关于钻孔灌注桩施工质量控制的研究_开题报告

一、目前国内钻孔灌注桩研究现状

    （一）钻孔灌注桩的施工方法与适用范围

高架桥梁作为目前国内立面跨越交通障碍的主要建筑物，其整体的稳定性在很大程度上取决于桥梁下部基础的质量。目前国内主流的桥梁基础为钻孔灌注桩深基础。钻孔灌注桩在不同地区、不同地质水文、不同施工环境及不同的桥梁使用级别的基础上，也有很多不同的区分。但总的研究方向可以把钻孔灌注桩的成孔方式分为干作业成孔、泥浆护壁成孔、套管成孔、人工挖孔。

干作业成孔施工方式有长螺旋钻成孔、爆破成孔。这种成孔作业方式不需要设置泥浆池，进行泥浆循环置换钻渣。但是对地质有一定的适用条件，只能适用于地下水位以上的黏性土、粉土、填土、中等密实以上的砂土、风化岩层。所以总的来说这种成孔方式不适用于地下水含量丰富的地区。

泥浆护壁成孔的施工方式有旋挖回转钻机成孔、潜水钻机成孔、冲击钻成孔。这种成孔作业方式需要在作业成孔场地附近设置泥浆中转池。其中泥浆的作用是整个成孔过程中最为重要的，它承受着已成空洞周围的土压力，起到稳定孔壁的作用，保证孔洞在钻进过程中不坍塌，保持孔径均匀。还有一个至关重要的的作用就是来为钻头提供润滑、降温和通过正循环或者反循环置换钻渣。因为泥浆护壁成孔是在泥浆的保护下进行的，所以适用于地下水位高、地下水含量丰富的地区。根据不同地区土层的质地，回转钻机成孔适用于地下水位较高的软、硬土层，如淤泥、粘性土、砂土、软质岩层等。潜水钻机成孔适用于地下水位较高的淤泥、淤泥质土、砂夹卵石。冲击钻成孔适用于地下水位以下的风化岩石。整个过程中要控制泥浆的比重且在清孔后泥浆中不含杂质，保证泥浆护壁的平衡和灌注水下混凝土的质量。钻孔灌注桩泥浆护壁成孔是国内目前最为主流的桥梁深基础桩的施工方式。

套管成孔可分为振动沉管成孔和锤击沉管成孔。振动沉管成孔适用于一般粘性土、淤泥、淤泥质土、粉土及回填土中使用。锤击沉管成孔适用于在黏性土、淤泥、淤泥质土、及杂填土中使用。人工挖空桩一般用于对施工地形环境的限制，钻孔机械不能正常在桩位作业而使用的一种比较原始的施工方法。这种施工方法在孔径和孔深上都有很大的局限性，一般来说，人工挖孔桩的桩径范围在1.5-3.5米，因为孔径过小，工人无法作业，孔径过大，也容易发生安全事故。孔深也不宜超过20米。对于桩孔深、土质差的孔，宜就地灌注混凝土围圈护壁，每挖1-2米灌注一次，随挖随支撑。

（二）桩基础施工的发展方向

1、桩身尺寸往长和大的方向发展

基于高层、超高层建筑物及大型桥主塔基础等承载的需要，桩径越来越大，桩长越来越长。苏通大桥采用反循环钻成孔桩端压力注浆桩，桩径2.5~2.85m，桩长117m；长江二桥采用反循环钻成孔灌注桩，桩径3m，桩长83m；上海长江隧道采用反循环钻成孔灌注桩，桩径3.2~2.5m，桩长115m；郑州黄河大桥采用旋挖钻斗钻成孔灌注桩，桩径2m，桩长108m。

2、解决成孔难方向发展

随着高层建筑、大跨度桥梁的发展，嵌岩桩。特别是大直径嵌岩桩作为一种比较特殊的桩基类型，20世纪90年代在我国得到广泛的应用，嵌岩桩具有承载力高、变形小、整体刚度大的特点，其沉降稳定时间段、沉降量小，抗震性能好，因此越来越受到工程界的重视。

我国大直径嵌岩钻进工法主要有：回转式工法(牙轮/滚刀钻进法、钢粒环状钻进法、刮刀钻进法)、冲击式工法(纯冲击无循环钻进法、冲击反循环钻进法)、冲击回转式工法(气动/液动潜孔锤钻进法、可旋转式钢绳冲击钻头钻进法)。

（三）钻孔灌注桩成孔的施工基本特点：

1、与沉入桩中的锤击法沉桩相比较，钻孔灌注桩的施工噪声小，震动小。

2、除人工挖孔桩与套管沉孔外，钻孔灌注桩的桩径范围大。与沉入桩相比，钻孔灌注桩的桩径可以大的很多。

3、对地基适用范围大。

4、施工质量的好坏对桩基的承载力影响很大。

5、泥浆护壁成孔的灌注桩，混凝土是在泥浆以下灌注的，因此混凝土的质量很难控制，混凝土面应始终埋没导管，稍有疏忽就会出现断桩。

6、费工费时，成孔周期长，质量强度形成慢，施工钻渣容易污染环境。

二、国外钻孔灌注桩研究现状

（一）海外钻孔灌注桩技术发展史

美国在一战前开发了螺旋钻孔机当时仅用于钻孔作业，隨后推广应用于灌注桩施工。1930 年左右，日本出现田木式挖孔桩。随着钻孔设备的发展，日本的“加藤”、“三菱”等生产的冲击钻，在此基础上发展了冲击钻反复循环钻。1961年报道了在委内瑞拉Maracaibo大桥桥基利用注浆管对桩基进行注浆的方法。随后世界上许多国家在桩基础中应用此项技术，如Parana河桥基、沙特阿拉伯Jeddah-Mecca立交桥桥基等。1983年第八届国际土力学与基础工程会议上，英、德、法等国的代表分别发表了采用灌浆法提高钻孔灌注桩承载力、减少桩项沉降的研究^范文，此后工程师们不仅开发出各种各样的装置实现灌浆，而且开始探索灌浆与桩径、桩长之间的关系以及桩端灌浆对侧摩阻力的影响等问题。

（二）国外桥梁基础施工工程实例

在缅甸，首次采用钻孔灌注桩基础的是在修建于Ayeyanwady Delta 上的桥梁，该桥为有8个中跨度的钢桥。20~ 30m厚的软粉质粘土，其下为稳定的砂层。整个区域受潮汐影响可以达到好几米，水流快速沿两个方向流动。其桥墩由2个直径为2.5 m的钻孔灌注桩组成。

而在加拿大诺森伯兰大桥基础是一个比较独特的基础形式，该桥连接爱德华王子岛和加拿大本土，是一座采用预制钢筋混凝土构件拼装的特大型桥梁。诺森伯兰海峡平均水深15~20m，海底粘土层小于3m，海峡冬季气候条件恶劣，沿海冰块以2m/s的速度移动。施工要在4m的涨落潮差和2m的浪高中进行。在这种情况下，采用基岩直接支撑的、并使用大规模预制构件来施工的重力式基础，由环状构件支承的圆锥形基础。该桥梁由加拿大、美国、法国和荷兰等四个国家的建筑公司成立的跨国海峡通道合营企业承担设计、施工、运营管理。由于其基岩较好，因此在条件许可情况下，不一定都需要桩基础，简单的直接基础还是可以考虑的。

B. ^范文提纲

引言：高架桥桩基础的存在形式与现状

一、钻孔灌注桩的准备工作

1.设置泥浆循环系统

2.埋设钢护筒

3.桩位放样 

4.技术准备 

5.施工中主要使用的机械

二、钻孔灌注桩的成孔工艺

1.钻机就位

2.开孔 

3.正常钻进

4.终孔 

5.泥浆管理

6.第一次清孔

三、钻孔灌注桩的浇筑与检测

1.钢筋笼制作及安放

2.导管安装 

3.二次清孔 

4.浇筑混凝土

5.桩基检测

四、施工流程图

五、冲击钻孔灌注桩的施工质量的控制

（一）人——施工及管理人员

（二）机——施工机械、设备

（三）料——原材料及半成品

（四）环——现场施工环境

（五）法——施工方法

C. 参考文献

著作：

[1] 沈保汉. 后注浆桩技术(2)——泥浆护壁钻孔灌注桩桩端压力注浆工艺[J]，工业建筑, 2001,(06)

[2] 顾安邦，范立础.桥梁工程[M].北京：人民交通出版社，2002.

[3] 刘金砺.桩基工程设计与施工技术[M].北京：中国建材工业出版社，2009.

[4] 忠亭．钻孔灌注桩设计与施工[M]．北京：中国建筑工业出版社，2007．

[5] 沈保汉. 后注浆桩技术(2)——泥浆护壁钻孔灌注桩桩端压力注浆工艺[J]，工业建筑, 2001,(06) .

[6] 刘俊龙. 桩底沉渣对超长大直径钻孔灌注桩承载力影响的试验研究[J]，工程勘察, 2000,(03) .

期刊：

[1] 赵倩.灌注桩专利技术现状以及发展趋势研究[J].科技创新与应用，2016年第21期

[2] 中华人民共和国行业标准.公路工程质量检验评定标准(JTG F80-2004).北京:人民交通出版社，2004.[3] 中华人民共和国行业标准.公路桥涵施工技术规范(JTJ041-2000)，北京:人民交通出版社，2000.

[4] 谢凤娇.钻孔灌注桩水下混凝土施工工艺[J]，交通世界，2019.11.25