆，应根据钻孔方法和地层情况来确定泥浆稠度，泥浆稠度应视地层变化或操作要求机动掌握，泥浆太稀，排渣能力小、护壁效果差；
泥浆太稠会削弱钻头冲击功能，降低钻进速度。
（5）钻孔
钻孔是一道，在施工中必须严格按照操作要求进行，才能保证成孔质量，首先要注意开孔质量，为此必须对好中线及垂直度，并压好护筒。
在施工中要注意不断添加泥浆和抽渣（冲击式用），还要随时检查成孔是否有偏斜现象。
采用冲击式或冲抓式钻机施工时，附近土层因受到震动而影响邻孔的稳固。
所以钻好的孔应及时清孔，下放钢筋笼和灌注水下混凝土。
钻孔的顺序也应实事先规划好，既要保证下一个桩孔的施工不影响上一个桩孔，又要使钻机的移动距离不要过远和相互干扰。
（6）清孔
钻孔的深度、直径、位置和孔形直接关系到成桩质量与桩身。
为此，除了钻孔过程中密切观测监督外，在钻孔达到设计要求深度后，应对、孔位、孔形、孔径等进行检查。
在终孔检查完全符合设计要求时，应立即进行孔底清理，避免隔时过长以致泥浆沉淀，引起钻孔坍塌。
对于摩擦桩当孔壁容易坍塌时，要求在灌注水下混凝土前沉渣厚度不大于30cm；
当孔壁不易坍塌时，不大于20cm。
对于柱桩，要求在射水或射风前，沉渣厚度不大于5cm。
清孔方法是使用的钻机不同而灵活应用。
通常可采用正循环旋转钻机、反循环旋转机真空吸泥机以及抽渣筒等清孔。
其中用吸泥机清孔，所需设备不多，操作方便，清孔也较彻底，但在不稳定土层中应慎重使用。
其原理就是用压缩机产生的高压空气吹入吸泥机管道内将泥渣吹出。
（7）灌注水下混凝土
清完孔之后，就可将预制的钢筋笼垂直吊放到孔内，定位后要加以固定，然后用导管灌注混凝土，灌注时混凝土不要中断，否则易出现断桩现象。
（二）全套管施工法
全套管施工法的施工顺序。
其一般的施工过程是：
平场地、铺设工作平台、安装钻机、压套管、钻进成孔、安放钢筋笼、防导管、浇注混凝土、拉拔套管、检查成桩质量。
全套管施工法的主要施工步骤除不需泥浆及清孔外，其它的与泥浆护壁法都类同。
压入套管的垂直度，取决于挖掘开始阶段的5~6m深时的垂直度。
因此应该随使用水准仪及铅垂校核其垂直度。
三、钻孔灌注桩常见的质量问题及常见预防措施
1、地质勘探资料和设计文件存在的问题
地质勘探主要存在勘探孔间距太大、孔深太浅、土工试验数量不足、土工取样和土工试验不规范、桩周摩阻力和桩端阻力不准等问题。
设计文件主要存在对地质勘探资料没有认真消化、桩型选择不当、峻工地面标高不清等问题。
因此，在桩基础开始施工前，应针对这些问题对地质勘探资料和设计文件进行认真审查。
另外，对桩基础持力层厚度变化较大的场地，应适当加密地质勘探孔，必要时进行补充勘探，防止桩端落在较薄的持力层上而发生桩端冲切破坏。
场地有较厚的回填层和软土层时，设计者应认真校核桩基是否存在负摩擦现象。
2、钢筋笼安装质量问题
①钢筋笼安装与设计标高不符
预防措施：
钢筋笼制作完成后，注意防止其扭曲变形，钢筋笼入孔安装时要保持垂直，砼保护层垫块设置间距不宜过大，吊筋长度精确计算，并在安装时反复核对检查。
②钢筋笼的上浮
钢筋笼上浮的预防措施：
严格控制砼质量，坍落度控制在18±
3cm，砼和易性要好。
砼进入钢筋笼后，砼上升不宜过快，导管在砼内埋深不宜过大,严格控制在10m以下，提升导管时，不宜过快，防止导管钩钢筋笼，将其带上等。
3
、孔口高程及钻孔深度的误差
孔口高程的误差
孔口高程的误差主要有两方面，一是由于地质勘探完成后场地再次回填，计算孔口高程时疏忽引起的误差。
二是由于施工场地在施工过程中废渣的堆积，地面不断升高，孔口高程发生变化造成的误差。
其对策是认真校核原始水准点和各孔口的绝对高程，每根桩开孔前复测一次桩位孔口高程。
钻孔深度的误差
有些工程在场地回填平整前就进行工程地质勘探，地面高程较低，当工程地质勘探采用相对高程时，施工应把高程换算一致，避免出现钻孔深度的误差。
另外，孔深测量应采用丈量钻杆的方法，取钻头的2/3长度处作为孔底终孔界面，不宜采用测绳测定孔深。
钻孔的终孔标准应以桩端进入持力层深度为准，不宜以固定孔深的方式终孔。
因此，钻孔到达桩端持力层后应及时取样鉴定，确定钻孔是否进入桩端持力层。
4、
孔径误差
孔径误差主要是由于工人疏忽用错其他规格的钻头，或因钻头陈旧，磨损后直径偏小所致。
对于桩径800～1200mm的桩，钻头直径比设计桩径小30～50mm是合理的。
每根桩开孔时，合同双方的技术人员应验证钻头规格，实行签证手续。
5
、钻孔垂直度不符合规范要求
造成钻孔垂直度不符合规范要求的主要原因如下：
（1）场地平整度和密实度差，钻机安装不平整或钻进过程发生不均匀沉降，导致钻孔偏斜。
（2）钻杆弯曲、钻杆接头间隙太大，造成钻孔偏斜。
（3）钻头翼板磨损不一，钻头受力不均，造成钻头偏离方向。
（4）钻进遇软硬土层交界面或倾斜岩面时，钻压过高使钻头受力不均，造成钻头偏离方向。
控制钻孔垂直度的主要技术措施为：
（1）压实、平整施工场地。
（2）安装钻机时应严格检查钻进的平整度和主动钻杆的垂直度，钻进过程应定时检查主动钻杆的垂直度，发现偏差应立即调整。
（3）定期检查钻头、钻杆、钻杆接头，发现问题及时维修或更换。
（4）在软硬土层交界面或倾斜岩面处钻进，应低速低钻压钻进。
发现钻孔偏斜，应及时回填粘土，冲平后再低速低钻压钻进。
（5）在复杂地层钻进，必要时在钻杆上加设扶整器。
6
、钻孔塌孔与缩径
钻（冲）孔灌注桩的塌孔与缩径从表面上看是两个相反面，实际上产生的原因却基本相同。
主要是地层复杂、钻进进尺过快、护壁泥浆性能差、成孔后放置时间过长没有灌注砼等原因所造成。
钻（冲）孔灌注桩穿过较厚的砂层、砾石层时，成孔速度应控制在2米/小时以内，泥浆性能主要控制其密度为~cm3、粘度为20~30s、含砂率≤6％，若孔内自然造浆不能满足以上要求时，可采用加粘土粉、烧碱、木质素的方法，改善泥浆的性能，通过对泥浆的除砂处理，可控制泥浆的密度和含砂率。
没有特殊原因，钢筋笼安装后应立即灌注砼。
7
、桩端持力层判别错误
持力层判别是钻孔桩成败的关键，现场施工必须给予足够的重视。
对于非岩石类持力层，判断比较容易，可根据地质资料的深度，结合现场取样进行综合判定。
对于桩端持力层为强风化岩或中风化岩的桩，判定岩层界面难度较大，可采用以地质资料的深度为基础，结合钻机的受力、主动钻杆的抖动情况和孔口捞样进行综合判定，必要时进行原位取芯验证。
8
、孔底沉渣过厚或开灌前孔内泥浆含砂量过大
孔底沉渣过厚除清孔泥浆质量差，清孔无法达到设计要求外，还有测量方法不当造成误判。
要准确测量孔底沉渣厚度，首先需准确测量桩的终孔深度，桩的终孔深度应采用丈量钻杆长度的方法测定，取孔内钻杆长度＋钻头长度，钻头长度取至钻尖的2/3处。
在含粗砂、砾砂和卵石的地层钻孔，有条件时应优先采用泵吸反循环清孔。
当采用正循环清孔时，前阶段应采用高粘度浓浆清孔，并加大泥浆泵的流量，使砂石粒能顺利地浮出孔口。
孔底沉渣厚度符合设计要求后，应把孔内泥浆密度降至~cm3。
清孔整个过程应专人负责孔口捞渣和测量孔底沉渣厚度，及时对孔内泥浆含砂率和孔底沉渣厚度的变化进行分析，若出现清孔前期孔口泥浆含砂量过低，捞不到粗砂粒，或后期把孔内泥浆密度降低后，孔底沉渣厚度增大较多。
则说明前期清孔时泥浆的粘度和稠度偏小，砂粒悬浮在孔内泥浆里，没有真正达到清孔的目的，施工时应特别注意这种情况。
9
、水下砼灌注和桩身砼质量问题
砼配制质量关系到砼灌注过程是否顺利和桩身砼质量两大方面，有足够的理由要求我们对它高度重视。
要配制出高质量的砼，首先要设计好配合比和做好现场试配工作，采用高标号水泥时，应注意砼的初凝和终凝时间与单桩灌注时间的关系，必要时添加砼缓凝剂。
施工现场应严格控制好配合比（特别是水灰比）和搅拌时间。
掌握好砼的和易性及砼的坍落度，防止砼在灌注过程发生离析和堵管。
初灌时埋管深度达不到规范值
我国JGJ
94-94规范规定，灌注导管底端至孔底的距离应为300～500mm，初灌时导管埋深应≥800mm。
在计算砼的初灌量时，个别施工单位只计算了桩长所需的砼量，漏算导管内积存的砼量，初灌量不足造成埋管深度达不到规范值。
另一方面，施工单位准备的导管长度规格太少，安装导管时配管困难，有时导管低至孔底的距离偏大，而导管安装人员没有及时把实际距离通知砼灌注班，形成初灌量不足导致埋管深度达不到规范值。
初灌砼量V应根据设计桩径、导管管径、导管安装长度、孔内泥浆密度进行计算，且V≥V0+V1。
其中V0为桩长的砼量，V0＝×
πD2/4（单位：
m3）；
－桩的理论充盈系数；
D－设计桩径（m）。
V1为初灌时导管内积存的砼量，V1＝（hπd2/4）（ρ＋πd）/
（单位：
h－导管安装长度（m）；
d－导管直径（m）；
ρ－孔内泥浆密度（t
/m3）;
－导管内壁的摩阻力系数；
－砼的密度（t
/m3）。
灌注砼时堵管
由灌注导管破漏、灌注导管底距孔底深度太小、完成二次清孔后灌注砼的准备时间太长、隔水栓不规范、砼配制质量差、灌注过程灌注导管埋深过大等原因引起。
灌注导管在安装前应有专人负责检查，可采用肉眼观察和敲打听声相结合的方法进行检查，检查项目主要有灌注导管是否存在小孔洞和裂缝、灌注导管的接头是否密封、灌注导管的厚度是否合格。
必要时采用试拼装压水的方法检查导管是否破漏。
灌注导管底部至孔底的距离应为300～500mm，在灌浆设备的初灌量足够的条件下，应尽可能取大值。
隔水栓应认真细致制作，其直径和园度应符合使用要求，其长度应≤200mm。
完成第二次清孔后，应立即开始灌注砼，若因故推迟灌注砼，应重新进行清孔。
否则，可能造成孔内泥浆悬浮的砂粒下沉而使孔底沉渣过厚，并导致隔水栓无法排出导管外而发生堵管事故。
灌注砼过程钢筋笼上浮
引起灌注砼过程钢筋笼上浮的原因主要有如下三方面：
（1）砼初凝和终凝时间太短，使孔内砼过早结块，当砼面上升至钢筋笼底时，砼结块托起钢筋笼。
（2）清孔时孔内泥浆悬浮的砂粒太多，砼灌注过程中砂粒回沉在砼面上，形成较密实的砂层，并随孔内砼逐渐升高，当砂层上升至钢筋笼底部时便托起钢筋笼。
（3）砼灌注至钢筋笼底部时，灌注速度太快，造成钢筋笼上浮。
若发生钢筋笼上浮，应立即查明原因，采取相应措施，防止事故重复出现。
桩身砼强度低或砼离析
发生桩身砼强度低或砼离析的主要原因是施工现场砼配合比控制不严、搅拌时间不够和水泥质量差。
严格把好进库水泥的质量关，控制好施工现场砼配合比，掌握好搅拌时间和砼的和易性，是防止桩身砼离析和强度偏低的有效措施。
桩身砼夹渣或断桩
引起桩身砼夹泥或断桩的原因主要有如下四方面：
（1）初灌砼量不够，造成初灌后埋管深度太小或导管根本就没有入砼内。
（2）砼灌注过程拔管长度控制不准，导管拔出砼面。
（3）砼初凝和终凝时间太短，或灌注时间太长，使砼上部结块，造成桩身砼夹渣。
（4）清孔时孔内泥浆悬浮的砂粒太多，砼灌注过程中砂粒回沉在砼面上，形成沉积砂层，阻碍砼的正常上升，当砼冲破沉积砂层时，部分砂粒及浮渣被包入砼内。
严重时可能造成堵管事故，导致砼灌注中断。
导管的埋管深度宜控制在2～6米之间，若灌注顺利，孔口泥浆返出正常，则可适当增大埋管深度，以提高灌注速度，缩短单桩的砼灌注时间。
砼灌注过程拔管应有专人负责指挥，并分别采用理论灌入量计算孔内砼面和重锤实测孔内砼面，取两者的低值来控制拔管长度，确保导管的埋管深度≥2米。
单桩砼灌注时间宜控制在倍砼初凝时间内。
桩顶砼不密实或强度达不到设计要求
桩顶砼不密实或强度达不到设计要求，其主要原因是超灌高度不够、砼浮浆太多、孔内砼面测定不准。
对于桩径≤1000mm的桩，超灌高度不小于桩长的4％。
对于桩径＞1000mm的桩，超灌高度不小于桩长的5％。
对于大体积砼的桩，桩顶10米内的砼应适当调整配合比，增大碎石含量，减少桩顶浮浆。
在灌注最后阶段，孔内砼面测定应采用硬杆筒式取样法测定。
四、钻孔灌注桩常见的事故处理
1、砼灌注过程因故中断的处理办法
砼灌注过程中断的原因较多，在采取抢救措施后仍无法恢复正常灌注的情况下，可采用如下方法进行处理：
（1）、若刚开灌不久，孔内砼较少，可拔起导管和吊起钢筋笼，重新钻孔至原孔底，安装钢筋笼和清孔后再开始灌注砼。
（2）、迅速拔出导管，清理导管内积存砼和检查导管后，重新安装导管和隔水栓，然后按初灌的方法灌注砼，待隔水栓完全排出导管后，立即将导管插入原砼内，此后便可按正常的灌注方法继续灌注砼。
此法的处理过程必须在砼的初凝时间内完成。
（3）、砼灌注过程因故中断后拔除钢筋笼，待已灌砼强度达到C15后，先用同级钻头重新钻孔，并钻除原灌砼的浮浆，再用φ500钻头在桩中心钻进300～500mm深，这样就完成了接口的处理工作，然后便可按新桩的灌注程序灌注砼。
2、埋笼事故的处理方法
埋笼事故原因
青银高速公路某桥某号桩基础，设计桩径140厘米，桩长40米，为摩擦桩，穿越亚砂土、亚粘土、粉砂地层，在地表以下15米左右有一砂层，见图1。
钢筋笼长度为33米，该桩采用反循环回旋钻机钻孔，成孔后下钢筋笼及导管，后遇雨未能进行灌注。
因泥浆护壁效果较差，成孔后停滞时间过长（达3天），未能及时灌注混凝土，造成砂层坍塌而累及井口坍塌，钢筋笼掉至孔底。
塌孔形状为圆形，直径为8米。
图1孔位地质柱状图
埋笼事故的处理方案
由于笼体被坍塌土体挤压，笼顶口已“抱死”，因孔内“流砂”、孔口液化失稳无法采用长护筒提笼方案，所以决定采用冲击钻冲击处理方案。
又由于孔位所处地层为亚砂土、亚粘土及砂层，上层为亚砂土，当时雨季降雨量极大，地下水位较高，表层基本接近饱和，呈流塑状态，在钻机冲击过程中极易发生液化失稳，故必须对作业面范围内的地基进行加固，才能保证在冲击处理过程
中钻机的稳定和成孔的安全。
经方案比选，选用水泥土咬合桩地基加固方案。
由于桩与桩相互咬合，不但达到固化土壤、提高地基承载力的目的，而且可形成止水帷幕，切断地下水的横向径流，保持加固范围内土体的稳定和安全。
结语
（1）钻孔灌注桩大部分是水下施工，施工过程无法观察，成桩后不宜进行开挖验收，故施工中必须采取严密的质量控制措施。
（2）该桩最终完成后经低应变检测仪检测评定为：
桩身完整，波速正常，为Ⅰ类桩。
说明采用冲击钻管锥式冲击方案处理埋笼事故是可行的。
（3）采用管锥式空心钻头是以打捞为主，冲击为辅，克服了大冲击钻强冲钢筋的缺点。
同时，对高液限亚砂土地层采用水泥咬合桩加固以确保冲击成孔的安全，对于处理类似工程事故提供了借鉴。
参考文献
［1］高瞻.刘文猛.卢晓冬.钻孔灌注桩施工过程中常见事故分析及预防措施.现代交通技术,2005年第6期
［2］崔国涛.颜庆祥.预防钻孔灌注桩施工中导管堵塞的措施.黑龙江交通科技，2006年第2期
［3］中华人民共和国交通部.公路桥涵施工技术规范.JTJ041－2000
［4］谢红海.水泥拌和桩施工应用.科技情报开发与经济，2005年第8期
山东理工大学
大学生创新研究项目验收表
项目名称
项目负责人
所在院（部）
专业
入学时间
参加成员
秦晓鹏
建筑工程学院
土木工程
李广广
冯超
曲伟龙
项目性质
学生自主立项
立项经费
600
编号
结项总结（是否按立项要求完成、提交成果目录、其它需说明的问题）：
按立项要求完成项目，小组成员在指导教师的指导下通过搜集资料、自主学习等方式了解了钻孔灌注桩的基本知识（包括基本概念、分类及特点），对钻孔灌注桩施工方法进行了初步研究，掌握了钻孔灌注桩的质量问题及常见预防措施，并对钻孔灌注桩常见的事故处理进行了重点研究。
在对钻孔灌注桩的质量控制及事故处理的研究中由于限于时间的安排，没有进行实地的研究，但在理论的学习和研究中取得一定的实际意义。
签字：
年月日
经费核算：
教材费：
160元走访费：
180元上网通信费：
60元打印费：
100元
指导教师意见：
签字：
验收结论：
验收组长签字：
学校审核意见：
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