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问答题某钻孔灌注桩，桩身直径d＝1.0m，扩底直径D＝1.4m，扩底高度1.0m，桩长12.5m，土层分布：0～6m黏土，qsik＝40kPa；6～10.7m粉土，qsik＝44kPa；10.7m以下中砂层，qsik＝55kPa，qpk＝5500kPa。试计算单桩承载力特征值。 参考答案
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大直径钻孔混凝土灌注桩施工中应注意的问题
摘要：近年来，随着高速公路的不断增多，大直径钻孔灌注桩的应用也越来越普遍，这是因为大直径钻孔灌注桩具有单桩承载力高、抗震性能良好、施工无噪音、无振动、钻孔时对土壤没有挤密作用等特点。但由于其桩径较大，施工起来比较困难，在施工中也容易出现问题，本文对大直径钻孔混凝土灌注桩施工工程中应注意的几个问题作简单的探讨。
关键词：钻孔；灌入量；灌注桩
大直径钻孔混凝土灌注桩施工工程中应着重注意以下几个问题：钻头的选择、护壁泥浆比重选择、钻进速度选择、清孔和混凝土浇灌。
一、& 钻头的选择
大直径钻孔灌注桩是在泥浆护壁下，利用旋转台盘带动底部装有钻头的钻杆旋转进行挖土钻进的，所以，根据土层的地质情况选择合适的钻头是非常重要的。如果钻头选择不当，就可能无法顺利进行挖掘，从而影响工程的进度。钻孔混凝土灌注桩使用的钻头有多种形式，其中最常用的是多瓣式钻头，适用与多种土质，如粉砂、粘土、砂和砂砾层，挖掘效率也较高。不过多瓣式钻头吸泥口的直径只有150~200mm，在挖掘过程中如果遇到较大的石块或卵石，钻孔就难以进行，需要停钻，用抓斗挖出大的石块或卵石后，再进行钻孔，如大的石块或卵石很多，则钻进效率就会大大降低。对于基数超过40 以上的硬土层，因为一般钻头的刃口会打滑，故要采用三翼式钻头才有效。对于更硬的土层及特别坚硬的砂砾层，则需采用四翼式钻头才有效。这种四翼式钻头在刃尖部分为阶梯式圆筒形，挖掘时先挖一个小圆孔，然后呈阶梯形扩大，起导向作用，钻头摇动很小，孔壁不会扩大，因此可以顺利的进行挖掘。对于特别硬的粘土和砂砾层，还可以选用滚轮式钻头，这种钻头有50~200kN 的压力加到钻头上，因而需要大功率的旋转台盘。此外，还有扩大桩底用的扩底钻头这种钻头可将桩孔底部扩大，从而提高桩的承载能力。
二、& 护壁泥浆比重选择
大直径桩成孔时，由于桩孔的直径比较大，很容易出现塌孔等事故，要保证大直径桩孔不塌陷，除了要保持泥浆有20kpa静水压力之外，还要根据土层的地质情况，选用一定比例的泥浆进行护壁。根据国外经验，泥浆比重大于1.08 时会降低挖掘的效率，但对于大直径钻孔桩来说，由于其护壁作用加强了，从而减少了塌孔事故的发生，有利于顺利成孔。当然了，产生塌孔的原因是多方面的，所以我们还应了解塌孔产生的原因是，以便采取有效的措施加以防治。产生塌孔的主要原因有：
(一)护筒周围未用粘土填封紧密而漏水，或护筒埋置太浅；
(二)未及时向孔内加泥浆，造成孔内泥浆面底于孔外水位，或孔内出现呈压水降低了静水压力；
(三)在流砂、软淤泥、破碎地层、松散砂层中钻进，进尺太快或停在一处空转时间太长，转速太快。了解了产生塌孔的主要原因后，在施工过程中我们就可以采取相应的防治措施进行解决：在护筒周围用粘土填封紧密，或升高护筒，增大水头；钻进中及时添加新鲜泥浆，使其高于孔外水位，遇流砂、松散土层时，应适当加大泥浆比重，或选用较大粘度、胶体率的优质泥浆，或投入粘土掺片，并控制进尺，不要使进尺过快或空转时间过长。一旦发生塌孔，应立即采取相应有效措施加以补救：对于轻度塌孔，应加大泥浆比重和提高水位。对于严重塌孔，应用粘土泥膏投入，待孔壁稳定后采用低速钻进。在钻孔过程中，应随时注意测量泥浆的比重，及时掌握泥浆比重的变化，并认真做好记录。
三、钻进速度选择
钻进速度的选择也是很重要的，我们知道，钻进速度太快或停在一处空转时间太长，转速太快，都有可能造成桩孔坍塌，因此，应根据不同的地质情况，控制不同的钻进速度。在淤泥层一般应快速钻进穿过，如发生缩径，则提升钻头至缩径处反复旋转，使其达到设计要求。在细砂、粉砂层，由于这类砂土较松散，钻进时速度太快可能产生埋钻，太慢或停在一处空转时间太长转速太快又会产生塌孔，所以在松散砂土中钻进，应注意合理控制进尺。对于粘土层，在钻进时由于粘性大及可塑性强，不宜发生塌孔，但由于粘性强，泥团不宜打散，故更应严格慢速钻进，钻进速度应控制在1m/min 左右，以确保桩壁完好和钻机正常工作。在粘土层钻进时，有时会出现不进土现象，产生的主要原因有：
（一）钻头粘满粘土块，排渣不畅，钻头周围堆积土块；
（二）钻头合金刀具安装角度不适当，刀具切土过浅，泥浆比重过大，钻头配重过轻。解决办法：加强排渣，重新安装刀具角度、形状、排列方向；降低泥浆比重，加大钻头配重。糊钻头时，可提出钻头，清除泥块后，再施钻。在较硬土层中钻进则以钻机无跳动、电机不超负荷为准。对于岩层，入岩后必须轻压、慢转。在钻进的过程中，为了能够及时了解不同土层的具体地质情况，应加强取样分析，以便正确选择钻进参数。
钻进深度达到设计要求并符合终孔条件后，应进行清孔。清孔一般分两次进行，第一次清孔可用循环换浆法。桩端持力层为粉砂层时,宜采用正循环清孔,因为反循环清孔排碴速度较高,较大的抽吸作用反使桩端附近的粉砂层应力松弛,使桩端阻力降低;桩端持力层为碎石、卵砾石层、岩层时,应选用反循环清孔。即让钻头继续在原位放慢速度空钻，同时注水，用清水换浆，是泥浆比重控制在1：1 左右，如孔壁土质较差，宜用泥浆循环清孔，使泥浆比重控制在1.15~1.25，清孔过程中应及时及时补给稀泥浆，并保持浆面稳定。第一次清孔时间不少于30 分钟。第二次清孔采用导管清孔，由于桩孔较大，故要利用电动葫芦左、右移动导管及前后移动平台，使清孔比较彻底。清孔后沉碴厚度的测量方法,有吊锤测量、超声波、电阻检测等,其中简便常用的是吊锤测量法。方法是: 用吊锤吊至孔底,轻触沉碴面,并记录深度;再牵绳使吊锤抖击孔底沉碴,使其液化,直至坚硬岩面(或其它坚硬土层) ,再次记录深度。2次记录深度的差值即为沉碴厚度。当沉碴厚度较小时,可通过吊锤感触到孔底坚硬清爽的状况,并应立即进行检查验收合格后，应立即进行下一道工序的施工，以免渣土重新沉淀，造成沉渣过厚而影响桩的承载力。
五、混凝土浇灌
对于大直径钻孔灌注桩来说，水下灌注混凝土是很关键的工序，因为大直径孔桩的灌注时间长、难度大，很容易发生堵管、顶管、顶面混凝土初凝等问题。在混凝土上升后，阻力逐渐增大，灌注事故多，因此大直径钻孔混凝土灌注桩在浇灌混凝土时应特别注意以下几点：
(一)由于大直径桩孔浇灌时所需混凝土用量比较大，所以施工前应备足材料，采用现场搅混凝土的，搅拌设备应满足需要，而且必须准备1~2 台备用搅拌机，以防万一。
(二)现场应备用灌注平台一套及吊车，以防机电设备发生故障时，能及时替用，确保混凝土灌注的连续进行。
(三)灌注时，随着下灌混凝土的上升，要经常提动导管，提升范围在50~100cm 以内，上下倒插，促使混凝土有较好的密实度。特别是孔口返浆不好或不返浆时，必须立即提动导管，以先下后上的顺序操作，必要时可利用振动器通过导管传递，迫使管内混凝土畅通，如发生严重堵管现象，应立即报告有关部门处理。
(四)水下混凝土的灌注应连续进行，不得中断，并应力争缩短灌注时间。桩头灌至接近设计桩顶标高时，应注意调整好最后一次的灌入量，防止超灌。随着桩基础工程在我厂应用的日趋广泛，我们对桩基工程的了解也越来越多，而如何掌握它们各自的性质、用途，使其更好的为我厂的建筑施工服务这是关键问题，更重要的是要学会怎样解决它们中存在的问题，合理利用。
以上就是我对灌注桩及大直径钻孔混凝土灌注桩的一点浅显认识，有不足之处，望指正
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钻孔桩混凝土是否要泵送
1工程概况金塘大桥是舟山连岛工程的控制性工程，其中东通航孔桥全长460m，桥型为122＋216＋122m连续刚构，跨沥港水道，上部结构采用分幅断面单箱单室变高度预应力混凝土箱梁，主墩采用矩形空心双薄壁墩高桩承台，桩基础由18根变截面钻孔灌注桩组成，设计变截面2.3～2.5m,上部21.5m桩径为2.5m，下部17m桩径为2.3m，桩底标高为-45.0m，桩长41.5m。钢护筒为永久性结构,壁厚25mm,桩基础均为嵌岩桩，进入弱风化凝灰岩深度约5m。2工程地质条件东通航孔桥B3主墩桥位处处于华南地槽褶皱系之浙东南褶皱带的东北部，上部为第四纪土层，层厚较薄，基岩面隆起呈北高南低的趋势，土层厚度变化较大，厚度自南向北10～25m之间，表部主要为流塑状淤泥质粘土，厚度约10～15m；其下为可~硬塑状亚粘土，厚度3～9m；局部有碎石层，下伏为基岩，基岩分为全、强、弱三层。全风化晶屑熔结凝灰岩为灰黄色、黄褐色，岩心呈砂状风化剧烈的岩石，局部岩质较硬，厚度4.5m～6.1m；强风化晶屑熔结凝灰岩为灰黄褐色，岩心破碎风化较强烈岩石，岩质脆硬，厚度一般4.9～11.5m；弱风化晶屑熔结凝灰岩为青灰色岩心，断面新鲜弱风化岩石，岩质坚硬，RQD=10～40%。3钻孔方案选择根据设计地质情况，B3主墩桩基施工充分考虑了水中大直径钻孔桩基础穿越流塑状淤泥质亚粘土、变截面桩变径处理的施工难度以及岩层厚，强度高影响成孔速度和斜孔等难度，同时选择了两种施工方案，流塑状淤泥质亚粘土以及软塑、硬塑粘土，岩层较浅等部位采用旋转钻机钻孔，覆盖层较浅、岩层较厚的部位采用冲击钻机钻孔[1].4钻机选型针对主墩桩基桩径大（2.5m～2.3m）、地质情况复杂，变截面桩基工序繁多等特点，本工程采用KP-3500型全液压回转钻机和10T冲击式钻机成孔施工。4．1　KP-3500型全液压回旋钻机KP-3500型是转盘带动钻具旋转进行钻进的回转式钻机。该机采用钢轮行走，全液压驱动，采用四泵双马达组成恒功率驱动回路。并采用液压缸代替卷扬机，不仅起重量大（可达120吨）而且速度快，升降平稳，还可以在必要时进行加压钻进。因此，具有钻孔直径大、辅助时间短、操作简单、工作效率高等特点。KP-3500型全液压回旋钻机主要技术参数 表1&div align=center&钻机型号最大钻孔口径/m最大钻孔深度/m配重/KN输出扭矩/KN·m钻杆内径mm最大提升能力/KN最大钻速/r/minKP3500≥3.0140不小于300KN≥200≥300≥1500≥15&/div&4．2 Z-5型冲击式钻机冲击式钻机是灌注桩基础施工的一种重要钻孔机械，它能适应各种不同地质情况，特别是卵碎石层中钻孔。Z-5型冲击式钻机较之其它型式钻机适应性强。同时，用冲击式钻机造孔，成孔后，孔壁四周形成一层密实的土层，对稳定孔壁，提高桩基承载能力，均有一定作用。　　　　　Z-5型冲击钻机主要技术参数 表2&div align=center&钻机型号冲锤重量/t钢丝绳直径／mm冲锤直径／m卷扬机额定拉力／t主机电动机／kw整机重量／t最大冲击力／tZ-5型7322.3～2.5107512T10&/div&4．　钻头KP－3500钻机配四翼刮刀钻头及牙轮钻，钻头直径均为2.3m，在钢护筒内扫孔时在钻头上加焊合金及钢板加大钻头直径。冲击式钻机配7T冲锤。5钻孔灌注桩成孔施工5．1钻机布置B3主墩共投入3台KP-3500型回旋钻机及2台10T冲击式钻机。根据总体计划进度安排和钻孔平台空间等因素，桩基施工必须按顺序进行。为方便施工将主墩桩基划分为3个施工区域，每个区域内各投入1台钻机或冲机，各个区域内的数字7.水下混凝土施工 本工程水下砼浇注导管选用壁厚δ=10mm，φ外=120mm的无缝钢管，连接为T型螺纹的快速接头。混凝土由岸上砼拌楼供应,供应能力达60m3/h以上。该砼拌楼能够储备1000m3混凝土的原材料。根据首批封底混凝土方量的要求，我们选用11m3集中大料斗2个，和4m3灌注小料斗，能够满足混凝土浇注的需要。 7.1.混凝土配合比设计 桩身混凝土为C35水下混凝土，配合比按海工混凝土进行设计，并通过试配确定。混凝土除满足强度要求外，各种材料的技术指标要满足规范要求[3]。在设计中还应特别注意的是氯离子渗透系数要达到要求。7.2混凝土浇注 在钢筋笼和导管安装好，混凝土浇注之前，进行孔底沉渣的厚度的测量，若沉渣厚度超出设计规定值5cm时，要进行二次清孔。直到孔底沉渣厚度不超过5cm。 单根钻孔桩的混凝土最大方量280多立方米，预计8小时左右浇注完成。混凝土采用4辆水上混凝土搅拌车运送施工地点， 通过2台2台HBT150.21 型拖泵进行泵送，将混凝土输送至平台集料大料斗，料斗门放料，经流槽进入小料斗和导管进行灌注。 灌注至扩大截面处时，导管提升至扩大截面下约2m，稍加大混凝土灌注速度和混凝土的塌落度，当混凝土面高于扩大截面处3m后，将导管提升至扩大截面处上1m，继续灌注至桩顶。当混凝土灌注临近结束时，核对混凝土的灌入数量，以确定所测混凝土的高度是否准确，当确定混凝土的顶面标高到位后，停止灌注，及时拆除灌注导管。灌注完成时，砼面应不小于设计桩顶标高0.8m，以保证桩头混凝土质量。 7结语通过金塘大桥东通航孔桥海上大直径变截面桩基础施工的实践过程，有以下体会：（1）应用海水造浆技术，它是需不断探索和发展的一项新技术。配比应经过严格的试验比对，并经优化分析后确定。应用中要根据具体地质条件，对配比进行微调。（2）变截面处理时，两变截面桩上下要保持同心，并适当向下多钻进一点，以保证变截面位置不高于设计标高，有利于钢筋笼的下放和满足设计要求。（3）经超声波测桩仪检验，B3主墩桩基全为Ⅰ类桩，变截面及岩面钻入深度符合要求，说明了桩基础应用的施工方法是合理的，并为同类地质条件下，采用不同钻机成孔施工积累了一点的借鉴经验。
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