泥浆护壁钻孔灌注桩施工方法及使用范围分析

毕 业 设 计（论 文）

设计（论文）题目：桩基础施工方法及使用范围分析

泥浆护壁钻孔灌注桩施工方法及使用范围分析

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毕业生论文开题报告书

系 别 专 业 班 级 姓 名 指导老师 研究方向 论文题目 开题报告时间 依据： 主标题：桩基础施工方法及使用范围分析 副标题：泥浆护壁钻孔灌注桩施工方法及使用范围分析 桩基础可以说是土木工程学科中一个既古老又年轻的技术领域。随着混凝土 及钢铁材料的出现和制造业的进步，桩基技术的展突飞猛进，从桩的几何尺寸到单桩 选 承载力、从成桩与工设备到桩型与应用范围都发生了巨大的变化，显示出桩基技勃发 题 展 的生和广阔的发展前景。然而泥浆护壁钻孔灌注桩也是那个常用的，我单位也正 依 在施工阶段中的一种支护基础桩。 据 及 意 义 意义： 随着科学技术的日新月异发展，钻孔灌注桩在高层、超高层的建筑物和重型构筑物 中被广泛应用。当然，在我国，钻孔灌注桩设计及施工水平也得到了长足的发展。 研 究 方 法 建筑桩基础施工 预 期 结 果 注：内容填不下时可自行加页。

主 主要观点：泥浆护壁灌钻孔注桩的施工方法 要 泥浆护壁灌钻孔注桩的应用范围 观 点 基本框架： 、 基 本 2. 泥浆护壁施工流程 框 架 二、 应用范围分析： 应用范围 3. 钻孔灌注桩遇到的质量问题的预防及处理措施 4. 钻孔灌注桩施工效果控制技术 一、施工方法： 1. 技术特点 选题较真实，内容较丰富，应用范围较客观。 计 6.5—6.6 开题报告及框架 划 6.7--6.8 引言、概述等正文准备 进 6.9—6.11 正文 度 6.11-6.12 排版，结束

开题报告评审意见表

指 导 老 师 意 见 指导老师签名： 日期： 年 月 日 指 导 组 老 师 指导组组长签名： 日期： 年 月 日 意 见 系 部 意 见 系主任签名： 日期： 年 月 日 附表3指导老师辅导记录表

论 指导老师意见： 文 选 题 阶 指导老师签名： 年 月 日 段 论 文 初 稿 指导老师意见： 撰 写 阶 段 论 指导老师意见 文 定 稿 阶 段 指导老师签名： 年 月 日 指导老师签名： 年 月 日

题目:桩基础施工方法及使用范围分析

副标题：泥浆护壁成孔灌注桩施工方法及使用范围分析

摘要：泥浆护壁钻孔灌注桩宜用于地下水位以下的粘性土、粉土、砂土、碎石土及分化岩层。

关键词： 泥浆护壁钻孔桩 施工方法 应用范围

目录

一、 引言：...................................................................................................................(1) 二、 概述：..................................................................................................................(2) 三、 技术特点：...........................................................................................................(2) 四、 泥浆护壁钻孔灌注桩施工方法：...........................................................................(3) 1、 施工准备.................................................................................................................(3) 2、 钻孔机的安装与定位...............................................................................................(3) 3、 埋设护筒.................................................................................................................(3) 4、 泥浆制备..................................................................................................................(3) 5、 钻孔.........................................................................................................................(4) 6、 清理及排渣..........................................................................................................................(4) 7、 吊放钢筋笼...........................................................................................................................(4) 8、 二次清浆...............................................................................................................................(4) 9、 浇筑混凝土...........................................................................................................................(4) 10、拔出导管...............................................................................................................................(4) 五、 泥浆护壁钻孔灌注桩遇到质量问题的预防及处理措施：............................................(5) 1、成孔质量问题.............................................................................................(5) 2、钢筋笼安装质量问题...................................................................................(6) 3、水下砼灌注问题........................................................................................(6) 六、 钻孔灌注桩施工效果控制技术：.........................................................................(6) 1、准备阶段..................................................................................................(7) 2、钻孔阶段..................................................................................................(7) 3、清孔阶段..................................................................................................(7) 4、钢筋笼的制作及安装阶段..........................................................................(8) 5、灌注水下混凝土阶段.................................................................................(8) 七、应用范围分析：..........................................................................................................(9) 八、结束语：.....................................................................................................................(9)

一、 引言

桩基础可以说是土木工程学科中一个既古老又年轻的技术领域，随着混凝土及钢铁材料的出现和制造业的进步，桩基技术的发展突飞猛进，从桩的几何尺寸到单桩承载力、从成桩工艺与设备到桩型与应用范围都发生了巨大的变化，显示出桩基技术蓬勃发展的生机和广阔的发展前景。由于桩一土一上部结构问相互作用的极其复杂性，直到现在，桩基工程仍面临许多需要研究探讨的问题。因此，桩基技术既古老又崭新。桩基础取代传统的基础形式，大大提升了各类基础设施建造的技术水平、经济水平率水平。

灌注桩由最早的100多年前的1893年，因为工业的发展以及人口的增长，高层建筑不断增加，但是因为好多城市的地基条件比较差，不能直接承受由高层建筑所传来的压力，地表以下存在着厚度很大的软土或中等强度的黏土层，建造高层建筑如仍沿用当时通用的摩擦桩，必然产生很大的沉降。于是工程师们借鉴了掘井技术发明了在人工挖孔中浇筑钢筋混凝土而成桩。于是在随后的50年之后，即20世纪40年代初随着大功率钻孔机具的研制成功首先在美国问世，二战后，世界各地特别是欧美发达国家经济复苏与发展，时至今日，随着科学技术的日新月异发展，钻孔灌注桩在高层、超高层的建筑物和重型构筑物中被广泛应用。当然，在我国，钻孔灌注桩设计及施工水平也得到了长足的发展。

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二、 概述：

泥浆护壁钻孔灌注桩是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩，依照成孔方法不同，依照成孔方法不同，灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类。钻孔灌注桩是按成桩方法分类而定义的一种桩型。

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。 三、技术特点：

a. 施工时基本无噪音、无振动、无地面隆起或侧移，因此对环境和周边建筑物危害小；

b. 大直径钻孔灌注桩直径大、入土深；

c. 对于桩穿透的土层可以在空中作原位测试，以检测土层的性质； d. 扩底钻孔灌注桩能更好地发挥桩端承载力；

e. 经常设计成一柱一桩，无需桩顶承台，简化了基础结构形式； f. 钻孔灌注桩通常布桩间距大，群桩效应小；

g. 某些利用“挤扩支盘”钻孔灌注桩可以有效减少桩径和桩长，提高桩的承载力，减少沉降量；

h. 可以穿越各种土层，更可以嵌入基岩，这是别的桩型很难做到的； i. 施工设备简单轻便，能在较低的净空条件下设桩；

j. 钻孔灌注桩在施工中，影响成桩质量的因素较多，质量不够稳定，有时候会发生缩径、桩身局部夹泥等现象，桩侧阻力和桩端阻力的发挥会随着工艺而变化，且又在较大程度上受施工操作影响；

k. 因为钻孔灌注桩的承载力非常高，所以进行常规的静载试验一般难以测定为极限荷载，对于各种工艺条件下的桩受力，变形及破坏机理现在尚未完全被人们掌握。 四、 泥浆护壁钻孔灌注桩施工方法：

冲击钻孔采用的泥浆护壁施工法过程是：平整场地→泥浆制备→埋设护筒→铺设工作平台→安装钻机并定位→钻进成孔→清孔并检查成孔质量→下放钢筋笼→

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灌注水下混凝土→拔出护筒→检查质量。 1、施工准备

施工准备包括：选择钻机、钻具、场地布置等。

测量定位：根据设计桩位图纸用全站仪或经纬仪放出桩位。 2、钻孔机的安装与定位

钻机是钻孔灌注桩施工的主要设备，可根据地质情况和各种钻孔机的应用条件来选择。安装钻孔机的基础如果不稳定，施工中易产生钻孔机倾斜、桩倾斜和桩偏心等不良影响，因此要求安装地基稳固。对地层较软和有坡度的地基，可用推土机推平，在垫上钢板或枕木加固。

为防止桩位不准，施工中很重要的是定好中心位置和正确的安装钻孔机，对有钻塔的钻孔机，先利用钻机的动力与附近的地笼配合，将钻杆移动大致定位，再用千斤顶将机架顶起，准确定位，使起重滑轮、钻头或固定钻杆的卡孔与护筒中心在一垂线上，以保证钻机的垂直度。钻机位置的偏差不大于2cm。对准桩位后，用枕木垫平钻机横梁，并在塔顶对称于钻机轴线上拉上缆风绳。 3、埋设护筒

钻孔成败的关键是坍塌。当防止孔壁塌陷，钻孔较深时，在地下水位以下的孔壁土在静水压力下会向孔内坍塌、甚至发生流砂现象。钻孔内若能保持壁地下水位高的水头，增加孔内静水压力，能为孔壁、防止

坍孔。护筒除起到这个作用外，同时好有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和钻头导向作用等。

制作护筒的材料有木、钢、钢筋混凝土三种。护筒要求坚固耐用，不漏水，其内径应比钻孔直径大（旋转钻约大20cm，潜水钻、冲击或冲抓锥约大40cm），每节长度约2~3m。一般常用钢护筒。 4、泥浆制备

钻孔泥浆由水、粘土(膨润土)和添加剂组成。具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具，增大静水压力，并在孔壁形成泥皮，隔断孔内外渗流，防止坍孔的作用。调制的钻孔泥浆及经过循环净化的泥浆，应根据钻孔方法和地层情况来确定泥浆稠度，泥浆稠度

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应视地层变化或操作要求机动掌握，泥浆太稀，排渣能力小、护壁效果差；

5、钻孔

钻孔是一道关键工序，在施工中必须严格按照操作要求进行，才能保证成孔质量，首先要注意开孔质量，为此必须对好中线及垂直度，并压好护筒。在施工中要注意不断添加泥浆和抽渣，还要随时检查成孔是否有偏斜现象。钻好的孔应及时清孔，下放钢筋笼和灌注水下混凝土。钻孔的顺序也应实事先规划好，既要保证下一个桩孔的施工不影响上一个桩孔，又要使钻机的移动距离不要过远和相互干扰。

6、清理及排渣

钻孔的深度、直径、位置和孔形直接关系到成桩质量与桩身曲直 为此，除了钻孔过程中密切观测监督外，在钻孔达到设计要求深度后，应对孔深孔位、孔形、孔径等进行检查。在终孔检查完全符合设计要求时，应立即进行孔底清理，避免隔时过长以致泥浆沉淀，引起钻孔坍塌。当孔壁容易坍塌时，要求在灌注水下混凝土前沉渣厚度不大于30cm；当孔壁不易坍塌时，不大于20cm。对于柱桩，要求在射水或射风前，沉渣厚度不大于5cm。清孔方法是使用的钻机不同而灵活应用。通常可采用正循环旋转钻机、反循环旋转机真空吸泥机以及抽渣筒等清孔。其中用吸泥机清孔，所需设备不多，操作方便，清孔也较彻底，但在不稳定土层中应慎重使用。其原理就是用压缩机产生的高压空气吹入吸泥机管道内将泥渣吹出。

在粘土和粉质粘土中成孔时，可注入清水，以原土造浆护壁，排渣泥浆的相对密度应控制在 1.1～1.2。

7、吊放钢筋笼：钢筋笼放前应绑好砂浆垫块；吊放时要对准孔位，吊直扶稳，缓慢下沉，钢筋笼放到设计位置时，应立即固定，防止上浮。

8、二次清孔；在钢筋笼内插入混凝土导管（管内有射水装置），通过软管再用掏渣桶将之清除。

9、浇筑混凝土：停止清孔后，应立即浇筑混凝土，随着混凝土不与高压泵连接，开动泵水即射出。射水后孔底的沉渣即悬浮于泥浆之中断增高，孔内沉渣将浮在混凝

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土上面，并同泥浆一同排回贮浆槽内。水下浇筑混凝土应连续施工；导管底部至孔底距离为300~500mm，导管底端应始终埋人混凝土中 2～6m ，导管的底管长度一般≥4m。

混凝土的配制

（1） 配合比应根据试验确定，在选择施工配合比时，混凝土的试配强度应比设计强度提高 10％～15％。 （2） 水灰比宜用0.5～ 0.6。

（3） 有良好的和易性，在规定的浇筑期间内，坍落度应为 180~220mm； （4） 水泥用量不少于360Kg/m3，一般为360～400kg/m3。 （5） 砂率一般为 40％～50％。

10、拔出导管：混凝土浇筑到桩顶时，应及时拔出导管。但混凝土的上顶标高应比设计标高高出0.5～1.0m，以保证桩头混凝土强度。

五、钻孔灌注桩遇到质量问题的预防及处理措施（这也是施工中常用到质量问题预防措施和方法） 1、成孔质量问题 ①塌孔

预防措施：根据不同地层，控制使用好泥浆指标。在回填土、松软层及流砂层钻进时，严格控制速度。地下水位过高，应升高护筒，加大水头。地下障碍物处理时，一定要将残留的砼块处理清除。孔壁坍塌严重时，应探明坍塌位置，用砂和粘土混合回填至坍塌孔段以上1—2m处，捣实后重新钻进。 ②缩径

预防措施：选用带保径装置钻头，钻头直径应满足成孔直径要求，并应经常检查，及时修复。易缩径孔段钻进时，可适当提高泥浆的粘度。对易缩径部位也可采用上下反复扫孔的方法来扩大孔径。 ③桩孔偏斜

预防措施：保证施工场地平整，钻机安装平稳，机架垂直，并注意在成孔过程中定时检查和校正。钻头、钻杆接头逐个检查调正，不能用弯曲的钻具。

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在坚硬土层中不强行加压，应吊住钻杆，控制钻进速度，用低速度进尺。对地下障碍行预先处理干净。对已偏斜的钻孔控制钻速，慢速提升，下降往复扫孔纠偏.

2、 钢筋笼安装质量问题 ① 钢筋笼安装与设计标高不符

预防措施：钢筋笼制作完成后，注意防止其扭曲变形，钢筋笼入孔安装时要保持垂直，砼保护层垫块设置间距不宜过大，吊筋长度精确计算，并在安装时反复核对检查。 ② 钢筋笼的上浮

钢筋笼上浮的预防措施：严格控制砼质量，坍落度控制在180左右，砼和易性要好。砼进入钢筋笼后，砼上升不宜过快，导管在砼内埋深不宜过大, 严格控制在10m以下，提升导管时，不宜过快，防止导管钩钢筋笼，将其带上等。 3、水下砼灌注问题 ① 堵管

预防措施：商品砼必须由具有资质，质量保证有信誉的厂家供应，砼的级配与搅拌必须保证砼的和易性、水灰比、坍落度及初凝时间满足设计或规范要求，现场抽查每车砼的坍落度必须控制在钻孔灌注桩施工规范允许的范围以内。灌注用导管应平直，内壁光滑不漏水。 ② 桩顶部位疏松

预防措施：先保证一定高度的桩顶留长度。因受沉渣和稠泥浆的影响，极易产生误测。因此可以用一个钢管取样盒探测，只有取样盒中捞起的取样物砼而不是沉淀物，才能确认终灌标高已经达到。

③ 桩身砼夹泥或断桩

预防措施：成孔时严格控制泥浆密度及孔底沉淤，第一次清孔必须彻底清除泥块，砼灌注过程中导管提升要缓慢，特别到桩顶时，严禁大幅度提升导管。严格控制导管埋深，单桩砼灌注时，严禁中途断料。拔导管时，必须进行精确计算控制拔导管后砼的埋深，严禁凭经验拔管。

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六、 钻孔灌注桩施工效果控制技术 1、准备阶段

（1）施工人员对施工地点地质情况、桩位、桩径、桩长、标高等了解清楚。 （2）桩位放样：测量人员将4根直径400mm的钢管打入强风化层作为定位桩。

（3）将吊装工字钢焊接的钢围堰导向桩与定位桩分层联结固定，确保导向框位置准确。

（4）插打钢护筒。钢护筒壁厚12mm，根据各墩不同地质情况决定护筒长度，护筒下沉深度穿过覆盖层。

（5）插打钢板桩围堰。采用Ⅲ型钢板桩沿导向框排列。用Dz-60Y型振动锤振动下沉，直至穿过覆盖层为止。 2、钻孔阶段

（1）安设钻机，使钻杆中心重合，其水平位移及倾斜度误差按规范要求调整。

（2）用冲击钻钻孔时，应待相邻孔位上已灌注好的混凝土凝固并已达到一定强度时，才能开钻。

（3）钻孔过程采用正循环回转钻进施工技术，在黏土层，适当少投泥土，靠钻进自行造浆，在砂土层则加大泥浆浓度固壁。钻进速度始终和泥浆排出量相适应。

（4）孔内始终保持0.2kg/cm2的静水压力，护筒内水位始终高于水库水位，遇松散地层时，适当增大泥浆相对密度和稠度，尽量减轻冲液对孔壁的影响，同时降低转速和钻压以满足施工质量控制要求。

（5）钻进过程严禁孔内掉进钻头、钻杆及其他异物，经常检查钻头的磨损情况。

3、 清孔阶段

（1）清孔是钻孔桩施工中保证成桩质量的重要一环。通过清孔尽可能使沉渣全部清除，使混凝土与基岩接合完好，以提高桩底承载力。

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（2）终孔后，将钻头提至距孔底的0.2-O.3m处，使之空转，然后将残存在孔底的钻渣吸出；必要时投入适量纯碱以提高泥浆和胶结能力，使沉渣排出孔外。

（3）当钢筋笼下沉固定后，再次复检孔深和沉渣厚度等。若沉

渣超标，可用导管中附属的风管再次清孔，直至全部符合设计要求和工艺标准。

（4）清孔结束前，将泥浆比重调整到规定范围，以保证水下混凝土的顺利灌注，同时保证成桩质量。 4、钢筋笼的制作及安装阶段

（1）进场的钢筋必须出具合格证或产品质量检验报告，同时还按现行钢筋检验标准取样试验，不符合质量要求的钢材严禁使用。

（2）在成孔过程中及时组织钢筋笼的加工制作。钢筋笼采用分节制作后搭接焊的方式，接头错开，在同一截面内，接头数不超过钢筋总数的50%，同时声测管固定在笼的内部，均匀分布在圆周的四个点上。

（3）起吊钢筋笼时，吊点准确，保证垂直度，然后对准孔位徐徐下放，吊装过程中，节与节之间进行焊接，必须保证焊接长度和质量，且要控制焊接时间不宜过长。

5、灌注水下混凝土阶段

（1）灌注前对桩孔质量、回淤沉碴厚度、泥浆指标、桩底标高进行一次全面检查，防止意外事故发生。

（2）灌注水下混凝土的导管逐节拼接，导管直径为25cm，每节长度为2m～4m，以便调节高度。拼接后进行压水试验，合格后方可使用。

（3）混凝土的初存量应保证首次填充的混凝土入孔后，使导管埋入混凝

土的深度大于1m，在灌注过程中，导管埋深不大于4m。

（4）每灌注一车混凝土后，用测锤测量混凝土面的上升高度，并作好记录，绘制单桩柱状图，根据此数据，换算该桩的桩径各段的扩孔率。

（5）钻孔桩灌注混凝土过程应连续灌注一次完成。

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七、应用范围

泥浆护壁钻孔桩宜用于地下水位的粘性土，粉土、沙土、填土、碎石土及风化岩层。钻孔灌注桩在高层、超高层的建筑物和重型构筑物中被广泛应用。

施工方法适用于灌注桩的持力层应为碎石层,碎石含量应在50%以上,充填土与碎石无胶结或者为轻微胶结,碎石的石质要坚硬,碎石分布均匀,碎石层厚度要满足设计要求。

当土层中有难以清除孤石或有硬质夹层、岩溶地区或基岩面起伏大的地层，均不宜采用钢筋棍凝土预制桩、预应力桩和钢桩，而可采用混凝土灌注桩；

2:在基岩埋藏相对较浅，单柱荷载较大时，宜采用以不同：风化程度为持力层的冲孔、钻孔、挖孔、扩底或嵌岩钢筋混凝土灌注桩；

钻孔灌注桩是为了在地下水位较浅的地层中施工而采取的施工方法,主要原理是将钻渣利用泥浆带出,并保护孔壁不致坍塌.再使用水下混凝土浇筑的方法将泥浆置换出来,从而完成钻孔灌注桩的施工.要注意不要出现断状及缩径的情况. 八、 结语语

由于灌注桩基的特殊性和隐蔽性，其质量监理主要依靠事前控制和事中控制，事后的检测和补救措施很难达到设计要求。因此，监理人员必须全面详细地熟悉整个施工工艺流程，事先提出质量控制和检验标准，监督施工单位严格遵守和执行，从而达到预期的质量控制目标，为上部结构的施工提供良好的基础。

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