新开河特大桥工程大口径灌注桩施工工艺研究

目录

第一章概述 (1)

1.1引言 (1)

1.2桩基础的适用性和钻孔灌注桩的优点 (3)

1.3大口径钻孔灌注桩施工技术国内外概况 (5)

1.4大口径钻孔灌注桩施工技术目前存在的主要问题: (7)

1.5本课题研究的内容、目的及意义 (8)

第二章钻孔灌注桩的施工工艺简介及关键工序控制 (10)

2.1钻孔灌注桩的施工工艺简介 (10)

2.2成孔灌注桩质量标准 (16)

2.3钻孔灌注桩施工工艺流程和关键工序控制 (16)

第三章新开河特大桥工程实际施工情况 (25)

3.1工程位置 (25)

3.2工程概况 (25)

3.3新开河工程地质概况 (26)

3.4实际施工情况 (27)

第四章钻孔灌注桩常见质量问题及原因分析 (40)

4.1沉桩效应 (40)

4.2钻孔桩施工常见事故的预防与处理 (41)

第五章反循环孔壁稳定研究 (48)

5.1孔壁稳定条件 (48)

5.2影响孔壁稳定因素的分析 (49)

5.3稳定孔壁的工程措施和非工程措施 (54)

5.4泥浆 (58)

第六章结论与展望 (63)

6.1本文的主要结论 (63)

6.2展望 (63)

摘要 (64)

ABSTRACT (65)

致谢 (66)

参考文献 (68)

外文科技文献 (70)

外文科技文献译 (74)

第一章概述

1.1引言

1.1.1桩的发展历史

桩基础是最古老的基础形式之一。早在有文字记载的历史之前，人们就懂得采用木桩来支撑房屋。1982年在智利发掘的文化遗址中所见到的桩大约距今一万二千年至一万四千年。我国采用桩基也大约有六千年的历史了。

到了近代，随着科学技术和生产力水平的提高，桩基己成为在土质不良地区建造房屋、重型厂房及各种具有特殊要求的建筑物所广泛采用的基础形式之一。

在二十世纪四十年代初，随着大功率钻孔机具的研制成功，在美国出现了冲(钻)孔混凝土灌注桩。随着第二次世界大战的结束，世界经济复苏，高层、超高层建筑不断兴建，钻孔灌注桩得以广泛的采用。二十世纪七十年代后钻孔灌注桩在世界各地蓬勃发展起来。

我国钻孔灌注桩是1963年在河南省诞生的。当时钻孔的孔径仅600—700mm，采用人工推磨方式钻孔。1964年河南省在公路桥梁工程中成功地采用“人工推磨”的方式实现了直径为φ600—φ1000mm钻孔灌柱桩的施工。1965年,钻孔灌注桩在全国公路桥梁建设中迅速推广。随后全国各地开始进行机械钻孔的研究，开创了我国钻孔灌注桩的新局面。

改革开放以来，随着我国经济建设的迅猛发展，为适应城市建设、市政改造、旅游业、交通业的发展，一批批高层、超高层建筑物拔地而起，一座座大桥、特大桥如虹横跨大江两岸。这些高层、超高层建筑物一般均建造在建筑物密度大、人口密集、交通拥挤的市区，因而基础形式不得不采用非挤土、无噪声的大直径超长灌注桩基础。而大桥、特大

桥一般均跨越大江(河)两岸，通常这些地方地质条件较复杂，为满足通航、施工及桥梁本身稳定与沉降的要求，也不可避免地要采用大口径钻孔灌注桩基础形式。

1.1.2桩基础的类型

随着机械设备的不断改进，产生了名目繁多的桩型和工法。桩基的发展过程，主要体现在两个方面，即桩的材料和成桩工艺方法。

⑴按承载性状分类

根据桩竖向荷载作用下桩土相互作用的特点，达到承载力极限状态时，桩侧与桩端阻力的分担比例，将桩分为摩擦型和端承型桩两大类。

⑵按施工方法分类

根据桩的施工方法不同，主要分预制桩和灌注桩两大类。

①预制桩

预制桩可用混凝土、钢材或木料在现场或工厂制作，然后锤击(通过锤击或辅以高压再使桩沉入土中)、振动打入(将大功率振动器置于桩顶，利用内装偏心块旋转时产生的竖向振动力使桩沉入土中)、静压(利用静力压桩机将桩基压入土中)或旋入等方式设置就位。其可按材料进一步分为：①混凝土预制桩②钢桩③木桩。

②灌注桩

灌注桩是直接在所设计桩位处成孔，然后在孔内放钢筋笼(也有直接插筋或者无钢筋的)再浇灌混凝土而成。其可按施工方法进一步分为：①沉管灌注桩②钻(冲)孔灌注桩③挖孔桩。

⑶按桩的设置效应分类

随着桩的成型方式(打入或钻孔成桩等)不同，桩周土所受的挤土作用也很不相同。挤土作用会引起桩周土的天然结构、应力状态和性质发生很大变化，从而影响桩的承载力和变形性质。这些影响统称为桩的设

置效应，桩按设置效应可分为下列三类：①非挤土桩②部分挤土桩③挤土桩。

⑷按桩径的大小分类

根据桩径的大小可分为：①小桩，d≤250mm；②中等直径桩，250mm

1.2桩基础的适用性和钻孔灌注桩的优点

1.2.1桩基础的适用性

桩基础通常作为荷载较大的建筑物基础，其具有承载力高、稳定性好、沉降量小而均匀、便于机械化施工，适应性强等突出特点。与其它深基础比较，桩基础的适用范围最广，一般对下述情况可考虑选用桩基方案：

⑴地基的上层土质太差而下层土质较好、地基软硬不均匀或荷载不均，不能满足上部结构对不均匀变形的要求。

⑵地基软弱，采用地基加固措施不合适或地基土性特殊，如存在可液化土层、自重湿陷性黄土、膨胀土及季节性冻土等。

⑶除承受较大垂直荷载外，尚有较大偏心荷载、水平荷载、动力或周期荷载作用。

⑷上部结构对基础的不均匀沉降相当敏感或建筑物受到大面积超载的影响。

⑸地下水位很高，采用其它基础形式施工困难或位于水中的构筑物基础，如桥梁、码头、钻采平台等。

⑹需要长期保存、具有重要历史意义的建筑物。

通常，当软弱土层很厚，桩端达不到良好地层时，桩基设计应考虑沉降等问题。如果桩穿过较好土层而桩端位于软弱层，则不宜采用桩基。