桩基础施工的毕业论文.doc

毕业设计（论文） （ 2012 届） 题 目：桩基础施工方案 系（部）： * 专业班级：* 姓 名：* 指导老师： * 2012年*月*日摘要桩基础是人类在软弱地基上建造建筑物的一种创造，是最古老、最基本的一种基础类型；又是一种应用广泛、发展迅速、生命力很强的基础型式。近二十年来，由于工程建设和工业技术的发展，桩的类型和成桩工艺，桩的承载力和桩体结构完整性的检测，桩基的设计水平，都有较大的提高。然而，由于土的变异性及桩基与土相互作用的复杂性，迄今成桩质量的控制与检测，桩基的计算理论与方法，仍然是不够完善而有待研究发展的。桩基础可以采用不同的材料（木、现场灌注；打入法、压入法），可以支撑在不同的土层中，可以作为各类工程结构物的基础（建筑的低桩承台、桥梁或码头的高桩承台），因而其受力性状各不相同，承载能力相差悬殊，施工工艺和设备极其多样。桩基技术极为复杂，发展空间相当广阔，成为地基基础领域中的一个非常活跃的、具有很强生命力分支领域，50年来出现了许多新的桩型、新的工艺、新的设计理论和新的科技成果，成为我国工程建设的有力支柱。本文对钻孔桩进行了综述，并阐述了他们的试用条件。关键词： 桩基础 混凝土 钢筋 配合比 泥浆AbstractPile foundation is the human on the soft foundation of building a kind of creation, is the oldest, the most basic one kind of basic types; and is widely used as a kind of very strong vitality, development is rapid, the foundation type. Come nearly twenty years, as a result of the construction and the development of industrial technology, the pile type and the process of forming piles, the bearing capacity of the pile and the pile body structure integrity testing, pile foundation design level, has greatly improved. However, due to the variability of soil and pile soil interaction complexity, so the pile quality control and detection of pile foundation, the calculation theory and method, is still not perfect and need to be research development.Pile foundation can be made of different materials ( wood, in-situ perfusion; into the law, the method of pressing ), can support in different soil layers, can be used as various types of engineering structure foundation ( construction of low pile cap of bridge pier, or high pile cap ), so the stress character of each are not identical, bearing capacity disparity, construction process and equipment are extremely diverse. Technique of pile is extremely complex, development space is very wide, become the foundation in the field of a very active, has strong vitality of branches,50 years appeared a lot of new pile type, new technology, new design theory and the latest scientific and technological achievements, to become Chinas construction of a strong pillar. The bored piles are reviewed, and expounds their probation conditions.Key words:pile foundation；reinforced concrete；mix ；slurry目 录1.概述.12.钻孔施工概述 .54.钢筋笼制作及吊放.95.灌注砼.136.特殊情况处理与预防措施.187.参考文献.208.致谢.219.结论.221 概述1.工程概况东环快速路南延工程北起东南环立交，向南沿现状吴东路、尹中南路布线，跨吴淞江后接吴江市江陵东路，总长约11.3公里，主线大部分路段采用高架桥形式，双向六车道，标准段宽26米；全线设置枢纽型互通立交1座（中环立交），一般互通立交1座（石湖路立交），平行式上下匝道（出入口）8对，定向匝道1条，同步实施吴中东路、宝带东路、石湖东路东延、南湖路东延等四条横向跨运河桥梁及接线工程，以及斜港大桥拆除重建工程。我实习所在的是苏州东环南延快速路一标项目部，合同段高价桥梁全长1024.5m。桥梁为整体现浇结合跨河段钢结构梁桥。标准宽度26米。桥梁基础均为钻孔桩基础。2、 方案目的(1)对设计地质进行验证，取得详细地质参数；(2)研究适合本段工程地层特点的钻孔设备及各种设备在相应地层施工工效；(3)对已有的护壁技术进行验证，得到相应护壁技术参数；(4)确定适合于本段工程地层条件的清孔方法；(5)研究钢筋笼保护层措施的可靠性和下设的最优方法；(6)验证钻孔桩混凝土的浇筑方式、工艺的合理性；(7)检验施工准备工作的周密性、严谨性。3、 施工便道布置试验区内根据地形条件和各阶段的施工项目修建顶宽8m的临时施工道路，满足场内交通的需要。4、 施工供水布置本桥梁为跨京杭运河桥，桥梁施工现场利用河水及路边苏州市消防大队所有消防栓处取水,可满足施工要求。5、 泥浆池制备施工前本着节约、方便施工的原则确定泥浆池位置，一般可根据使用的泥浆泵的功率依照相邻墩的桩基共用一座泥浆池的原则来确定泥浆池位置，泥浆池大小本桥采用统一尺寸432m。开挖以前先挖探沟，经有关人员确认泥浆池位置无地下管线。泥浆池可按照1：0.75放坡，开挖完成后应立即按照要求设置1.5m高的钢管栅栏围护并在醒目位置悬挂标识牌、警示牌等。泥浆池造浆前其底部及四周使用厚塑料布进行衬护。现场泥浆制备完成后应立即报现场工程师验收，泥浆各项指标合格后方可使用。6、 污水与废弃物处理系统钻孔出渣、废弃的浆液不得在施工现场就地排放，采用南京力宏泥浆处理公司的泥浆船统一收集处理。2. 钻孔施工概述 本桥梁的桩基分为80m长和70米长.其中河里水中桩共16根为80米，其余为70米。桥台部分各10根桩，桩长为60米。桩直径均为1.5米，全部采用钻孔灌注形式完成。共206根桩。全部由我在旁监督完成。2.1 施工准备在三通一平的基础上，钻孔的准备工作主要有桩位测量及放样、制作和埋设护筒；泥浆备料调制、泥浆循环系统设置及准备钻孔机具等。场地平整钻孔平台搭设置障碍设置2.2 施工工艺流程桩位放样钻机拼装钻机就位检测、记录泥浆制备 钻孔作业测孔深及沉碴厚度净化泥浆拌制一次清孔钢筋笼制作安装钢筋笼漏斗、导管安装二次清孔水下砼灌注水下砼制备砼试件制作成 桩2.3 钻孔场地准备用挖机将基坑内淤泥清除后将桩基工作面开挖、平整。平整压实后的场地标高控制在0.5m左右。2.4 测量放样根据设计所提供的控制点，采用全站仪现场布置控制网并复核。依据桩基中心轴线坐标值，用坐标法放样桩基中心线、桩基中心点等，并打入标桩，中心线的放样误差应控制在1cm范围内。在距桩中心一定距离的稳定基础上设置十字形控制桩，便于校核，桩上标明桩号。测量放样成果经监理复核后使用。本工程的测量仪器有：全站仪1台，水准仪1台。棱镜及水准尺各一把。2.5 埋设护筒钢护筒在加工场里制作，护筒采用47mm厚钢板制作，为增加刚度防止变形，在护筒上、下端口和中部外侧各焊一道加劲肋。护筒内径大于桩直径2040cm，护筒长度为2.04.0m，用汽车运输至现钻孔护筒场进行埋设安装。使用水准仪将高程引到护筒上，并做红漆标记。护筒的底部埋置在地下水位或河床以下1.5m，护筒顶部高出地面50cm，且高出施工水位或地下水位1.52.0m。护筒周围夯填粘土，防止漏水。护筒平面位置偏差不得大于5cm。开钻前放水浸泡。2.6 泥浆制作1、泥浆池的设置本工程设泥浆沉淀池和循环池各一处。泥浆池宽4m，长3m，沉淀池宽14m，长16m，深度均为2m。2、泥浆配制本工程泥浆采用粘土造浆。造浆用的粘土塑性指数应大于15，小于0.05mm的粘粒含量大于50%，制备的泥浆满足下述要求：比重：粘土、岩层为1.01.25，软土、砂层为1.21.6.粘度：粘土、岩层为1622s，软土、砂层为1928s。含砂率：小于4%。胶体率：不小于95%。PH值：大于6.5。 2.7 钻机就位钻机就位前，对钻孔作业面的各项准备工作进行检查，包括场地布置与钻机座落处平整和加固，主要机具的检查、维修与安装，配套设施的就位及水电供应的接通等。钻机安装就位后，底座和顶端应平稳，不得产生位移和沉陷。顶部的起吊滑轮缘、转盘中心和桩孔中心三者应在同一铅垂线上，其偏差不得大于20mm，以确保钻孔垂直度误差1%的要求。图一 钻机就位2.8 钻进成孔1、钻机开钻前，应检查各种机具，设备是否状态良好，泥浆制备是否充足，以及水、电管路的畅通情况，确保正常。2、正式钻进前，先启动泥浆泵，使之空转一段时间，待泥浆输入孔口一定数量后方可正式钻进。3、开始钻进时，控制进尺速度及钻压，采用“低压慢进”措施，待钻至护筒下1m 后，再以正常速度钻进。4、钻孔作业必须连续进行，不得中断。因故必须停钻时，孔口必须加盖防护，并且必须把钻头提出孔道，以防埋钻。5、在钻孔过程中，必须绘制孔位处的地质剖面图，挂在钻台上，以供针对不同土层选择适当的钻头、钻压、钻速和泥浆比重等参考。并且，经常注意土层变化，在土层变化处均应捞取渣样，以判断土层，并记录表中，与设地地层作核对。6、钻过程中随时补充损耗、漏失的泥浆，保证钻孔中的泥浆浓度，且高出地下水位至少1.0m，防止发生坍孔、缩孔等质量事故。7、当钻孔距设计标高1.0m时，注意控制钻进速度和深度，防止超钻，并核实地质资料，判定是否进入要求的持力层。当钻孔深度达到设计要求时，对孔深、孔径和孔形等进行检查，确认满足设计要求后，进行清孔、灌筑混凝土。8、钻孔的允许误差：、平面位置：任何主向在50mm内； 、孔径：不小于设计；、倾斜度：1/100桩长；、沉淀厚度：小于5cm（端承桩）。2.9 清孔 清孔必须达到两个要求：第一是满足泥浆指标，符合清孔后的要求；第二是保证灌注混凝土前，沉碴厚度符合有关规范规定。施工中进行两次清孔。第一次清孔：当钻孔达到设计高程后，经对孔径、孔深、孔位、竖直度采用检孔器进行检查确认钻孔合格后，即可进行第一次清孔。清孔应达到以下标准：孔内排出的泥浆手摸无23mm颗粒，泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2%，粘度1720s。同时保证水下混凝土灌注前孔底沉碴厚度：柱桩5cm、摩擦桩20cm。严禁采用加深钻孔深度的方法代替清孔。第二次清孔：由于安放钢筋笼及导管准备浇注水下混凝土，这段时间的间隙较长，孔底产生新碴，待安放钢筋笼及导管就序后，采用换浆法清孔，以达到置换沉碴的目的。施工中勤摇动导管，改变导管在孔底的位置，保证沉碴置换彻底。待孔底泥浆各项技术指标均达到设计要求，且复测孔底沉碴厚度在设计范围以内后，清孔完成，立即进行水下混凝土灌注。3 钢筋笼制作及吊放3.1 钢筋骨架制作钢筋笼加工在钻孔作业面附近的钢筋制作场内分多段进行，每段长度9-12米不等，用钻机副机吊入孔内。钢筋笼接长采用电焊机现场焊接。单节钢筋笼采用四点平吊法起吊，钢筋笼升到空中平稳后，尾部的副锡松绳，钢筋笼在空中慢慢完成，由水平到竖直的转身。吊起前先用测孔器探测孔径，如有缩颈则应用钻头上扫清。图二 钢筋笼的焊接钢筋笼按设计要求，采用2m一道加强箍加强，防止装吊时变形。钢筋笼在入孔前，在骨架外侧每2米设混凝土保护层，混凝土保护层直径4cm，用8钢筋横穿，并焊接于箍筋之上，每处共4块，以保证主筋保护层厚度。 钢筋笼保护层垫块采用50高强度砂浆垫块，采用集中生产法制作。钢筋笼保护层垫块安装：沿钢筋笼长度每隔2m设置混凝土块4块，沿桩均匀分布，垫块正形，保护层不少于4cm，中心穿钢筋并与桩身钢筋焊接固定。混凝土块与钢筋笼密贴并连接牢固。确保钢筋笼均匀对称于桩孔后，方可灌注混凝土。钢筋笼即将焊接完成时，及时算出吊筋长度，交工人提前做好。3.2 钢筋骨架的存放、运输与现场吊装钢筋骨架临时存放的场地必须保证平整、干燥。存放时，每个加劲筋与地面接触处都垫上等高的方木，以免受潮或沾上泥土。每个钢筋笼制作好后要挂上标志牌，便于使用时按桩号装车运出。钢筋骨架在转运至墩位的过程中必须保证骨架不变形。采用钩机或者吊车运输时要保证在每个加劲筋处设支承点，各支承点高度相等。钢筋笼入孔时，由吊车、钩机、或者钻机自带调配装置吊装。在安装钢筋笼时，采用两点起吊。第一吊点设在骨架的下部，第二吊点设在骨架长度的中点到上三分之一点之间。应采取措施对起吊点予以加强，以保证钢筋笼在起吊时不致变形。吊放钢筋笼入孔时应对准孔径，保持垂直，轻放、慢放入孔，入孔后应徐徐下放，不宜左右旋转，严禁摆动碰撞孔壁。若遇阻碍应停止下放，查明原因进行处理。严禁高提猛落和强制下放。 骨架最上端的定位，必须由测定的孔口标高来计算定位筋的长度，为防止钢筋笼掉笼或在灌注过程中浮笼，钢筋笼的定位采用螺纹钢筋悬挂在钢护筒上。钢筋笼中心与设计桩中心位置对正，反复核对无误后再焊接定位于钢护筒上，完成钢筋笼的安装。钢筋笼定位后，在12h内浇注混凝土，防止塌孔。若有特殊情况不能及时灌注混凝土，应时刻关注孔内情况，控制好孔内泥浆情况。图三 安放好的钢筋笼 5 灌注混凝土 5.1 水下灌注在水下混凝土灌筑过程中，每根桩做不少3组砼抗压试件。并经常检测其坍落度，使之符合规范要求。导管处理 钢筋笼焊接完成后，按时间二次清孔，泥浆三大指标按要求达到后，找监理报检，报检合格后开始做灌注混凝土的前期准备工作。桩基混凝土采用泥浆下直升导管法灌注施工，导管采用无缝钢管制成，导管内壁应光滑、圆顺、内径一致、接口严密；导管采用快速螺纹接头，导管接头处设2道密封圈，保证接头的密封性；导管内=300mm，壁厚=10mm，导管中间标准节长2m3m，底节4m5m，同时配备若干个1m和0.5m的导管，导管在使用前应进行试压和水密试验，并按顺序编号。导管下放前检查每根导管是否干净、畅通以及密封圈的完好性。导管逐节吊装接长下放，直至距孔底2040cm为止，下放过程中注意保持与孔位中心线一致。导管接长时通过活动卡盘固定。导管下放完毕后，做提升试验，检查在导管提升过程中是否与钢筋笼相互影响，确保在混凝土浇注过程中提升导管时不会出现导管挂住钢筋笼的情况。 导管使用前要先丈量导管组装后的实际长度并编号，并且要定期进行接长水密性试验，试水压力为孔底静水压力的1.5倍。导管间连接要安放密封圈。1.下放导管导管安装时切记不能直接安装到孔底，要留有40-80cm的悬空高度，以便于首车料的顺利下放。2、安装好导管后，再次探测孔底沉渣导度，如大于规定，则进行第二次清孔处理，确保沉渣厚度不超出设计及规范要求。3、水下混凝土灌筑时，首批混凝土不得少于2.9m3，保证导管埋入深度不小于1m。在混凝土浇筑时，混凝土输送车的首罐方量为8m3，漏斗容积为1.8m3，漏斗封板提起后，混凝土泵车连续送料。4、在水下混凝土灌筑过程中，经常用仪器探测孔内混凝土面的标高（也可用测绳），及时调整埋管深度。一般埋管深度控制在24m左右，但不得大于6m，不得小于1m。5、水下混凝土灌筑，连续有节奏地进行，中途不得中断，并尽量缩短拆除导管的间隔时间。当导管内混凝土不满时，须徐徐灌筑，以防产生高压气囊压漏导管。并防止灌注过程中发生坍孔、缩孔，经常保持孔内水头高度。6、当混凝土灌筑至接近钢筋笼骨架时，加大导管埋深，放慢灌筑速度，以减少混凝土对钢筋笼的冲击，防止钢筋笼上浮。7、钻孔桩水下混凝土灌筑时在设计桩顶上多灌筑1.0m，以保持桩与墩柱之间的混凝土连接质量。8、水下混凝土灌筑完并在水下混凝土强度达到2.5MP。后方可拆除护筒。钻孔桩成桩质量须符合下表要求： 表三 钻孔桩成桩质量检查表序号项 目允许偏差或规定值附注1混凝土抗压强度不低于设计强度无断层及严重夹层2孔的中心位置5cm经纬仪查纵、横方向3孔 径不小于设计桩径4倾 斜 度1H5钢筋骨架底标高50m6地质情况与地质钻探资料基本符9、凿除桩头至少80cm，保证桩与承台或墩柱砼良好的整体性。6 特殊情况处理与预防措施常见的钻孔事故的预防和处理在钻孔过程中免不了会出现一些意料不到的情况，比如塌孔、钻孔倾斜、扩孔、缩孔、掉钻、卡钻等等。为了让工程顺利进行，我们必须预防或者在这些情况出现时能做到有效的处理。所以处理钻孔的突发事故时非常有必要的。1. 塌孔产生原因：泥浆比重不够及其他性能指标不符合要求，是孔壁未能形成坚实泥皮；护筒埋置太浅，下端孔口漏水；由于掏渣后未能及时补充水或泥浆或钻孔通过沙砾等强透水层，孔内水流失造成孔内水头不够；松散砂层中进尺太快。预防和处理措施：在松散砂层中钻进时要严格控制进尺，投入粘土膏、卵石等挤入孔壁起护壁作用；发生孔口坍塌时，拔出护筒用粘土回填，重新埋设再钻；发生孔内坍塌，判明其位置，用砂和粘土回填到孔处以上12m，待沉积物密实后再钻。2. 钻孔倾斜产生原因：钻孔中遇有较大孤石；在有倾斜度的软硬地层交界处钻头受力不均；扩孔较大处，钻头摆动偏向一方；钻机底座不水平，钻杆弯曲。预防和处理措施：遇孤石或倾斜的软硬地层钻进时，低速钻进，控制进尺；经常检查钻机底座水平、钻杆接头，并及时高速正。3. 扩孔产生原因：孔壁塌进预防和处理措施：局部扩孔不影响钻进至设计标高可不处理；若扩 后继续坍塌，按塌孔处理。 4. 缩孔产生原因：钻锥严重磨耗或软塑土遇水膨胀预防和处理措施：及时焊补钻锥，上下反复扫孔以扩大孔径。5. 掉钻产生原因：卡钻时强扭；钻杆疲劳断袭；操作不当。预防和处理措施：开钻前清除孔内杂物，用电磁铁或其它方法； 经常检查钻具、钻杆、钢丝绳和联结装置；采用打捞钩，打捞叉吊出。 6. 卡钻产生原因：形成了梅花孔；钻头磨耗没及时焊补；遇孔内掉入物体卡在钻头。预防和处理措施：经常检查转向装置防止失灵；经常测定泥浆比重，防止泥浆太稠增大阻力；采用较大冲程、低速度，使钻锥有足够时间变换位置；用冲吸的方法净卡住的钻头周围的钻渣松动后取出。 参考文献1公路桥涵施工技术规范JTJ/T F50-20112公路工程集料试验规程JTGE42-20053普通混凝土配合比设计规程JGJ55-20114粉煤灰混凝土应用技术规范GBJ146-905.建筑基桩检测技术规范JGJ106-20036.建筑桩基础技术规范JGJ94-947.灌注桩基础技术规程 YSJ212-92YBJ42-92致谢本论文是在指导老师万言老师的精心指导下完成。从论文的选题、思路的形成直到最后成文，每一个环节都凝结着导师的心血和智慧。在论文写作以及实习的过程中，在导师和学院老师的教诲和指导下，不但学到了丰富的专业知识，更重要的是在为人做事方面得到了新的提高。老师们朴实无华的作风、渊博的专业学识、严谨求实的治学态度、丰富的工作经验、知行合一的指导思想，这些都将对我的工作和生活产生深远的影响。在此论文完成之际，谨向所以指导和帮助我的老师们致以最崇高的敬意和由衷地感谢! 在撰写论文期间，得到了湖南中盛路桥有限公司S210线涟源段第二合同段项目部的支持和帮助，特别是蒋浩同志、周乐同志对论文提出了许多宝贵的意见和建议，对我的各种疑惑耐心解答，使我获得了很多知识和经验：在此，向他们表示衷心的感谢。感谢各们专家、教授在百忙之中对我论文的评审和批评指正。再次感谢导师万言老师在论文写作期间对我的关怀与教悔，师恩难忘。在今后的学习和工作中，我定会脚踏实地，不断进步，绝不负导师厚望！结论本文通过对当今普遍采用的钻孔灌注桩施工工艺的分析，参照大量历史资料，认真总结出一整套施工工艺和质量控制指标，并进行了全方位的论证，得出的主要结论如下：1.钻孔方法和机具的选用是影响桩基成孔质量的第一个关键环节，在施工前的施工组织设计中应按地质情况以及设计要求去综合考虑，选择方案时，应以选择对桩基质量有利的方案为原则。2.钻孔灌注桩的这一技术的发明，实际上就是因为使用了泥浆，因此，可见泥浆在钻孔灌注桩中的重要性。本文提出了粘土和砂土孔壁稳定的条件，进一步论证了泥浆的重要性；结合工程实践，通过实验探讨泥浆的护壁性能，提出了合适的泥浆配合比。3.护筒的制作与埋设往往关系到桩基是否出现钻孔施工事故的关键之一，因此应给予足够的重视。4.一旦出现桩基施工和质量事故，就应仔细分析其原因，找出正确的措施进行解决，要做到对症下药。对付事故的最好办法还是以预防为主，在施工之前，就应做足一切必要的防患措施，尽量做到少出事故。