36浅谈混凝土灌注桩的质量控制.docx

毕 业 论 文

题 目 浅谈混凝土灌注桩的质量控制

目 录

摘要 …………………………………………………………………………2
关键词 ………………………………………………………………………2
1. 混凝土灌注桩的种类和施工程序 ………………………………………2
1.1 钻孔灌注桩 ……………………………………………………………2
1.2 沉管灌注桩 ……………………………………………………………2
1.3 人工挖孔灌注桩 ………………………………………………………2
2. 钻孔灌注桩施工的质量控制 ……………………………………………3
2.1 引言 ……………………………………………………………………3
2.2 事前质量控制 …………………………………………………………3
2.3 事中质量控制 …………………………………………………………4
2.4事后质量控制 ……………………………………………………………6
3. 混凝土灌注桩的缺陷及防治措施 ………………………………………7
总结 …………………………………………………………………………8
参考文献 ……………………………………………………………………8

浅谈混凝土灌注桩的质量控制
摘要：混凝土灌注桩在各类土木工程中广泛应用，但灌注桩地下施工不可预计因素多，工程质量较难控制，桩基施工既有机械操作，又有钢筋加工、混凝土拌制和灌注等多种工作，工序种类繁多，影响因素多，稍有不慎可能造成质量事故，因此，施工中必须严格监管质量。
本文介绍了混凝土灌注桩在施工过程中的质量保证措施,并根据实际施工中出现的混凝土灌注桩缺陷与防治措施进行了阐述,使混凝土灌注桩施工质量进一步提高。

关键字：混凝土灌注桩,质量控制,缺陷与防治措施

1、混凝土灌注桩的种类和施工程序
混凝土灌注桩是一种直接在现场桩位上就地成孔，然后在孔内浇筑混凝土或安放钢筋笼再浇筑混凝土而成的桩。按其成孔方法不同，可分为钻孔灌注桩、沉管灌注桩、人工挖孔灌注桩、爆扩灌注桩等
1.1 钻孔灌注桩
钻孔灌注桩是指利用钻孔机械钻出桩孔，并在孔中浇筑混凝土（或先在孔中吊放钢筋笼）而成的桩。根据钻孔机械的钻头是否在土的含水层中施工，又分为泥浆护壁成孔和干作业成孔两种方法
1）泥浆护壁成孔灌注桩施工工艺流程：测定桩位→埋设护筒→制备泥浆→成孔→清孔→下钢筋笼→水下浇筑混凝土。
（2）干作业成孔灌注桩施工工艺流程：测定桩位→钻孔→清孔→下钢筋笼→浇筑混凝土。
1.2 沉管灌注桩
沉管灌注桩是指利用锤击打桩法或振动打桩法，将带有活瓣式桩尖或预制钢筋混凝土桩靴的钢套管沉入土中，然后边浇筑混凝土（或先在管内放入钢筋笼），边锤击或振动边拔管而成的桩。前者称为锤击沉管灌注桩，后者称为振动沉管灌注桩。

沉管灌注桩成桩过程为：桩机就位→锤击（振动）沉管→上料→边锤击（振动）边拔管，并继续浇筑混凝土→下钢筋笼、继续浇筑混凝土及拔管→成桩。
1.3 人工挖孔灌注桩
人工挖孔灌注桩是指桩孔采用人工挖掘方法进行成孔，然后安放钢筋笼，浇筑混凝土而成的桩。为了确保人工挖孔桩施工过程中的安全，施工时必须考虑预防孔壁坍塌和流砂现象发生，制定合理的护壁措施。护壁方法可以采用现浇混凝土护壁、喷射混凝土护壁、砖砌体护壁、沉井护壁、钢套管护壁、型钢或木板桩工具式护壁等多种。以应用较广的现浇混凝土分段护壁为例说明人工挖孔桩的施工工艺流程。
人工挖孔灌注桩的施工程序是：场地整平→放线、定桩位→挖第一节桩孔土方→支模浇筑第一节混凝土护壁→在护壁上二次投测标高及桩位十字轴线→安装活动井盖、垂直运输架、起重卷扬机或电动葫芦、活底吊土桶、排水、通风、照明设施等→第二节桩身挖土→清理桩孔四壁，校核桩孔垂直度和直径→拆上节模板，支第二节模板，浇筑第二节混凝土护壁→重复第二节挖土、支模、浇筑混凝土护壁工序，循环作业直至设计深度→进行扩底（当需扩底时）→清理虚土、排除积水，检查尺寸和持力层→吊放钢筋笼就位→浇筑桩身混凝土。
钻孔灌注桩作为一种基础承载结构和地基支撑的构造形式是施工建设中应用比较普及的技术内容,是一种有效的地基处理方式。近年来在公路工程中被广泛应用于桥梁修建中,但是钻孔灌注桩作为隐蔽工程,其内部质量无法观察,成桩后进行开挖验收,因费用和工期所限都不现实。因此,一般在施工中都把它当作一项关键性工程看待,并选用过硬的施工技术队伍,加强施工质量过程管理,把握和分析施工过程中可能会发生的问题,在施工过程中严把质量关,将一切不良隐患消除在成桩之前。下面就钻孔灌注桩施工过程中的质量控制及桩的缺陷与防治措施谈一些施工体会和经验。

2钻孔灌注桩施工的质量控制
2.1 引言

钻孔灌注桩在各类土木工程中广泛应用，具有抗震性好、承载力大、施工噪音小、可以解决特殊地基沉载力等诸多优点。目前在国内公路桥梁基础工程领域中钻孔灌注桩基础已占据了重要地位，但灌注桩地下施工不可预计因素多，工程质量较难控制，桩基施工既有机械操作，又有钢筋加工、混凝土拌制和灌注等多种工作，工序种类繁多，影响因素多，水下混凝土施工要求严格，稍有不慎，就可能出现孔底沉泥、缩颈、夹渣、断桩等，可能造成质量事故，因此，施工中必须严格监管质量。

2000版GB/T19000-ISO9000族标准中，质量控制的定义是：质量管理的一部分，致力于满足质量要求。钻孔灌注桩施工的质量控制，是指为保证工程合同规定的质量标准对钻孔灌注桩施工进行的质量控制。由于施工阶段是使业主及工程设计意图最终实现并形成工程实物的阶段，也是最终形成工程实物质量的系统过程，所以施工阶段的质量控制也是一个经由对投入的资源和条件的质量控制（事前控制）进而对生产过程及各环节质量进行控制（事中控制），直到对所完成的工程产出品的质量检验与控制（事后控制）为止的全过程的系统控制过程。本文从工程施工角度，对钻孔灌注桩施工的三个阶段质量控制进行分析和讨论。

2.2.事前质量控制事前控制也即施工前准备阶段的质量控制。
2.2.1对施工人员的控制检查灌注桩施工人员的技术资质与条件是否符合要求，选择分包商承担灌注桩施工时，要审查合同是否允许进行分包，确认承包商的技术能力和管理水平能保证按要求完成工程施工，方可允许分包商施工人员进场。

2.2.2对施工方案、工艺的控制施工方案包括施工技术方案和施工组织方案，具体包括：

(1)施工程序的安排：主要是各桩的施工成桩先后次序。

(2)施工机械设备的选择：

1)适应地层特点和施工工艺的要求；成孔机械必须与现场土质、桩径、桩深等要求相适应。

2)适应施工现场的场地大小、场内搬迁、工期要求、供水、供电条件等；

(3)灌注桩施工工艺：主要是成孔、成桩各工序的操作工艺，它是施工方案的核心。 钻孔灌注桩成孔、成桩的一般工艺流程如下图：测量放线定桩位埋设护筒桩机就位调整平整度成孔第一次清孔混凝土搅拌废泥浆排放泥浆沉淀拌制护壁泥浆钢筋笼制作灌注水下混凝土二次清孔、沉渣测定安放导管吊放钢筋笼质量检测成桩质量检测

2.2.3做好施工准备

(1)施工前首先要做好场地平整，探明和清除桩位处的地下障碍物，按平面布置图的要求做好施工现场的施工道路、供水供电、泥浆池和排浆槽等泥浆循环系统、施工设施布置、材料堆放等有关布设。

（2）施工前应逐级进行图纸和施工方案交底，并做好原材料质量检验工作。

（3）护筒位置应埋设准确和稳定，旱地、筑岛处护筒与坑壁之间用粘土分层回填夯实，护筒与桩位中心线偏差不得大于50mm，倾斜度不大于1%，高度宜高出地面0.3m或水面1.0～2.0m.护筒埋置深度应根据设计要求或水文地质情况定， 旱地、筑岛处一般超过杂填土埋藏深度0.2m，在粘性土中不宜小于1m，在砂土中不宜小于1.5m，同时应保持孔内泥浆面高出地下水位1m以上。有冲刷影响的河床，沉入冲刷线不小于1.0～1.5m.

（4）试成桩：目的是核对地质资料，检验所选设备、机具、施工工艺及技术要求是否合适。试成孔过程中，应根据持力层情况，决定选用钻头型式，选择合适的清孔方式。成孔结束后应检验孔径、垂直度、孔壁稳定和沉渣泥浆密度等指标是否满足设计要求，如满足，试成孔的施工工艺参数即为施工时选择工艺参数的依据。

2.3.事中质量控制对测量定位、终孔、清孔，下放钢筋笼、浇灌砼等工序要作为重点设立质量控制点
2.3.1成孔质量的控制
1) 隔孔施工程序。钻孔灌注桩是先成孔,然后在孔内成桩。成孔阶段是依靠泥浆来平衡的,且在进行钻孔灌注桩施工时会使周围的土体松动。故采取较适应的桩距对防止坍孔和缩颈是一项稳妥的技术措施。

2) 孔的垂直度。钻孔灌注桩的垂直度是保证基础承载力和围护结构稳定性、建筑尺寸准确性的重要一环。产生斜孔或弯曲状孔的原因主要是:a. 钻机安装就位稳定性差,钻机作业时振动或钻杆弯曲所致;b. 地面软弱或软硬不均匀时;c. 土层呈斜状分布或土层中夹有大的孤石或其他硬物等情形。对于这些情况,施工前必须认真做好准备,首先将场地夯实平整,轨道枕木宜均匀着地;在不均匀地层中钻孔时,采用自重大和钻杆刚度大的钻机。进入不均硬层、斜状岩层和碰到孤石时,钻速要打慢档;另外安装导正装置也是防止孔斜的简单有效的方法。

3) 确保成孔深度。钻孔的深度是否达到设计要求,往往也影响灌注桩的承载力。在施工过程中自然地面的标高会发生一些变化,为准确地控制钻孔深度,在桩架就位后及时复核底梁的水平标高和桩具的总长度并做好记录,以便在成孔后根据钻杆在钻机上的留出长度来校验成孔达到深度。

4) 泥浆的制备和清孔。清孔则是利用泥浆在流动时所具有的动能冲击桩孔底部的沉渣,使沉渣中的岩粒、砂粒等处于悬浮状态,再利用泥浆胶体的粘结力使悬浮着的沉渣随着泥浆的循环流动被带出桩孔,最终将桩孔内的沉渣清干净。从泥浆在混凝土钻孔桩施工中的护壁和清孔作用可以看出,泥浆的制备和清孔是确保钻孔灌注桩质量的关键环节。根据钻孔灌注桩所处的不同地质条件。在钻孔灌注桩施工过程中必须严格进行工艺控制,不能就地取材,选用高塑性粘土或膨润土拌制泥浆,并根据施工机械、工艺及穿越土层的条件进行配合比设计。灌注桩成孔至设计标高,应充分利用钻杆在原位进行第一次清孔,直到孔口返浆比重持续小于1. 10～1. 20 ,测得孔底沉渣厚度小于50 mm ,即抓紧吊放钢筋笼和沉放混凝土导管。

2.3.2 钢筋笼质量控制
1) 钢筋笼制作质量。钢筋笼制作前首先要检查钢材的质保资料,然后进行取样试验,合格后方可进行钢筋笼制作施工。同时,还要特别注意钢筋笼吊环长度能否使钢筋准确地吊放在设计标高上,由于吊环长度随底梁标高的变化而改变,所以应根据底梁标高逐根复核吊环长度,以确保钢筋的埋入标高满足设计要求。

2) 钢筋笼吊放。在钢筋笼吊放过程中,应逐节验收钢筋笼连接焊缝的质量,对质量不符合规范要求的焊缝、焊口则要进行补焊。在下放时应对准孔位中心,一般采用正、反旋转缓慢地逐步下沉。
2.3.3 混凝土浇筑质量控制

1) 为确保成桩质量,要严格检查验收进场原材料质保书(水泥出厂合格证、化验报告、砂石化验报告) ,如发现实样与质保书不符,应立即取样进行复查,对不合格的材料(如水泥、砂、石、水质) ,严禁用于混凝土灌注桩。

2) 水下混凝土施工级配比设计提高一级,坍落度为18 cm～22 cm ,扩散度为34 cm～38 cm ,导管应离孔底0. 5 m ,混凝土初灌量必须保证能埋住导管0. 8 m～1. 3 m ,导管内放置隔水橡皮球胆。

3) 由于灌注桩不能象上部结构施工那样逐层振捣,而且存在一定的混凝土灌入阻力,在灌注混凝土时必须克服很大的灌入阻力以保证混凝土桩身的质量,所以最好采用大体积混凝土冲击灌注法。每一斗灌注要将2 m3～3 m3 混凝土在大斗中积蓄够量,出料口直接插入导管,然后打开活门一次连续冲击下去。其优点是:a. 功能大、冲击力强。在巨大的冲力作用下,混凝土的向上顶升力和侧向挤压力就有了保证,桩的摩阻力和桩身混凝土密实性都可得到保证;b. 首斗混凝土灌注冲击力大,沉渣、沉淤被溅开,桩端与持力层能较好地结合,确保端承力的发挥;c. 灌注时间短,桩身段骨料分布均匀,桩身段强度得到保证。
2.4桩基质量检测与验收对已完工的钻孔灌注桩进行质量检测与验收，也是对其进行事后质量控制。
质量检测可检验钻孔灌注桩成桩后承载力能否达到设计要求。这里仅指桩身结构完整性（即桩体质量）及桩承载力检测。桩身结构完整及桩的承载能力检测有钻芯法、动测法、声波透射法及射线法，以及静荷载试验法。静载荷法比较直观，得出的数据容易让人信服，但缺点是堆载的重量常常达到数百吨、操作不便、费工费时；动测法可通过波速检测出桩身的完整性及桩的长度，测出长度的误差一般在±300 mm；取芯法缺点是取芯深度也有限；目前只有声波透射法，其机理明确，设备简单，使用方便，检测准确可靠，能测出桩身完整性、均匀性而被广泛应用。仅采用静荷载法不能保证施工后沉降达到设计要求；目前动测法还不能直接测出承载力值。因此，把静载荷法和动测法结合起来较为合理。

钻孔灌注桩桩基分项（分部）工程验收包括隐蔽工程验收和检验批（单元工程）、分项工程验收。隐蔽工程验收在被验收工序施工完毕后下道工序施工前进行；检验批、分项工程验收在基坑开挖至设计标高后组织验收。这两项验收均应在施工单位自检合格的基础上进行。施工单位确认自检合格后提出工程验收申请，验收由监理工程师或建设单位项目负责人组织勘察、设计单位及施工单位的项目负责人、技术质量负责人，共同按设计要求、验收规范及其他有关规定进行。
3. 混凝土灌注桩的缺陷及防治措施
3.1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,如不能孔孔取芯,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,主动钻杆振动不很厉害,钻进声音感觉较好) 、工程地质资料进行综合考虑。

3.2 　缩颈(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,如出现缩颈,采用上下反复扫孔的办法,以扩大孔径。
3.3　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,采用正确的测绳与测锤;2) 一次清孔后,不符合要求,要采取措施:如改善泥浆性能、延长清孔时间等进行清孔。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。二次清孔可利用导管进行,准备一个清孔接头,一头可接导管,一头接胶管,在导管下完后,提离孔底0. 4 m ,在胶管上接上泥浆泵直接进行泥浆循环。二次清孔优点:及时有效保证桩底干净。

3. 4 　钢筋笼上浮
原因:1) 当混凝土灌注至钢筋笼下,若此时提升导管,导管底端距离钢筋笼仅有1 m 左右的距离时,由于浇筑的混凝土自导管流出后冲击力较大,推动了钢筋笼上浮;2) 由于混凝土灌注过钢筋笼且导管埋深较大时,其上层混凝土因浇筑时间较长,已近初凝,表面形成硬壳,混凝土与钢筋笼有一定握裹力,如果此时导管底端未及时提到钢筋底部以上,混凝土在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) 灌注混凝土过程中,应随时掌握混凝土浇筑标高及导管埋深,当混凝土埋过钢筋笼底端2 m～3 m 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,应立即停止浇筑,并准确计算导管埋深和已浇混凝土标高,提升导管后再进行浇筑,上浮现象即可消除。

3. 5 　桩身混凝土强度不足

原因:混凝土遭受孔内水的危害,引起砂浆稀释,砂石下沉,严重破坏混凝土的强度。
防治措施:1) 对于孔内有地下水,水位低、水量小的桩孔,在浇捣时把混凝土拌均,水抽干,可以采用串筒迅速浇捣,但是在水位以下部分,必须调整混凝土配合比,适当减少用水量并增加水泥用量等;2) 对于水位高、出水量大的桩孔,在水位下必须采用水下混凝土配合比与导管灌注法灌注,在水位之上,为了避免水下导管灌注通病桩身上部混凝土强度低,则可采用简单串筒浇捣,但是水必须抽干,泥浆、浮浆要清除干净,两种不同方法施工的交接层,用插捣器穿过反复插捣。

总结

钻孔灌注桩的整个施工过程属隐蔽工程项目,质量检查比较困难,加强桩基工程检测是一种手段,要保证钻孔灌注桩的施工质量,其关键还在于人。强调现场管理人员要有高度责任心,以防为主,所采取的施工工艺是否适合于施工的实际情况,针对实际施工现场情况采取一定的质量保证措施。对桩基各个施工环节要充分重视并精心施工,掌握施工过程实际情况与施工记录,认真做好成孔记录与灌注记录,分析记录中出现的机械故障及孔内异常情况、事故等,并进行推断,及时消除隐患。只有这样,混凝土灌注桩的质量控制才能得到保证

参考文献
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