论冲击钻孔灌注桩施工技术的分析与研究

毕业论文土木工程冲击钻孔灌注桩施工技术对质量控制的研究西北工业大学网络教育学院毕业论文任务书一、题目：冲击钻孔灌注桩施工技术对质量控制的研究二、指导思想和目的要求：近年来，在XX省的高层建筑、重型厂房、桥梁等工程中大量采用桩基础，桩基已成为工程中重要的基础形式，在所有桩基类型中，灌注桩应用最为普遍，其中尤以钻孔灌注桩为主。钻孔灌注桩具有低噪音、小震动、无挤土，对周围环境及邻近建筑影响小，能穿越各种复杂地层和形成较大的单桩承载力，适应各种地质条件和不同规模建筑物等优点。这种施工方法，可以大大简化施工，缩短工期，降低工程造价，而且所需设备简单，操作方便。随着经济发展和技术进步，钻孔灌注桩的桩长和桩径不断加大，单桩承载力也越来越高，同时，也使单柱单桩的设计成为现实。由于钻孔灌注桩的施工大部分用肉眼无法直接观察，成桩后也不能进行开挖验收，尤其对于长桩、大桩，其施工难度大，易发生质量事故。而单柱单桩的设计，对桩的质量要求高，发生质量事故后，加固处理难度大，而且费用较高。如果施工中的任何一个环节出现问题，都将直接影响整个工程的质量和进度，甚至给投资者造成巨大经济损失和不良社会影响。因此，桩基如何施工是决定基础工程质量的关键阶段，要提高桩基工程的质量，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，具有实际的意义。目前，钻孔灌注桩的研究，从施工工艺到质量检测，已日益成熟。新的规X和规程也不断出台，而现行所采取的规X和规程，既是指导设计、施工的技术标准，又是评定桩基质量的依据。这些规X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，如钢筋笼的验收，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。由于灌注桩施工属隐蔽工程，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。如何落实标准，规X过程，如何针对不同项目的特点有针对性的进行施工管理，作到重视细节、预防质量事故是当务之急。三、主要技术指标：钻孔灌注桩；冲击成孔；施工；质量控制四、进度与要求：6月6月16日6月24日9月17日-五、主要参考书及参考资料：[1]黄强等，《建筑桩基技术规X》JGJ94-2008[2]袁庆华，某综合楼桩基质量事故原因与处理，，建筑技术，1997年(9)，614-615页[3]赵明华等，土力学与基础工程，XX，XX工业大学，2000年7月[4]金问鲁，顾尧章.地基基础实用设计施工手册，，，1995年5月[5]袁聚云，李镜培，楼晓明等.基础工程设计原理，XX，同济大学，2001年1月[6]小桩的起源、应用与发展，筑龙网[7]史佩栋等，实用桩基工程手册，，，1999年5月[8]彭彦彬,屈彦玲，钻孔灌注桩清孔技术及断桩的预防和处理，铁道建筑,2006年7月，44-46页[9]丁育南，钻孔灌注桩基础施工质量监控要点，施工技术，2006年6月[10]周向群，钻孔灌注桩质量控制的要点及实用方法，施工技术,2005年1月，99-101页[11]朱伟强，浅析钻孔灌注桩成桩缺陷及预防措施，施工技术,2006年12月，44-46页[12]宋云财，钻孔灌注桩施工中质量缺陷的预防与处理，铁道建筑,2006年8月，82-84页[13]王建斌，钻孔灌注桩常见问题分析及防治措施，铁道建筑，2006年2月，67-69页[14]X昆，钻孔灌注桩施工中钢筋笼上浮问题的探讨，桥梁机械与施工技术,2007年4月，35-37页[15]程万祥，钻孔灌注桩断桩事故的产生原因及预防措施，铁道建筑，2006年7月，52-53页[16]李忠梅，钻孔灌注桩施工质量控制及埋笼事故处理，路基工程，2007年6月，136-137页学习中心：XX财税管理学院班级：073009204专业：土木工程学生：X立明指导教师：常新强摘要近年来，随着经济、建筑施工技术和建筑材料的发展，我们居住的城市中央出现了越来越多的高层建筑，高层建筑能够节约城市土地，缩短公用设施和市政管网的开发周期，从而减少市政投资，加快城市建设，这些优点已经逐渐得到公认。基础作为建筑结构中最重要的构件，也不断的得到了发展和进步，技术和材料的进步令高层建筑也随之发展起来，建设得越来越高，越来越多。作为高层建筑中常采用的基础形式之一的灌注桩是一种深基础，它具有很多优良的性质，比如适应性强，施工噪音小，对邻近的建筑物的影响很小等等，所以在世界X围得到了很广泛的应用。成孔的机械设备目前在XX主要有旋挖机，冲击钻、螺旋钻等，若地下水满足设计要求的，成孔也可以采用人工挖孔的方法；旋挖成孔灌注桩宜用于黏性土、粉土、砂土、填土、碎石土及风化岩层，冲孔灌注桩除宜用于上述地质情况外，还能穿透旧基础、建筑垃圾填土或大孤石等障碍物，但是钻孔灌注桩因为施工工艺以及施工环境等等方面的因素影响也存在很多缺陷，特别是水下灌注砼由于不能直接肉眼观察成桩、浇灌砼，不可抗拒力因素很多，直接影响着成桩质量，能否达到设计要求的单桩竖向极限承载力标准值是检验施工合格验收的关键，所以很有必要对其进行施工过程的质量控制。本文是用XX省XX市富源县胜境一品商住楼桩基础工程作为案例项目，分析了冲击钻孔灌注桩的各种影响因素和常见质量事故，并结合本人在此项目中遇到的实际施工情况进行经验介绍和分析，对未来即将从事该类型基础施工的人员做个总结和了解；然后对施工工艺进行分析研究，提出施工控制体系，并对质量控制的手段和方法进行详细的介绍，分析出最适宜的泥浆混合比，并结合工程实际分析钻孔灌注桩在施工过程的质量控制。关键词：钻孔灌注桩；冲击成孔；施工；质量控制目录摘要I第一章：概论11.1工程概况11.1.1基本概况11.1.2设计要求：11.2桩基础分类21.2.1按承台位置高低分类21.2.2按承载性质不同分类21.2.3按桩身材料分类31.2.4按桩的使用功能分类31.2.5按成孔方法分类41.3桩基础的适用性和钻孔灌注桩的优点41.3.1桩基础的适用性41.4钻孔灌注桩的实际运用5第二章：冲击钻孔施工要点及质量要点控制预防62.1冲击钻孔灌注桩的施工工艺简介62.1.1钻孔灌注桩的工艺类型与适用X围62.2冲击钻孔灌注桩关键工序控制122.3成孔作业122.2.1孔深与沉碴122.2.2泥浆护壁或稳定液施工132.2.3泥浆的制备142.3钢筋笼施工142.3.1加劲箍筋142.3.2分段制作钢筋笼的连接152.3.3保护层设置152.4水下灌注混凝土162.4.1清孔换桨162.4.2灌注水下混凝土的质量控制应满足下列要求：172.4.3水下混凝土的浇注182.4.4坍落度与水182.4.5用砂量192.4.6导管埋深与钢筋上浮192.4.7导管的提拉192.5钻孔灌注桩质量事故的原因和预防202.5.1坍孔及预防措施202.5.2桩底沉渣过厚及预防措施212.5.3护筒失效及预防措施212.5.4孔斜及预防措施222.5.5缩颈、扩径及预防措施222.5.6钢筋笼偏位及预防措施232.5.7断桩及预防措施23第三章：具体工程实践的桩基施工工艺研究253.1接桩法253.1.1.主要适应行情253.1.2接桩工艺253.1.3接桩法处理桩基事故的成功案例253.1.4接桩法的优缺点253.2压浆法263.2.1适用行情263.2.2压浆法施工工艺263.2.3压浆法处理桩基质量事故的成功案例263.2.4压浆法处理桩基事故的优缺点263.3结构措施法273.3.1适用行情273.3.2结构措施的通常作法:273.3.3结构措施法处理桩基事故的成功案例273.3.4利用结构措施处理桩基事故的优缺点283.4加桩法处理桩基质量事故283.4.1适用行情283.4.2加桩法的做法283.4.3成功案例283.4.4加桩法处理桩基工程质量事故的优缺点283.5置换法处理桩基事故293.5.1适用行情293.5.2置换法原理及做法:293.5.3成功案例293.6补强处理的基本原则293.6.1参数选择303.6.2补强处理工艺要点303.6.1施工设备303.6.2劲性钢筋束材料及制安303.6.3孔口管埋设313.6.5注、压浆31第四章：结论与展望334.1结论334.2有待进一步工作的问题33参考文献35致谢37第一章：概论桩基础是一种发展迅速的深基础，在高层建筑、桥梁及港口工程中应用极为广泛，当建筑场地浅层地基土质不能满足建筑物对地基承载力和变形的要求，也不宜采用地基处理等措施时，往往需要以地基深层坚实土层或岩层作为地基持力层，采用深基础方案。深基础主要有桩基础、沉井基础、墩基础和地下连续墙等几种类型，其中以桩基础的历史最为悠久，应用最为广泛。如我国秦代的渭桥、隋朝的XX超化寺、五代的XX湾大海堤以及XX的石头城和XX的XX塔等，都是我国古代桩基的典X。1.1工程概况1.1.1基本概况富源县胜境一品商住楼项目，由XX工程勘察公司作地质勘察，由XX合道工程设计集团XX设计，项目场地位于富源县中安街与建设路交叉路口，拟建工程为1栋22层的商住楼、1栋6层商住楼、1层地下室，地下开挖深度5.00米左右，临边建筑距离轴线最近3米，最远为9米，基础按设计要求采用冲击成孔灌注桩，施工单位是XX立人基础工程XX公司。1.1.2设计要求：1.1.2.1、正负零标高=1809.1.1.2.2、施工工艺：釆用泥浆护壁冲击成孔灌注桩;1.1.2.3、施工桩径：桩径800mm；1000mm；1200mm；1.1.2.4、施工桩长：抗压桩800mm，最小有效桩长17m，桩数33根，单桩承载力特征值力4230KN，竖向极限承载力标准值8460KN；抗压桩1000mm最小有效桩长17m，桩数50根，单桩承载力特征值力5450KN，竖向极限承载力标准值10900KN；抗压桩1200mm最小有效桩长17m，桩数42根，单桩承载力特征值力6780KN，竖向极限承载力标准值13560KN；抗拔桩800mm最小有效桩长17m，桩数8根，单桩抗拔力特征值力1000KN，极限抗拔承载力标准值2000KN，均以5层中风化灰岩为持力层,要求进入5层中风化灰岩500mm1.1.21.2桩基础分类桩可按承载性状、使用功能、桩身材料、成桩方法和工艺、承台位置、桩径大小等进行分类。1.2.1按承台位置高低分类1.2.1.1高承台桩基:由于结构设计上的需要,群桩承台底面有时设在地面或局部冲刷线之上,这种桩基称为高承台桩基。这种桩基在桥梁、港口等工程中常用;1.2.1.2低承台桩基:凡是承台底面埋置于地面或局部冲刷线以下的桩基称为低承台桩基。房屋建筑工程的桩基多属于这一类。1.2.2按承载性质不同分类1.2.2.1摩擦型桩①摩擦桩:竖向荷载下,基桩的承载力以桩侧摩阻力为主,外部荷载主要通过桩身侧表面与土层之间的摩擦阻力传递给周围的土层,桩尖部分承受的荷载很小。主要用于岩层埋置很深的地基。这类桩基的沉降较大,稳定时间也较长。②端承摩擦桩:在极限承载力状态下,桩顶荷载主要由桩侧摩擦阻力承受。即在外荷载作用下,桩的端阻力和侧壁摩擦力都同时发挥作用,但桩侧摩擦阻力大于桩尖阻力。如穿过软弱地层嵌入较坚实的硬粘土的桩。1.2.2.2端承型桩①端承桩:在极限荷载作用状态下,桩顶荷载由桩端阻力承受的桩。如通过软弱土层桩尖嵌入基岩的桩,外部荷载通过桩身直接传给基岩,桩的承载力由桩的端部提供,不考虑桩侧摩擦阻力的作用。②摩擦端承桩:在极限承载力状态下,桩顶荷载主要由桩端阻力承受的桩。如通过软弱土层桩尖嵌入基岩的桩,由于桩的细长比很大,在外部荷载作用下,桩身被压缩,使桩侧摩擦阻力得到部分地发挥。1.2.3按桩身材料分类根据桩身材料可分为混凝土桩、钢桩和组合材料桩等。1.2.3.1钢筋混凝土桩混凝土桩是目前应用最广泛的桩,具有制作方便,桩身强度高,耐腐蚀性能好,价格较低等优点。它可分为预制混凝土方桩、预应力混凝土空心管桩和灌注混凝土桩等。1.2.3.2钢桩由钢管桩和型钢桩组成。钢桩桩身材料强度高,桩身表面积大而截面积小,在沉桩时贯透能力强而挤土影响小,在饱和软粘土地区可减少对邻近建筑物的影响。型钢桩常见有工字形钢桩和H形钢桩。钢管桩由各种直径和壁厚的无缝钢管制成。由于钢桩价格昂贵,耐腐蚀性能差,应用受到一定的限制。1.2.3.3木桩目前已经很少使用，只在某些加固工程或能就地取材的临时工程中使用。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，木材很容易腐蚀。1.2.3.4灰土桩主要用于地基加固。1.2.3.5砂石桩主要用于地基加固和挤密土壤。1.2.4按桩的使用功能分类1.2.4.1竖向抗压桩:竖向抗压桩主要承受竖向荷载,是主要的受荷形式。根据荷载传递特征,可分为摩擦桩、端承摩擦桩、摩擦端承桩及端承桩四类。1.2.4.2竖向抗拔桩:主要承受竖向抗拔荷载的桩,应进行桩身强度和抗裂性能以及抗拔承载力验算。1.2.4.3水平受荷桩:港口工程的板桩、基坑的支护桩等,都是主要承受水平荷载的桩。桩身的稳定依靠桩侧土的抗力,往往还设置水平支撑或拉锚以承受部分水平力。1.2.4.4复合受荷桩:承受竖向、水平荷载均较大的桩,应按竖向抗压桩及水平受荷桩的要求进行验算。1.2.5按成孔方法分类1.2.5.1非挤土桩非挤土桩是指成桩过程中桩周土体基本不受挤压的桩。在成桩过程中，将与桩体积相同的土挖出。因而桩周围的土很少受到扰动。这类桩主要有干作业法、泥浆护壁法和套管护壁法钻挖孔灌注桩或钻孔桩、井筒管桩和预钻孔埋桩等。1.2.5.2部分挤土桩这类桩在设置过程中，由于挤土作用轻微。故桩周土的工程性质变化不大。这类桩主要有打入的截面厚度不大的工字型和H型钢桩、开口钢管桩和螺旋钻成孔桩等。1.2.5.3挤土桩在成桩过程中，桩周围的土被挤密或挤开，使桩周围的土受到严重扰动，土的原始结构遭到破坏，土的工程性质发生很大变化。挤土桩主要有打入或压入的混凝土方桩、预应力管桩、钢管桩和木桩。1.3桩基础的适用性和钻孔灌注桩的优点1.3.1桩基础的适用性桩基础通常作为荷载较大的建筑物基础，其具有承载力高、稳定性好、沉降量小而均匀、便于机械化施工，适应性强等突出特点，与其它深基础比较，桩基础的适用X围最广，一般对下述情况可考虑选用桩基方案：(1)、地基的上层土质太差而下层土质较好；或地基软硬不均匀或荷载不均，不能满足上部结构对不均匀变形的要求。(2)、地基软弱，采用地基加固措施不合适；或地基土性特殊，如存在可液化土层、自重湿陷性黄土、膨胀土及季节性冻土等。(3)、除承受较大垂直荷载外，尚有较大偏心荷载、水平荷载、动力或周期荷载作用。(4)、上部结构对基础的不均匀沉降相当敏感；或建筑物受到大面积超载的影响。(5)、地下水位很高，采用其它基础型式施工困难；或位于水中的构筑物基础，如桥梁、码头、钻采平台等。(6)、需要长期保存、具有重要历史意义的建筑物。通常，当软弱土层很厚，桩端达不到良好地层时，桩基设计应考虑沉降等问题。如果桩穿过较好土层而桩端位于下卧软弱层，则不宜采用桩基，因此，在工程实践中，必须认真做好地基勘察、详细分析地质资料、综合考虑、精心设计施工，才能使所选基础类型发挥出最佳效益。1.4钻孔灌注桩的实际运用尽管冲击钻孔灌注桩具有入土深、能进入岩层、刚度大、承载力高、桩身变形小，并可方便地进行水下施工等优点，是目前用途最广泛的一种桩基础，但由于其施工工艺的多样性和复杂性、地基地质条件的差异以及钻孔灌注桩本身的沉桩效应，质量控制易出现偏差，钻孔灌注桩质量事故频繁发生。钻孔灌注桩基础是造价昂贵的一种基础，一般基础造价要占总个土木木工程造价的1/5，甚至1/3。因此，钻孔灌注桩的质量控制非常重要，目前，钻孔灌注桩质量评价及事故处理技术是一个值得深入研究的课题。钻孔灌注桩是最常用的基础形式之一，它具有适应性强、对邻近结构影响较小、抗震性能强、施工噪音小、无振动、所需设备简单、操作方便、施工安全等特点；而且钻孔灌注桩可将所有上部结构传来的动载和静载均匀地传递至深层稳定的土层中，从而大大减少了基础沉降和不均匀沉降，故钻孔灌注桩被广泛采用。根据本项目的地质勘察报告介绍，结合总平面布置图和设计要求，为保证本工程桩长、桩径、单桩承载力、施工进度、工程质量，决定釆用泥浆护壁冲击成孔灌注桩施工工艺进行施工，而成孔速度快的旋挖机因为对土质要求较高，不适合在中风化岩层中使用，故不考虑使用旋挖成孔施工。第二章：冲击钻孔施工要点及质量要点控制预防2.1冲击钻孔灌注桩的施工工艺简介2.1.1钻孔灌注桩的工艺类型与适用X围目前国内高层建筑中应用的机械成孔灌注桩直径达2.5m以上，桩长超过90m；随着成孔机械与工艺的不断完善，可以根据不同的建(构)筑物要求、土层情况、场地施工条件等，合理选择施工工艺。主要施工工艺类型和特点有：2.1.1.1正循环钻成孔施工法1.正循环钻成孔施法是采用正循环钻进工艺，即泥浆经钻杆内腔流向孔底，将钻头切削下来的钻渣岩屑，经钻杆与孔壁的环状空间，携带至地面，具有设备简单轻便，适应狭小场地作业，操作简易，配套设备器具少，工程费用较低等优点，但对桩孔直径较大(一般>1.0m)，桩孔深度较深(>80m)，及容易塌孔的地层，正循环钻进工艺效率低，排渣能力差，泥皮厚等特点，对含有卵砾石的地层，正循环钻进不适应。2.正循环钻孔施工工艺（1）工艺特点泥浆经钻杆内腔流向孔底，将钻头切削破碎下来的钻渣岩屑，经钻杆与孔壁的环状空间，携带至地面；设备简单轻便，适应狭小场地作业，操作简易，配套器具少，工程费用较低，但对桩孔直径较大（一般大于1.0m），桩孔深度较深（一般大于80m），及容易塌孔的地层，正循环钻孔施工工艺表现出钻进效率低，排渣能力差，孔底沉渣多，孔壁泥皮厚等缺点；对含有卵砾石的地层，正循环钻孔施工工艺不适合。（2）操作要点①合理选择钻头和调配泥浆性能。②钻具入孔后，应先进行泥浆循环，然后慢下至孔底，轻压满转数分钟后，逐步增大转速钻压，进入正常钻进。③孔内如遇有较大卵石、漂石或其它障碍物，引起钻具跳动、蹩车（泵）、钻孔偏斜时，要及时控制钻进速度，降低转速，加大泵量，来回清扫。必要时，要对孔内障碍物专门打捞清除，或增加导向装置，以防孔斜。④基岩钻进应合理设计桩孔结构和钻孔工艺。采用多种钻孔工艺钻孔时，必须在更换另一种钻孔工艺之前，清洗孔底，修正孔形，以满足新的钻孔工艺要求。⑤钻进粘性土层，宜选用导流排渣性能好、切削刀具锐利、不易产生糊钻的尖锥形钻头和低粘度、低重度泥浆；钻进砂性土层的钻头，除具有良好的导流排渣能力外，还应使钻头底部呈层锥（锅）形，刀具呈梳齿状排列，使用高粘度、中等重度的泥浆。⑥加接钻杆时，应先将钻具提离孔底，待泥浆循环3～5min后，再拆卸加接钻杆。⑦清孔时应经常移动排渣管（出水管）在孔底的位置，以便使孔底边缘处沉渣吸出。⑧下好钢筋笼后，应进行二次清孔，确保孔底沉渣符合规X要求。2.1.1.2 螺旋钻成孔施工法特点1.螺旋钻成孔是一种无需泥浆循环的干式成孔施工方法，钻头切削下来的钻渣通过螺旋钻杆不断从孔底输送到地表。螺旋钻成孔施工法适用于地下水位以上的填土、粘性土、粉土、砂性土、风化软岩及粒径不大的砾砂层。在地下水位以下及含有较大卵石、块状物的土层，施工困难较大。该施工法的主要优点是不使用循环介质，噪声和振动小，对环境影响较小，施工速度快，设备简单，易操作，由于干作业成孔，混凝土灌注质量能得到较好的控制。存在的缺点是孔底常留有虚土不易清除干净，影响桩的承载力，螺旋钻具回转阻力较大，对地层的适应性有一定的条件限制。螺旋钻成孔施工法有长螺旋成孔、短螺旋成孔、环状螺旋成孔、振动螺旋成孔和跟管螺旋成孔几种。常用的是长螺旋和短螺旋成孔两种。长螺旋钻进成孔直径较小，一般不超1.0米。短螺旋钻进效率比长螺旋低，但深度较大(可达50米)。桩孔直径可达3.0米。2.螺旋钻孔施工工艺（1）工艺特点螺旋钻孔是一种无需泥浆循环的干式钻孔施工工艺，钻头切削下来的钻渣通过螺旋钻杆不断从孔底输送到地表。螺旋钻孔施工工艺适用于地下水位以上的填土、粘性土、粉土、砂性土、风化软岩及粒径不大的砾砂层。在地下水位以下及含有较大卵石、块状物的土层，施工困难较多。（2）操作要点①螺旋钻进应根据地层情况，合理选择和调整钻进参数，并可通过电流表来控制进尺速度，电流值增大，说明孔内阻力增大，应降低钻进速度。②开始钻进及穿过软硬土层交界处时，应缓慢进尺，保持钻具垂直；钻进含有砖头瓦块卵石的土层时，应控制钻杆跳动与机架摇晃。③钻进中遇蹩车、不进尺、缓慢时，应停机检查，找出原因，采取措施，避免盲目钻进，导致桩孔严重倾斜、垮孔甚至卡钻、折断钻具等恶性孔内事故。④遇孔内渗水、垮孔、缩颈等异常情况时，立即起钻，采取相应的技术措施；上述情况不严重时，可调整钻进参数，投入适量粘土球，经常上下活动钻具等，保持钻进顺畅。⑤冻土层、硬土层施工，宜采用高转速，小给进量，恒钻压。⑥短螺旋钻进，每回次进尺宜控制在钻头长度的2/3左右，砂层、粉土层可控制在0.8～1.2m，粘土、粉质粘土在0.6m以下。⑦钻至设计深度后，应使钻具在孔内空转数圈清除虚土，然后起钻，盖好孔盖口，防止杂物落入。2.1.13旋挖成孔施工法特点1旋挖钻成孔施工法，又称钻斗施工法或土钻施工法.成孔原理是在一个可闭合开启的钻斗的底部及侧边，镶焊切削刀具，在伸缩钻杆旋转驱动下，旋转切削挖掘土层，同时使切削挖掘下来的土渣进入钻斗内，钻斗装满后提出孔外卸土，如此循环形成桩孔.旋挖钻成孔施工具有低噪音、低振动、扭距大、成孔速度快、无泥浆循环等优点；缺点是在粘性较大的粘土、淤泥土层中施工，回转阻力大，钻进效率低、容易糊钻。该施工法适用于填土、硬土、粉土、砂性土、砂卵砾石层、软~中硬基岩等地层，桩孔沉渣少，孔壁泥皮薄，桩侧摩阻力发挥更好。螺旋钻成孔是一种无需泥浆循环的干式成孔施工方法，钻头切削下来的钻渣通过螺旋钻杆不断从孔底输送到地表。螺旋钻成孔施工法适用于地下水位以上的填土、粘性土、粉土、砂性土、风化软岩及粒径不大的砾砂层。在地下水位以下及含有较大卵石、块状物的土层，施工困难较大。该施工法的主要优点是不使用循环介质，噪声和振动小，对环境影响较小，施工速度快，设备简单，易操作，由于干作业成孔，混凝土灌注质量能得到较好的控制。存在的缺点是孔底常留有虚土不易清除干净，影响桩的承载力，螺旋钻具回转阻力较大，对地层的适应性有一定的条件限制。螺旋钻成孔施工法有长螺旋成孔、短螺旋成孔、环状螺旋成孔、振动螺旋成孔和跟管螺旋成孔几种。常用的是长螺旋和短螺旋成孔两种。长螺旋钻进成孔直径较小，一般不超1.0米。短螺旋钻进效率比长螺旋低，但深度较大(可达50米)。桩孔直径可达3.0米。.2.旋挖钻孔施工工艺（1）工艺特点钻孔原理是在一个可闭合开启的钻斗的底部及侧边，镶焊切削刀具，在伸缩钻杆旋转驱动下，旋转切削挖掘土层，同时使切削挖掘下来的土渣进入钻斗内，钻斗装满后提出孔外卸土，如此循环形成桩孔。旋挖钻孔施工工艺具有低噪音、低振动、扭矩大、成孔速度快、无泥浆循环等优点。缺点是在粘性较大的粘土、淤泥土层中施工，回转阻力大，钻进效率低，容易糊钻。该施工工艺适用于填土、硬土、粉土、砂性土、砂卵砾石层、软至中硬基岩等地层，桩孔沉渣少，孔壁泥皮薄，桩侧摩阻力发挥更好。（2）操作要点①根据地层正确选择钻斗类型结构，软土层选择楔形齿、小切削角、小刃角、齿宽稍大；硬土层则选用较大切削角、较窄的弯曲齿套；粘土层的齿间距宜大些，以免糊钻。②孔口护筒应高出地面20～30cm，保持泥浆液面高度，以形成足够的泥浆柱压力，并随时向孔内补充泥浆。③套管跟管钻进时，套管底口要保持与钻斗旋挖深度相适应，使跟管顺利，钻斗也不会超挖。④钻进硬层，回次进尺深度太小，斗内钻渣太少时，可换用小直径筒形齿状钻斗，先钻一小孔，然后再用钻斗扩孔钻进；也可换用短螺旋钻进，然后再下钻斗捞渣。⑤钻进砂砾石层，为保护孔壁稳定，可事先向孔内投入适量粘土球；下入孔内的钻斗，其底盘进渣口必须装闭合阀板，以防提钻时砂砾石从底部漏落孔内。2.1.1.4冲击成孔施工法1.钢绳冲击成孔施工法是利用卷扬机钢丝绳，将具有较大质量的冲击钻头提升至一定高度，然后使钻头自由下落，产生较大的冲击能量来冲击硬碎岩土层，并利用专门的捞渣工具捞取孔内的渣土岩屑。钻头每冲击一次，就在孔底转动一定的角度，形成圆形断面。在易垮孔地层，需要采用高粘度、高密度泥浆，或向孔内投入大量粘土球来保护孔壁。钢绳冲击成孔施工具有设备简单、操作方便、动力消耗少，机械故障少等优点，适宜在杂填土、粘土、粉土、砂土、卵砾石、漂石、孤石、基岩等地层施工，而回转钻进对卵砾石层、漂石、孤石及硬基岩往往是较为困难的。钢绳冲击成孔施工的缺点是钻进效率低，清孔难度较大，桩孔不规则，容易发生孔斜及掉钻头、卡钻等孔内事故。钢绳冲击成孔施工的桩孔直径通常在500-1800mm，最大可达2500mm，桩孔深度一般在40m左右，深度增加，钻进效率显著下降。泥浆护壁冲击成孔嵌岩灌注桩施工工艺流程图如下：主流程主要检测内容子流程2.2冲击钻孔灌注桩关键工序控制钻孔灌注桩施工中应做好关键工序的控制工作，只有这样，对钻孔灌注桩质量才能取得事半功倍的作用。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。在钻孔灌注桩施工中，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点，根据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X和规程施工，以实现钻孔灌注桩施工质量的主动控制。钻孔灌注桩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X、规程的质量要求，经反复研究确定钻孔灌注桩的施工质量控制点如下：泥浆的制备、清孔、钢筋笼制作、水下混凝土的浇注2.3成孔作业2.2.1孔深与沉碴钻孔灌注桩施工中应特别注意孔深与沉碴的控制，尤其对于端承桩，终孔时要测验一次孔深，灌注混凝土前测一只孔深，以确定孔底沉碴厚度，不能只在灌注桩前测一只孔深，以设计孔深来确定孔底沉碴厚度，防止“多打少报”。孔深一般用测绳测量，应注意测绳的遇水收缩问题，使用前要先在水中浸泡一段时间，然后用钢尺校正后使用，终孔时最好测量钻杆长度确定孔深，并和测绳测量孔深对比，测孔深测绳要专用，使用中还应不时用钢尺校正，以确保孔底沉碴厚度不超标。施工中特别注意的是沉渣的厚度，本项目设计规定的沉渣厚度值为30mm，在成孔验收时候应用测绳认真测量，测量方法为两次，分别在清孔后测量一次，砼灌注前再测量一次，得出的数值误差小于30mm方可进行下一道工序，如发现沉渣厚度超过要求，则必须用换浆的方式将底部沉渣托出，换浆后不能立即停止，而在孔内下入钢筋笼，安装好灌浆导管后施行二次换浆作业，以使砼灌注前孔底沉渣厚度符合要求，保证砼成桩质量。沉渣的厚度超出设计值将影响灌注桩的竖向承载力，因此必须严格履行此道工序，方能保证在桩基础施工完毕后的下道检测工序静载试验中达到沉降合格。2.2.2泥浆护壁或稳定液施工钻进成孔过程中要注意泥浆的浓度是否满足护壁，如果钻进粘性土层不易塌孔，用清水钻进最好，如果存在厚度大、易塌孔的砂层，就要使用泥浆，避免塌孔。使用泥浆应注意避免孔壁泥皮厚度过大。在成桩过程中，桩周形成泥皮是不可避免的，泥皮达到一定厚度时，就会使桩的侧摩阻力大降低，对泥皮厚度的要求理论上是越小越好，至于具体多大可以保证单桩承载力设计值，由于成孔方法、泥浆性能等的不同，还有待于研究，据相关资料介绍，泥皮厚度应控制在11cm以内。控制好桩周泥皮厚度，应做到:1)选取择适当的成孔方法，合理组织时间；2)设置有效的泥浆循环系统，在施工中加强泥浆的管理和维护，经常检查，及时清碴，调节泥浆性能；3)必要时，采用泥皮清除器或溜孔器清除泥皮。泥浆护壁是成孔的关键，在成桩过程中，由于桩端过深，未保证桩不塌孔，造成不必要的损失且影响工期，在成孔过程中需要泥浆或稳定液护壁，泥浆试验和调制进行质量控制。成孔过程中检查所用泥浆能否适应穿过各种地层的需要。要求试验人员做好泥浆试验，并作好记录，根据施工情况及时调整泥浆性能。一般要求造孔泥浆性能按以下技术指标控制：比重：1.10~1.15g/cm3粘度：10~25s含砂量：小于6%胶体率:大于95%需要特别注意的是如果工程所在地粘土不能满足护壁的要求，就需要从外借土来满足护壁，因此，外借的粘土是否满足需要，也是要特别注意的。2.2.3泥浆的制备除能自行造浆的土层外，均应制备泥浆。泥浆制备应选用高塑性粘土或膨润土。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。膨润土泥浆可按表2.1的性能指标制备。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，泥浆面应高出最高水位1.5m以上；在清孔过程中，应不断置换泥浆，直至浇注水下混凝土；浇注混凝土前，孔底500mm以内的泥浆比重应小于1.25；含砂率≤8%，粘度≤28s；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。表2.1制备泥浆的性能指标项次项目性能指标检验方法1比重1.1～1.15泥浆比重计2粘度10～25s50000/70000漏斗法3含沙率＜6%4胶体率＞95%量杯法5失水量＜30ml/30min失水量仪6泥皮厚度1～3mm/30min失水量仪7静切力1min20～30mg/cm210min50～100mg/cm2静切力计8稳定性＜0.03g/cm29PH值7～9PH试纸2.3钢筋笼施工2.3.1加劲箍筋有的设计把加劲箍筋放在钢筋笼主筋内侧，这对于直径较小的桩，采用导管法水下灌注混凝土时很容易发生挂笼事故，使笼上串，特别是对于法兰式导管，应注意，不小心法兰边缘就会挂住加劲箍筋。若混凝土埋笼较深，导管埋深较大，混凝土流动性差，挂笼后导管上下活动受限或干脆无法活动，处理不好，严重的会使导管拔不出来，丢在孔内，造成断桩。虽然也可以在法兰盘处设置锥形法兰护罩或焊上三角形加劲钢板，避免发生挂笼事故，但是设置锥形法兰护罩因麻烦又不方便，现在施工中一般不用。若是焊上三角形加劲钢板，数量多了，影响拧螺栓，不方便施工，数量少了，效果不太好。因此，在施工前要认真查阅图纸，如果桩径较小，加劲箍筋设计在钢筋笼主筋内侧，就应向甲方、设计方建议进设计变更，把加劲箍筋放在钢筋笼主筋外侧，消除施工事故隐患，保证施工质量;同样，在《建筑桩基技术规X》JGJ94-2008里也明确指出了加劲箍筋宜设在主筋外侧2.3.2分段制作钢筋笼的连接对于分段制做的钢筋笼，连接时相邻的主筋接头应互相错开，错开距离大于35D且不小于500mn，保证同一截面内接头数不大于主筋根数的50%。吊放入孔时，两段笼的连接应垂直，特别是一段笼吊着在孔口和已经入孔的另一段笼焊接，要用吊锤测量垂直度，避免连接不垂直。下入孔内时碰挂孔壁，入孔困难，强行入孔后，造成孔壁坍塌，或造成成桩后钢筋出露，没有保护层。另外，使用法兰式导管时，应注意使主筋接头沿笼的圆周排列，避免每段笼的下接头向笼内突出台阶，灌注混凝土起拔导管时挂卡法兰盘，一旦挂住，若处理不好，或挂起钢筋笼或起拔不动导管，酿成事故。而螺旋箍筋的绑扎是满扎还是梅花型绑扎无具体的规X规定，可咨询设计人员确定，但从施工过程中来看，未避免放笼时由于操作不当，导致钢筋笼与桩孔发生碰擦的现象时有发生，因而采用满扎较符合工程实际。工程实施过程中，就出现过此类问题，吊车设备在吊运钢筋笼过程中，不能顺利入孔，当再次吊起钢筋笼时，螺旋箍筋就发生了位移，还好提前对绑扎做出了明确技术交底，故而位移情况不算严重。2.3.3保护层设置水下灌注混凝土，主筋的混凝土保护层厚度一般为50mm，保护层允许偏差为±20mm，应注意的是有的设计要求把钢筋弯制成“耳朵”形焊在主筋外侧来保证主筋保护层的厚度，由于“耳朵”形钢筋很容易挤入孔壁，造成保护层厚度偏小，甚至露筋锈蚀；也有的设计要求在“耳朵”形钢筋外侧加焊条形铁片或用铁条弯制成“耳朵”形焊在主筋外侧来保证主筋保护层的厚度，虽然效果不错，但是费工费料。施工中我们用水泥和砂子制成轮形保护块，直径50mm，厚度70mm，中间穿上钢筋焊在两根主筋外侧，数量视笼径、笼长以及分段情况而定，这等于给钢筋笼安上了轮子，使钢筋笼吊放入孔时比较顺利且不易挤入孔壁，使用效果相当不错，还避免了材料浪费。2.4水下灌注混凝土2.4.1清孔换桨桩孔钻至设计标高后，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，降低桩的承载能力。所以在灌注桩身混凝土前，必须将其清除，这项工作称清孔。现行规X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。抽渣法用抽渣筒掏除孔底沉渣，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。当桩长较大，下钢筋笼时间较长时，应在下完钢筋笼后，再检查沉渣量，如沉渣量超过规X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，此法适用于不易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50kPa即可。换浆法是正循环旋转钻孔在终孔后，停止进尺，保持泥浆正常循环，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，使含砂率逐步减少，最后换成纯净的稠泥浆，这种泥浆短时间不会沉淀，使孔底沉淀层在允许的X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[10]在水下灌注混凝土前，要进行二次清孔换浆，清孔时，不仅要上下活动导管，还要前后左右来回活动导管，把孔底四周都清除干净，不要只清除孔底中心部位。一些施工者和验收者只注意检查孔底沉碴厚度，而忽略了对泥浆性能指标的检查，有经验的施工者，浇注混凝土前，泥浆的各项性能指标不一定都测，但是要注意检查验收，不仅要检测孔底沉碴厚度，还要注意泥浆的手感，手感不好，说明泥浆不合要求，即使沉碴达标，也要继续清孔换浆。若在泥浆不合要求，相对密度、粘度过大的情况下灌注混凝土，有时会造成导管内混凝土不易下落，不得不提动导管，使得导管底部距离孔底过大，若混凝土下落不畅，离开导管底部一定距离后，稠泥浆就会托住混凝土使其落不到孔底反而向上走，造成埋浆，桩长变短，或者即使混凝土能落到孔底，混凝土质量也不会太好；如果在提动导管前已落下一部分混凝土后不再下落，不得不提动导管，这时很容易提出混凝土面，形成一层夹泥，造成断桩，因此，要控制好清孔工作，清孔时不仅要注意孔底沉碴厚度，还一定要注意泥浆性能问题。2.4.2灌注水下混凝土的质量控制应满足下列要求：2.4.2.1开始灌注混凝土时，导管底部至孔底的距离宜为300～500mm；2.4.2.2应有足够的混凝土储备量，导管一次埋入混凝土灌注面以下不应少于0.8m；2.4.2.3导管埋入混凝土深度宜为2～6m。严禁将导管提出混凝土灌注面，并应控制提拔导管速度，应有专人测量导管埋深及管内外混凝土灌注面的高差，填写水下混凝土灌注记录；2.4.2.4灌注水下混凝土必须连续施工，每根桩的灌注时间应按初盘混凝土的初凝时间控制，对灌注过程中的故障应记录备案；2.4.2.5应控制最后一次灌注量，超灌高度宜为0.8～1.0m，凿除泛浆高度后必须保证暴露的桩顶混凝土强度达到设计等级。导管底部至孔底距离规X规定时宜为300～500mm，桩直径小于600mm时，可适当加大导管底部至孔底距离，但是加大至多大并无规定，有个别施工者施工时以是否埋管为标准，对于小直径桩片面加大导管底部至孔底距离，这样做很容易造成埋浆或桩身底部混凝土质量低劣，其实用性导管底部至孔底距离小一些好，以隔水塞能顺利出来为宜，不宜过大。2.4.3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。为提高混凝土浇注质量，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，配合比应通过试验确定；坍落度宜为180～220mm；水泥用量不少于360kg/m3；含砂率宜为40%～45%，并宜选用中粗砂；粗骨料的最大粒径应＜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；导管使用前应试拼装、试压，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；管埋深宜为2～6m，严禁导管提出混凝土面，应有专人测量导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，应凿除的泛浆高度必须保证暴露的桩顶混凝土达到强度设计值。2.4.4坍落度与水水下灌注混凝土对坍落度的要求较高，控制较严，一般在180-220mm之间，搅拌时应注意控制用水量，用水量少，坍落度达不到，流动性差，不易灌注。用水量偏大，一方面改变了水灰质量比，降低了混凝土标号，桩身强度达不到要求；另一方面灌注过程中，很容易发生混凝土离析，若在导管中就会卡管，灌不下去，严重的就不得不拔管，造成断桩事故。因此，搅拌混凝土一定要注意控制用水量不要偏小或偏大。2.4.5用砂量采用导管法水下灌注混凝土，要求混凝土的和易性、流动性较好，用砂量在实际施工中，有个别具体操作者喜欢加大用砂量，以增大混凝土流动性，便于灌注作业，这样做会降低混凝土标号，影响桩身强度。应严格按配合比要求执行，避免用砂量过大，把其控制在允许的偏差X围内。灌注桩的砼强度规X要求最低为C25，胜境一品项目设计要求为C30。在实际工作中，经各个参建单位施工会议讨论，决定在设计要求的基础再提高砼的一个等级，即为C35.2.4.6导管埋深与钢筋上浮在灌注过程中，规XJGJ94-94规定导管埋深宜为2-6m，一般施工者都能注意做到保持最小的导管埋深，对于最大导管埋深却很容易忽略，混凝土只要能灌注下去，施工者就一直上料灌注，埋管深度甚至达十几米，远远大于6m，这时不仅容易出现灌注的桩身混凝土质量不好，而且还容易出现一些问题；一是导管挂笼不易处理:另外有时还容易发生钢筋笼上浮问题，尤其对于不是全笼的桩孔，导管底部出口若正处于钢筋笼底端，笼顶只是吊着没有固定或固定措施不好，就会发生钢筋笼上浮，并且浮力相当大，一旦上浮很难复位，只有割笼，使笼变短。因此一定在注意控制好导管埋深，对于不是全笼的桩孔，混凝土面上升到钢筋笼底部时，要适当控制放慢灌注速度，并及时地尽快拔起导管，使导管底部出口高出钢筋笼底端一定距离，避免钢筋笼上浮。2.4.7导管的提拉在灌注过程中当混凝土下落不畅时要上下活动提拉导管，当起拔导管时要提拉导管，这时应注意如果导管的提拉速度过快、幅度过大，有时会埋进空气，造成桩身局部混凝土松，出现蜂窝、空洞等。特别是灌注至桩顶部时，灌注时间过长、混凝土搅拌质量不好等，都会造成混凝土流动性变差，上下活动提拉导管，管外混凝土面上升，管内混凝土面高差到一定程度，管外混凝土面不再上升，若放下导管速度过快、幅度过大，管内混凝土流动性又差，有时会形成管外混凝土面高于管内混凝土面，提拉拔出导管后，管外流动性差的混凝土坍落相对慢，水泥砂浆、泥浆、沉碴混杂迅速进入拔出导近后形成的空间，和混凝土、空气混合，造成桩身中部粗骨料少、杂质多，埋进的空气不易逸出，混凝土松、强度低，特别严重即形成所谓“空心桩”。灌注时要控制好混凝土搅拌质量，连续灌注，尽量缩短灌注时间，导管一定不能提拉速度过快、幅度过大，灌注至桩顶部，慢起慢落数次后，再慢慢提出混凝土面，以避免发生桩顶部中心混凝土质量低劣的空心现象。2.5钻孔灌注桩质量事故的原因和预防钻孔灌注桩在工程领域得到广泛应用的同时，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，如坍孔、桩底沉渣过厚、护筒失效、孔斜、缩（扩）颈、钢筋笼偏位、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。2.5.1坍孔及预防措施坍孔是由于钻孔灌注桩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；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：在钻孔灌注桩的成孔施工中，钻孔速度如过快，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X选取。当然泥浆的密度及粘度对钻孔时排渣与护壁的控制也很重要，也应参照施工规X合理选择。另外，在成孔时，如果遇到砾石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。2.5.2桩底沉渣过厚及预防措施桩底沉渣量过厚会影响桩基的承载力，载荷后会产生较大的沉降，所以必须通过清孔控制桩底沉渣厚度。清孔是灌注桩施工中保证成桩质量的前提条件，通过清孔应尽可能地使桩孔中的沉渣清除，使混凝土与地基结合良好，提高桩基的承载力。施工中发生桩底沉渣过多的主要原因及处理措施如下：清孔不干净或未进行二次清孔是桩底沉渣过多的主要原因。施工中应保证钻孔灌注桩成孔后，钻头提高至距孔底10～20cm，保持慢速空转，维持循环清孔时间≥20min。当使用的泥浆密度过小或泥浆注入量不足时，桩底的沉渣浮起困难，沉渣将堆积在桩底，影响桩与地基的结合，所以在施工中应合理控制泥浆的密度、粘度等指标。钢筋笼吊放过程中，如果钢筋笼的轴向位置未对准孔位，将会碰撞孔壁，造成孔壁土坍落在孔底。因此，钢筋笼吊放时，应确保钢筋笼的中心与桩中心保持一致，避免碰撞孔壁，从而减少沉渣。桩孔清孔后尽量缩短待灌时间，避免泥浆沉积而使桩底沉渣过厚。开始灌注混凝土时，导管底部至孔底的距离宜为30～40mm，并应有足够的首批混凝土储备量，首批灌注混凝土可参考规X规定的计算式进行计算，使导管一次埋入混凝土面以下1.0m以上，以利用混凝土的巨大冲击力冲挤孔底沉渣，达到清除孔底沉渣的目的。2.5.3护筒失效及预防措施在钻进过程中护筒变形或突然往下沉，护筒外壁冒水，刃脚或钻孔壁向孔内外漏浆。在施工中应重视漏浆事故，严重的漏浆若不处理，可引起坍孔。施工中造成护筒失效的原因如下：埋设护筒时，回填土夯实不够，埋设太浅，护筒脚漏水；护筒制作不良，接缝不密合或焊缝有砂眼等，造成接缝漏浆；由于护筒下方孔内大面积坍孔，致使地层发生变化，从而使钢护筒下沉并倾斜，失去护筒作用；由于地下障碍物或护筒内外压力差过大，使护筒局部变形、开裂、漏水，失去护筒作用。相应的防治措施有：采用粘土加固护筒周围时，若漏水严重，应将护筒拔除，然后回填重新埋设；在顶入钢护筒时，尽量将钢护筒埋得深一些，增加其稳定性和抵抗局部冲刷的能力；如果护筒的下沉量较少，通过提高泥浆密度和粘度的方法，改善泥浆指标后，继续钻孔；护筒变形处理可以根据其变形的部位进行灵活处理（氧割、千斤顶校正、套筒法等）。2.5.4孔斜及预防措施孔斜是指钻孔灌注桩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成孔过程中监控。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时，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。2.5.5缩颈、扩径及预防措施缩颈是钻孔灌注桩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。局部扩径现象往往与坍孔是共生的，预防局部扩径现象的最好办法就是预防坍孔。有观点认为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，孔径实测和动测资料都显示有强烈扩径现象，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。2.5.6钢筋笼偏位及预防措施钢筋笼偏位主要包括钢筋笼上浮或下沉，钢筋笼中心线沿桩基中心线失偏等问题。有如下几种情况：钢筋笼放置初始位置过高或过低；混凝土流动性过小，导管在混凝土中埋置过深，钢筋笼被混凝土顶托上浮；导管掩埋过长，提升时，易摇晃，难以对准笼的中心，易发生挂笼现象；导管提升过程，混凝土下沉太快，瞬时反冲力使钢筋笼上浮；钢筋笼自重太轻，被混凝土顶起等其它原因。钢筋笼上浮较大时，降低了桩体下部原本有配筋截面的抗剪切与抗弯能力，下沉过多，给施工带来麻烦并且浪费钢材。采取的防治措施如下：钢筋笼安放初始位置应准确，并与孔口固定牢固。为防止钢筋笼下沉或上升，可采用固定等方法顶住钢筋笼上口。同时合理控制混凝土的灌注速度，防止钢筋笼上浮，当灌注的混凝土顶面距钢筋笼骨架底面1m左右时，应降低混凝土的灌注速度。当混凝土拌合物上升到骨架底面4m以上时，提升导管，使其底口高于骨架底面2m以上，即可恢复正常灌注。灌注过程中如果导管埋深较大时，其上层混凝土因浇注时间较长，已接近初凝，混凝土与钢筋笼有一定的握裹力，如此时导管底端未及时提到钢筋笼底部以上，导管中混凝土流出后将以一定的速度向上顶升，同时也带动钢筋笼上升。当此类现象发生时，应立即停止灌注混凝土，并准确计算导管埋深和已浇混凝土面的标高，提升导管后再进行浇注，上浮现象即可消失。施工时每浇灌一斗混凝土，检查一次埋深，勤测深，勤拆管，直到钢筋笼埋牢后，恢复正常埋置深度，一般控制在2～4m，最大不超过6m。2.5.7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以下两个方面：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。有时受地下水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。施工中还会发生浇注混凝土时，导管提升和起拔过多，露出混凝土面，或因停电、待料等原因造成夹渣，出现桩身中岩渣沉积成层，将混凝土桩上下分开的现象。而采用从孔口直接倒入的办法灌注混凝土，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X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，一旦开始浇注工序，灌注过程一定要连续、快速，准备灌注混凝土要足量，确保在混凝土初凝时间内连续浇注。在灌注混凝土过程中应避免停电、停水，并随时控制混凝土面的标高和导管的埋深，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，施工中还必须做好原材料的检测与试验工作，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。第三章：具体工程实践的桩基施工工艺研究常用的桩基处理方案常用的桩基处理方案有:①接桩法、②压浆法、③结构措施法、④加桩法、⑤置换法等。3.1接桩法3.1.1.主要适应行情断桩处理，夹泥或严重离析，出现问题的位置在松散层内，地下水位低于问题位置或透水性较差的地层中，埋深不大，一般小于12m。3.1.2接桩工艺人工开挖至断桩处，最好是超过问题位置0.5m若周边土质易塌，则要下钢护筒保护孔壁，然后将断桩处以上混凝土凿除，排去孔内水及泥浆，清理断面，凿除断面上的泥浆或胶结不好的混凝土，一般凿进0.5m左右，最后以同样标号的混凝土浇注成桩.3.1.3接桩法处理桩基事故的成功案例(1)、1999年某公司在昌厦一级公路白舍大桥的桩基事故处理，当时有一根桥梁桩在3.1m(2)、XX长江大桥桩基工程，有一直径1.5m的桩基，在-17.8m处断桩.，采用钢护筒壁，运用接桩法成功处理好该断桩。3.1.4接桩法的优缺点(1)、优点:工程费用低，施工工艺较简单，容易操作，工序明了，质量稳定，主要为人工作业.(2)、缺点:对于含水丰富的地区或处理位置较深时，要附加止水措施，费用较大，对入岩处的断桩不宜采用此法.3.2压浆法3.2.1适用行情适用广泛，适用各类地层中的断桩、夹泥、离析及蜂窝、麻面及露筋的处理。同时，也适用于处理桩端土的承载力的不足。3.2.2压浆法施工工艺用工程钻机在有问题桩上钻孔，一般口径为(81-110mm)，孔深大于桩基问题位置lm，钻孔个数据实际需要而定，压浆材料用水泥砂浆或纯水泥浆，在加浆前，先将桩内泥清洗掉，压力一般2~8MPa。主要施工设备:压浆泵、水泥浆液搅拌机、高压胶管、压浆导管等。3.2.3压浆法处理桩基质量事故的成功案例(1)、XX某大桥桩孔事故的处理，事故桩设计为摩擦桩，设计桩长87m，桩端为砾卵石层。事故桩由于钻头脱落在孔内无法处理，当时井底标高-73.50，距设计标高差13.5m，利用压浆法，增加桩端阻力及桩侧磨阻力，从而提高单桩承载力，处理后，经XX省交通质量监督站对此桩进行了高应变检测，结果，桩身质量完好，单桩垂向极限承载力为30200KN，满足设计要求(设计单桩承载力为14800KN).(2.)、XX市芳村区某九层框架结构住宅楼的桩基处理:该楼桩基的1号、3号、n号桩由于灌注措施不到位，分别在桩身6.5、7.0、5.1m处出现离析现象，经过压浆处理后，通过低应变检测确定，桩身完整性得到明显改善，无离析现象存在。3.2.4压浆法处理桩基事故的优缺点(1)、优点:施工场地小，灵活，成本小，工期短。(2)、缺点:质量不稳定，有时压浆不到位。3.3结构措施法3.3.1适用行情当桩位偏移或单桩承载力不能满足设计要求时，工期要求紧，用其它方法处理时费时费力，则可考虑用结构措施来弥补桩基质量事故。3.3.2结构措施的通常作法:通常作法有加大承台或加宽加厚剪力墙和基础圈的作法。加大承台；使承台与桩基及土共同作用，从而增加基础的承载力。其计算式：对于大于3根桩数的桩非端承桩复合桩基：考虑桩群、土、承台的相互作用效应，当根据静载试验确定单桩竖向极限承载力标准值时，可以得到其复合基桩竖向承载力设计值。3.3.3结构措施法处理桩基事故的成功案例（1）XX市宝安区金明辉园桩基工程：2002年初某单位参加该工程施工，由于底基岩层表面不平整，向一侧倾斜，加上由于施工过程中出现过塌孔事故，成桩后，经抽芯检测，发现其中3根桩基倾斜3到5度不等，当时工期紧，经过设计人员计算，认为加大、加厚承台能满足设计要求，后经加大、加厚承台后，大夏建成。如今已使用2年，未出现质量问题。(2)昌福高速公路进贤出口连接线一跨铁路桥桩基处理：该桥一号墩有2根磨擦桩，成桥后，由于开挖10m后，减少了磨阻力，桩基下沉