钻孔类毕业论文

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

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。

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