硕士毕业论文-岩溶地区钻孔灌注桩的施工技术及其对桩基承载力的影响.doc
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1、XX 大学硕士学位论文 1 摘要摘要 在桥梁基础类型的设计选择方面,钻孔桩以其适用面广,施工技术要求相 对简单、成孔快、质量高、施工安全保障性强等特点,在铁路、公路、市政等 大型基础设施建设中得到广泛应用。岩溶地层钻孔桩施工的难点在于岩溶地貌 特征破坏了工程地质条件的连续性,与普通地质条件相比,技术难度复杂,病 害类型较多,常见的施工病害有漏浆、偏孔、卡钻、埋钻及漏混凝土等。本文 将在施工实践的基础上,对岩溶地区钻孔桩基础施工技术进行总结,并对常见 疑难问题和解决方法从施工工艺上加以完善和系统化。 本文首先从影响钻孔灌注桩承载性能的各种关键的施工因素出发,结合实 际工程对钻孔灌注的施工工艺进行
2、研究,提出了一套施工控制质量体系,并针 对桩基的施工及质量事故分析发生的原因,给出了相应的解决措施;其次,针 对岩溶地区的特点,研究了岩溶地区钻孔灌注桩的施工方案和质量控制,及施 工对承载力的影响;最后,对某岩溶地区工程实例桩基施工工艺进行了研究, 为该项工程钻孔灌注桩的施工提供了理论保证,也为类似工程提供有价值的借 鉴。 钻孔灌注桩施工是一项相对而言较为敏感的工艺,每一道工序的施工都必 须认真严格的进行,任何一个疏忽都有可能给桩基带来施工事故或质量事故。 通过对钻孔灌注施工工艺的研究,可以更好的指导施工,加快施工进程,减少 质量事故,保证质量安全,提高社会、经济效益,对实际工程具有重要的理论
3、 指导意义和应用价值。 关键词:关键词:钻孔灌注桩 施工工艺 质量控制 泥浆 清孔 护筒 岩溶地区 XX 大学硕士学位论文 2 Abstract As a kind of deep foundation,Bored piles have been used and developed widely in the world,because of strong applicability,small influence for contiguous structure,strong aseismatic capability,little construction noise,no vibrat
4、ion,simple facility,convenient manipulation and construction safety etc.Though it has possessed a set of better technique, many accidents of project have still been taking place continuosly,because bored piles are constructed underground and underwater. Therefor, construction method of bored piles i
5、s investigated necessarily. Firstly,this paper investigates deeply the key construction factors which affect the load-bearing capacity of bored piles.Construction method of bored piles is investigated based on practical projects and quality control system is put forward.In view of the quality accide
6、nt reason of piles construction,some measures are also put forward. At last,on the basis of the reservoir bridge practice,the methods for disposing of construction method and engineering accident are given and summarized,Which would be the useful enlightenment for the construction method and the acc
7、ident disposition of bored piles. Construction of bored piles is a sensitive technics comparatively,every working procedure must be operated strictly,every carelessness will bring construction and quality accident possibly.Researching the construction method of bored piles,can instruct the construct
8、ion better,accelerates the construction process,decreases the quality accident, ensures the quality safety,improves the social and economic efficient,has important significance of theory instruction and practical application values to the practical projects. Key words:bored pile ; construction metho
9、d ; quality control ; slurry ; cleaning; hole; tube XX 大学硕士学位论文 3 目录 摘要 1 ABSTRACT 2 目录 3 第 1 章 绪论 .6 1.1课题工程背景及意义6 1.2灌注桩国内外发展概况6 1.3钻孔灌注桩的使用现状7 1.4钻孔灌注桩存在的缺陷9 1.5 本课题研究的内容 .9 第 2 章钻孔灌注桩施工工艺要点与质量控制.11 2.1成孔阶段的质量控制11 2.1.1钻进方法的选择 11 2.1.2正循环回转钻进施工法12 2.1.3反循环回转钻进施工法16 2.1.4冲击钻进 22 2.2清孔阶段的质量控制27 2.2
10、.1清孔的目的 27 2.2.2清孔的质量要求 27 2.2.3清孔的方法 28 2.2.4清孔注意事项 30 2.3水下混凝土的灌注 30 2.3.1水下灌注混凝土的性能参数31 2.3.2混凝土灌注操作技术 31 2.3.3混凝土灌注速度 32 XX 大学硕士学位论文 4 第 3 章岩溶地区钻孔灌注桩施工特点及技术措施.33 3.1岩溶地貌的特点 33 3.2岩溶地区钻孔灌注桩工程施工特点33 3.2.1成孔工艺比较 33 3.2.2施工中可能发生的情况34 3.2.3混凝土灌注特点 34 3.2.4施工的特殊措施 34 3.3施工技术措施 35 3.3.1一般溶洞的处理 35 3.3.2
11、特大型溶洞的处理 35 3.4岩溶地区钻孔灌注桩常见质量事故及原因36 3.4.1斜桩,卡锤 36 3.4.2塌孔,扩孔 36 3.4.3泥浆沉淀 37 3.5岩溶地区钻孔桩施工质量控制要点38 3.5.1施工前的质量控制要点38 3.5.2施工过程中质量控制要点39 3.5.3清孔的质量控制 39 3.5.4混凝土浇筑质量的控制39 3.6桩基质量检测 40 3.7钻孔桩施工技术对承载能力的影响40 3.7.1施工工艺对承载能力的影响40 3.7.2桩顶荷载对承载能力的影响41 3.7.3超灌支盘对承载能力的影响41 第 4 章工程实例分析 .42 XX 大学硕士学位论文 5 4.1工程概况
12、 42 4.2施工方法及特点 42 4.2.1工艺流程: 42 4.2.2施工特点 42 4.2.3施工要点及注意事项 43 4.3施工情况分析 45 4.4常见事故处理 46 4.4.1漏浆坍孔 46 4.4.2卡钻脱锤 47 4.4.3埋钻 47 4.4.4漏混凝土 47 4.4.5偏孔 47 4.5本章小结 48 第 5 章结论与展望 .49 参考文献 .50 致谢 53 XX 大学硕士学位论文 6 第 1 章 绪论 1.1 课题工程背景及意义 第十届国际土力学及基础工程会议上的桩基础总结中披露:在所有被调查 的就地灌注桩中有缺陷的大约占到 5%10%。 公路桥涵施工技术规范(JTJ04
13、1-2000)中也只是对施工中的一些技术参 数进行了规定,并未详细地介绍施工工艺1。施工单位在对水下钻孔灌注桩的 施工过程中,也基本上是凭借施工经验进行施工的。 岩溶地质条件为桥梁钻孔灌注桩基础设计与施工中比较严重的地质病害。 桥梁荷载通过桩基础传递到地层中,桩基承载能力为桩周土的摩阻力和桩端支 承力之和。在岩溶地区,由于溶洞的存在,对桩基的承载能力产生重大影响, 如桩周的溶洞可能影响桩周土与桩基的摩阻力:如溶洞位于桩基的底部,可能 因溶洞顶板厚度不够,在桥梁荷载作用下,压碎顶板,桩基承载能力损失,而 引起桥梁结构的破坏。同时,岩溶在桩基施工过程中可能引起垮孔、偏孔、断 桩等施工事故。 本课题
14、研究结合岩溶地区钻孔灌注桩施工的特点,深入研究钻孔灌注桩的 施工工艺,在施工前做好各项准备工作,并加强技术管理,尽量减少和避免事 故的发生,确保钻孔灌注桩的质量,为以后钻孔灌注桩的施工提供参考;优化 岩溶地区钻孔灌注桩的施工工艺、为设计提供借鉴,达到缩短工期,节省资金 的目的。 1.2 灌注桩国内外发展概况 灌注桩可分为人工挖孔桩和机械钻孔桩两大类。人工挖孔桩于 1893 年在 美国问世,至今已有 100 多年。当时美国芝加哥、底特律等大城市由于工地紧 张,高层建筑物不断增加,而且某些高强轻质的新材料相继开始生产,为高层 建筑设计施工创造了条件。但这些城市地表以下存在着厚度很大的软土或中等 X
15、X 大学硕士学位论文 7 强度的粘土层,建造高层建筑如仍沿用当时通行的摩擦桩,必然会产生很大的 沉降。于是工程师不得不考虑把桩设在很深的持力层,并且为满足承载力要求, 还必须把其截面设计得较大。但这样的桩不可能用木材制作,若用钢管、型钢 或钢筋砼预制,依靠当时的打桩设备又难以打至必要的深度,于是借鉴人类相 传的掘井技术,人工挖孔桩就在这样的情况下试验成功2。 钻孔灌注桩是在人工挖孔桩问世后约 50 年,亦即 20 世纪 40 年代初,随 着大功率钻孔机具研制成功,也是首先在美国问世的。随着二次世界大战后世 界各地经济复苏与发展,高层、超高层建筑物和重型构造物不断兴建,它们绝 大多数都选择了钻孔
16、灌注桩。尤其自 20 世纪 7080 年代以来,钻孔灌注桩在 世界范围内出现了蓬勃发展的局面,其用量逐年上升,居高不下2-3。 一个世纪以来世界各地的灌注桩应用情况说明,它不仅解决了某些工程面 临的难题,更重要的是突破了一个沿袭了数千年的传统,这就是人类自从利用 天然木材制桩,以至 19 世纪 20 年代曾企图利用铸铁制作(因其性质脆而失败), 乃至本世纪初开始成功地利用热轧型钢制桩,稍后又利用钢筋混凝土制桩,都 是采取先预制而后借助某种机具打入土中的传统。灌注桩取源于混凝土在上部 结构司空见惯的现浇工艺,为古老的桩基技术开创了一条崭新的工艺路线。 我国应用灌注桩始于上世纪 60 年代初,当时
17、是在南京、上海、天津、河 南等地作为桥梁和港口建筑基础,自 70 年代中期后又陆续在广州、深圳、北 京、厦门等大城市应用于高层和重型建筑物,至 80 年代未 90 年代初,随着改 革开放步伐加快,灌注桩迅速发展,仅数年间已普及于全国除西藏外的各省、 市、自治区数以千计的大中城市及开发区,主要应用于包括软土、黄土、膨胀 土等特殊土在内的各类地基。据估计,近年我国应用灌注桩数量之多已堪称世 界各国之最,可谓起步虽晚而发展迅速。 自从大直径人工挖孔桩和钻孔桩相继在美国问世以后,小直径灌注桩于本 世纪 50 年代初在意大利脱颖而出。从此,灌注桩一方面向大直径发展,另一 方面向小直径发展。 1.3 钻孔
18、灌注桩的使用现状 钻孔灌注桩是桥梁工程最常用的基础形式之一,它具有适应性强、对邻近 XX 大学硕士学位论文 8 结构影响较小、抗震性能强、施工噪音小、无振动、所需设备简单、操作方便、 施工安全等特点;而且钻孔灌注桩可将所有上部结构传来的动载和静载均匀地 传递至深层稳定的土层中,从而大大减少了基础沉降和不均匀沉降,故钻孔灌 注桩被广泛采用。表 1-1 为 1999 年2005 年度某市交通局所有桥梁工程基础 形式的统计结果。 表 1-1 桥梁基础形式统计表 年度采用钻孔灌注桩 作为基础的桥梁 采用其它形式 基础的桥梁 备注 1999187采用钻孔灌注桩作为基础的桥中有大 桥、特大桥 3 座,采用
19、其它形式基础的桥 均为小桥。 2000173采用钻孔灌注桩作为基础的桥中有大 桥、特大桥 2 座,采用其它形式基础的桥 均为小桥。 2001193采用钻孔灌注桩作为基础的桥中有大 桥、特大桥 4 座,采用其它形式基础的桥 均为小桥。 2002192采用钻孔灌注桩作为基础的桥中有大 桥、特大桥 2 座,采用其它形式基础的桥 均为小桥。 2003233采用钻孔灌注桩作为基础的桥中有大 桥、特大桥 2 座,采用其它形式基础的桥 均为小桥。 2004234采用钻孔灌注桩作为基础的桥中有大 桥、特大桥 5 座,采用其它形式基础的桥 均为小桥。 2005262采用钻孔灌注桩作为基础的桥中有大 桥、特大桥
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