1、扬州大学本科生毕业设计（论文） 1 目 录 1.灌注桩 2 1.1 泥浆护壁成孔灌注桩的施工 2 1.2 常见到钻孔事故及处理方法 3 2.套管成孔灌注桩 9 2.1 振动沉管灌注桩的施工 9 2.1.1振动沉管灌注桩的施工过程 9 2.1.2振动沉管灌注桩的施工质量要求 10 2.2 锤击沉管灌注桩 的 施工 11 2.2.1锤击沉 管灌注桩施工质量要求 11 2.2.2施工中常见问题和处理方法 11 3.沉入桩 12 3.1 锤击压桩的施工 12 3.2 技术要点 12 3.3 沉桩质量标准 13 3.4 静力压桩的施工 13 3.5 压桩的施工注意事项 14 参考文献 15 扬州大学本科
2、生毕业设计（论文） 2 桥梁 桩 基础的 施工 技术及 事故 处理 摘要 桩基础是桥梁基础中最为常见的，由于深埋在地面或水面以下，施工中出现问题不易发现，导致发生质量事故。本文将主要介绍成桩 的技术要求及 过程中易出现的质量问题 和 相应的处理方法 关键 词 ： 桥梁 桩基础 事故处理 The pile foundation problems are common in the bridge construction,as the result of being buried deeply below the surface of the ground or water which leads
3、 to that the construction problems are difficult to find.In my paper, the technical requirements for the pile building,the quality problems which are easily occur and the corresponding handing approaches are mainly included. Key words:Bridge pile foundation incident handing 桥梁工程常用的桩基础通常有 灌注桩基础 和 沉入桩
4、基础 ，下面先介绍灌注桩 1.灌注桩 灌注桩一般分为 泥浆护壁成孔灌注桩 和 套管成孔灌注桩 1.1 泥浆护壁成孔 灌注桩 的施工 泥浆护壁成孔灌注桩的施工是先有钻孔设备进行钻孔，待孔深达到设计要求后即行清孔，放入钢筋笼，然后进行水下浇筑混凝土而成桩。为防止 在钻孔过程中塌孔，在孔中注入相对密度有一定要求的泥浆进行护壁。 护筒内径宜比桩径大 200 400mm护筒高度宜高出地面 0.3m 或水面 1.0 2.0m。当孔内有承压水时，护筒应高于稳定后的承压水 2.0m 以上，当承压水水 位不稳定或稳定后的水位高出地下水位很多，则应做试桩，鉴定此处做钻孔灌注桩的可行性，当处于潮水影响区，护筒应高于
5、最高施工水位 1.5 2.0m，并应采取稳定护筒内水头的措施。 选择钻机应按地质剖面图选用，钻孔开始前应检查各项准备工作，钻机安装后的底座和顶端应平稳，避免在钻进中产生位移、沉陷，钻孔作业应分班连续进行。钻孔 的同时注入泥浆。泥浆的作用是将钻孔内不同土层中的空隙渗填密实，使孔内渗水达最低限度，并保持孔内维持一定的水压以稳定孔壁 ，防止塌孔。因此在成孔过程中严格控制泥浆的相对密度很重要。 在 成 孔作业工程中，泥 浆的性能 会 不断发生变化，为此应经常测试 泥浆性能指标，随时修正。 当采用正、反循环钻机钻孔时，应采取减压钻进，即钻机主吊钩始终承受部分钻具扬州大学本科生毕业设计（论文） 3 重量，
6、以使钻杆在整个钻进过程中维持竖直状态、平稳钻进，避免钻成斜孔、弯孔和扩孔。用全护筒法钻进时，必须使压进的第一节护筒处于竖直状态，钻进过程中也要随时检测护筒的水平位置和竖直线，如发现偏移，应将护筒拔出，调整后重新压入钻进。 钻孔深度达到设计标高后，应对孔深、孔径进行检查，符合成孔质量标准后方可进行清孔，在清孔排渣时，必须注意保持孔内水头，防止塌孔，严禁用加深钻孔深度的方法 代替清孔。 吊放钢筋骨架时严禁碰撞孔壁，以免塌孔。 灌注混凝土时，首灌数量应能满足导管首次埋设深度和填充导管底部的需要，因此必须事先计算好首灌混凝土的数量。首灌混凝土拌合物下落后即应连续灌注。灌注过程中，导管的埋置深度宜控制在
7、 2 6m，并应经常测探孔内混凝土面的位置，及时地调整导管埋深。 使用全护筒灌注水下混凝土时，护筒内的混凝土灌注高度不仅要考虑导管及护筒将提升的高度，还要考虑因上拔护筒 引起的混凝土面的降低，以保证导管的埋置深度和护筒底面低于混凝土面。 灌注的桩顶标高应高于设计标高 0.5m 1.0m，多余部 分在检测施工上部前凿除，残余桩头应密实、无松散层。 1.2 常见到钻孔事故及处理方法分述如下 : 1.2.1 各种钻孔方法都可能发生坍孔事故，坍孔的表征是孔内水位 突然下降，孔内冒细密的水泡，出渣量显著增加而不见进尺，钻机负荷显著增加等。 坍孔原因 ： 泥浆相对密度不够及其它泥浆性能指标不符合要求，使孔
8、壁未形成坚实泥皮。 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，或钻机通过砂砾等强透水层，孔内水流失等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。 提出钻锥钻进，四转速太快，空转时间长。 冲击 (抓 )锥或掏渣筒倾倒，撞击孔壁，或爆破处理孔内孤石、探头石、炸药量过大，造成过大振动。 水头过高，使孔壁渗浆或护筒底形成反穿孔。 扬州大学本科生毕业设计（论文） 4 清孔后泥浆相对密度、粘度等指标降低，用空气吸泥机清孔泥浆吸走后未及时补浆(或水
9、 )，使孔内水位低于地下水位。 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后停顿时间过长。 吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。 塌孔的预防和处理 ： 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，冲击钻孔时投入粘土，掺片，卵石，低冲程锤击，使粘土膏片，卵石挤入孔壁起护壁作用。 汛期或潮汐地区水位变化过大时，应采取升高护筒，增高水头，或用虹吸管，连通管等措施保证水头相对稳定。 发生孔口崩塌时，可立即拆除护筒并回填钻孔，重新埋设护筒再钻。 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
10、应全部回填，待回填物沉积密实后再行钻进。 严格控制冲程高度和炸药用量 。 清孔时应指定专人补浆 (或水 )，保证孔内必要的水头高度，供浆 (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孔中，以免冲刷孔壁。应扶正吸泥机，防止触动孔壁。不宜使用过大的风压，不宜超过 1.5-1.6 倍钻孔中水柱压力。 吊入钢筋骨架时应对准钻孔中心竖直插入，严防触及孔壁。 1.2.2 钻孔偏斜 各种钻孔方法均可能发生钻孔倾斜事故。 偏斜原因 ： 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，岩面倾斜处钻进，或者粒径大小悬殊的砂卵石层中钻进，钻头受力不均。 扩孔较大处 ，钻头摆动偏向一方
11、。 钻机底座安置水平或产生不均匀沉陷、位移。 钻杆弯曲，接头不正。 钻孔偏斜的 预防和处理 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，并经常检查校正 。 扬州大学本科生毕业设计（论文） 5 由于钻机较长，转动时上部摆动过大，必须在钻架上增设导向架，控制钻杆上的提引龙头，使其沿导向架对中钻进。 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。 在有倾斜的软、硬地层钻进时，应吊着钻杆控制进尺，低速钻进，或回填片、卵石冲平后再钻进。 冲击钻进时，应回填砂砾 石和黄土待沉积密实后再继续钻进，偏斜严重的可在开始倾斜处设置少量炸药 (小于
12、 1kg)爆破，然后用砂类土和砂砾石回填到该处位置以上 1m左右，重新冲钻。 1.2.3 掉钻落物 各种钻孔方法均可能发生。 掉钻落物的原因 卡钻时强提强扭，操作不当，实钻杆或钢丝绳超负荷或疲劳断裂。 钻头杆接头不良或滑丝。 电动机接线错误，钻机反向旋转，钻杆松脱。 冲击钻头合金套灌注桩质量差致使钢丝绳拔出。 转向环、转向套等焊接处断开。 钢丝绳与钻头连接处钢丝绳的绳卡数量不足或松弛。 钢丝绳过度陈旧，断丝太多，未及时更 换。 操作不慎，落入扳手、撬棍等物。 掉落钻物的 预防措施 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，然后在护筒口加盖。 经常检查钻具、钻
13、杆、钢丝绳和连结装备。 便于打捞落锥，可在冲击锥或其它类型的钻头上预先焊打捞环，打捞杆，或在锥 身上捆几圈钢丝绳等。 处理方法 掉钻后应及时摸清情况，若钻锥被沉淀物或坍孔土石埋住应先清孔，使打捞工具能接触钻杆和钻锥。打捞工具有以下几种 : 打捞叉 螺旋取物器和卡板取杆器 扬州大学本科生毕业设计（论文） 6 打捞钩 打捞活套 偏沟或钻锥平钩 打捞钳 对 严重的坍孔埋锥，可采用比钻径直径大的空心冲击锥或冲抓锥将坍在原锥上面的土、石清除掉，接触原锥后，再换用比原锥直径稍大的栅或圆柱形的空心锥，冲钻至原锥底部，使原锥与周围孔壁分离后，提出空心锥，再将前述的打捞钩入孔钩捞，用卷扬机会同链滑车同时提位。
14、1.2.4 糊钻和埋钻 糊钻和埋钻常出现于正、反循环 (含潜水钻机 )回钻进和冲击锤钻进。正、反循环回转钻进中，糊钻的表征是细粒土层中钻进时进尺缓慢，甚至不进尺，出现别泵现象 ;在粘土层中冲击成孔时，由于冲击太大、泥浆粘度太高，钻渣量大、钻杆内径小、出浆孔堵塞以致钻头被 糊住或被埋位。 糊钻和埋钻 预防和处理办法 : 对正反循环回转钻，可清除泥包，调节泥浆的相对密度和粘度，适当增大泵量和向孔内投入适量砂石泥块泥包糊钻，选用刮板齿小，出浆孔大的钻锥，对于冲击钻，除上述方法外，还应减少冲程适当控制进尺，若已严重糊钻，应停钻，清除钻渣，对钻杆内径，钻渣进出孔和排渣设备的进尺进行检查计算。 1.2.5
15、 扩孔 扩孔 的原因及处理 扩孔比较多见，一般表现为局部的孔径过大。在地下水呈运动状态，土质松散地层处或钻锥摆动过大，易于出现扩孔，扩孔发生原因同塌孔相同，轻则为扩孔，重则为崩孔。若只 孔内局部发生崩塌而扩孔，钻孔仍能达到设计深度则不必处理，只是混凝土灌渣量大大增加，若因扩孔后继续崩塌影响钻进，应按崩孔事故处理。 1.2.6 缩孔 缩孔原因 : 缩孔即孔径的超长缩小，一般表现为钻机钻进时发生卡钻，提不出钻头或者提钻异常困难的迹象。 一是钻锥焊补不及时，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。 扬州大学本科生毕业设计（论文
16、） 7 缩孔 预防和处理办法 : 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必须快转慢进，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孔径为止。 1.2.7 梅花孔 (或十字孔 ) 常发生在冲击锥钻进时，冲成的孔不圆，发生如梅花或十字的形状， 形成原因 : 锥顶转向装置失灵，以致冲锥不转动，总在一个方向上下冲击。 泥浆相对密度和粘度过高，冲击转动阻力太大，钻头转动困难。 操作时钢丝绳太松或冲程太少，冲锥刚提起又落下，钻头转动时间不充分或转动很小，改换不了冲击装置。 有非均质地层，如漂卵石层、堆积层等易出现掉头石
17、，造成局部孔壁凸进，成孔不圆。 梅花孔 (或十字孔 )预防方法 : 应经常检查转向装置的灵活性，及时修理或更换失灵的转向装置。 选用适当粘度和相对密度的泥浆，并适时掏渣。 用低冲程时，每冲击一段据用高一些的冲击程冲击，交替冲击修整孔形。 出现梅花孔后，可用片、卵石混和粘土回填钻孔，重新冲击。 1.2.8 卡锥 卡锥也常发生在以冲击锥钻进时，冲锥卡在孔内提不起来，发生卡锥。 卡锥 原因 钻孔形成梅花形，冲锥被狭窄部位卡住。 未及时焊补冲锥，钻孔直径逐渐变小，而焊补后的冲锥大了，又用高冲程猛击，极易发生卡锥。 伸入孔内不大的探头石未被打碎，卡住锥脚或锥 顶。 孔口掉下石块或其他物件，卡住钻锥。 在
18、粘土层中冲击的冲程太高，泥浆太稠，以致冲锥被吸住。 大绳松放太多，冲锥倾倒，顶住孔壁。 卡锥 处理方法 扬州大学本科生毕业设计（论文） 8 处理卡锥应先弄清情况，针对卡锥原因进行处理。宜待冲锥有松动后方可用力上提，不可盲动，以免造成越卡越紧。 当为梅花卡铅时，若锥头向下有活动余地，可使钻头向下活动并转动至孔径较大方向提起钻头。也可松一下钢丝绳，使钻锥松动一个角度，有可能将钻锥提出。 卡钻不宜强提以防坍孔，埋钻。宜用由下向上顶撞的办法，轻打卡位的石头，有时使钻头上下活动，也能脱离卡点或使掉 入的石头落下。 用较粗的钢丝绳带打捞钩或打捞绳放入进孔内，将冲锥勾住后，与大绳同时提动，或交替提动，并多次
19、上、下、左、右摆动试探，有时能将冲锥提出。 在打捞过程中，要继续搅拌泥浆，防止沉淀埋钻。 用其他工具，如小的冲锥，小掏渣筒等下到孔内冲击，将卡锥的石块挤进孔壁，或把冲锥碰活动脱离卡点后，再将冲锥提出。但要稳住大绳以免冲锥突然下落。 用压缩空气管或高压水管下入孔内，对准卡锥一侧或吸锥处适当冲射一些时候，使卡点松动后强行提出。 使用专门加工的工具，将顶住孔壁的钻头拔正。 用以上方法提升卡锥无效时，可试用水下爆破提锥法，将炸药 (少于 1kg)放入孔内，沿锥的滑槽放到锥底，而后引爆，震动卡锥，再用卷扬机和链滑车同时提位，一般是能提出的。 预防卡锥事故 针对发生卡锥的原因采取相应措施。 钻杆折断 钻杆
20、折断常发生在正反循环回转钻进时。一旦发生折杆，钻机的负荷立即减轻，驱动机械的运转噪声减少，钻进速度接近于零，即使提钻后再钻进仍无效，则证明确系发生了折杆故障。 折杆原因 用水文地质或地质钻探小孔径钻孔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，使钻杆所受到扭转或弯曲等应力增大，因而折断。 钻杆使用过久，连接处有损伤或接头磨损过甚。 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。 扬州大学本科生毕业设计（论文） 9 所以 选择钻孔直径和管壁厚度尺寸时，应计算决定。 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
21、丝扣完好，以螺套连接的钻杆接头要有防止反转松脱的固锁设施。 钻进过程要控制进尺速度。 钻进过程中要经常检查钻具各部分的磨损情况和接头强度是否足够。不合要求者，及时更换。 在钻进中若遇异物，须经处理后再钻进。 如已发生钻杆折断事故，可按其述方法打捞，并检查原因，换用新或大钻杆继续钻进。 1.2.9 钻孔漏浆 漏浆原因 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，稀泥浆向孔壁外漏失。 护筒埋置太浅，回填土夯实不够，致使刃脚漏浆。 护筒制作不良，接触不严密，造成漏浆。 水头过高，水柱压力过大，使孔壁渗漏。 漏浆 处理方法 凡属于第一种情况的回转钻机使用较粘稠或高质量的泥浆钻孔。冲击
22、钻机可加稠泥浆或回填粘土掺石片，卵石反复冲击，增加护壁。 属于护筒漏浆的，应按前述有关护筒制作与埋设的 规范规定处理。如接缝处漏浆不严重，可由潜水工用棉、絮堵塞，封闭接触。如漏水严重，应挖出护筒，修理完善后重新埋设。 2.套管成孔灌注桩 套管成孔灌注桩是目前采用最为广泛的一种灌注桩。它有振动沉管灌注桩和锤击沉管灌注桩两种。施工时，将带有预制钢筋混凝土桩靴或活瓣桩靴的钢桩管沉入土中。待钢管达到要求的贯入度或标高后，即在管内浇筑混凝土或放入钢筋笼后浇筑混凝土，再将钢管桩拔出即可。 2.1 振动沉管灌注桩的施工 2.1.1 振动沉管灌注桩的施工过程如下： 合拢活瓣桩靴（或在桩位上安置预制钢筋混凝土桩
23、靴）钢管桩就位（ 或置于预制扬州大学本科生毕业设计（论文） 10 桩靴上）校正垂直度开动振动桩锤使桩管下沉达到要求的贯入度或标高测量孔深、检查桩靴是否卡住桩管放入钢筋笼浇筑混凝土边振动边拔出桩管。 如用预制钢筋混凝土桩靴，则应在桩靴与钢管桩接口处垫上稻草绳圈，防止地下水渗入管内，影响混凝土质量。 校正桩管垂直度的允许偏差为 0.5%。桩管沉至要求深度时，还应用吊铊检查管内有无泥浆或渗水。在混凝土落入桩管后，开动振动桩锤，先振动 5 10s 后再开始拔管，边振边拔。拔管速度，一般土层中以 1.2 1.5m/min 为宜，在较软弱土层中不得大于 0.81.0m/min。在拔管过程中，每拔起 0.5
24、m 左右，应停 5 10s，再保持振动，如此反复进行直至将钢桩管拔离地面为止。 以上工艺称为单振法，适用于含水量较小的土层。为了提高桩的质量和承载力，往往采用复打工艺。常用的是一次复打，称一次复打扩大灌注桩。施工过程如下：单打施工完毕后，及时清除粘附在钢管壁和散落在地面 的泥土，在原桩位上第二次安放桩靴，以后的施工过程与单打工艺完全相同。复打时应注意，第二次复打桩位必须与第一次重合，复打工作必须在第一次浇筑混凝土初凝前全部完成，且第一次浇筑混凝土达到自然地面，不得少浇。 由于复打， 使灌注桩的桩径可比钢桩管管径扩大达 80%，而单打法桩径较钢桩管的管径扩大约 30%。再由于未凝固的混凝土受到钢
25、桩管的冲击挤压而涨开，也提高了混凝土的密实度，提高了桩的承载能力。 根据实际需要，可采取全部复打或局部复打等处理办法。 有时为了消除灌注桩的缩颈采用反插法。即在拔管时，每拔出 0.5 1m，便向下反插 2/3 活瓣桩靴长，如反复进行，并始终保持振动，直至全部拔出地面。在拔管过程中应分段添加混凝土， 保持管内混凝土面始终不低于地表面，或高于地下水位 1 1.5m以上，拔管速度不得大于 0.5m/min，在桩尖约 1.5m范围内宜多次反插，以扩大桩的端部截面。反插法桩截面比钢桩管扩大约 50%。该法宜在饱和土层中采用。 2.1.2 施工质量要求 振动灌注桩的混凝土强度等级不宜低于 C15，其坍落度：当桩身配筋时宜 8 10cm，素混凝土时宜 6 0cm，骨料粒径不大于 30mm。单振法时，浇筑混凝土量应使桩的平均截面积与桩管截面积之比不小于 1.1 倍。 钢桩管活瓣桩靴应具有足够的强度和刚度，活瓣间缝隙严密。 桩身混凝土必须连续浇筑，在混凝土初凝前全部浇筑完毕，每次拔管距离不能过高，
