混泥土钻孔灌注桩水下施工技艺分析论文 关键词：钻孔；灌注；施工应用；配制；成孔目前，水下混凝土的施工方法分为两大类：一是在水上拌制混凝土拌合物，进行水下灌注，如导管法、泵压法、柔性管法、倾注法、箱袋法、铺石灌浆法、开底容器法和装袋叠置法；二是在水上拌制胶凝材料，进行水下预填骨料的压力灌浆，包括加压灌注和自流灌注。由于施工方法多样化和不断发展进步，水下不但能灌注一般的水泥混凝土，还能灌注纤维混凝土、沥青混凝土、树脂混凝土等。水下混凝土的施工方法越来越多，工程规模越来越大，应用范围越来越广，是一种极有发展前途的混凝土施工技术。一、灌注桩的成孔成孔设备和钻具的要求与选择灌注桩成孔设备多为转盘钻机钻进时，钻头的摆动较大，扩孔情况严重，不利于施工。为了消除这一不良影响，保持钻孔的垂直度，应采取相应的技术措施，约束钻具的摆动。结合灌注桩造孔钻进的钻头与小口径钻进的钻头在底刃、侧刃刻取地层的机理：小口径钻进时，钻头的侧刃对刻取岩石起到非常重要的作用；而灌注桩钻进的地层较软，相比之下，侧刃的作用就小得多。因此，建议在灌注桩孔钻进时设计相适应的钻头以减小钻孔的扩孔率。钻进参数的选择钻进泵量灌注桩孔钻进时需要较大的泵量以排出粘土粉，其泵量计算公式为：Q=FV60式中，Q——冲洗液量(m3/min)；F——环状间隙面积(m2)；V——冲洗液上返返速度(m/s)。以灌注桩钻进设计孔径为500mm、钻杆直径为89mm、环状面积以计算，在采用泥浆泵的最大泵量600L/min时，其泵量使得粘土粉上返的速度是非常缓慢的，远小于小口钻探的泥浆的上返速度。钻进转速由于灌注桩孔的钻进多为粘土层的钻进，粘土层的强度与硬度等力学参数较小，钻具易刻取粘土，所以为了保持钻进稳定，减小钻进的扩孔率，必须采用较小的转速钻进。二、灌注混凝土的配制混凝土减水剂的应用根据目前的资源情况和外加剂性能的特点，在灌注桩混凝土的配制中使用的减水剂多为MF复合剂。其能使混凝土在满足性能的基础上，还具有高流态、较高抗冻的特点。灌注桩混凝土的配制灌注桩混凝土的配制与建筑混凝土相比具有特殊性，其必须具有较高的流动性，同时还应考虑受到泥浆的侵蚀作用而影响混凝土的性能。因此，在配制时建议采取以下技术措施。加大设计配合比混凝土配制强度Rp采用大于设计标号R的50%的配合比。不仅总平均值要满足设计标号，还应满足95%的强度保证率。强度离差系数Cv取，查配制强度与设计标号之比的关系曲线可得Rp/R=，即Rp=。当R=200MPa，则Rp=×200=300MPa。选择适合的材质1)添加改善混凝土性能的处理剂。例如，添加具有表面活性剂化学性质的MF高效减水剂改善混凝土的性能。(2)增加含砂率。砂率对混凝土流动及粘聚性有较大影响。一般参数为：比重为，细度模数为，吸水率为2%，含砂率为50%。(3)加大混凝土的水泥含量。按建筑用混凝土配比最小水泥含量的二倍进行配制：即225×2=450(kg/m3)。确定适合的水灰比水灰比满足以下方程：Rp=aRc(C/W-b)式中，Rp——混凝土试配制强度为300MPa；a、b——试验系数，分别为、；Rc——水泥标号，取425水泥；C/W——灰水比。计算可得，C/W=。确定高流态的用水量根据实践经验，坍落度控制在至21cm能满足灌注桩要求，本次取坍落度为。Gv=10/3(S+K)式中，Gv——混凝土用水量(kg/m3)；S——坍落度；K——试验常数。当碎石粒径为30mm，K=时，用水量为234kg/m3。三、灌注桩的灌注灌注桩孔的清孔首先利用捞沙卵石的钻头将桩孔内的沙卵石捞出，然后泥浆循环清除孔内的粘土。并且减小孔内泥浆的比重，从而保证在灌注混凝土时，混凝土能顺利地进入孔底，挤压出泥浆。清孔后的泥浆比重一般为。混凝土的灌注灌注之前应进行试灌。在灌注过程中，混凝土将受到泥浆挤压的反作用、导管与混凝土的摩擦阻力，此时混凝土必须以大大超过泥浆的反作用压力才能将孔内的泥浆挤压出孔口。在灌注过程中，导管提升速度要慢，使得混凝土有足够的时间克服摩擦阻力下降。同时使泥浆具有排出的通道，否则，桩基的泥浆的作用下将会出现缩径、夹泥的现象。提升导管时，导管内保留的混凝土要有绝对的压力与泥浆的压力抗衡，以防止泥浆进入导管内。一般导管内的混凝土柱保持在3m至4m长之间。四、成孔过程中易遇到的问题缩径缩径产生的原因在钻进过程中，地应力沿较软岩层释放，因而造成缩径。在钻进过程中，钻进压力大，钻速过快，使得钻头很快穿过淤泥、淤泥质土层。当钻速过快时，淤泥便从钻孔周围流向钻孔内，导致其侧压力与孔内泥浆力达成平衡，发生缩径甚至卡钻。缩径的防治较为有效地防治缩径的方法有：①实行严格的管理，钻机由有经验的机长专职操作，其它人员不得随意操作；②在钻到淤泥或淤泥质土层时，投入粘土泥膏，使钻机钻进压力减为零；③钻速减慢让钻机在无油压状态空转。为确保钻孔无缩径现象，在成孔完毕后应在易出现缩径现象的地层中扫孔一到二次。坍孔坍孔产生的原因分析坍孔产生的原因是多方面的，主要包括：遭遇预先未料到的复杂地质情况，以及施工中泥浆稠度过低，释放量远大于泥浆对孔壁的压力等。处理办法为了防治复杂地层情况带来的坍孔问题，首先应认真审阅该工程地质勘察报告，对地层情况做到心中有数。若报告中未提及此类异常情况而导致施工过程中坍孔的话，则应分别对待。(1)在成孔过程中坍孔，其补救措施有二个：一是避开该桩位；二是回填原桩位，待密实后再钻进。(2)在灌注过程中坍孔，其补救措施为：一是回填原桩孔，并在原桩附近补加梅花桩或扁担桩，合格即可。二是若工程质量要求高，不允许采用上述常规方法时，可用硬片石等将原孔全部回填，待其密实后，用冲击钻再重新钻进即可。防止泥浆稠度过低而造成的坍孔问题，只须加大泥浆比重到适当程度即可。一般泥浆性能指标取为：粘度为18s～22s，含沙量≤4%，胶体率≥90，比重为左右。斜孔斜孔产生的原因斜孔极易发生在软硬岩层交替的层位。由于钻进压力过大，钻头沿软弱层面偏斜而造成。孔斜轻则影响钢筋笼的下放，重则影响桩的承载能力，这是成桩过程中不允许出现的质量事故。防治措施为了防止孔斜，在钻进过程中需要保持钻速均匀或加重块。对于已发生倾斜的孔，需要扫孔纠正；若纠正无效，可在孔中回填粘土、块石等。偏孔在以上时需要重新钻进。沉渣与泥皮过厚桩底沉渣是影响桩承载能力的重要因素，要求水下灌注桩底沉渣厚度不得超过30cm。但在施工过程中，常有不少桩的桩底沉渣仍满足不了此要求。其原因主要是由于泥浆性能不符合要求，只有当泥浆比重大于沉渣比重时，沉渣才可被返出孔口，但若泥浆比重过大，又会造成孔壁泥皮过厚，影响桩的承载力特别是摩擦桩的承载力。因此，正确地控制泥浆性能在钻孔灌注桩的施工过程中起着重要的作用。五、灌注过程中易遇到的问题导管堵塞导管堵塞的防治：在组装导管时要严格检查，检查导管内有无局部内凸，导管连接处是否密封。搅拌砼时应严格控制混凝土骨料规格、坍落度和搅拌时间，尽量避免砼在导内停留时间过长。另外，灌注时也应避免导管内形成高压气囊而破坏导管的密封圈导致导管漏水。施工可在允许的导管埋入深度范围内，略为提升导管，或采用提升后骤然下插导管的动作来抖动导管的办法。如果仍不能消除，则应停止灌注.用长杆加以疏通。埋管埋管原因分析埋管经常发生在灌注过程中。导管允许埋入砼面下的最大深度与砼拌物流动性保持时间、砼的初凝时间、砼面在钻孔内的上升速度、导管直径等因素有关，当导管埋入砼面下的深度过大时，上面砼已初凝，使得导管内混凝土无法顺利流动就会发生埋管。防冶方法时刻注意导管埋深的控制。准确测量砼面的深度位置和勤拆导管，一般砼面每上升4m～5m就可拆除相应数量的导管。六、提高水利工程施工质量的措施认真做好勘察设计、保证工程质量，确保万无一失。在水利工程建设项目确定以后，设计就成为基本建设的关键问题了。在建设的时候能不能加快速度、保证质量、节约投资，在建成后能不能获得最大的经济效果，设计工作起着决定作用。一个先进的设计，应是采用先进的工艺和设备，合理地布置场地，组织好生产流程，应有利于提高生产效益，降低成本，提高质量。规范建设单位市场行为，落实项目法人职责，做到责、权分明。①项目法人是项目建设的责任主体，对工程质量负总责。②要严格按基本建设程序办事，杜绝“三边”工程。③要依法组织招标，并签订有关合同。④要严格挑选施工队伍，加强施工现场管理，严禁转包和违法分包行为。⑤要负责按有关验收规程组织或参与验收工作。⑥要按工程实际需要把建设资金落实到位。⑦要鼓励质量创优，实行优质优价，严禁盲目压价。⑧要保证有合理的设计，施工工期，防止盲目抢进度，赶工期的现象。⑨要进一步落实领导责任制，扭转部分领导重效益、轻管理，重进度、轻质量的倾向。强化施工管理、加强监督，保证施工质量。①施工单位质量管理和控制是工程项目质量控制的重点和基础。②要完善施工单位质量保证体系，严格实行质量“三检制”，并使该体系正常、有效运转。③要从操作人员、建筑材料、施工机械、施工工艺和方法、施工环境5个方面做好施工工序质量控制。④要对工程施工环节进行严格的动态控制，做到施工前主动控制，施工中认真检查，施工后严格把关。⑤要加强施工单位内部管理，严格按设计图纸和施工规程、规范、技术标准精心施工。公务员之家 抓好施工质量监督，及时发现问题，及时改正。施工质量控制主要为施工现场的质量监控。在施工过程中应做到：①施工单位要建立完善的工序质量控制体系，及时提交质量统计分析资料和质量控制图表。②及时审核变更设计及其修改的图纸。③对施工作业进行严格的监督和检查，发现违规行为及时纠正。加强质量监督机构自身建设，建立一个明确的、结构完善、系统性的质量管理体系。形成较有效的、一体化的技术和管理程序，并以高效、快捷、科学的方式指导监督站内部的各项工作，逐步提高水利工程质量监督管理水平。结语钻孔灌注桩由于对各种地质条件的适应性强、施工简单易操作且设备投入不是很大，目前，在各类房屋及建筑中都得到了广泛的应用。但该技术因施工过程无法观察，成桩后不能开挖验收，施工中的任何一个环节出现问题，都将会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。因此，必须防止在钻孔过程中及灌注过程中出现的施工质量问题。灌注桩混凝土的配制与建筑混凝土相比具有特殊性，其必须具有较高的流动性，同时还应考虑受到泥浆的侵蚀作用而影响混凝土的性能。钻孔灌注桩具有低噪音、小震动、无挤土，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，在桥梁、水工建筑物、房屋建筑等工程中均有广泛应用。但同时，钻孔灌注桩属永久性的隐蔽工程，其桩基质量非常重要，文中总结并分析了影响钻孔灌注桩施工中常见地问题及质量影响因素，希望可以为类似工程提供借鉴。
常见的钻孔（包括清孔时）问题及处理方法分述如下：坍孔各种钻孔方法都可能发生坍孔问题，坍孔的特征是孔内水位突然下降，孔口冒细密的水泡，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①泥浆相对密度不够及其它泥浆性能指标不符合要求，使孔壁未形成坚实泥皮。②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，或钻孔通过砂砾等强透水层，孔内水流失等而造成孔内水头高度不够。③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。④在松软砂层中钻进进尺太快。⑤提出钻锥钻进，回转速度过快，空转时间太长。⑥水头太高，使孔壁渗浆或护筒底形成反穿孔。⑦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），使孔内水位低于地下水位。⑧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停顿时间过长。⑨吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。、坍孔的预防和处理①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。②发生孔口坍塌时，可立即拆除护筒并回填钻孔，重新埋设护筒再钻。③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，如坍孔严重时应全部回填，待回填物沉积密实后再行钻进。④清孔时应指定专人补浆（或水），保证孔内必要的水头高度。供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中，可免冲刷孔壁。应扶正吸泥机，防止触动孔壁。不宜使用过大的风压，不宜超过倍钻孔中水柱压力。⑤吊入钢筋骨架时应对准钻孔中心竖直插入，严防触及孔壁。 钻孔偏斜各种钻孔方法可能发生钻孔偏斜问题。、偏斜原因①钻孔中遇有较大的孤石或探头石②在有倾斜的软硬地层交界处，岩面倾斜钻进；或者粒径大小悬殊的砂卵石层中钻进，钻头受力不均。③扩孔较大处，钻头摆动偏向一方。④钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷、位移。⑤钻杆弯曲，接头不正。、预防和处理①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。②由于主动钻杆较长，转动时上部摆动过大。必须在钻架上增设导向架，控制杆上的提引水龙头，使其沿导向架对中钻进。③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。掉钻落物钻孔过程中可能发生掉钻落物问题。、掉钻落物原因①掉钻落物原因卡钻时强提强扭，操作不当，使钻杆或钢丝绳超负荷或疲劳断裂。②钻杆接头不良或滑丝。③电动机接线错误，钻机反向旋转，钻杆松脱。④转向环、转向套等焊接处断开。⑤操作不慎，落入扳手、撬棍等物。、预防措施①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。②经常检查钻具、钻杆、钢丝绳和联结装置。、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首先清孔，使打捞工具能接触钻杆和钻锥。糊钻和埋钻糊钻和埋钻常出现于正反循环回转钻进中，糊钻的特征是在细粒土层中钻进时进尺缓慢，甚至不进尺出现憋泵现象。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解决泥包糊钻，选用刮板齿小、出浆口大的钻锥；严重糊钻，应停钻，清除钻渣。对钻杆内径、钻渣进出口和排渣设备的尺寸进行检查计算。扩孔和缩孔扩孔比较多见，一般表局部的孔径过大。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，扩孔发生原因与坍孔相同，轻则为扩孔，重则为坍孔。若只孔内局部发生坍塌而扩孔，钻孔仍能达到设计深度则不必处理，只是混凝土灌注量大大增加。若因扩孔后继续坍塌影响钻进，应按坍孔事故处理。缩孔即孔径的超常缩小，一般表现为钻机钻进时发生卡钻、提不出钻头或者提外鸣叫的迹象。缩孔原因有两种：一种是钻锥焊补不及时，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。各种钻孔方法均可能发生缩孔。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要求为止。对于有缩孔现象的孔位,钢筋笼就位后须立即灌注,以免桩身缩径或露筋.梅花孔（或十字孔）常发生在以冲击锥钻进时，冲成的孔不圆，叫做梅花孔或十字孔。、形成原因①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。②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。③操作时钢丝绳太松或冲程太小，冲锥刚提起又落下，钻头转动时间不充分或转动很小，改换不了冲击位置。④有非匀质地层，如漂卵石层、堆积层等易出现探头石，造成局部孔壁凸进，成孔不圆。、预防办法①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。②选用适当粘度和相对密度的泥浆，并适时掏渣。③用低冲程时，每冲击一段换用高一些冲程冲击，交替冲击修整孔形。④出现梅花孔后，可用片、卵石混合粘土回填钻孔，重新冲击。卡锥常发生在以冲击锥钻进时。、原因①钻孔形成梅花形，冲锥被狭窄部位卡住。②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。③伸入孔内不大的探头石未被打碎，卡住锥脚或锥顶。④孔口掉下石块或其它物件，卡住冲锥。⑤在粘土层中冲击冲程太高，泥浆太稠，以致冲锥被吸住。⑥大绳松放太多，冲锥倾倒，顶住孔壁。 、处理方法①当为梅花卡钻时，若锥头向下有活动余地，可使钻头向下并转动直径较大方向提起钻头。也可松一下钢丝绳，使钻锥转动一个角度，有可能将钻锥提出。②卡钻不宜强提以防坍孔、埋钻。宜用由下向上顶撞的办法，轻打卡点的石头，有时使钻头上下活动，也能脱离卡点或使掉入的石块落下。③用较粗的钢丝绳带打捞钩或打捞绳放进孔内，将冲锥勾往后，与大绳同时提动，或交替提动，并多次上下、左右摆动试探，有时能将冲锥提出。④在打捞过程中，要继续搅拌泥浆，防止沉淀埋钻。⑤用其它工具，如小冲锥、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。⑥用压缩空气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。⑦使用专门加工的工具将顶住孔壁的钻头拨正。⑧用以上方法提升锥无效时，可试用水下爆PO提锥法。将防水ZHA药（小于1kg）放于孔内，沿锥的滑槽放到锥底，而后引爆，震松卡锥，再用卷扬机和链滑车同时提拉，一般是能提出的。外杆折断常见于旋挖转钻机。、折断原因①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。②钻进中选用的转速不当，使钻杆所受的扭转或弯曲等应力增大，因而折断。③钻杆使用过久，连接处有损伤或接头磨损过甚。④地质坚硬，进尺太快，使钻杆超负荷工作。⑤孔中出现异物，突然增加阻力而没有及时停钻。、预防和处理①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丝扣完好，以螺丝套连接的钻杆接头要有防止反转松脱的固锁设施。②钻进过程中应控制进尺速度。遇到坚硬、复杂的地质，应认真仔细操作。③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。④在钻进中若遇异物，须以处理后再钻进。⑤如已发生钻杆折断事故，可按前述打捞方法将掉落钻杆打捞上来。并检查原因，换用新或大钻杆继续钻进。钻孔漏浆、漏浆原因①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。②护筒埋置太浅，回填土夯实不够，致使刃脚漏浆。③护筒制作不良，接缝不严密，造成漏浆。④水头过高，水柱压力过大，使孔壁渗浆。、处理办法①凡属于第一种情况的回转钻机应使用较粘稠或高质量的泥浆钻孔。冲击钻机可加稠泥浆或回填粘土掺片石、卵石反复冲击增强护壁。②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办理。如接缝处漏浆不严重，可由潜水工用棉、絮堵塞，封闭接缝。如漏水严重，应挖出护筒，修理完善后重新埋设。 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------12.钻孔桩断桩常见事故及处理首批混凝土封底失败事故原因和预防措施⑴导管底距离孔底大高或太低。原因：由于计算错误，使导管下口距离孔底太高或太低。太高了使首批砼数量不够，埋不了导管下口（1m以上）。太低了使首批砼下落困难，造成泥浆与混凝土混合。预防措施：准确测量每节导管的长度，并编号记录，复核孔深及导管总长度。也可将拼装好的导管直接下到孔底，相互校核长度。⑵首批砼数量不够。原因：由于计算错误，造成首批砼数量不够，埋管失败。预防措施：根据孔径、导管直径认真计算和复核首批砼数量。⑶首批混凝土品质太差。原因：首批砼和易性太差，翻浆困难。或坍落度太大，造成离析。预防措施：搞好配合比设计，严格控制混凝土和易性。⑷导管进浆。导管密封性差，在首批砼灌注后，由于外部泥浆压力太大，渗入导管内，造成砼与泥浆混和。处理办法首批混凝土封底失败后，应拨出导管，提起钢筋笼，立即清孔。供料和设备故障使灌注停工事故原因和预防措施原因:由于设备故障，混凝土材料供应问题造成停工较长时间，使混凝土凝结而断桩。预防措施：施工前应做好过程能力鉴定，对于部分设备考虑备用；对于发生的事故应有应急预案。处理方法⑴如断桩距离地面较深，考虑提起钢筋笼后重新成孔。⑵如断桩距离地面较浅，可采用接桩。⑶如原孔无法利用，则回填后采取补桩的办法。灌注过种中坍孔事故原因和预防措施原因：由于清孔不当、泥浆过稀、下钢筋笼时碰撞孔壁、致使在灌注过程中发生坍孔。预防措施：详见第节。处理办法⑴如坍孔并不严重，可继续灌注，并适当加快进度。⑵如无法继续灌注，应及时回填重新成孔。导管拨空、掉管。事故原因和预防⑴导管拨空原因：由于测量和计算错误，致使灌注砼时导管拨空，对管内充满泥浆；或导管埋深过少，泥浆涌入导管。预防措施：应认真测量和复核孔深、导管长度；应对导管埋深适当取保守数值。⑵掉管原因：导管接头连接不符合要求；导管挂住钢筋笼，强拉拉脱等。预防措施：每次拆管后应仔细重新连接导管接头；导管埋深较大时应及时拆管。处理办法⑴混凝土面距离地面较深时应重新成孔。⑵混凝土面距离地面较浅可采取接桩办法。灌注过程中混凝土上升困难、不翻浆。事故原因⑴混凝土供料间隔时间太长，灌注停顿，混凝土流动性变小。⑵混凝土和易性太差。⑶导管埋深过大。⑷在灌注将近结束时,由于导管内混凝土柱高减小,超压力降低。⑸导管外的泥浆及所含渣土稠度增加,相对密度增大。补救措施：⑴提起导管，减少导管埋深。⑵接长导管，提高导管内混凝土柱高。⑶可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀土。灌注高度不够事故原因和预防原因：测量不准确；桩头预留量太少。预防措施：可采用多种方法测量，确保准确；桩头超灌预留量可适当加大。处理办法挖开桩头，重新接桩处理。-----------------------------------------------------这是我们技术交底总结出来的原创作品，希望您满意。
水下灌注桩施工工程中的若干问题（清孔、泥浆护壁、防止钢筋笼上浮、坍孔、断桩）的研究我来帮你吧Q我
关于桥梁钻孔灌注桩基础施工中的问题及防治措施理工论文
摘要： 分析了桥梁钻孔灌注桩基础施工中造成质量事故的影响因素，针对钻孔灌注桩施工方法，从钻孔、清孔、钢筋笼制作安装、灌注水下混凝土等方面进行了论述，以提高桥梁钻孔灌注桩基础的施工质量。同时介绍了解决措施，以减少经济损失，加快整个工程的施工进度。 关键词：桥梁；钻孔灌注桩；施工工艺；控制 混凝土桩基础具有质量好、承载能力高、造价低、施工简便的优点，被广泛应用于桥梁基础工程。桩基施工从钻孔到混凝土灌注的每一个工作环节都需要周密的安排和严谨的操作，尤其是施工准备工作，它直接影响到桩基的工程质量，施工中会出现断桩（全断面夹泥、孔洞）和缺陷桩（离析、蜂窝、缩颈等），它直接影响工程的质量，钻孔灌注桩的施工质量直接影响到上部结构的稳定及围护结构的安全。 一、钻孔施工中常见的事故 1.孔位出现偏差 桩位出现偏差的主要原因在计算桩位坐标时失误，由于施工中测量人员计算错误，审核不细导致出现工程事故，所以在桩位放样前测量人员、工程技术人员一定要仔细核算，确保准确无误。 2.停钻换机造成偏位 桥梁工程地质条件比较复杂，对不同的地质应选择相应的钻机。对第四纪河床冲积层（砂土、粘土、黄土、淤泥）一般采用回旋钻机，对风化岩层、河床砂砾石层一般采用冲击式钻机，对复杂的地质条件（地层不均匀）含大块孤石的砂土层，采用冲击钻与回旋钻配合钻孔或采用地质岩芯钻机，换机中钻机就位偏差造成孔位偏差。 3.塌孔 塌孔在灌注桩施工过程中是经常遇到的事。其特征是孔内水位突然下降，孔口有水泡，出渣量显著增加，进尺困难或不进尺，钻机负荷明显增加，若处理不及时将埋钻或造成废孔。当地区水位变化太大时，采用适当的方法保持水头相对稳定。发现塌孔．判明坍塌位置．分析塌孔原因，针对坍塌的情况采取可行的措施，如果坍塌的水量较小可继续钻孔，回填砂和黏质土混合物到塌孔处以上lm～2m继续钻孔。随时注意坍塌数量的变化。若塌孔不能控制，立刻拆除钻机护筒回填钻孔，重新埋设护筒再钻。由于清孔或钢筋骨架吊入造成塌孔时，应立即停止清孔或将钢筋骨架吊出，利用钻孔机具搅动添加泥浆护壁，同时将坍塌物清理干净，待塌孔稳定后重新清孔和安装钢筋骨架。 二、施工工艺 1.钻孔 （1）采用上海探矿机械厂GPS-20型钻机，正循环施工。调整钻头中心与测放好的桩位中心对中，确保钻机就位时钻杆垂直。 （2）报请监理人员检验，同意之后方可开钻。先启动泥浆泵和转盘，使之空转一段时间，待泥浆输到孔内一定数量后，开始钻进。 刚开始时，进尺应适当控制，在护简刃脚处，应低档慢速钻进，使刃脚处有坚固的泥皮护壁。钻至刃脚下1ITI后，可按土质以正常速度钻进。 （3）钻孔过程中每1h～2h检测一次泥浆指标，注意及时调整，使其符合规范要求。每钻进2m～3m检查孔径、竖直度，同时注意土层变化，与地质资料进行核对，若与勘察设计所提供的地质资料不符，要请示监理工程师和设计代表，经判明后再继续钻孔，合理调整钻进速度与钻压等参数。采用减压法钻进，使钻杆维持垂直状态，钻头回转平稳，减少斜孔、扩孔和弯孔的发生。接、卸钻杆的动作要迅速、安全，争取在尽快时间内完成，以免停钻时间过长，增加沉淀。 （4）钻孔中保持孔内的泥浆面（水头）高度，若突然发生泥浆面降低或升高，应立即将钻头提出孔外，向有关人员汇报，查明原因，分析判断发生的情况后再继续钻进。 2.清孔 （1）钻进达到设计标高后，立即进行终孔检查（孔深、孔径、倾斜度等），符合设计要求后进行第一次清孔。 （2）清孔时必须注意保持水头高度为～，同时必须控制好泥浆指标，避免因泥浆相对密度下降导致塌孔。不得用加深钻孔深度的方式代替清孔。 （3）在导管安装完毕后，再次检查孔内泥浆性能指标和孔底沉淀厚度，如不符合规定，应进行第二次清孔。 三、钻孔灌注桩基础施工中的问题及防治措施 钻孔灌注桩的主要问题、产生原因及相应的防治措施列举如下。 1.桩底地基承载力不足 原因：桩端没有支承在持力层上面。 防治措施：这种情况一般出现在复杂地层，这种地层一般最好取芯检验。如不能钻孔取芯，要参照邻近取芯情况，钻速、泥浆返上的`岩屑及钻进情况（一般钻进至微风化岩时，钻头不蹩钻，主要钻杆振动不很厉害，钻进声音感觉较好）、工程地质资料进行综合考虑。 缩径（孔径小于设计孔径）原因：塑性土膨胀。 防治措施：成孔时应加大泵量，加快成孔速度，快速通过。在成孔一段时间，孔壁形成泥皮，孔壁不会渗水，亦不会引起膨胀。如出现缩径．采用上下反复扫孔的办法，以扩大孔径。 桩底沉渣量过大原因：检查不够认真，清孔不干净或没有进行二次清孔。 防治措施：（1）认真检查，采用正确的测绳和测锤（2）一次清孔后，如不符合要求，要采取措施，改善泥浆性能，延长清孔时间。（3）在下完钢筋笼后，再检查沉渣量，如沉渣量超过规范要求，应进行二次清孔。二次清孔可再利用导管进行，即准备一个接头，一头接导管，一头接胶管，在导管下完后，提离孔底0．4m，在接管上接上泥浆泵直接进行泥浆循环。二次清孔能及时有效保证桩底干净。 2.钢筋笼上浮 原因：（1）当砼灌注至钢筋笼下，若此时提升导管且导管底端距离钢筋笼仅有1m左右的距离时，由于浇注的砼自导管流出后冲击力较大，推动了钢筋笼上浮（2）由于砼灌注钢筋笼且导管埋深 较大时，其上层砼因浇注时间较长，已近初凝，表面形成硬壳砼与钢筋有一定握裹力，如果此时导管底端未及时提到钢筋底部以上砼从导管流出后将以一定的速度向上顶升，同时也带动钢筋笼上移。 防治措施：（1）灌注砼过程中，应随时掌握砼浇注标高及导管埋深，当砼埋过钢筋笼底端2～3m时，应及时将导管提至钢筋笼底端以上（2）当发现钢筋笼开始上浮时，应立即停止浇注，并准确计算导管埋深和已浇砼标高，提升导管后再进行浇注，上浮现象即可消除。 断桩原因：（1）灌注砼过程中，因导管漏水或导管提漏而二次下球也是造成夹泥层和断桩的原因。导管提漏有两种原因：一是当导管堵塞时，一般采用上下振击法，使砼强行流出，但如此时导管埋深很少，极易提漏。二是泥浆过稠，如果估算或测砼面难，在测量导管埋深时，对砼浇注高度判断错误，而在卸管时多提，使导管提离砼面，也就产生提漏．引起断桩：（2）灌注时间过长，而上部砼已接近初凝，形成硬壳，而且随时间增长，泥浆中残渣将不断沉淀，从而加厚了积聚在砼表面的沉淀物，造成砼灌注极为困难，造成堵管与导管拔不上来，引发断桩事故；（3）导管埋得太深，拔出时底部已接近初凝，导管拔上后砼不能及时冲填，造成泥浆填入，引发断桩。 防治方法：（1）认真做好清孔，防止孔壁坍塌；（2）尽可能提高砼浇注速度：一是开始浇砼时尽量积累大量砼，产生极大的冲击力可以克服泥浆阻力。二是快速连续浇注，使砼和泥浆一直保持流动状态，可防导管堵塞：（3）提升导管要准确可靠，灌注砼过程中随时测量导管埋深，并严格遵守操作规程（4）灌注水下砼前检查导管是否漏水、弯曲和缺陷发现问题及时更换。 四、结语 桩基是整个桥梁的命脉所在，是桥梁施工的关键环节，钻孔灌注桩的施工工艺复杂，干扰因素多，施工难度大。在施工中，应结合工程的实际，按照设计文件与施工规范的要求，选取合理的施工工艺，坚持以预防为主的原则，采取有效的措施进行施工控制，及时解决施工过程中出现的各种问题，才能保质保量地完成任务。 参考文献： [1]刘自明.桥梁工程检测
手册[M]，北京：人民交通出版社.2001 [2]交通部第一公路工程总公司．公路施工手册：桥涵（上册）[M].人民交通出版社.2000
混泥土钻孔灌注桩水下施工技艺分析论文 关键词：钻孔；灌注；施工应用；配制；成孔目前，水下混凝土的施工方法分为两大类：一是在水上拌制混凝土拌合物，进行水下灌注，如导管法、泵压法、柔性管法、倾注法、箱袋法、铺石灌浆法、开底容器法和装袋叠置法；二是在水上拌制胶凝材料，进行水下预填骨料的压力灌浆，包括加压灌注和自流灌注。由于施工方法多样化和不断发展进步，水下不但能灌注一般的水泥混凝土，还能灌注纤维混凝土、沥青混凝土、树脂混凝土等。水下混凝土的施工方法越来越多，工程规模越来越大，应用范围越来越广，是一种极有发展前途的混凝土施工技术。一、灌注桩的成孔成孔设备和钻具的要求与选择灌注桩成孔设备多为转盘钻机钻进时，钻头的摆动较大，扩孔情况严重，不利于施工。为了消除这一不良影响，保持钻孔的垂直度，应采取相应的技术措施，约束钻具的摆动。结合灌注桩造孔钻进的钻头与小口径钻进的钻头在底刃、侧刃刻取地层的机理：小口径钻进时，钻头的侧刃对刻取岩石起到非常重要的作用；而灌注桩钻进的地层较软，相比之下，侧刃的作用就小得多。因此，建议在灌注桩孔钻进时设计相适应的钻头以减小钻孔的扩孔率。钻进参数的选择钻进泵量灌注桩孔钻进时需要较大的泵量以排出粘土粉，其泵量计算公式为：Q=FV60式中，Q——冲洗液量(m3/min)；F——环状间隙面积(m2)；V——冲洗液上返返速度(m/s)。以灌注桩钻进设计孔径为500mm、钻杆直径为89mm、环状面积以计算，在采用泥浆泵的最大泵量600L/min时，其泵量使得粘土粉上返的速度是非常缓慢的，远小于小口钻探的泥浆的上返速度。钻进转速由于灌注桩孔的钻进多为粘土层的钻进，粘土层的强度与硬度等力学参数较小，钻具易刻取粘土，所以为了保持钻进稳定，减小钻进的扩孔率，必须采用较小的转速钻进。二、灌注混凝土的配制混凝土减水剂的应用根据目前的资源情况和外加剂性能的特点，在灌注桩混凝土的配制中使用的减水剂多为MF复合剂。其能使混凝土在满足性能的基础上，还具有高流态、较高抗冻的特点。灌注桩混凝土的配制灌注桩混凝土的配制与建筑混凝土相比具有特殊性，其必须具有较高的流动性，同时还应考虑受到泥浆的侵蚀作用而影响混凝土的性能。因此，在配制时建议采取以下技术措施。加大设计配合比混凝土配制强度Rp采用大于设计标号R的50%的配合比。不仅总平均值要满足设计标号，还应满足95%的强度保证率。强度离差系数Cv取，查配制强度与设计标号之比的关系曲线可得Rp/R=，即Rp=。当R=200MPa，则Rp=×200=300MPa。选择适合的材质1)添加改善混凝土性能的处理剂。例如，添加具有表面活性剂化学性质的MF高效减水剂改善混凝土的性能。(2)增加含砂率。砂率对混凝土流动及粘聚性有较大影响。一般参数为：比重为，细度模数为，吸水率为2%，含砂率为50%。(3)加大混凝土的水泥含量。按建筑用混凝土配比最小水泥含量的二倍进行配制：即225×2=450(kg/m3)。确定适合的水灰比水灰比满足以下方程：Rp=aRc(C/W-b)式中，Rp——混凝土试配制强度为300MPa；a、b——试验系数，分别为、；Rc——水泥标号，取425水泥；C/W——灰水比。计算可得，C/W=。确定高流态的用水量根据实践经验，坍落度控制在至21cm能满足灌注桩要求，本次取坍落度为。Gv=10/3(S+K)式中，Gv——混凝土用水量(kg/m3)；S——坍落度；K——试验常数。当碎石粒径为30mm，K=时，用水量为234kg/m3。三、灌注桩的灌注灌注桩孔的清孔首先利用捞沙卵石的钻头将桩孔内的沙卵石捞出，然后泥浆循环清除孔内的粘土。并且减小孔内泥浆的比重，从而保证在灌注混凝土时，混凝土能顺利地进入孔底，挤压出泥浆。清孔后的泥浆比重一般为。混凝土的灌注灌注之前应进行试灌。在灌注过程中，混凝土将受到泥浆挤压的反作用、导管与混凝土的摩擦阻力，此时混凝土必须以大大超过泥浆的反作用压力才能将孔内的泥浆挤压出孔口。在灌注过程中，导管提升速度要慢，使得混凝土有足够的时间克服摩擦阻力下降。同时使泥浆具有排出的通道，否则，桩基的泥浆的作用下将会出现缩径、夹泥的现象。提升导管时，导管内保留的混凝土要有绝对的压力与泥浆的压力抗衡，以防止泥浆进入导管内。一般导管内的混凝土柱保持在3m至4m长之间。四、成孔过程中易遇到的问题缩径缩径产生的原因在钻进过程中，地应力沿较软岩层释放，因而造成缩径。在钻进过程中，钻进压力大，钻速过快，使得钻头很快穿过淤泥、淤泥质土层。当钻速过快时，淤泥便从钻孔周围流向钻孔内，导致其侧压力与孔内泥浆力达成平衡，发生缩径甚至卡钻。缩径的防治较为有效地防治缩径的方法有：①实行严格的管理，钻机由有经验的机长专职操作，其它人员不得随意操作；②在钻到淤泥或淤泥质土层时，投入粘土泥膏，使钻机钻进压力减为零；③钻速减慢让钻机在无油压状态空转。为确保钻孔无缩径现象，在成孔完毕后应在易出现缩径现象的地层中扫孔一到二次。坍孔坍孔产生的原因分析坍孔产生的原因是多方面的，主要包括：遭遇预先未料到的复杂地质情况，以及施工中泥浆稠度过低，释放量远大于泥浆对孔壁的压力等。处理办法为了防治复杂地层情况带来的坍孔问题，首先应认真审阅该工程地质勘察报告，对地层情况做到心中有数。若报告中未提及此类异常情况而导致施工过程中坍孔的话，则应分别对待。(1)在成孔过程中坍孔，其补救措施有二个：一是避开该桩位；二是回填原桩位，待密实后再钻进。(2)在灌注过程中坍孔，其补救措施为：一是回填原桩孔，并在原桩附近补加梅花桩或扁担桩，合格即可。二是若工程质量要求高，不允许采用上述常规方法时，可用硬片石等将原孔全部回填，待其密实后，用冲击钻再重新钻进即可。防止泥浆稠度过低而造成的坍孔问题，只须加大泥浆比重到适当程度即可。一般泥浆性能指标取为：粘度为18s～22s，含沙量≤4%，胶体率≥90，比重为左右。斜孔斜孔产生的原因斜孔极易发生在软硬岩层交替的层位。由于钻进压力过大，钻头沿软弱层面偏斜而造成。孔斜轻则影响钢筋笼的下放，重则影响桩的承载能力，这是成桩过程中不允许出现的质量事故。防治措施为了防止孔斜，在钻进过程中需要保持钻速均匀或加重块。对于已发生倾斜的孔，需要扫孔纠正；若纠正无效，可在孔中回填粘土、块石等。偏孔在以上时需要重新钻进。沉渣与泥皮过厚桩底沉渣是影响桩承载能力的重要因素，要求水下灌注桩底沉渣厚度不得超过30cm。但在施工过程中，常有不少桩的桩底沉渣仍满足不了此要求。其原因主要是由于泥浆性能不符合要求，只有当泥浆比重大于沉渣比重时，沉渣才可被返出孔口，但若泥浆比重过大，又会造成孔壁泥皮过厚，影响桩的承载力特别是摩擦桩的承载力。因此，正确地控制泥浆性能在钻孔灌注桩的施工过程中起着重要的作用。五、灌注过程中易遇到的问题导管堵塞导管堵塞的防治：在组装导管时要严格检查，检查导管内有无局部内凸，导管连接处是否密封。搅拌砼时应严格控制混凝土骨料规格、坍落度和搅拌时间，尽量避免砼在导内停留时间过长。另外，灌注时也应避免导管内形成高压气囊而破坏导管的密封圈导致导管漏水。施工可在允许的导管埋入深度范围内，略为提升导管，或采用提升后骤然下插导管的动作来抖动导管的办法。如果仍不能消除，则应停止灌注.用长杆加以疏通。埋管埋管原因分析埋管经常发生在灌注过程中。导管允许埋入砼面下的最大深度与砼拌物流动性保持时间、砼的初凝时间、砼面在钻孔内的上升速度、导管直径等因素有关，当导管埋入砼面下的深度过大时，上面砼已初凝，使得导管内混凝土无法顺利流动就会发生埋管。防冶方法时刻注意导管埋深的控制。准确测量砼面的深度位置和勤拆导管，一般砼面每上升4m～5m就可拆除相应数量的导管。六、提高水利工程施工质量的措施认真做好勘察设计、保证工程质量，确保万无一失。在水利工程建设项目确定以后，设计就成为基本建设的关键问题了。在建设的时候能不能加快速度、保证质量、节约投资，在建成后能不能获得最大的经济效果，设计工作起着决定作用。一个先进的设计，应是采用先进的工艺和设备，合理地布置场地，组织好生产流程，应有利于提高生产效益，降低成本，提高质量。规范建设单位市场行为，落实项目法人职责，做到责、权分明。①项目法人是项目建设的责任主体，对工程质量负总责。②要严格按基本建设程序办事，杜绝“三边”工程。③要依法组织招标，并签订有关合同。④要严格挑选施工队伍，加强施工现场管理，严禁转包和违法分包行为。⑤要负责按有关验收规程组织或参与验收工作。⑥要按工程实际需要把建设资金落实到位。⑦要鼓励质量创优，实行优质优价，严禁盲目压价。⑧要保证有合理的设计，施工工期，防止盲目抢进度，赶工期的现象。⑨要进一步落实领导责任制，扭转部分领导重效益、轻管理，重进度、轻质量的倾向。强化施工管理、加强监督，保证施工质量。①施工单位质量管理和控制是工程项目质量控制的重点和基础。②要完善施工单位质量保证体系，严格实行质量“三检制”，并使该体系正常、有效运转。③要从操作人员、建筑材料、施工机械、施工工艺和方法、施工环境5个方面做好施工工序质量控制。④要对工程施工环节进行严格的动态控制，做到施工前主动控制，施工中认真检查，施工后严格把关。⑤要加强施工单位内部管理，严格按设计图纸和施工规程、规范、技术标准精心施工。公务员之家 抓好施工质量监督，及时发现问题，及时改正。施工质量控制主要为施工现场的质量监控。在施工过程中应做到：①施工单位要建立完善的工序质量控制体系，及时提交质量统计分析资料和质量控制图表。②及时审核变更设计及其修改的图纸。③对施工作业进行严格的监督和检查，发现违规行为及时纠正。加强质量监督机构自身建设，建立一个明确的、结构完善、系统性的质量管理体系。形成较有效的、一体化的技术和管理程序，并以高效、快捷、科学的方式指导监督站内部的各项工作，逐步提高水利工程质量监督管理水平。结语钻孔灌注桩由于对各种地质条件的适应性强、施工简单易操作且设备投入不是很大，目前，在各类房屋及建筑中都得到了广泛的应用。但该技术因施工过程无法观察，成桩后不能开挖验收，施工中的任何一个环节出现问题，都将会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。因此，必须防止在钻孔过程中及灌注过程中出现的施工质量问题。灌注桩混凝土的配制与建筑混凝土相比具有特殊性，其必须具有较高的流动性，同时还应考虑受到泥浆的侵蚀作用而影响混凝土的性能。钻孔灌注桩具有低噪音、小震动、无挤土，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，在桥梁、水工建筑物、房屋建筑等工程中均有广泛应用。但同时，钻孔灌注桩属永久性的隐蔽工程，其桩基质量非常重要，文中总结并分析了影响钻孔灌注桩施工中常见地问题及质量影响因素，希望可以为类似工程提供借鉴。
常见的钻孔（包括清孔时）问题及处理方法分述如下：坍孔各种钻孔方法都可能发生坍孔问题，坍孔的特征是孔内水位突然下降，孔口冒细密的水泡，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①泥浆相对密度不够及其它泥浆性能指标不符合要求，使孔壁未形成坚实泥皮。②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，或钻孔通过砂砾等强透水层，孔内水流失等而造成孔内水头高度不够。③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。④在松软砂层中钻进进尺太快。⑤提出钻锥钻进，回转速度过快，空转时间太长。⑥水头太高，使孔壁渗浆或护筒底形成反穿孔。⑦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），使孔内水位低于地下水位。⑧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停顿时间过长。⑨吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。、坍孔的预防和处理①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。②发生孔口坍塌时，可立即拆除护筒并回填钻孔，重新埋设护筒再钻。③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，如坍孔严重时应全部回填，待回填物沉积密实后再行钻进。④清孔时应指定专人补浆（或水），保证孔内必要的水头高度。供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中，可免冲刷孔壁。应扶正吸泥机，防止触动孔壁。不宜使用过大的风压，不宜超过倍钻孔中水柱压力。⑤吊入钢筋骨架时应对准钻孔中心竖直插入，严防触及孔壁。 钻孔偏斜各种钻孔方法可能发生钻孔偏斜问题。、偏斜原因①钻孔中遇有较大的孤石或探头石②在有倾斜的软硬地层交界处，岩面倾斜钻进；或者粒径大小悬殊的砂卵石层中钻进，钻头受力不均。③扩孔较大处，钻头摆动偏向一方。④钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷、位移。⑤钻杆弯曲，接头不正。、预防和处理①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。②由于主动钻杆较长，转动时上部摆动过大。必须在钻架上增设导向架，控制杆上的提引水龙头，使其沿导向架对中钻进。③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。掉钻落物钻孔过程中可能发生掉钻落物问题。、掉钻落物原因①掉钻落物原因卡钻时强提强扭，操作不当，使钻杆或钢丝绳超负荷或疲劳断裂。②钻杆接头不良或滑丝。③电动机接线错误，钻机反向旋转，钻杆松脱。④转向环、转向套等焊接处断开。⑤操作不慎，落入扳手、撬棍等物。、预防措施①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。②经常检查钻具、钻杆、钢丝绳和联结装置。、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首先清孔，使打捞工具能接触钻杆和钻锥。糊钻和埋钻糊钻和埋钻常出现于正反循环回转钻进中，糊钻的特征是在细粒土层中钻进时进尺缓慢，甚至不进尺出现憋泵现象。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解决泥包糊钻，选用刮板齿小、出浆口大的钻锥；严重糊钻，应停钻，清除钻渣。对钻杆内径、钻渣进出口和排渣设备的尺寸进行检查计算。扩孔和缩孔扩孔比较多见，一般表局部的孔径过大。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，扩孔发生原因与坍孔相同，轻则为扩孔，重则为坍孔。若只孔内局部发生坍塌而扩孔，钻孔仍能达到设计深度则不必处理，只是混凝土灌注量大大增加。若因扩孔后继续坍塌影响钻进，应按坍孔事故处理。缩孔即孔径的超常缩小，一般表现为钻机钻进时发生卡钻、提不出钻头或者提外鸣叫的迹象。缩孔原因有两种：一种是钻锥焊补不及时，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。各种钻孔方法均可能发生缩孔。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要求为止。对于有缩孔现象的孔位,钢筋笼就位后须立即灌注,以免桩身缩径或露筋.梅花孔（或十字孔）常发生在以冲击锥钻进时，冲成的孔不圆，叫做梅花孔或十字孔。、形成原因①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。②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。③操作时钢丝绳太松或冲程太小，冲锥刚提起又落下，钻头转动时间不充分或转动很小，改换不了冲击位置。④有非匀质地层，如漂卵石层、堆积层等易出现探头石，造成局部孔壁凸进，成孔不圆。、预防办法①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。②选用适当粘度和相对密度的泥浆，并适时掏渣。③用低冲程时，每冲击一段换用高一些冲程冲击，交替冲击修整孔形。④出现梅花孔后，可用片、卵石混合粘土回填钻孔，重新冲击。卡锥常发生在以冲击锥钻进时。、原因①钻孔形成梅花形，冲锥被狭窄部位卡住。②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。③伸入孔内不大的探头石未被打碎，卡住锥脚或锥顶。④孔口掉下石块或其它物件，卡住冲锥。⑤在粘土层中冲击冲程太高，泥浆太稠，以致冲锥被吸住。⑥大绳松放太多，冲锥倾倒，顶住孔壁。 、处理方法①当为梅花卡钻时，若锥头向下有活动余地，可使钻头向下并转动直径较大方向提起钻头。也可松一下钢丝绳，使钻锥转动一个角度，有可能将钻锥提出。②卡钻不宜强提以防坍孔、埋钻。宜用由下向上顶撞的办法，轻打卡点的石头，有时使钻头上下活动，也能脱离卡点或使掉入的石块落下。③用较粗的钢丝绳带打捞钩或打捞绳放进孔内，将冲锥勾往后，与大绳同时提动，或交替提动，并多次上下、左右摆动试探，有时能将冲锥提出。④在打捞过程中，要继续搅拌泥浆，防止沉淀埋钻。⑤用其它工具，如小冲锥、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。⑥用压缩空气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。⑦使用专门加工的工具将顶住孔壁的钻头拨正。⑧用以上方法提升锥无效时，可试用水下爆PO提锥法。将防水ZHA药（小于1kg）放于孔内，沿锥的滑槽放到锥底，而后引爆，震松卡锥，再用卷扬机和链滑车同时提拉，一般是能提出的。外杆折断常见于旋挖转钻机。、折断原因①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。②钻进中选用的转速不当，使钻杆所受的扭转或弯曲等应力增大，因而折断。③钻杆使用过久，连接处有损伤或接头磨损过甚。④地质坚硬，进尺太快，使钻杆超负荷工作。⑤孔中出现异物，突然增加阻力而没有及时停钻。、预防和处理①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丝扣完好，以螺丝套连接的钻杆接头要有防止反转松脱的固锁设施。②钻进过程中应控制进尺速度。遇到坚硬、复杂的地质，应认真仔细操作。③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。④在钻进中若遇异物，须以处理后再钻进。⑤如已发生钻杆折断事故，可按前述打捞方法将掉落钻杆打捞上来。并检查原因，换用新或大钻杆继续钻进。钻孔漏浆、漏浆原因①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。②护筒埋置太浅，回填土夯实不够，致使刃脚漏浆。③护筒制作不良，接缝不严密，造成漏浆。④水头过高，水柱压力过大，使孔壁渗浆。、处理办法①凡属于第一种情况的回转钻机应使用较粘稠或高质量的泥浆钻孔。冲击钻机可加稠泥浆或回填粘土掺片石、卵石反复冲击增强护壁。②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办理。如接缝处漏浆不严重，可由潜水工用棉、絮堵塞，封闭接缝。如漏水严重，应挖出护筒，修理完善后重新埋设。 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------12.钻孔桩断桩常见事故及处理首批混凝土封底失败事故原因和预防措施⑴导管底距离孔底大高或太低。原因：由于计算错误，使导管下口距离孔底太高或太低。太高了使首批砼数量不够，埋不了导管下口（1m以上）。太低了使首批砼下落困难，造成泥浆与混凝土混合。预防措施：准确测量每节导管的长度，并编号记录，复核孔深及导管总长度。也可将拼装好的导管直接下到孔底，相互校核长度。⑵首批砼数量不够。原因：由于计算错误，造成首批砼数量不够，埋管失败。预防措施：根据孔径、导管直径认真计算和复核首批砼数量。⑶首批混凝土品质太差。原因：首批砼和易性太差，翻浆困难。或坍落度太大，造成离析。预防措施：搞好配合比设计，严格控制混凝土和易性。⑷导管进浆。导管密封性差，在首批砼灌注后，由于外部泥浆压力太大，渗入导管内，造成砼与泥浆混和。处理办法首批混凝土封底失败后，应拨出导管，提起钢筋笼，立即清孔。供料和设备故障使灌注停工事故原因和预防措施原因:由于设备故障，混凝土材料供应问题造成停工较长时间，使混凝土凝结而断桩。预防措施：施工前应做好过程能力鉴定，对于部分设备考虑备用；对于发生的事故应有应急预案。处理方法⑴如断桩距离地面较深，考虑提起钢筋笼后重新成孔。⑵如断桩距离地面较浅，可采用接桩。⑶如原孔无法利用，则回填后采取补桩的办法。灌注过种中坍孔事故原因和预防措施原因：由于清孔不当、泥浆过稀、下钢筋笼时碰撞孔壁、致使在灌注过程中发生坍孔。预防措施：详见第节。处理办法⑴如坍孔并不严重，可继续灌注，并适当加快进度。⑵如无法继续灌注，应及时回填重新成孔。导管拨空、掉管。事故原因和预防⑴导管拨空原因：由于测量和计算错误，致使灌注砼时导管拨空，对管内充满泥浆；或导管埋深过少，泥浆涌入导管。预防措施：应认真测量和复核孔深、导管长度；应对导管埋深适当取保守数值。⑵掉管原因：导管接头连接不符合要求；导管挂住钢筋笼，强拉拉脱等。预防措施：每次拆管后应仔细重新连接导管接头；导管埋深较大时应及时拆管。处理办法⑴混凝土面距离地面较深时应重新成孔。⑵混凝土面距离地面较浅可采取接桩办法。灌注过程中混凝土上升困难、不翻浆。事故原因⑴混凝土供料间隔时间太长，灌注停顿，混凝土流动性变小。⑵混凝土和易性太差。⑶导管埋深过大。⑷在灌注将近结束时,由于导管内混凝土柱高减小,超压力降低。⑸导管外的泥浆及所含渣土稠度增加,相对密度增大。补救措施：⑴提起导管，减少导管埋深。⑵接长导管，提高导管内混凝土柱高。⑶可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀土。灌注高度不够事故原因和预防原因：测量不准确；桩头预留量太少。预防措施：可采用多种方法测量，确保准确；桩头超灌预留量可适当加大。处理办法挖开桩头，重新接桩处理。-----------------------------------------------------这是我们技术交底总结出来的原创作品，希望您满意。
加我好友，发个现场实际的灌注桩施组给你，有问题可以问我。
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（五）护壁泥浆的拌制1、护壁泥浆要用优质泥浆，保持桩孔不坍、不缩，尤其对较厚的填土及淤泥质土要采用优质泥浆。2、在钻进时，由于旋挖钻机为静态泥浆无循环钻进，且成孔速度快，护壁泥皮薄，据地质勘查资料知本场区存在较厚的软塑性粘土层和粉砂地层，易造成缩孔和塌孔的事故，因而钻进时对泥浆性能要求较高。为了满足施工要求，在制作泥浆时，应注意以下几点：(1)膨润土必须充分水化搅拌，保证浆体均匀一致。造浆后应静置24小时之后方可使用，保证膨润土的充分水化，泥浆各项指标符合要求。(2)泥浆絮凝或沉淀过多时，泥浆必须用空压机送风反复搅动，符合要求后才可送入孔内使用，否则势必会造成孔内沉渣过多或其它孔内事故。(3)为了保证安全连续正常施工确保成孔速度、成孔质量及灌注成桩质量，开孔前泥浆总量应达到设计方量的倍左右方可开钻，质检员、技术员要随时观察泥浆性能的变化，及时检测泥浆的性能，不符合设计要求的泥浆禁止送入孔内，钻进时及时足量补充孔内泥浆，防止孔内泥浆落差太大，即泥浆液面深度低于护筒进浆口30cm以下，而造成孔壁坍塌。尤其不允许浆面落到护筒底以下。在雨天施工时，应注意泥浆性能的变化，及时根据实际情况调整泥浆原料的配比。钻机因故停钻时（如机械故障、修理钻具等），要及时向孔内补充泥浆，保持泥浆高度，以保证孔内安全。二次清孔时沉淀池泥浆容量要大，保证清孔时孔内大量泥沙的有效沉淀，使二次清孔达到设计要求，禁止孔内泥浆低于护筒溢浆口。比重 粘度（S） 含砂量（%）～ 16～22 ≤4(4)施工中做好现场泥浆配置、排污、更换工作，设专人进行泥浆管理，保持泥浆比重在～之间。随时跟踪、检查循环池内泥浆比重、粘度，确保钻进需要。泥浆指标如表： (5)对于固相含量过高，比重、粘度超过规定值，不宜稀释处理的废浆应及时排运出场外处理。(6)当地下水位较高时，为保证钻孔过程不坍孔、缩孔，必须保证孔内水头，且要将泥浆比重调大。在钻进过程中，要及时补浆，确保钻进过程中的水头高度。(7)在泥浆池边设好防护安全栏。(8)为了保护环境，钻孔泥浆经沉淀处理合格后将钻渣运往指定地点。（六）钻孔1、准备好以上工作后，请监理工程师现场检查，钻机开始钻进施工。2、由施工经验丰富的同志担任机班长，负责成孔钻进设备的操作,并对机长进行钻进注意事项交底，强调机长对地质状况进行掌握，要求将地质剖面图和柱状图悬挂在操作室，掌握每根桩的地质情况，根据实测深度并对照地层埋深，判断钻进进度，在地层变化处附近，捞取钻渣样品与地质资料核实，以精确控制换层时的钻进参数，确保成孔质量。3、开钻时应慢速钻进，待导向部位或钻头全部进入地层后，方可加速钻进。但是对于加夹层（粉砂层）钻进时，需要调整泥浆比重到左右，并且采取慢速钻进的方法进行施工。4、旋挖机钻进过程中，钻杆要保持垂直状态，严格控制垂直度在规范允许范围之内。5、钻机钻进过程中应采用减压钻进，即钻机的主吊钩始终要承受的钻压不超过钻具重力之和（扣除浮力）的80％。6、要安排专人定时检查孔内泥浆水头高度，发现不足并及时足量补充。钻孔内泥浆水头高度应不低于护筒排浆孔下30cm，并高于地下水位2米。7、合理控制起钻和下钻时速度，避免激动压力和抽吸力对孔壁的影响。 8、在提钻头除土或因故停钻时，应保持孔内具有规定的水位和要求的泥浆相对密度和粘度。处理孔内事故因故停钻，必须将钻头提出孔外。对于地质状况发生大的变化，旋挖钻机不能钻进时，及时更换小钻头试钻，如果还是不能继续钻进，需要换旋转钻机或冲击钻时，立即派人24小时内调用钻机进场，确保孔壁不坍塌，或发生其他以外情况。9、做好钻孔施工记录，记录必须与实际工序同步，真实、齐全、整洁。孔深、钻速、换层特别是持力层应记录清楚。（七）成孔检测及清孔1、钻孔达到设计标高后，对孔深、孔径进行检查，符合规范要求后方可清孔，准备下钢筋笼。孔深采用测绳进行测量，测绳必须经常进行校正、修订，以保证测量准确。孔径采取下探孔器的方法进行检查，探孔器直径为钢筋笼直径+，探孔器的长度为设计直径的4～6倍。成孔深度和孔径不小于设计值，泥浆比重、含砂率及粘度由试验人员在现场进行测定，泥浆比重为～以内，含砂率小于4%，粘度为16～22s，以上均符合要求后，并经监理工程师验收合格后，才允许钻机移位，并准备清孔、下钢筋笼。2、清孔可采用抽浆方法，在清孔排渣时，必须保证孔内水头高度，防止塌孔。清孔后孔底沉渣厚度不大于100mm，合格后在孔底提出泥浆式样进行性能指标试验，试验结果必须符合相关技术标准要求。钻孔桩成桩检测标准序号 项 目 允 许 偏 差1 孔 径 不小于设计孔径2 孔 深 不小于设计孔深3 孔位中心偏差 不大于50mm4 倾 斜 度 不大于1%5 灌注混凝土前孔底沉渣厚度 不大于设计要求（八）钢筋笼制作、安装1、钢筋笼所用钢筋规格、材质及各项性能指标均应符合设计及规范要求，有出厂证明或检验报告单。原材料进场堆放在钢筋底部衬垫枕木上，确保钢筋堆放离地面高30cm，保证底部排水畅通。钢筋放置过程中，需采用彩条布遮盖防雨防尘。现场施焊的焊缝应按规范要求并抽检试验。 2、设专用胎架和施工平台，按照设计图纸将钢筋笼按要求分段制作，加强箍筋间距按≤2m设置。3、钢筋加工严格按照设计图纸和相关技术规范的要求执行，主筋在制作前必须整直，整直后钢筋弯曲度应不大于长度的1%，并不得有局部弯折。主筋一般应尽量用整根钢筋，分段后的钢筋笼主筋接头应互相错开，接头长度内，同一根钢筋不得有两个接头，配置在接头长度内的受力钢筋，其接头截面积占总截面积百分率小于50%（接头长度为35d）。4、成型钢筋笼吊放、运输、安装，应采取预防变形措施，不得产生运输变形。为防止钢筋笼在吊装、运输、安装过程中变形，对钢筋笼加强筋处进行交叉加固，加固方式采取在钢筋笼内加十字撑的方式，并焊接牢固，当钢筋笼安装就位后将其拆除。钢筋笼分节起吊连接时，采用25t或35t汽车吊机大小钩配合起吊，并将吊点处采用扁担加固并起吊，以防止钢筋笼变形。5、按顺序逐节垂直下放钢筋笼，上下节钢筋笼各主筋应对准校正，节段间在孔口采用帮条焊接方式对称施焊，焊接长度满足规范要求。下钢筋笼时间要尽量缩短，并每隔2米在同一截面上按90度对称安置4个钢筋保护筋。6、桩基检测声测管采用Ф51mm热轧无缝钢管，壁厚3mm。安装声测管钢筋笼的要求将声测管伸入桩底部并用薄钢板堵焊，每隔2m用5号铁丝将声测管绑扎在主筋上及在加强钢筋上焊钢筋环固定，将声测管分节焊接，焊缝牢固、饱满，确保声测管不漏水、不泌水。将声测管内灌满水后，将上部用薄钢板堵焊，以防止钻孔泥浆或混凝土砂浆进入声测管而影响桩基检测。声测管焊接时，必须采用小焊条，防止将声测管焊破漏水。7、钢筋笼起吊时，吊点应拴牢并布置合理，使笼子吊起后处于自然铅垂状态，并无明显变形，下吊钢筋笼骨架过程中，不要碰撞孔壁，要采取措施让其沿孔中心垂直插入。在钢筋笼外侧焊设计图纸上的定位钢筋，以保证保护层的厚度。吊放钢筋骨架入桩孔时，均匀下落，保证钢筋笼居中。钢筋笼下到标高后，要检查钢筋笼顶部的中心偏差，使之＜5cm，待全部入孔经确认符合要求后，将钢筋笼进行固定，避免下沉和灌注混凝土时上浮。8、钢筋骨架制安精度要求见下表：钻孔桩钢筋骨架制作安装标准序号 项 目 允 许 偏 差1 钢筋骨架在承台内埋置长度 ±100mm2 钢筋骨架直径 ±20mm3 钢筋间距 ±(d为钢筋直径)4 加劲筋间距 ±20mm5 箍筋间距或螺距 ±20mm6 钢筋骨架垂直线 1%（九）下导管、二次清孔1、下导管混凝土灌注导管采用快速卡口垂直提升导管。导管使用前进行试拼、水密承压和接头抗拉试验、长度测量、标码等工作，进行水密试验的试压压力不应小于6kg/cm2。导管内壁应光滑平顺，连接紧直，使用一段时间后，应检查其水密性。导管下孔时，必须加密封圈并抹黄油，保证密封，孔内导管必须丈量准确，满足孔深要求，下端出口处应距孔底20－40cm。吊装时，导管位于井孔中央，避免挂碰钢筋笼，并在灌注前进行升降试验。坚持实行导管使用的检查鉴证制度。提升导管时要掌握每次的提升高度，保证埋入深度2～6m，以免混凝土“洗澡”。卸下的导管要及时冲刷干净，绝不允许在连接处和丝扣处有水泥砂浆残留，并按一定编号放置。2、二次清孔导管就位后，立即进行第二次清孔，清孔采取气举反循环进行清孔，清孔后沉渣必须小于100mm才允许灌注混凝土。清孔时要适当转动和升降导管，以利于孔底边部钻渣清出，并注意空压机的送气量，以满足清出沉渣的要求。取泥浆样测试合格，并经监理共同检测孔底沉渣达标后应立即灌注混凝土，若等待时间过厂则在灌注混凝土前重新测定孔底沉淤厚度。（十）混凝土水下灌注1、桩身混凝土采用商品混凝土、砼搅拌车直接送入仓的方法施工。采用导管法进行水下灌注。2、灌注混凝土前应将灌注机具如储料斗、溜槽、漏斗等准备好。3、水下混凝土灌注必须保证良好的和易性，坍落度18cm～20cm，混凝土到达现场后，现场试验室值班技术员在现在再做坍落度试验。4、采用罐车运输混凝土至现场，直接倒入导管内进行灌注，混凝土接近桩顶时，改用吊斗倾倒以提高漏斗高度。5、灌注时要求首批混凝土方量应能满足导管首次埋置深度≥1m和填充导管底部的需要，具体首批混凝土计算见下式：所需混凝土数量可参考公式： V≥ (H1+H2) + h1式中：V－首斗混凝土方量（m3）； D－桩孔直径（m）； H1－桩孔底至导管底端间距，一般为；H2－初次导管埋深m，取； d－导管内径m； H－灌注混凝土时孔深度m； h1－桩孔内混凝土达到埋置深度H2时导管内部混凝土柱平衡导管外；根据公式HWr1=h1r2计算，其中r1为泥浆的比重，取；r2为混凝土的比重，取，h1按最大孔深度H计算，即考虑最不利情况。 桩径最大孔深度H布置及V的计算序号 直径（m） 最大孔深的墩位 最大孔深（m） h1(m) 导管直径(m) 首斗砼方量V(m3)1 Z154 Z171 Z140 、混凝土通过砼搅拌车运送到作业地点后，用汽车起重机配合灌注。为了保证混凝土灌注顺利进行，施工中作好下列工作：（1）灌注水下混凝土前，探测孔底沉淀物厚度，如不能满足要求，则要利用导管按反循环法进行再次清孔。（2）砍球前准备足够的混凝土储备量，保证砍球后导管的埋置深度大于1m以上。（3）砍球前，导管距孔底的高度适当，一般取20～40cm。（4）灌注过程中，注意观察导管内混凝土面下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土面高度。（5）导管埋置深度适当，保证埋置深度不大于6m ，且不小于2m。导管提升缓慢，不挂钢筋笼。（6）混凝土灌注到达钢筋笼底部以下约1m时，适当放慢灌注速度，减小混凝土的冲击力，防止钢筋笼上浮。当混凝土上升到钢筋笼底部以上4m左右时，提升导管，使其底口高于钢筋笼底部2m以上，可恢复正常灌注速度。（7）灌注作业连续进行，不得中途停顿，保证整桩在混凝土初凝期内灌注完成。（8）发现问题，及时分析原因，果断采取措施，避免发生断桩事故。（9）混凝土灌注至桩顶以后，超出设计桩顶30～50cm，然后及时将已离析的混合物及水泥浆等清除干净。（10）每桩按照规范要求取试件2～4组，当桩身混凝土达到其设计强度的70%后，检测桩身混凝土的质量。（11）钻孔桩质量控制标准见下表：钻孔灌注桩实测项目项 次 检 查 项 目 规定值或允许偏差值1 混凝土强度（Mpa） 在合格标准内2 桩 位(mm) 群 桩 100 排 架 桩 503 倾 斜 度 1%4 沉淀厚度(mm) 摩 擦 桩 符合设计要求及施工规范 支 承 桩 5 钢筋骨架标高(mm) ±50（十一）桩头处理及检测待桩基混凝土的强度达到设计强度时,处理桩头混凝土至设计标高,对每根桩都进行小应变检测或超声波检测。（十二）钻孔灌注桩施工的注意事项1、钻孔前熟悉图纸，弄清地质情况，根据地质情况确定钻孔的方案方法，对于地质结构为砂层的地层，施工时一定要调整泥浆比重，尽量保证在左右，以使泥浆护壁可以起到保护孔壁的作用。2、钻孔前检查确认孔位地下是否有管线，光缆或其他物体。3、桩轴线的控制：钻机就位施钻时，将钻机底盘调成水平状态，开第一钻时，小心使锥尖对准设计中心，盖上封口板，卡上推钳，试转数圈，用全站仪监控钻杆垂直度，满足要求后，正式开钻，钻进过程中，随时有全站仪监控，保证倾斜度＜1/100。4、碰到岩层无法钻进时，需要更换为回旋钻机或冲孔钻机进行施工。在开孔前就配备回旋钻机或冲孔钻机以备急用，以缩短钻孔的停放时间，避免坍孔或缩孔情况发生。5、旋挖钻机在钻进过程中，需要加长钻杆或依据地层更换钻头，在此间歇时间内，需要特别注意孔内情况，以防孔内坍孔。6、在钻孔时，钻机必须配置两套钻头以备更换，在钻进至粉砂层或砂层时，需要特别注意泥浆比重、孔内外水头差等，确保钻进安全、有效的进行。7、在桩基施工时，第一根桩基和第二根计划开钻的桩基要错开，需要跳开相邻桩位的桩基，待对角方向的桩基完毕后才开始施工相邻位置的桩基。8、在终孔和清孔后，应对成孔的孔位、孔深、孔形、孔径、垂直度、泥浆比重、孔底沉淀厚度等进行检验，要求满足设计规定。9、在桩基灌注过程中，必须配备一台砂石泵，如由于灌注过程中发生堵管、气阻或导管提离混凝土面，立即用砂石泵抽出已灌注混凝土，重新清孔后再进行灌注。10、对混凝土的强度、级配、坍落度及混凝土的流动性进行检查。混凝土拌合物应有良好的和易性，在运输和灌注过程中应无显著离析、泌水现象，混凝土保证有足够的初凝时间。灌注时应保持足够的流动性，其坍落度宜为180～200mm。混凝土拌和物中宜掺用外加剂、粉煤灰等材料；首批混凝土拌和物下落后，混凝土应连续灌注。11、必须对每根桩做好相应的施工记录，并按规定留取混凝土试验件，做出试压结果。将上述资料整理好，提交有关部门检查、验收。12、在所有的钻孔灌注桩完成以后，必须对施工场地进行清理，所有的钻渣和泥浆必须清理干净。（十三）钻孔及水下混凝土灌注过程中异常事故及处理办法1、坍孔原因分析：①护筒埋置过浅，周围封填不密漏水；②操作不当，如提升钻头或掏渣筒倾倒，或放钢筋骨架时碰撞孔壁；泥浆稠度小，起不到护壁作用；③泥浆水位高度不够，对孔壁压力小；向孔内加水时流速过大，直接冲刷孔壁；④在松软砂层中钻进，进尺太快。预防及处理措施：坍孔部位不深时，可改用深埋护筒，将护筒周围回填土，夯实，重新钻孔；轻度坍孔，可加大泥浆相对密度和提高水位；严重坍孔，用粘土泥膏投入，待孔壁稳定后采用低速钻进；汛期水位变化过大时，应采取升高护筒，增加水头或用虹吸管等措施保证水头相对稳定；提升钻头，下放钢筋管架应保持垂直，尽量不要碰撞孔壁；在松软砂层钻进时，应控制进尺速度，并用较好泥浆护壁。2、钻孔偏斜原因分析：①桩架不稳、钻杆导架不垂直，钻机磨耗，部件松动；②土层软硬不匀，致使钻头受力不均；③钻孔中遇有较大孤石、探头石；④扩孔较大处，钻头摆动偏向一方；⑤钻杆弯曲，接头不正。预防及处理措施：检查、纠正桩架，使之垂直安置稳固，并对导架进行水平与垂直校正和对钻孔设备加以检修；偏斜过大时，填入土石（砂或砾石）重新钻进，控制钻速；如有探头石，宜用用冲孔机低速将石打碎，倾斜基岩时，可用混凝土填平，待其凝固后再钻。3、卡钻原因分析：①孔内出现梅花孔、探头石、缩孔等未及时处理；②钻头被坍孔落下的石块或误落入孔内的大工具卡住；③入孔较深的钢护筒倾斜或下端被钻头撞击严重变形。预防及处理措施：对于向下能活动的上卡，可用上下提升法，即上、下提动钻头，并配以将钻杆左右拔移、旋转；卡钻后不宜强提，只宜轻提，经提不动时，可用小冲击钻锥冲或用冲、吸的方法将钻锥周围的钻渣松动后再提出；施工中注意保持护筒垂直，防止倾斜；钻头尺寸应统一，下钻应控制钻进速度，不要过快。4、扩孔及缩孔原因分析：①扩孔是因孔壁坍塌或钻机摆过大所致；②缩孔原因是钻锥磨损过甚，焊补不及时或因地层中有软塑土，遇水膨胀后使孔径缩小。预防及处理措施：注意采取防止坍孔和防止钻锥摆过大的措施；注意及时焊补钻锥，并在软塑地层采用失水率小的优质泥浆护壁；已发生缩孔时，宜在该处用钻锥上下反复扫孔以扩大孔径。5、沉碴厚度超标原因分析：清孔泥浆含砂率大、胶体率太小、比重过大。预防及处理措施：控制清孔后泥浆比重小于，保证泥浆的粘度、含沙量、胶体率等满足规范要求，并进行二次清孔，直到满足设计要求。6、水下混凝土灌注时导管进水原因分析：首批混凝土储量不足，或导管底口距孔底间距过大，混凝土下落后不能埋住导管底口以致泥水从底口进入。预防及处理措施：将导管和钢筋笼提出，将散落在孔底的混凝土拌合物用空气吸泥机或抓斗清除，重新灌注。7、导管卡管原因分析：①初灌时隔水栓卡管，或由于混凝土本身的原因如坍落度过小、流动性差、粗骨料过大、拌合物不均匀产生离析、导管接缝处漏水、大雨中运混凝土未加遮盖使混凝土中的水泥浆被冲走，粗骨料集中造成堵塞；②机械发生故障和其他原因使混凝土在导管内停留时间过长，或灌注时间持续过长，最初灌注的混凝土已经初凝，增大了管内混凝土的下落阻力，混凝土堵在管内。预防及处理措施：准备备用机械、掺入缓凝剂，做好配合比，改善混凝土的性能。拔管、吸渣重灌。8、钢筋笼上浮原因分析：导管埋深控制不好。固定钢筋笼的撑杆刚度不够。预防及处理措施：控制导管底口的位置及埋深，在混凝土接近钢筋笼底口时，加大导管埋深，并减缓灌注过程；加强撑杆，增加钢管支撑。
混泥土钻孔灌注桩水下施工技艺分析论文 关键词：钻孔；灌注；施工应用；配制；成孔目前，水下混凝土的施工方法分为两大类：一是在水上拌制混凝土拌合物，进行水下灌注，如导管法、泵压法、柔性管法、倾注法、箱袋法、铺石灌浆法、开底容器法和装袋叠置法；二是在水上拌制胶凝材料，进行水下预填骨料的压力灌浆，包括加压灌注和自流灌注。由于施工方法多样化和不断发展进步，水下不但能灌注一般的水泥混凝土，还能灌注纤维混凝土、沥青混凝土、树脂混凝土等。水下混凝土的施工方法越来越多，工程规模越来越大，应用范围越来越广，是一种极有发展前途的混凝土施工技术。一、灌注桩的成孔成孔设备和钻具的要求与选择灌注桩成孔设备多为转盘钻机钻进时，钻头的摆动较大，扩孔情况严重，不利于施工。为了消除这一不良影响，保持钻孔的垂直度，应采取相应的技术措施，约束钻具的摆动。结合灌注桩造孔钻进的钻头与小口径钻进的钻头在底刃、侧刃刻取地层的机理：小口径钻进时，钻头的侧刃对刻取岩石起到非常重要的作用；而灌注桩钻进的地层较软，相比之下，侧刃的作用就小得多。因此，建议在灌注桩孔钻进时设计相适应的钻头以减小钻孔的扩孔率。钻进参数的选择钻进泵量灌注桩孔钻进时需要较大的泵量以排出粘土粉，其泵量计算公式为：Q=FV60式中，Q——冲洗液量(m3/min)；F——环状间隙面积(m2)；V——冲洗液上返返速度(m/s)。以灌注桩钻进设计孔径为500mm、钻杆直径为89mm、环状面积以计算，在采用泥浆泵的最大泵量600L/min时，其泵量使得粘土粉上返的速度是非常缓慢的，远小于小口钻探的泥浆的上返速度。钻进转速由于灌注桩孔的钻进多为粘土层的钻进，粘土层的强度与硬度等力学参数较小，钻具易刻取粘土，所以为了保持钻进稳定，减小钻进的扩孔率，必须采用较小的转速钻进。二、灌注混凝土的配制混凝土减水剂的应用根据目前的资源情况和外加剂性能的特点，在灌注桩混凝土的配制中使用的减水剂多为MF复合剂。其能使混凝土在满足性能的基础上，还具有高流态、较高抗冻的特点。灌注桩混凝土的配制灌注桩混凝土的配制与建筑混凝土相比具有特殊性，其必须具有较高的流动性，同时还应考虑受到泥浆的侵蚀作用而影响混凝土的性能。因此，在配制时建议采取以下技术措施。加大设计配合比混凝土配制强度Rp采用大于设计标号R的50%的配合比。不仅总平均值要满足设计标号，还应满足95%的强度保证率。强度离差系数Cv取，查配制强度与设计标号之比的关系曲线可得Rp/R=，即Rp=。当R=200MPa，则Rp=×200=300MPa。选择适合的材质1)添加改善混凝土性能的处理剂。例如，添加具有表面活性剂化学性质的MF高效减水剂改善混凝土的性能。(2)增加含砂率。砂率对混凝土流动及粘聚性有较大影响。一般参数为：比重为，细度模数为，吸水率为2%，含砂率为50%。(3)加大混凝土的水泥含量。按建筑用混凝土配比最小水泥含量的二倍进行配制：即225×2=450(kg/m3)。确定适合的水灰比水灰比满足以下方程：Rp=aRc(C/W-b)式中，Rp——混凝土试配制强度为300MPa；a、b——试验系数，分别为、；Rc——水泥标号，取425水泥；C/W——灰水比。计算可得，C/W=。确定高流态的用水量根据实践经验，坍落度控制在至21cm能满足灌注桩要求，本次取坍落度为。Gv=10/3(S+K)式中，Gv——混凝土用水量(kg/m3)；S——坍落度；K——试验常数。当碎石粒径为30mm，K=时，用水量为234kg/m3。三、灌注桩的灌注灌注桩孔的清孔首先利用捞沙卵石的钻头将桩孔内的沙卵石捞出，然后泥浆循环清除孔内的粘土。并且减小孔内泥浆的比重，从而保证在灌注混凝土时，混凝土能顺利地进入孔底，挤压出泥浆。清孔后的泥浆比重一般为。混凝土的灌注灌注之前应进行试灌。在灌注过程中，混凝土将受到泥浆挤压的反作用、导管与混凝土的摩擦阻力，此时混凝土必须以大大超过泥浆的反作用压力才能将孔内的泥浆挤压出孔口。在灌注过程中，导管提升速度要慢，使得混凝土有足够的时间克服摩擦阻力下降。同时使泥浆具有排出的通道，否则，桩基的泥浆的作用下将会出现缩径、夹泥的现象。提升导管时，导管内保留的混凝土要有绝对的压力与泥浆的压力抗衡，以防止泥浆进入导管内。一般导管内的混凝土柱保持在3m至4m长之间。四、成孔过程中易遇到的问题缩径缩径产生的原因在钻进过程中，地应力沿较软岩层释放，因而造成缩径。在钻进过程中，钻进压力大，钻速过快，使得钻头很快穿过淤泥、淤泥质土层。当钻速过快时，淤泥便从钻孔周围流向钻孔内，导致其侧压力与孔内泥浆力达成平衡，发生缩径甚至卡钻。缩径的防治较为有效地防治缩径的方法有：①实行严格的管理，钻机由有经验的机长专职操作，其它人员不得随意操作；②在钻到淤泥或淤泥质土层时，投入粘土泥膏，使钻机钻进压力减为零；③钻速减慢让钻机在无油压状态空转。为确保钻孔无缩径现象，在成孔完毕后应在易出现缩径现象的地层中扫孔一到二次。坍孔坍孔产生的原因分析坍孔产生的原因是多方面的，主要包括：遭遇预先未料到的复杂地质情况，以及施工中泥浆稠度过低，释放量远大于泥浆对孔壁的压力等。处理办法为了防治复杂地层情况带来的坍孔问题，首先应认真审阅该工程地质勘察报告，对地层情况做到心中有数。若报告中未提及此类异常情况而导致施工过程中坍孔的话，则应分别对待。(1)在成孔过程中坍孔，其补救措施有二个：一是避开该桩位；二是回填原桩位，待密实后再钻进。(2)在灌注过程中坍孔，其补救措施为：一是回填原桩孔，并在原桩附近补加梅花桩或扁担桩，合格即可。二是若工程质量要求高，不允许采用上述常规方法时，可用硬片石等将原孔全部回填，待其密实后，用冲击钻再重新钻进即可。防止泥浆稠度过低而造成的坍孔问题，只须加大泥浆比重到适当程度即可。一般泥浆性能指标取为：粘度为18s～22s，含沙量≤4%，胶体率≥90，比重为左右。斜孔斜孔产生的原因斜孔极易发生在软硬岩层交替的层位。由于钻进压力过大，钻头沿软弱层面偏斜而造成。孔斜轻则影响钢筋笼的下放，重则影响桩的承载能力，这是成桩过程中不允许出现的质量事故。防治措施为了防止孔斜，在钻进过程中需要保持钻速均匀或加重块。对于已发生倾斜的孔，需要扫孔纠正；若纠正无效，可在孔中回填粘土、块石等。偏孔在以上时需要重新钻进。沉渣与泥皮过厚桩底沉渣是影响桩承载能力的重要因素，要求水下灌注桩底沉渣厚度不得超过30cm。但在施工过程中，常有不少桩的桩底沉渣仍满足不了此要求。其原因主要是由于泥浆性能不符合要求，只有当泥浆比重大于沉渣比重时，沉渣才可被返出孔口，但若泥浆比重过大，又会造成孔壁泥皮过厚，影响桩的承载力特别是摩擦桩的承载力。因此，正确地控制泥浆性能在钻孔灌注桩的施工过程中起着重要的作用。五、灌注过程中易遇到的问题导管堵塞导管堵塞的防治：在组装导管时要严格检查，检查导管内有无局部内凸，导管连接处是否密封。搅拌砼时应严格控制混凝土骨料规格、坍落度和搅拌时间，尽量避免砼在导内停留时间过长。另外，灌注时也应避免导管内形成高压气囊而破坏导管的密封圈导致导管漏水。施工可在允许的导管埋入深度范围内，略为提升导管，或采用提升后骤然下插导管的动作来抖动导管的办法。如果仍不能消除，则应停止灌注.用长杆加以疏通。埋管埋管原因分析埋管经常发生在灌注过程中。导管允许埋入砼面下的最大深度与砼拌物流动性保持时间、砼的初凝时间、砼面在钻孔内的上升速度、导管直径等因素有关，当导管埋入砼面下的深度过大时，上面砼已初凝，使得导管内混凝土无法顺利流动就会发生埋管。防冶方法时刻注意导管埋深的控制。准确测量砼面的深度位置和勤拆导管，一般砼面每上升4m～5m就可拆除相应数量的导管。六、提高水利工程施工质量的措施认真做好勘察设计、保证工程质量，确保万无一失。在水利工程建设项目确定以后，设计就成为基本建设的关键问题了。在建设的时候能不能加快速度、保证质量、节约投资，在建成后能不能获得最大的经济效果，设计工作起着决定作用。一个先进的设计，应是采用先进的工艺和设备，合理地布置场地，组织好生产流程，应有利于提高生产效益，降低成本，提高质量。规范建设单位市场行为，落实项目法人职责，做到责、权分明。①项目法人是项目建设的责任主体，对工程质量负总责。②要严格按基本建设程序办事，杜绝“三边”工程。③要依法组织招标，并签订有关合同。④要严格挑选施工队伍，加强施工现场管理，严禁转包和违法分包行为。⑤要负责按有关验收规程组织或参与验收工作。⑥要按工程实际需要把建设资金落实到位。⑦要鼓励质量创优，实行优质优价，严禁盲目压价。⑧要保证有合理的设计，施工工期，防止盲目抢进度，赶工期的现象。⑨要进一步落实领导责任制，扭转部分领导重效益、轻管理，重进度、轻质量的倾向。强化施工管理、加强监督，保证施工质量。①施工单位质量管理和控制是工程项目质量控制的重点和基础。②要完善施工单位质量保证体系，严格实行质量“三检制”，并使该体系正常、有效运转。③要从操作人员、建筑材料、施工机械、施工工艺和方法、施工环境5个方面做好施工工序质量控制。④要对工程施工环节进行严格的动态控制，做到施工前主动控制，施工中认真检查，施工后严格把关。⑤要加强施工单位内部管理，严格按设计图纸和施工规程、规范、技术标准精心施工。公务员之家 抓好施工质量监督，及时发现问题，及时改正。施工质量控制主要为施工现场的质量监控。在施工过程中应做到：①施工单位要建立完善的工序质量控制体系，及时提交质量统计分析资料和质量控制图表。②及时审核变更设计及其修改的图纸。③对施工作业进行严格的监督和检查，发现违规行为及时纠正。加强质量监督机构自身建设，建立一个明确的、结构完善、系统性的质量管理体系。形成较有效的、一体化的技术和管理程序，并以高效、快捷、科学的方式指导监督站内部的各项工作，逐步提高水利工程质量监督管理水平。结语钻孔灌注桩由于对各种地质条件的适应性强、施工简单易操作且设备投入不是很大，目前，在各类房屋及建筑中都得到了广泛的应用。但该技术因施工过程无法观察，成桩后不能开挖验收，施工中的任何一个环节出现问题，都将会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。因此，必须防止在钻孔过程中及灌注过程中出现的施工质量问题。灌注桩混凝土的配制与建筑混凝土相比具有特殊性，其必须具有较高的流动性，同时还应考虑受到泥浆的侵蚀作用而影响混凝土的性能。钻孔灌注桩具有低噪音、小震动、无挤土，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，在桥梁、水工建筑物、房屋建筑等工程中均有广泛应用。但同时，钻孔灌注桩属永久性的隐蔽工程，其桩基质量非常重要，文中总结并分析了影响钻孔灌注桩施工中常见地问题及质量影响因素，希望可以为类似工程提供借鉴。
要提高钻孔灌注桩成孔质量，必须严防在施工过程中出现以下7个问题：1.孔壁坍塌（1）原因：主要有土质松散，泥浆护壁不良，遇有溶洞、裂缝，护筒内水位过高，钻进速度过快，空钻时间过长，成孔后灌注时间过长等。（2）预防措施：严格根据设计要求及桩位的水文地质情况选择适当的钻进方法，并确定护筒的埋置深度，当钻孔内有承压水时，护筒应高于稳定后的承压水位以上，若地下水位不明，不稳时，则应先做试桩。根据钻孔的工程地质情况、空位、钻机性能、泥浆材料等选择合适的泥浆，在钻进过程中增加取样次数，时刻判明地质及泥浆护壁情况，并做好记录。成孔后，待灌时间一般不大于3小时，因此，钢筋笼在钻进过程中应加工完善。吊装及焊接的过程中要对准孔位并尽量缩短时间，在灌注过程中保持施工质量的情况下，尽量缩短灌注时间。（3）处理方案：一旦发生坍孔，应立即采取相应措施。坍孔不严重时，可回填片石或土到坍孔位以上，采取改善泥浆性能，加高水头，深埋护筒等措施，继续钻进。在坍孔较严重时，则应将钻孔全部回填，待回填稳定后方可重钻。2.孔位倾斜（1）原因：钻机支架不稳，地质松软不均，土层呈倾斜状分布，遇探头石及其他硬物等。（2）预防措施：在钻机就位前，场地必须平整、夯实，钻机就位时，转盘中心与钻架上起吊轮在同一轴线。应尽量采用自重大，钻杆刚度大的钻机。（3）处理：当进入不均匀地层、倾斜状地层以及遇到探头石及其他硬物时，钻进速度要慢，并在倾斜处吊起钻头反复扫钻多次，以削去硬物，使孔位正直，当倾斜严重时，则应回填粘质土至倾斜处以上，待稳定后重新钻进。3.孔底沉渣厚度过大（1）原因：清孔不干净或未进行二次清孔；泥浆比重过小或注入量不足，无法将沉渣浮起；钢筋笼吊放过程中未对准孔位而碰撞孔壁使泥土坍落桩底；清孔后待灌时间过长，致使泥浆重新沉淀等。（2）预防措施：成孔后，应根据设计要求、钻进方法、机具设备条件和地层情况等控制泥浆的比重和粘度，并通过提取泥浆试样，进行泥浆性能指标试验，不得用清水进行置换。钢筋笼吊装时，应使钢筋笼的中心与桩的中心保持一致，避免碰撞孔壁，并采用先进的工艺加快钢筋笼的对接速度，减少空孔时间，防止沉渣重新沉淀。（3）处理方案：灌注混凝土前，应重新测定沉淀厚度，如沉淀量不符合规范要求，则应利用导管进行二次清孔，直至沉淀厚度、泥浆比重等均符合规范要求。并保证首批混凝土的数量，使导管首次埋置深度大于，以利用混凝土的冲击力彻底清除孔底沉渣。4.卡管（1）原因：初灌时导管离孔底太近，防水栓堵管；混凝土的级配或水灰比不正确，流动性、和易性差，出现离析；混凝土中粗骨料粒径过大；混凝土浇筑不连续，在导管中停留时间过长，以及导管进水等等。（2）预防措施：加强对水下混凝土质量的控制，选用级配良好的中砂；控制粗骨料的最大粒径，不得大于导管直径和钢筋笼主筋最小净距的1/4，且小于40mm；控制水灰比，或适当掺加外加剂，保证水下混凝土良好的流动性和和易性；控制导管底与柱孔底的间距，一般为，防止隔水栓卡管；导管使用前应进行水密承压和接头抗拉试验，防止因导管进水导致离析及卡管。（3）处理方案：一旦发生卡管，应分析原因，并将导管拔出，若原混凝土表面尚未初凝，可用新导管重新插入后继续浇筑并采取补强处理；若无法继续灌注，则应将已灌桩做废弃处理，孔内回填稳定后重新成孔。5.钢筋笼上浮（1）原因：主要是由灌注混凝土时的强大冲击力引起的。（2）预防措施：可以在钢筋笼上施压重物，并在上端焊定位筋。当灌注的混凝土顶面距钢筋骨架底部1m左右时，应降低混凝土的灌注速度。当混凝土面进入钢筋笼一定深度后，可适当提升导管，增加钢筋笼的埋深，增加钢筋与混凝土的握裹力，以保证钢筋笼不上浮。6.断桩夹层（1）原因：首批混凝土数量不足，导管拔离混凝土面等。（2）预防措施：严格控制首批混凝土数量，首批混凝土的数量应能满足导管首次埋置深度（≥）和填充导管底部的需要。在灌注过程中，严格控制导管的提升，经常测探井孔内混凝土面的高度，以确定提管高度和拆管节数，防止导管底口拔出已灌混凝土表面。混凝土的埋管深度宜保持在2-6m。（3）处理方案：若一旦由于疏忽或机械制动失误，导致导管底口拔离混凝土表面，则应将导管重新清洗拼装，并塞住底口压入已浇筑混凝土表面以下，然后按初灌混凝土的要求灌注。7.短桩（1）原因：由于施工人员的疏忽，未及时探明混凝土表面高度；在灌注过程中，孔壁局部小塌方，施工人员未发现，未处理，仍按原计算的混凝土量浇筑后即拔离导管。（2）预防及处理：一旦发生短桩，可迅速插入一小直径护筒至原混凝土内，用吸泥机吸出坍方土和沉淀土后重新下导管灌注，但应在上下断层间加以补强。
关于桥梁钻孔灌注桩基础施工中的问题及防治措施理工论文
摘要： 分析了桥梁钻孔灌注桩基础施工中造成质量事故的影响因素，针对钻孔灌注桩施工方法，从钻孔、清孔、钢筋笼制作安装、灌注水下混凝土等方面进行了论述，以提高桥梁钻孔灌注桩基础的施工质量。同时介绍了解决措施，以减少经济损失，加快整个工程的施工进度。 关键词：桥梁；钻孔灌注桩；施工工艺；控制 混凝土桩基础具有质量好、承载能力高、造价低、施工简便的优点，被广泛应用于桥梁基础工程。桩基施工从钻孔到混凝土灌注的每一个工作环节都需要周密的安排和严谨的操作，尤其是施工准备工作，它直接影响到桩基的工程质量，施工中会出现断桩（全断面夹泥、孔洞）和缺陷桩（离析、蜂窝、缩颈等），它直接影响工程的质量，钻孔灌注桩的施工质量直接影响到上部结构的稳定及围护结构的安全。 一、钻孔施工中常见的事故 1.孔位出现偏差 桩位出现偏差的主要原因在计算桩位坐标时失误，由于施工中测量人员计算错误，审核不细导致出现工程事故，所以在桩位放样前测量人员、工程技术人员一定要仔细核算，确保准确无误。 2.停钻换机造成偏位 桥梁工程地质条件比较复杂，对不同的地质应选择相应的钻机。对第四纪河床冲积层（砂土、粘土、黄土、淤泥）一般采用回旋钻机，对风化岩层、河床砂砾石层一般采用冲击式钻机，对复杂的地质条件（地层不均匀）含大块孤石的砂土层，采用冲击钻与回旋钻配合钻孔或采用地质岩芯钻机，换机中钻机就位偏差造成孔位偏差。 3.塌孔 塌孔在灌注桩施工过程中是经常遇到的事。其特征是孔内水位突然下降，孔口有水泡，出渣量显著增加，进尺困难或不进尺，钻机负荷明显增加，若处理不及时将埋钻或造成废孔。当地区水位变化太大时，采用适当的方法保持水头相对稳定。发现塌孔．判明坍塌位置．分析塌孔原因，针对坍塌的情况采取可行的措施，如果坍塌的水量较小可继续钻孔，回填砂和黏质土混合物到塌孔处以上lm～2m继续钻孔。随时注意坍塌数量的变化。若塌孔不能控制，立刻拆除钻机护筒回填钻孔，重新埋设护筒再钻。由于清孔或钢筋骨架吊入造成塌孔时，应立即停止清孔或将钢筋骨架吊出，利用钻孔机具搅动添加泥浆护壁，同时将坍塌物清理干净，待塌孔稳定后重新清孔和安装钢筋骨架。 二、施工工艺 1.钻孔 （1）采用上海探矿机械厂GPS-20型钻机，正循环施工。调整钻头中心与测放好的桩位中心对中，确保钻机就位时钻杆垂直。 （2）报请监理人员检验，同意之后方可开钻。先启动泥浆泵和转盘，使之空转一段时间，待泥浆输到孔内一定数量后，开始钻进。 刚开始时，进尺应适当控制，在护简刃脚处，应低档慢速钻进，使刃脚处有坚固的泥皮护壁。钻至刃脚下1ITI后，可按土质以正常速度钻进。 （3）钻孔过程中每1h～2h检测一次泥浆指标，注意及时调整，使其符合规范要求。每钻进2m～3m检查孔径、竖直度，同时注意土层变化，与地质资料进行核对，若与勘察设计所提供的地质资料不符，要请示监理工程师和设计代表，经判明后再继续钻孔，合理调整钻进速度与钻压等参数。采用减压法钻进，使钻杆维持垂直状态，钻头回转平稳，减少斜孔、扩孔和弯孔的发生。接、卸钻杆的动作要迅速、安全，争取在尽快时间内完成，以免停钻时间过长，增加沉淀。 （4）钻孔中保持孔内的泥浆面（水头）高度，若突然发生泥浆面降低或升高，应立即将钻头提出孔外，向有关人员汇报，查明原因，分析判断发生的情况后再继续钻进。 2.清孔 （1）钻进达到设计标高后，立即进行终孔检查（孔深、孔径、倾斜度等），符合设计要求后进行第一次清孔。 （2）清孔时必须注意保持水头高度为～，同时必须控制好泥浆指标，避免因泥浆相对密度下降导致塌孔。不得用加深钻孔深度的方式代替清孔。 （3）在导管安装完毕后，再次检查孔内泥浆性能指标和孔底沉淀厚度，如不符合规定，应进行第二次清孔。 三、钻孔灌注桩基础施工中的问题及防治措施 钻孔灌注桩的主要问题、产生原因及相应的防治措施列举如下。 1.桩底地基承载力不足 原因：桩端没有支承在持力层上面。 防治措施：这种情况一般出现在复杂地层，这种地层一般最好取芯检验。如不能钻孔取芯，要参照邻近取芯情况，钻速、泥浆返上的`岩屑及钻进情况（一般钻进至微风化岩时，钻头不蹩钻，主要钻杆振动不很厉害，钻进声音感觉较好）、工程地质资料进行综合考虑。 缩径（孔径小于设计孔径）原因：塑性土膨胀。 防治措施：成孔时应加大泵量，加快成孔速度，快速通过。在成孔一段时间，孔壁形成泥皮，孔壁不会渗水，亦不会引起膨胀。如出现缩径．采用上下反复扫孔的办法，以扩大孔径。 桩底沉渣量过大原因：检查不够认真，清孔不干净或没有进行二次清孔。 防治措施：（1）认真检查，采用正确的测绳和测锤（2）一次清孔后，如不符合要求，要采取措施，改善泥浆性能，延长清孔时间。（3）在下完钢筋笼后，再检查沉渣量，如沉渣量超过规范要求，应进行二次清孔。二次清孔可再利用导管进行，即准备一个接头，一头接导管，一头接胶管，在导管下完后，提离孔底0．4m，在接管上接上泥浆泵直接进行泥浆循环。二次清孔能及时有效保证桩底干净。 2.钢筋笼上浮 原因：（1）当砼灌注至钢筋笼下，若此时提升导管且导管底端距离钢筋笼仅有1m左右的距离时，由于浇注的砼自导管流出后冲击力较大，推动了钢筋笼上浮（2）由于砼灌注钢筋笼且导管埋深 较大时，其上层砼因浇注时间较长，已近初凝，表面形成硬壳砼与钢筋有一定握裹力，如果此时导管底端未及时提到钢筋底部以上砼从导管流出后将以一定的速度向上顶升，同时也带动钢筋笼上移。 防治措施：（1）灌注砼过程中，应随时掌握砼浇注标高及导管埋深，当砼埋过钢筋笼底端2～3m时，应及时将导管提至钢筋笼底端以上（2）当发现钢筋笼开始上浮时，应立即停止浇注，并准确计算导管埋深和已浇砼标高，提升导管后再进行浇注，上浮现象即可消除。 断桩原因：（1）灌注砼过程中，因导管漏水或导管提漏而二次下球也是造成夹泥层和断桩的原因。导管提漏有两种原因：一是当导管堵塞时，一般采用上下振击法，使砼强行流出，但如此时导管埋深很少，极易提漏。二是泥浆过稠，如果估算或测砼面难，在测量导管埋深时，对砼浇注高度判断错误，而在卸管时多提，使导管提离砼面，也就产生提漏．引起断桩：（2）灌注时间过长，而上部砼已接近初凝，形成硬壳，而且随时间增长，泥浆中残渣将不断沉淀，从而加厚了积聚在砼表面的沉淀物，造成砼灌注极为困难，造成堵管与导管拔不上来，引发断桩事故；（3）导管埋得太深，拔出时底部已接近初凝，导管拔上后砼不能及时冲填，造成泥浆填入，引发断桩。 防治方法：（1）认真做好清孔，防止孔壁坍塌；（2）尽可能提高砼浇注速度：一是开始浇砼时尽量积累大量砼，产生极大的冲击力可以克服泥浆阻力。二是快速连续浇注，使砼和泥浆一直保持流动状态，可防导管堵塞：（3）提升导管要准确可靠，灌注砼过程中随时测量导管埋深，并严格遵守操作规程（4）灌注水下砼前检查导管是否漏水、弯曲和缺陷发现问题及时更换。 四、结语 桩基是整个桥梁的命脉所在，是桥梁施工的关键环节，钻孔灌注桩的施工工艺复杂，干扰因素多，施工难度大。在施工中，应结合工程的实际，按照设计文件与施工规范的要求，选取合理的施工工艺，坚持以预防为主的原则，采取有效的措施进行施工控制，及时解决施工过程中出现的各种问题，才能保质保量地完成任务。 参考文献： [1]刘自明.桥梁工程检测
手册[M]，北京：人民交通出版社.2001 [2]交通部第一公路工程总公司．公路施工手册：桥涵（上册）[M].人民交通出版社.2000
加我好友，发个现场实际的灌注桩施组给你，有问题可以问我。
（五）护壁泥浆的拌制1、护壁泥浆要用优质泥浆，保持桩孔不坍、不缩，尤其对较厚的填土及淤泥质土要采用优质泥浆。2、在钻进时，由于旋挖钻机为静态泥浆无循环钻进，且成孔速度快，护壁泥皮薄，据地质勘查资料知本场区存在较厚的软塑性粘土层和粉砂地层，易造成缩孔和塌孔的事故，因而钻进时对泥浆性能要求较高。为了满足施工要求，在制作泥浆时，应注意以下几点：(1)膨润土必须充分水化搅拌，保证浆体均匀一致。造浆后应静置24小时之后方可使用，保证膨润土的充分水化，泥浆各项指标符合要求。(2)泥浆絮凝或沉淀过多时，泥浆必须用空压机送风反复搅动，符合要求后才可送入孔内使用，否则势必会造成孔内沉渣过多或其它孔内事故。(3)为了保证安全连续正常施工确保成孔速度、成孔质量及灌注成桩质量，开孔前泥浆总量应达到设计方量的倍左右方可开钻，质检员、技术员要随时观察泥浆性能的变化，及时检测泥浆的性能，不符合设计要求的泥浆禁止送入孔内，钻进时及时足量补充孔内泥浆，防止孔内泥浆落差太大，即泥浆液面深度低于护筒进浆口30cm以下，而造成孔壁坍塌。尤其不允许浆面落到护筒底以下。在雨天施工时，应注意泥浆性能的变化，及时根据实际情况调整泥浆原料的配比。钻机因故停钻时（如机械故障、修理钻具等），要及时向孔内补充泥浆，保持泥浆高度，以保证孔内安全。二次清孔时沉淀池泥浆容量要大，保证清孔时孔内大量泥沙的有效沉淀，使二次清孔达到设计要求，禁止孔内泥浆低于护筒溢浆口。比重 粘度（S） 含砂量（%）～ 16～22 ≤4(4)施工中做好现场泥浆配置、排污、更换工作，设专人进行泥浆管理，保持泥浆比重在～之间。随时跟踪、检查循环池内泥浆比重、粘度，确保钻进需要。泥浆指标如表： (5)对于固相含量过高，比重、粘度超过规定值，不宜稀释处理的废浆应及时排运出场外处理。(6)当地下水位较高时，为保证钻孔过程不坍孔、缩孔，必须保证孔内水头，且要将泥浆比重调大。在钻进过程中，要及时补浆，确保钻进过程中的水头高度。(7)在泥浆池边设好防护安全栏。(8)为了保护环境，钻孔泥浆经沉淀处理合格后将钻渣运往指定地点。（六）钻孔1、准备好以上工作后，请监理工程师现场检查，钻机开始钻进施工。2、由施工经验丰富的同志担任机班长，负责成孔钻进设备的操作,并对机长进行钻进注意事项交底，强调机长对地质状况进行掌握，要求将地质剖面图和柱状图悬挂在操作室，掌握每根桩的地质情况，根据实测深度并对照地层埋深，判断钻进进度，在地层变化处附近，捞取钻渣样品与地质资料核实，以精确控制换层时的钻进参数，确保成孔质量。3、开钻时应慢速钻进，待导向部位或钻头全部进入地层后，方可加速钻进。但是对于加夹层（粉砂层）钻进时，需要调整泥浆比重到左右，并且采取慢速钻进的方法进行施工。4、旋挖机钻进过程中，钻杆要保持垂直状态，严格控制垂直度在规范允许范围之内。5、钻机钻进过程中应采用减压钻进，即钻机的主吊钩始终要承受的钻压不超过钻具重力之和（扣除浮力）的80％。6、要安排专人定时检查孔内泥浆水头高度，发现不足并及时足量补充。钻孔内泥浆水头高度应不低于护筒排浆孔下30cm，并高于地下水位2米。7、合理控制起钻和下钻时速度，避免激动压力和抽吸力对孔壁的影响。 8、在提钻头除土或因故停钻时，应保持孔内具有规定的水位和要求的泥浆相对密度和粘度。处理孔内事故因故停钻，必须将钻头提出孔外。对于地质状况发生大的变化，旋挖钻机不能钻进时，及时更换小钻头试钻，如果还是不能继续钻进，需要换旋转钻机或冲击钻时，立即派人24小时内调用钻机进场，确保孔壁不坍塌，或发生其他以外情况。9、做好钻孔施工记录，记录必须与实际工序同步，真实、齐全、整洁。孔深、钻速、换层特别是持力层应记录清楚。（七）成孔检测及清孔1、钻孔达到设计标高后，对孔深、孔径进行检查，符合规范要求后方可清孔，准备下钢筋笼。孔深采用测绳进行测量，测绳必须经常进行校正、修订，以保证测量准确。孔径采取下探孔器的方法进行检查，探孔器直径为钢筋笼直径+，探孔器的长度为设计直径的4～6倍。成孔深度和孔径不小于设计值，泥浆比重、含砂率及粘度由试验人员在现场进行测定，泥浆比重为～以内，含砂率小于4%，粘度为16～22s，以上均符合要求后，并经监理工程师验收合格后，才允许钻机移位，并准备清孔、下钢筋笼。2、清孔可采用抽浆方法，在清孔排渣时，必须保证孔内水头高度，防止塌孔。清孔后孔底沉渣厚度不大于100mm，合格后在孔底提出泥浆式样进行性能指标试验，试验结果必须符合相关技术标准要求。钻孔桩成桩检测标准序号 项 目 允 许 偏 差1 孔 径 不小于设计孔径2 孔 深 不小于设计孔深3 孔位中心偏差 不大于50mm4 倾 斜 度 不大于1%5 灌注混凝土前孔底沉渣厚度 不大于设计要求（八）钢筋笼制作、安装1、钢筋笼所用钢筋规格、材质及各项性能指标均应符合设计及规范要求，有出厂证明或检验报告单。原材料进场堆放在钢筋底部衬垫枕木上，确保钢筋堆放离地面高30cm，保证底部排水畅通。钢筋放置过程中，需采用彩条布遮盖防雨防尘。现场施焊的焊缝应按规范要求并抽检试验。 2、设专用胎架和施工平台，按照设计图纸将钢筋笼按要求分段制作，加强箍筋间距按≤2m设置。3、钢筋加工严格按照设计图纸和相关技术规范的要求执行，主筋在制作前必须整直，整直后钢筋弯曲度应不大于长度的1%，并不得有局部弯折。主筋一般应尽量用整根钢筋，分段后的钢筋笼主筋接头应互相错开，接头长度内，同一根钢筋不得有两个接头，配置在接头长度内的受力钢筋，其接头截面积占总截面积百分率小于50%（接头长度为35d）。4、成型钢筋笼吊放、运输、安装，应采取预防变形措施，不得产生运输变形。为防止钢筋笼在吊装、运输、安装过程中变形，对钢筋笼加强筋处进行交叉加固，加固方式采取在钢筋笼内加十字撑的方式，并焊接牢固，当钢筋笼安装就位后将其拆除。钢筋笼分节起吊连接时，采用25t或35t汽车吊机大小钩配合起吊，并将吊点处采用扁担加固并起吊，以防止钢筋笼变形。5、按顺序逐节垂直下放钢筋笼，上下节钢筋笼各主筋应对准校正，节段间在孔口采用帮条焊接方式对称施焊，焊接长度满足规范要求。下钢筋笼时间要尽量缩短，并每隔2米在同一截面上按90度对称安置4个钢筋保护筋。6、桩基检测声测管采用Ф51mm热轧无缝钢管，壁厚3mm。安装声测管钢筋笼的要求将声测管伸入桩底部并用薄钢板堵焊，每隔2m用5号铁丝将声测管绑扎在主筋上及在加强钢筋上焊钢筋环固定，将声测管分节焊接，焊缝牢固、饱满，确保声测管不漏水、不泌水。将声测管内灌满水后，将上部用薄钢板堵焊，以防止钻孔泥浆或混凝土砂浆进入声测管而影响桩基检测。声测管焊接时，必须采用小焊条，防止将声测管焊破漏水。7、钢筋笼起吊时，吊点应拴牢并布置合理，使笼子吊起后处于自然铅垂状态，并无明显变形，下吊钢筋笼骨架过程中，不要碰撞孔壁，要采取措施让其沿孔中心垂直插入。在钢筋笼外侧焊设计图纸上的定位钢筋，以保证保护层的厚度。吊放钢筋骨架入桩孔时，均匀下落，保证钢筋笼居中。钢筋笼下到标高后，要检查钢筋笼顶部的中心偏差，使之＜5cm，待全部入孔经确认符合要求后，将钢筋笼进行固定，避免下沉和灌注混凝土时上浮。8、钢筋骨架制安精度要求见下表：钻孔桩钢筋骨架制作安装标准序号 项 目 允 许 偏 差1 钢筋骨架在承台内埋置长度 ±100mm2 钢筋骨架直径 ±20mm3 钢筋间距 ±(d为钢筋直径)4 加劲筋间距 ±20mm5 箍筋间距或螺距 ±20mm6 钢筋骨架垂直线 1%（九）下导管、二次清孔1、下导管混凝土灌注导管采用快速卡口垂直提升导管。导管使用前进行试拼、水密承压和接头抗拉试验、长度测量、标码等工作，进行水密试验的试压压力不应小于6kg/cm2。导管内壁应光滑平顺，连接紧直，使用一段时间后，应检查其水密性。导管下孔时，必须加密封圈并抹黄油，保证密封，孔内导管必须丈量准确，满足孔深要求，下端出口处应距孔底20－40cm。吊装时，导管位于井孔中央，避免挂碰钢筋笼，并在灌注前进行升降试验。坚持实行导管使用的检查鉴证制度。提升导管时要掌握每次的提升高度，保证埋入深度2～6m，以免混凝土“洗澡”。卸下的导管要及时冲刷干净，绝不允许在连接处和丝扣处有水泥砂浆残留，并按一定编号放置。2、二次清孔导管就位后，立即进行第二次清孔，清孔采取气举反循环进行清孔，清孔后沉渣必须小于100mm才允许灌注混凝土。清孔时要适当转动和升降导管，以利于孔底边部钻渣清出，并注意空压机的送气量，以满足清出沉渣的要求。取泥浆样测试合格，并经监理共同检测孔底沉渣达标后应立即灌注混凝土，若等待时间过厂则在灌注混凝土前重新测定孔底沉淤厚度。（十）混凝土水下灌注1、桩身混凝土采用商品混凝土、砼搅拌车直接送入仓的方法施工。采用导管法进行水下灌注。2、灌注混凝土前应将灌注机具如储料斗、溜槽、漏斗等准备好。3、水下混凝土灌注必须保证良好的和易性，坍落度18cm～20cm，混凝土到达现场后，现场试验室值班技术员在现在再做坍落度试验。4、采用罐车运输混凝土至现场，直接倒入导管内进行灌注，混凝土接近桩顶时，改用吊斗倾倒以提高漏斗高度。5、灌注时要求首批混凝土方量应能满足导管首次埋置深度≥1m和填充导管底部的需要，具体首批混凝土计算见下式：所需混凝土数量可参考公式： V≥ (H1+H2) + h1式中：V－首斗混凝土方量（m3）； D－桩孔直径（m）； H1－桩孔底至导管底端间距，一般为；H2－初次导管埋深m，取； d－导管内径m； H－灌注混凝土时孔深度m； h1－桩孔内混凝土达到埋置深度H2时导管内部混凝土柱平衡导管外；根据公式HWr1=h1r2计算，其中r1为泥浆的比重，取；r2为混凝土的比重，取，h1按最大孔深度H计算，即考虑最不利情况。 桩径最大孔深度H布置及V的计算序号 直径（m） 最大孔深的墩位 最大孔深（m） h1(m) 导管直径(m) 首斗砼方量V(m3)1 Z154 Z171 Z140 、混凝土通过砼搅拌车运送到作业地点后，用汽车起重机配合灌注。为了保证混凝土灌注顺利进行，施工中作好下列工作：（1）灌注水下混凝土前，探测孔底沉淀物厚度，如不能满足要求，则要利用导管按反循环法进行再次清孔。（2）砍球前准备足够的混凝土储备量，保证砍球后导管的埋置深度大于1m以上。（3）砍球前，导管距孔底的高度适当，一般取20～40cm。（4）灌注过程中，注意观察导管内混凝土面下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土面高度。（5）导管埋置深度适当，保证埋置深度不大于6m ，且不小于2m。导管提升缓慢，不挂钢筋笼。（6）混凝土灌注到达钢筋笼底部以下约1m时，适当放慢灌注速度，减小混凝土的冲击力，防止钢筋笼上浮。当混凝土上升到钢筋笼底部以上4m左右时，提升导管，使其底口高于钢筋笼底部2m以上，可恢复正常灌注速度。（7）灌注作业连续进行，不得中途停顿，保证整桩在混凝土初凝期内灌注完成。（8）发现问题，及时分析原因，果断采取措施，避免发生断桩事故。（9）混凝土灌注至桩顶以后，超出设计桩顶30～50cm，然后及时将已离析的混合物及水泥浆等清除干净。（10）每桩按照规范要求取试件2～4组，当桩身混凝土达到其设计强度的70%后，检测桩身混凝土的质量。（11）钻孔桩质量控制标准见下表：钻孔灌注桩实测项目项 次 检 查 项 目 规定值或允许偏差值1 混凝土强度（Mpa） 在合格标准内2 桩 位(mm) 群 桩 100 排 架 桩 503 倾 斜 度 1%4 沉淀厚度(mm) 摩 擦 桩 符合设计要求及施工规范 支 承 桩 5 钢筋骨架标高(mm) ±50（十一）桩头处理及检测待桩基混凝土的强度达到设计强度时,处理桩头混凝土至设计标高,对每根桩都进行小应变检测或超声波检测。（十二）钻孔灌注桩施工的注意事项1、钻孔前熟悉图纸，弄清地质情况，根据地质情况确定钻孔的方案方法，对于地质结构为砂层的地层，施工时一定要调整泥浆比重，尽量保证在左右，以使泥浆护壁可以起到保护孔壁的作用。2、钻孔前检查确认孔位地下是否有管线，光缆或其他物体。3、桩轴线的控制：钻机就位施钻时，将钻机底盘调成水平状态，开第一钻时，小心使锥尖对准设计中心，盖上封口板，卡上推钳，试转数圈，用全站仪监控钻杆垂直度，满足要求后，正式开钻，钻进过程中，随时有全站仪监控，保证倾斜度＜1/100。4、碰到岩层无法钻进时，需要更换为回旋钻机或冲孔钻机进行施工。在开孔前就配备回旋钻机或冲孔钻机以备急用，以缩短钻孔的停放时间，避免坍孔或缩孔情况发生。5、旋挖钻机在钻进过程中，需要加长钻杆或依据地层更换钻头，在此间歇时间内，需要特别注意孔内情况，以防孔内坍孔。6、在钻孔时，钻机必须配置两套钻头以备更换，在钻进至粉砂层或砂层时，需要特别注意泥浆比重、孔内外水头差等，确保钻进安全、有效的进行。7、在桩基施工时，第一根桩基和第二根计划开钻的桩基要错开，需要跳开相邻桩位的桩基，待对角方向的桩基完毕后才开始施工相邻位置的桩基。8、在终孔和清孔后，应对成孔的孔位、孔深、孔形、孔径、垂直度、泥浆比重、孔底沉淀厚度等进行检验，要求满足设计规定。9、在桩基灌注过程中，必须配备一台砂石泵，如由于灌注过程中发生堵管、气阻或导管提离混凝土面，立即用砂石泵抽出已灌注混凝土，重新清孔后再进行灌注。10、对混凝土的强度、级配、坍落度及混凝土的流动性进行检查。混凝土拌合物应有良好的和易性，在运输和灌注过程中应无显著离析、泌水现象，混凝土保证有足够的初凝时间。灌注时应保持足够的流动性，其坍落度宜为180～200mm。混凝土拌和物中宜掺用外加剂、粉煤灰等材料；首批混凝土拌和物下落后，混凝土应连续灌注。11、必须对每根桩做好相应的施工记录，并按规定留取混凝土试验件，做出试压结果。将上述资料整理好，提交有关部门检查、验收。12、在所有的钻孔灌注桩完成以后，必须对施工场地进行清理，所有的钻渣和泥浆必须清理干净。（十三）钻孔及水下混凝土灌注过程中异常事故及处理办法1、坍孔原因分析：①护筒埋置过浅，周围封填不密漏水；②操作不当，如提升钻头或掏渣筒倾倒，或放钢筋骨架时碰撞孔壁；泥浆稠度小，起不到护壁作用；③泥浆水位高度不够，对孔壁压力小；向孔内加水时流速过大，直接冲刷孔壁；④在松软砂层中钻进，进尺太快。预防及处理措施：坍孔部位不深时，可改用深埋护筒，将护筒周围回填土，夯实，重新钻孔；轻度坍孔，可加大泥浆相对密度和提高水位；严重坍孔，用粘土泥膏投入，待孔壁稳定后采用低速钻进；汛期水位变化过大时，应采取升高护筒，增加水头或用虹吸管等措施保证水头相对稳定；提升钻头，下放钢筋管架应保持垂直，尽量不要碰撞孔壁；在松软砂层钻进时，应控制进尺速度，并用较好泥浆护壁。2、钻孔偏斜原因分析：①桩架不稳、钻杆导架不垂直，钻机磨耗，部件松动；②土层软硬不匀，致使钻头受力不均；③钻孔中遇有较大孤石、探头石；④扩孔较大处，钻头摆动偏向一方；⑤钻杆弯曲，接头不正。预防及处理措施：检查、纠正桩架，使之垂直安置稳固，并对导架进行水平与垂直校正和对钻孔设备加以检修；偏斜过大时，填入土石（砂或砾石）重新钻进，控制钻速；如有探头石，宜用用冲孔机低速将石打碎，倾斜基岩时，可用混凝土填平，待其凝固后再钻。3、卡钻原因分析：①孔内出现梅花孔、探头石、缩孔等未及时处理；②钻头被坍孔落下的石块或误落入孔内的大工具卡住；③入孔较深的钢护筒倾斜或下端被钻头撞击严重变形。预防及处理措施：对于向下能活动的上卡，可用上下提升法，即上、下提动钻头，并配以将钻杆左右拔移、旋转；卡钻后不宜强提，只宜轻提，经提不动时，可用小冲击钻锥冲或用冲、吸的方法将钻锥周围的钻渣松动后再提出；施工中注意保持护筒垂直，防止倾斜；钻头尺寸应统一，下钻应控制钻进速度，不要过快。4、扩孔及缩孔原因分析：①扩孔是因孔壁坍塌或钻机摆过大所致；②缩孔原因是钻锥磨损过甚，焊补不及时或因地层中有软塑土，遇水膨胀后使孔径缩小。预防及处理措施：注意采取防止坍孔和防止钻锥摆过大的措施；注意及时焊补钻锥，并在软塑地层采用失水率小的优质泥浆护壁；已发生缩孔时，宜在该处用钻锥上下反复扫孔以扩大孔径。5、沉碴厚度超标原因分析：清孔泥浆含砂率大、胶体率太小、比重过大。预防及处理措施：控制清孔后泥浆比重小于，保证泥浆的粘度、含沙量、胶体率等满足规范要求，并进行二次清孔，直到满足设计要求。6、水下混凝土灌注时导管进水原因分析：首批混凝土储量不足，或导管底口距孔底间距过大，混凝土下落后不能埋住导管底口以致泥水从底口进入。预防及处理措施：将导管和钢筋笼提出，将散落在孔底的混凝土拌合物用空气吸泥机或抓斗清除，重新灌注。7、导管卡管原因分析：①初灌时隔水栓卡管，或由于混凝土本身的原因如坍落度过小、流动性差、粗骨料过大、拌合物不均匀产生离析、导管接缝处漏水、大雨中运混凝土未加遮盖使混凝土中的水泥浆被冲走，粗骨料集中造成堵塞；②机械发生故障和其他原因使混凝土在导管内停留时间过长，或灌注时间持续过长，最初灌注的混凝土已经初凝，增大了管内混凝土的下落阻力，混凝土堵在管内。预防及处理措施：准备备用机械、掺入缓凝剂，做好配合比，改善混凝土的性能。拔管、吸渣重灌。8、钢筋笼上浮原因分析：导管埋深控制不好。固定钢筋笼的撑杆刚度不够。预防及处理措施：控制导管底口的位置及埋深，在混凝土接近钢筋笼底口时，加大导管埋深，并减缓灌注过程；加强撑杆，增加钢管支撑。
常见的钻孔（包括清孔时）问题及处理方法分述如下：坍孔各种钻孔方法都可能发生坍孔问题，坍孔的特征是孔内水位突然下降，孔口冒细密的水泡，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①泥浆相对密度不够及其它泥浆性能指标不符合要求，使孔壁未形成坚实泥皮。②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，或钻孔通过砂砾等强透水层，孔内水流失等而造成孔内水头高度不够。③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。④在松软砂层中钻进进尺太快。⑤提出钻锥钻进，回转速度过快，空转时间太长。⑥水头太高，使孔壁渗浆或护筒底形成反穿孔。⑦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），使孔内水位低于地下水位。⑧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停顿时间过长。⑨吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。、坍孔的预防和处理①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。②发生孔口坍塌时，可立即拆除护筒并回填钻孔，重新埋设护筒再钻。③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，如坍孔严重时应全部回填，待回填物沉积密实后再行钻进。④清孔时应指定专人补浆（或水），保证孔内必要的水头高度。供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中，可免冲刷孔壁。应扶正吸泥机，防止触动孔壁。不宜使用过大的风压，不宜超过倍钻孔中水柱压力。⑤吊入钢筋骨架时应对准钻孔中心竖直插入，严防触及孔壁。 钻孔偏斜各种钻孔方法可能发生钻孔偏斜问题。、偏斜原因①钻孔中遇有较大的孤石或探头石②在有倾斜的软硬地层交界处，岩面倾斜钻进；或者粒径大小悬殊的砂卵石层中钻进，钻头受力不均。③扩孔较大处，钻头摆动偏向一方。④钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷、位移。⑤钻杆弯曲，接头不正。、预防和处理①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。②由于主动钻杆较长，转动时上部摆动过大。必须在钻架上增设导向架，控制杆上的提引水龙头，使其沿导向架对中钻进。③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。掉钻落物钻孔过程中可能发生掉钻落物问题。、掉钻落物原因①掉钻落物原因卡钻时强提强扭，操作不当，使钻杆或钢丝绳超负荷或疲劳断裂。②钻杆接头不良或滑丝。③电动机接线错误，钻机反向旋转，钻杆松脱。④转向环、转向套等焊接处断开。⑤操作不慎，落入扳手、撬棍等物。、预防措施①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。②经常检查钻具、钻杆、钢丝绳和联结装置。、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首先清孔，使打捞工具能接触钻杆和钻锥。糊钻和埋钻糊钻和埋钻常出现于正反循环回转钻进中，糊钻的特征是在细粒土层中钻进时进尺缓慢，甚至不进尺出现憋泵现象。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解决泥包糊钻，选用刮板齿小、出浆口大的钻锥；严重糊钻，应停钻，清除钻渣。对钻杆内径、钻渣进出口和排渣设备的尺寸进行检查计算。扩孔和缩孔扩孔比较多见，一般表局部的孔径过大。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，扩孔发生原因与坍孔相同，轻则为扩孔，重则为坍孔。若只孔内局部发生坍塌而扩孔，钻孔仍能达到设计深度则不必处理，只是混凝土灌注量大大增加。若因扩孔后继续坍塌影响钻进，应按坍孔事故处理。缩孔即孔径的超常缩小，一般表现为钻机钻进时发生卡钻、提不出钻头或者提外鸣叫的迹象。缩孔原因有两种：一种是钻锥焊补不及时，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。各种钻孔方法均可能发生缩孔。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要求为止。对于有缩孔现象的孔位,钢筋笼就位后须立即灌注,以免桩身缩径或露筋.梅花孔（或十字孔）常发生在以冲击锥钻进时，冲成的孔不圆，叫做梅花孔或十字孔。、形成原因①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。②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。③操作时钢丝绳太松或冲程太小，冲锥刚提起又落下，钻头转动时间不充分或转动很小，改换不了冲击位置。④有非匀质地层，如漂卵石层、堆积层等易出现探头石，造成局部孔壁凸进，成孔不圆。、预防办法①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。②选用适当粘度和相对密度的泥浆，并适时掏渣。③用低冲程时，每冲击一段换用高一些冲程冲击，交替冲击修整孔形。④出现梅花孔后，可用片、卵石混合粘土回填钻孔，重新冲击。卡锥常发生在以冲击锥钻进时。、原因①钻孔形成梅花形，冲锥被狭窄部位卡住。②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。③伸入孔内不大的探头石未被打碎，卡住锥脚或锥顶。④孔口掉下石块或其它物件，卡住冲锥。⑤在粘土层中冲击冲程太高，泥浆太稠，以致冲锥被吸住。⑥大绳松放太多，冲锥倾倒，顶住孔壁。 、处理方法①当为梅花卡钻时，若锥头向下有活动余地，可使钻头向下并转动直径较大方向提起钻头。也可松一下钢丝绳，使钻锥转动一个角度，有可能将钻锥提出。②卡钻不宜强提以防坍孔、埋钻。宜用由下向上顶撞的办法，轻打卡点的石头，有时使钻头上下活动，也能脱离卡点或使掉入的石块落下。③用较粗的钢丝绳带打捞钩或打捞绳放进孔内，将冲锥勾往后，与大绳同时提动，或交替提动，并多次上下、左右摆动试探，有时能将冲锥提出。④在打捞过程中，要继续搅拌泥浆，防止沉淀埋钻。⑤用其它工具，如小冲锥、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。⑥用压缩空气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。⑦使用专门加工的工具将顶住孔壁的钻头拨正。⑧用以上方法提升锥无效时，可试用水下爆PO提锥法。将防水ZHA药（小于1kg）放于孔内，沿锥的滑槽放到锥底，而后引爆，震松卡锥，再用卷扬机和链滑车同时提拉，一般是能提出的。外杆折断常见于旋挖转钻机。、折断原因①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。②钻进中选用的转速不当，使钻杆所受的扭转或弯曲等应力增大，因而折断。③钻杆使用过久，连接处有损伤或接头磨损过甚。④地质坚硬，进尺太快，使钻杆超负荷工作。⑤孔中出现异物，突然增加阻力而没有及时停钻。、预防和处理①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丝扣完好，以螺丝套连接的钻杆接头要有防止反转松脱的固锁设施。②钻进过程中应控制进尺速度。遇到坚硬、复杂的地质，应认真仔细操作。③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。④在钻进中若遇异物，须以处理后再钻进。⑤如已发生钻杆折断事故，可按前述打捞方法将掉落钻杆打捞上来。并检查原因，换用新或大钻杆继续钻进。钻孔漏浆、漏浆原因①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。②护筒埋置太浅，回填土夯实不够，致使刃脚漏浆。③护筒制作不良，接缝不严密，造成漏浆。④水头过高，水柱压力过大，使孔壁渗浆。、处理办法①凡属于第一种情况的回转钻机应使用较粘稠或高质量的泥浆钻孔。冲击钻机可加稠泥浆或回填粘土掺片石、卵石反复冲击增强护壁。②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办理。如接缝处漏浆不严重，可由潜水工用棉、絮堵塞，封闭接缝。如漏水严重，应挖出护筒，修理完善后重新埋设。 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------12.钻孔桩断桩常见事故及处理首批混凝土封底失败事故原因和预防措施⑴导管底距离孔底大高或太低。原因：由于计算错误，使导管下口距离孔底太高或太低。太高了使首批砼数量不够，埋不了导管下口（1m以上）。太低了使首批砼下落困难，造成泥浆与混凝土混合。预防措施：准确测量每节导管的长度，并编号记录，复核孔深及导管总长度。也可将拼装好的导管直接下到孔底，相互校核长度。⑵首批砼数量不够。原因：由于计算错误，造成首批砼数量不够，埋管失败。预防措施：根据孔径、导管直径认真计算和复核首批砼数量。⑶首批混凝土品质太差。原因：首批砼和易性太差，翻浆困难。或坍落度太大，造成离析。预防措施：搞好配合比设计，严格控制混凝土和易性。⑷导管进浆。导管密封性差，在首批砼灌注后，由于外部泥浆压力太大，渗入导管内，造成砼与泥浆混和。处理办法首批混凝土封底失败后，应拨出导管，提起钢筋笼，立即清孔。供料和设备故障使灌注停工事故原因和预防措施原因:由于设备故障，混凝土材料供应问题造成停工较长时间，使混凝土凝结而断桩。预防措施：施工前应做好过程能力鉴定，对于部分设备考虑备用；对于发生的事故应有应急预案。处理方法⑴如断桩距离地面较深，考虑提起钢筋笼后重新成孔。⑵如断桩距离地面较浅，可采用接桩。⑶如原孔无法利用，则回填后采取补桩的办法。灌注过种中坍孔事故原因和预防措施原因：由于清孔不当、泥浆过稀、下钢筋笼时碰撞孔壁、致使在灌注过程中发生坍孔。预防措施：详见第节。处理办法⑴如坍孔并不严重，可继续灌注，并适当加快进度。⑵如无法继续灌注，应及时回填重新成孔。导管拨空、掉管。事故原因和预防⑴导管拨空原因：由于测量和计算错误，致使灌注砼时导管拨空，对管内充满泥浆；或导管埋深过少，泥浆涌入导管。预防措施：应认真测量和复核孔深、导管长度；应对导管埋深适当取保守数值。⑵掉管原因：导管接头连接不符合要求；导管挂住钢筋笼，强拉拉脱等。预防措施：每次拆管后应仔细重新连接导管接头；导管埋深较大时应及时拆管。处理办法⑴混凝土面距离地面较深时应重新成孔。⑵混凝土面距离地面较浅可采取接桩办法。灌注过程中混凝土上升困难、不翻浆。事故原因⑴混凝土供料间隔时间太长，灌注停顿，混凝土流动性变小。⑵混凝土和易性太差。⑶导管埋深过大。⑷在灌注将近结束时,由于导管内混凝土柱高减小,超压力降低。⑸导管外的泥浆及所含渣土稠度增加,相对密度增大。补救措施：⑴提起导管，减少导管埋深。⑵接长导管，提高导管内混凝土柱高。⑶可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀土。灌注高度不够事故原因和预防原因：测量不准确；桩头预留量太少。预防措施：可采用多种方法测量，确保准确；桩头超灌预留量可适当加大。处理办法挖开桩头，重新接桩处理。-----------------------------------------------------这是我们技术交底总结出来的原创作品，希望您满意。
（一）钻柱设计
钻柱是指方钻杆至钻头之间的钻具管串的总称。
1）钻柱设计原则：满足抗拉强度、抗挤强度等要求，保证钻柱安全工作。尽量减轻钻柱重量，在现有抗负荷能力下钻更深的井。
2）钻柱尺寸选择：钻柱尺寸的选择首先取决于钻头尺寸和钻机的提升能力，同时，还应考虑地质条件、井身结构、钻具供应以及防斜措施等。
3）钻铤长度的确定：保证在最大钻压时钻杆不承受压缩载荷，即中性点始终处在钻铤上。钻铤长度可由相关经验公式计算确定。
4）钻杆柱强度设计：钻杆柱的设计主要考虑抗拉强度来设计，按照抗拉强度确定其可下深度。
（二）钻具组合设计
钻井中常用的钻具组合包括稳斜钻具、防斜钻具、造斜钻具、增斜钻具、几何导向钻井系统和地质导向钻井系统等（王建学等，2006）。
钻具组合设计原则：能有效地控制井斜全角变化率及井斜角，保证井身质量；钻头工作的稳定性高，能施加较大钻压，有利于提高钻速；为了起下钻顺利并降低成本，在可能的条件下钻具组合尽量简化。
（1）稳斜钻具
稳斜钻具的作用是使井眼轨迹沿着当前井底切线方向，保持井斜角和方位角不变钻进。采用刚性满眼钻具结构，通过增大下部钻具组合的刚性，控制下部钻具组合在外力作用下的变形达到稳定井斜和方位的效果。
常用的稳斜钻具组合是：钻头＋钻头稳定器＋短钻铤＋稳定器＋单根钻铤＋稳定器＋钻铤＋钻杆。
（2）降斜和防斜钻具
降斜钻具用于定向井中以及直径纠斜时降低井眼轨道的井斜角。防斜钻具用于直井中抑制和防止井斜的产生。
降斜和防斜钻具一般采用钟摆钻具组合，利用钻具自身重力产生的钟摆力实现降斜，根据设计井眼轨道要求和井斜角大小，设计钻头与稳定器之间的距离，便可改变钟摆力的大小。
（3）造斜钻具和增斜钻具
造斜钻具用于从直井段沿一定方向钻出斜井段。增斜钻具用于增加斜井段待钻部分的井斜角。常用的造斜钻具组合为弯接头＋井下动力钻具、各种弯外壳井下动力钻具。
普通的增斜钻具是指转盘钻增斜钻具，利用杠杆原理，采用双稳定器或三稳定器设计，近钻头足尺寸稳定器作为支点，根据钻铤的刚性和增斜率大小设计第二个稳定器和钻头之间的距离。
（4）地质导向钻井系统
地质导向钻井系统由钻头、导向马达、无线随钻测井仪、无线随钻测斜仪和地面计算机系统组成，特点是不需要起下钻就可以连续完成造斜、增斜、降斜、扭方位、稳斜等钻进方式，并且可以随时测得地层参数，及时修改地质设计和井眼轨迹。
地质导向钻井是一项国际前沿的钻井技术，对保护油气层，提高钻井成功率、降低作业风险，提高钻井效率和降低钻井成本均具有显著的效果。
钻柱组合设计
由理论计算可知，单一尺寸钻柱的许下深度是有限的，往往不能满足深井和超深井的要求。要使钻柱有更大的许下深度，可采取改变钻柱的组成，即减轻下部钻柱重量的方法。深井、超深井复合钻柱一般是由不同规格（上大下小）、同种规格不同壁厚（上厚下薄）、不同钢级（上高下低）或不同材质（上钢下铝）的钻杆组成。该种钻柱结构比起单一规格尺寸的钻柱来说优点众多，其既能满足强度要求，又能减轻整个钻柱重量，也可在现有钻机负荷能力下钻达更大的井深。作用于钻柱上的力较为复杂，如拉力、压力、弯曲力矩、扭矩等，但其中经常作用且数值较大的力为拉力。因此，在组合钻柱设计中，应以拉伸计算为主，再通过一定的设计安全系数来考虑起下钻时的动载荷以及其他应力的作用。
设计参数
对于科学超深井13000m钻柱的设计来讲，以依托现有技术开展相关设计为主；以钻杆材料深化、深度研究及铝合金钻柱设计为辅；并结合关键技术问题给出合理的建议，钻柱设计方案多样化，即备选方案的提出。“科学超深井钻探技术方案预研究”项目总体技术方案如下：
1）目标井深：13000m；
2）终孔直径≥152mm，岩心直径≥70mm；
3）全孔取心比例：5%；
4）地层：<6000m为沉积岩、＞6000m为结晶岩；
5）最高井温：400℃；
6）岩心采取率：牙轮取心40%，金刚石取心80%；
7）超深井井身结构和套管程序，见表。
各段钻柱长度的确定
（1）钻铤长度的确定
一般的钻柱是由钻铤柱和上部钻柱两部分组成。在确定各段钻柱长度之前，要先确定钻铤柱的长度，其原则是中和点位于钻铤柱内，可用下式计算：
科学超深井钻探技术方案预研究专题成果报告（上册）
式中：Lc为钻铤的长度，m；Pmax为最大钻压，N；Sn为安全系数；qc为钻铤空气中单位长度的重量，N/m；Kf为浮力系数。
（2）各段钻杆长多的确定
各段钻柱长度应自下而上地进行确定。钻铤上面第一段钻柱的最大长度L1可由下式确定：
科学超深井钻探技术方案预研究专题成果报告（上册）
式中：L1为第一段钻柱的最大长度，m；Pa1为第一段钻柱的最大允许静拉负荷，N；q1为第一段钻杆的每米重量，N/m。
对于复合钻柱，每种钻杆都有其最大设计长度，那么第二段、第三段、第四段的长度可按下式计算：
科学超深井钻探技术方案预研究专题成果报告（上册）
式中：Pa2，Pa3，Pa4分别为第二、三、四段钻柱的最大允许静拉负荷，N；q2，q3，q4分别为第二、三、四段钻柱的每米重量，N/m；α为考虑连接件后钻杆质量增加的系数，对接头连接α=，对接箍α=。
科学超深井钻柱的设计
科学超深井设计井深13000m、钻井液密度、钻头尺寸、设计最大钻压200kN，钻柱组合为：钻铤+（或）钢钻杆+方钻杆，钻杆性能参数见表。
本设计有四套方案，以方案一为例。该设计方案钻柱为类外平结构，钻杆规格选择立足于API标准，即在现有成熟技术条件下进行的钻柱设计。
（1）确定钻铤长度
钻铤，内径为，qc=，，按中和点方法计算Lc。
科学超深井钻探技术方案预研究专题成果报告（上册）
（2）第一段钻柱长度
钻铤上面用，壁厚，qc=，按设计系数计算最大允许静拉负荷为P1，按设计拉力余量Kδ=800kN计算最大允许静拉负荷为P2（均按钻杆最小屈服强度计算）。
科学超深井钻探技术方案预研究专题成果报告（上册）
因为P1>P2，因此，第一段钻杆可下长度由P2确定，即：
科学超深井钻探技术方案预研究专题成果报告（上册）
（3）第二段钻柱长度
第一段钻柱上面用，壁厚，qc=，按设计系数计算最大允许静拉负荷为P1，按设计拉力余量Kδ=800kN计算最大允许静拉负荷为P2（均按钻杆最小屈服强度计算）。
科学超深井钻探技术方案预研究专题成果报告（上册）
因为P1>P2，因此，第二段钻杆可下长度由P2确定，即：
科学超深井钻探技术方案预研究专题成果报告（上册）
（4）第三段钻柱长度
第二段钻柱上面用，壁厚，qc=，按设计系数计算最大允许静拉负荷为P1，按设计拉力余量Kδ=800kN计算最大允许静拉负荷为P2（均按钻杆最小屈服强度计算）。
科学超深井钻探技术方案预研究专题成果报告（上册）
因为P1>P2，因此，第三段钻杆可下长度由P2确定，即：
科学超深井钻探技术方案预研究专题成果报告（上册）
（5）第四段钻柱长度
第三段钻柱上面用，壁厚，qc=，按设计系数计算最大允许静拉负荷为P1，按设计拉力余量Kδ=800kN计算最大允许静拉负荷为P2（均按钻杆最小屈服强度计算）。
科学超深井钻探技术方案预研究专题成果报告（上册）
因为P1
2，因此，第四段钻杆可下长度由P1确定，即：
科学超深井钻探技术方案预研究专题成果报告（上册）
（6）第五段钻柱长度
第四段钻柱上面用，壁厚，qc=，按设计系数计算最大允许静拉负荷为P1，按设计拉力余量Kδ=800kN计算最大允许静拉负荷为P2（均按钻杆最小屈服强度计算）。
科学超深井钻探技术方案预研究专题成果报告（上册）
因为P1
2，因此，第五段钻杆可下长度由P1确定，即：
科学超深井钻探技术方案预研究专题成果报告（上册）
1300m超深井钢钻柱设计方案一至方案四详见表至表。
表 13000m超深井井身结构和套管程序
表 钢钻杆性能参数表
表 13000m超深井钢钻柱设计（方案一）
表 13000m超深井钢钻柱设计（方案二）
表 13000m超深井钢钻柱设计（方案三）
表 13000m超深井钢钻柱设计（方案四）
组合方案有限元优化分析
相关文献可以看出，对于钻柱的整体力学性能分析有两种途径，即三维杆单元，主要用于计算钻柱整体与井壁的碰撞接触分析；三维管单元，主要用于分析考虑钻柱整体在井下承受内、外钻井液静水压力时整体的应力和变形。而无论是其那一种，都属于包含两个节点的一维单元，即空间上的一维线单元，每个单元包含两个节点，每一个节点具有6个自由度（图是一个2节点空间管单元的节点位移和节点力），即6个广义位移和6个广义力：
科学超深井钻探技术方案预研究专题成果报告（上册）
式中：ui，vi，wi分别为节点i在局部坐标系中三个方向的线位移；θxi，θyi，θzi分别为节点i在处截面绕三个坐标轴的转动角位移；θxi为横截面的扭转；θyi，θzi分别为横截面在xz，xy坐标面内的转动；Nxi为节点i的轴向力；Nyi，Nzi为节点i在xy，xz面内的剪力；Mxi为节点i处横截面上的扭矩；Myi，Mzi分别为节点i在xz，xy面内的弯矩。
图 二节点空间管单元
假设管单元横截面积为A，在xz面内横截面惯性矩为Iy，在xy面内横截面惯性矩为Iz，单元的扭转惯性矩为J。因此，长度为l，材料弹性模量和剪切模量分别为E、G的2节点空间杆单元在单元局部坐标系内的刚度矩阵Ke可以表示为：
科学超深井钻探技术方案预研究专题成果报告（上册）
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组合方案静力学有限元分析
针对四种钻柱组合方案（见表～）进行拉伸、扭转、拉扭、弯曲等性能有限元分析，确定不同工况下各钻柱的变形和应力分布情况，并确定钻柱使用极限的深度，综合各因素优选出最佳钻柱组合方案。
（1）基本假设
在对钻杆柱进行建模时，做了如下基本假设：①钻柱始终保持圆形截面形式，其材料性质保持不变；②忽略钻柱上螺纹连接接头的影响。
（2）单元选取
在Abaqus中选择Pipe31单元，即三维线性管单元作为钻柱的单元类型。Pipe31是三维线性（即一次）管单元，是一类特殊的梁单元，也是一维单元。这类单元不仅可以模拟拉伸、压缩、扭转和弯曲，而且还能够模拟管的内、外压及摩擦阻力等。
（3）钻柱模型
下面以方案一中的组合钻柱模型为例加以说明。
图中，由下往上依次为Φ×钻铤（红色，245m）、Φ×钻杆（蓝色，7029m）、Φ×钻杆（绿色，2135m）、Φ×钻杆（紫色，1831m），Φ×钻杆（红色，1322m）、Φ×钻杆（绿色，438m）。单元尺寸为2m，单元总数为6502。
（4）边界条件
实际工作状态下，井口装置对于整个钻柱而言有两个作用：传动及固定。因为，只有在一些方向上限制了其相应的移动或转动，才能在其他方向上获得较好的传动效果，故最上端钻柱的上端横截面的边界条件简化为空间固定端约束较为合适，即约束端点处的三个平动自由度ux，uy，uz和三个绕坐标轴旋转的转动自由度Rx，Ry，Rz。
处于井眼中的钻铤，无论是钻进还是起下钻，其最底端横截面的横向位移始终很小，而其他自由度不受约束，故在钻铤端面的边界条件简化为只约束其横截面内的自由度ux，uz（图）。
图 复合钻柱模型图
（5）初始载荷
无论复合钻柱是在那种工况条件下，都必须受到自身重力、钻井液浮力、钻井液对内、外壁的静水压力作用。
1）重力［图（a）］：重力密度ρg（ρ为钻杆密度，g为重力加速度，）、方向沿y轴负向；
2）浮力［图（b）］：压力集度ρfgh（ρf为钻井液密度，；h-局部坐标系（R，T，Z）中Z的值），作用于不同横截面钻杆柱连接的截面处；
3）内、外压力［（c）］：压力集度ρfgh，作用于钻柱的内、外表面。
图 载荷示意图
（6）工况条件
抗拉，使钻杆整体施加向上6m/s2的加速度，即施加向下的惯性力；在钻杆施加沿y轴向下的阻力。
扭转，钻铤底端横截面施加5000N·m的扭矩。
拉扭，钻铤底端横截面施加5000N·m的扭矩；钻头压力200kN。
弯曲，在钻铤底端横截面施加z方向的力偶矩5000N·m。
（7）分析结果
起下钻对于钻柱的破坏危险性最大；从静力学的角度而言，钻进过程中碎岩所需的扭矩载荷对于钻柱的破坏而言，可以忽略；钻柱最危险部位是螺纹接头连接处，尤其对于不等横截面处的螺纹。
从钻柱的实际工况而言，组合钻柱的中下部钻杆可以选择强度较小的管材，以及横截面积较小的钻杆；但是，从动力学角度考虑，下端选用横截面积较大的管材可以减小钻柱在涡动过程中所产生的最大横向位移，从而减轻钻柱与井壁碰撞过程中的正压力和摩阻，进而改善钻柱的横向受力情况。
从四种钻柱组合方案的极限深度分析我们可以发现，四种钻柱的极限深度的差值在1%左右以及综合受力值十分相近，故应将四种方案中对材料的耗费作为判断其是否为最佳的一个方面；同时，从井口机械的功耗和起下钻的提升效率两方面考虑，方案四为最佳选择（表；图～图）。
表 提钻时组合钻柱极限加速度及提升力
图 提钻时各截面轴向力随加速度的变化
图 5000N·m扭矩作用下的切应力分布
图 15rad/s旋转时钻杆等效应力分布
图 200kN钻压时钻杆等效应力分布
图 5000N·m力偶矩、50kN钻压下横向位移曲线
图 5000N·m力偶矩、100kN钻压下横向位移曲线
图 5000N·m力偶矩、150kN钻压下横向位移曲线
图 5000N·m力偶矩、200kN钻压下横向位移曲线
钻柱立根长度优化
以Φ127×规格钻杆为例，分别对1m和2m立根组成钻柱进行拉、扭、弯曲三种工况下的受力特征分析，获得不同工况下的钻杆柱的应力分布情况，以此考察在三种基本荷载作用下，钻柱的应力分布随钻杆长度的变化情况，并以此为依据进而确定单根定尺长度的基本依据。从有限元分析可以看出：
1）从图～图中可以看出，无论是在拉伸、扭转还是弯曲载荷作用下，1m长单根和2m长单根的应力分布状态完全一致；
2）螺纹是钻柱连接必不可少的部分，也是最薄弱环节，应使螺纹接头尽量的少；
3）钻杆的立根长度应以运输、装卸、使用方便等因素作为其选择标准；
4）对于选定的钻杆立根长度，应对其螺纹副进行优化，尽量提升螺纹接头性能。
图 拉伸状态下等效应力分布
图 扭转状态下等效应力分布
图 弯曲状态下等效应力分布
钻柱多场耦合分析
（1）有限元模型
在继承和使用所用模型（包括材料、边界条件、载荷、网格）的基础上，有两处需要做相应变化：
1）材料部分考虑钢材的热膨胀系数，×10-5m/℃；
2）在初始载荷步增加温度场的设定，即井口温度20℃，由此向下温度梯度设定为3℃/100m。
（2）结果分析
从表和图中可以看出，井下温度的变化，对钻柱整体的应力分布影响不大，对于不同钻柱连接面上轴向拉伸力的影响也可以忽略；同时，温度对钻柱的最大提钻加速度的影响也很小［考虑温度时是，见图；忽略温度时是，见图（d）］。
温度对于钻柱的影响仅仅体现于钻柱沿轴向长度的变化，见表。这种额外伸长量的意义在于，在钻柱的钻进过程中，钻铤底端获得的钻进压力要明显大于理论上的预期值。而这种过大的钻压，给钻杆整体的稳定性和振动特征造成的影响是不容忽视的。
图 钻杆柱等效应力分布
表 各种载荷作用下钻杆柱伸长量
图 考虑温度条件下拉伸力随提钻加速度变化