水下钻孔灌注桩技术
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正循环泥浆循环示意图
• 1）、正循环 • 正循环钻机是用
大比重高浓度的 泥浆采用浮力原 理将钻渣上下循 环排到孔外的， 钻渣必须钻碎到 5cm以下颗粒， 泥浆比重一般控 制在1.2～1.45之 间、粘度一般控 制在28秒以上。 冲击钻和小型钻 机一般都采用正 循环施工。泥浆 正循环工艺详见 左图所示：
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钻孔桩混凝土灌注是成桩的最后一环，在浇注混凝土之前，要制定更为详尽的施工作业指导书，做 好充分的准备工作。
提前向混凝土拌和站下达混凝土生产计划，包括数量，标号、质量要求、供应时间。 混凝土灌注之前，必须准备好备用供电系统。 按二倍浇注桩身混凝土体积备齐砂、石、水泥、外加剂等材料。
泥浆比重：1.03～1.10 泥浆粘度：17～20 Pa.s
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泥浆含砂量：小于2%
孔底沉淀厚度：摩擦桩：小于设计，当设计无要求时，对直径≤1.5m的桩，≤300mm；对直径＞1.5m 或桩长＞40m或土质较差的桩，≤500mm； 支撑桩：不大于设计（一般为不大于5cm）。 3、水下砼灌注 a 准备工作
桩孔 工作平台 钢护筒 泥浆泵管
泥浆泵 沉淀池 钻渣 泥浆循环池
备注：箭头为泥浆循环方向
反循环泥浆循环示意图
送气管 钻杆 钻渣 工作平台 排渣口 排浆管 泥浆桶
• 2）、反循环 • 反循环钻机是用
空气吸力将钻渣 强行排到孔外， 并利用泥浆循环 使钻渣沉淀后再 排除，泥浆比重 要求小一点，一 般控制在1.10～ 1.15之间、粘度 一般控制在18～ 28秒之间。大型 旋转钻机一般采 用反循环施工。 泥浆反循环工艺 详见左图所示：
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a首先孔内要保持至少2米的水头（即孔内水位比孔外水位或地下水位高2m），使孔内泥浆压力大 于孔外水的压力，防止因外部压力压垮护壁；
b加入优质粘土或膨润土（如红粘土比黄粘土的造浆性能要好），加大泥浆比重和泥浆粘度，必要 时可加入适量的化学胶，增强泥浆的粘度和护壁性能； c如砂砾层密实度较小，可在加入粘土的同时加入适量的片石或大粒径卵石，在冲进的过程中把片 石或大粒径卵石挤入孔壁内，从而增强孔壁稳定性。 d如采取以上措施孔壁仍然出现漏浆现象时，可采用粘土中掺入水泥和堵漏剂（一种具有高膨胀率 的堵漏材料），同时多抛片石，用钻锤反复冲击，将堵漏剂和粘土挤入孔壁的砂砾缝隙内，直至孔内水 头不再下降为止。在1995年杭州钱塘江三桥的施工中曾多次采用过这种堵漏的方法，效果极佳。 2）、一般的河床或湖泊等表层为冲积覆盖层，覆盖层一般为腐质土，呈塑性软弱状，稳定性差， 因此，钻孔施工中必须对其采取特殊的护壁措施，才能防止塌孔。 a对于河水深度较浅，围堰顶面到覆盖层底部距离不大的桩孔，应采取深埋护筒进行钻孔施工，把 护筒埋入到覆盖层底部以下约50cm位置，将覆盖层与桩孔全部隔离，确保覆盖层不出现塌孔现象。 b对于河水深度较深，围堰顶面到覆盖层底部距离较大的桩孔，护筒难以埋入时，宜采用特别的护 壁方案进行钻孔施工。当桩孔钻至覆盖层位置时，大量加入粘土，并适当掺些水泥，同时抛入粒径较大 的片石，用钻锤反复冲击，将掺入水泥的粘土和片石打入孔壁内进行护壁，直到进尺出现明显缓慢为止， 这样即可判断覆盖层的护壁已比较结实和稳定了
1、导管及蓄料斗安装 桩孔钻至设计标高成孔验收合格后，应马上组织导管安装，导管安装前，应对导管进行水压试 验，确保导管承压能力和密封性能满足规范要求后才能用于施工。 导管安装时，应详细记录每节导管长度、导管节数及导管总长度，以便砼灌注过程中随时掌握 导管埋深和下次拆管长度，确保导管埋深随时满足规范要求。 为了确保首批砼埋管满足规范要求，桩基水下砼灌注时，必须配备足够大的蓄料桶或蓄料斗， 蓄料桶的容量应大于埋管1米所需的砼方量（一般要大于1.5倍桩径）。 首批砼灌入时一般采用拔球法施工，即待蓄料桶盛满砼料后，用起吊设备将导管顶料斗底口堵 截钢球瞬间拔除，使砼料快速灌入孔底将孔底导管口马上封住，并瞬间将导管埋设至少1米深度， 确保孔内泥浆与砼完全隔离。水下砼灌注施工详见如下示意图：
Baidu Nhomakorabea
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水下砼灌注施工示意图
导管起吊钢绳 砼蓄料桶 钢球起吊钢绳 集料斗 漏斗底堵漏球 导管支撑梁 工作平台
排浆槽口
钢护筒 泥 浆 桩孔
导管 砼顶面 备注：箭头为砼或泥浆 流动方向。 孔底
桩径
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2、二次清孔
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由于钢筋笼、导管、蓄料斗等连续的安装，使孔内泥浆长时间处于静止状态，导致泥浆内的含砂、 细小杂物等出现沉淀。为了确保桩底质量，砼灌注前必须进行二次清孔，使孔内泥浆强烈循环，把孔底 沉淀物及时排除孔外，确保孔底沉淀厚度满足规范与设计要求。二次清孔的主要技术指标如下：
钢护筒
风堡 钻头
桩孔
备注：箭头为泥浆循环方向
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5、防塌孔及塌孔处理
在钻孔过程中，必须根据不同的地质情况，采取不同的护壁措施，防止孔壁漏浆塌孔。一般易引起 塌孔的地质层有砂砾层、覆盖层和全风化岩层。 1）、最易塌孔的部位往往是砂砾地层，因为砂砾层透水性强，含土量低，稳定性相对较弱，所以 当钻孔进尺到砂砾层时，必须根据砂砾层的地质特征，采取有效的护壁措施；
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c全风化岩层一般位于砂砾层和岩层之间，呈软弱状（类似淤泥），稳定性差，钻孔时极易塌孔， 为了防止塌孔，必须采取相应的处理措施。当桩孔钻过砂砾层后，进尺特别快时，即可判断进入全 风化岩层。全风化岩层的护壁处理方法类似覆盖层的护壁方法。 6、成孔验收
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桩孔钻至设计孔底标高位置后，根据规范要求一般摩擦桩要超深钻进30～50cm，支撑桩（嵌 岩桩）超深不小于5cm。成孔验收技术质量指标允许偏差为：孔中心位置（mm）：群桩100，单排 桩50；孔径(mm)：不小于设计桩径；倾斜度：小于1%孔深；孔深：摩擦桩不小于设计、支撑桩超 深不小于50mm；沉淀厚度（mm）：摩擦桩：小于设计，当设计无要求时，对直径≤1.5m的桩， ≤300mm，对直径＞1.5m或桩长＞40m或土质较差的桩，≤500mm； 支承桩：不小于设计规定； 清孔后泥浆指标：比重1.03-1.10、粘度17-20Pa.s、含砂率＜2%、胶体率＞98%。 二、水下砼灌注施工
• 1）、正循环 • 正循环钻机是用
大比重高浓度的 泥浆采用浮力原 理将钻渣上下循 环排到孔外的， 钻渣必须钻碎到 5cm以下颗粒， 泥浆比重一般控 制在1.2～1.45之 间、粘度一般控 制在28秒以上。 冲击钻和小型钻 机一般都采用正 循环施工。泥浆 正循环工艺详见 左图所示：
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钻孔桩混凝土灌注是成桩的最后一环，在浇注混凝土之前，要制定更为详尽的施工作业指导书，做 好充分的准备工作。
提前向混凝土拌和站下达混凝土生产计划，包括数量，标号、质量要求、供应时间。 混凝土灌注之前，必须准备好备用供电系统。 按二倍浇注桩身混凝土体积备齐砂、石、水泥、外加剂等材料。
泥浆比重：1.03～1.10 泥浆粘度：17～20 Pa.s
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泥浆含砂量：小于2%
孔底沉淀厚度：摩擦桩：小于设计，当设计无要求时，对直径≤1.5m的桩，≤300mm；对直径＞1.5m 或桩长＞40m或土质较差的桩，≤500mm； 支撑桩：不大于设计（一般为不大于5cm）。 3、水下砼灌注 a 准备工作
桩孔 工作平台 钢护筒 泥浆泵管
泥浆泵 沉淀池 钻渣 泥浆循环池
备注：箭头为泥浆循环方向
反循环泥浆循环示意图
送气管 钻杆 钻渣 工作平台 排渣口 排浆管 泥浆桶
• 2）、反循环 • 反循环钻机是用
空气吸力将钻渣 强行排到孔外， 并利用泥浆循环 使钻渣沉淀后再 排除，泥浆比重 要求小一点，一 般控制在1.10～ 1.15之间、粘度 一般控制在18～ 28秒之间。大型 旋转钻机一般采 用反循环施工。 泥浆反循环工艺 详见左图所示：
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a首先孔内要保持至少2米的水头（即孔内水位比孔外水位或地下水位高2m），使孔内泥浆压力大 于孔外水的压力，防止因外部压力压垮护壁；
b加入优质粘土或膨润土（如红粘土比黄粘土的造浆性能要好），加大泥浆比重和泥浆粘度，必要 时可加入适量的化学胶，增强泥浆的粘度和护壁性能； c如砂砾层密实度较小，可在加入粘土的同时加入适量的片石或大粒径卵石，在冲进的过程中把片 石或大粒径卵石挤入孔壁内，从而增强孔壁稳定性。 d如采取以上措施孔壁仍然出现漏浆现象时，可采用粘土中掺入水泥和堵漏剂（一种具有高膨胀率 的堵漏材料），同时多抛片石，用钻锤反复冲击，将堵漏剂和粘土挤入孔壁的砂砾缝隙内，直至孔内水 头不再下降为止。在1995年杭州钱塘江三桥的施工中曾多次采用过这种堵漏的方法，效果极佳。 2）、一般的河床或湖泊等表层为冲积覆盖层，覆盖层一般为腐质土，呈塑性软弱状，稳定性差， 因此，钻孔施工中必须对其采取特殊的护壁措施，才能防止塌孔。 a对于河水深度较浅，围堰顶面到覆盖层底部距离不大的桩孔，应采取深埋护筒进行钻孔施工，把 护筒埋入到覆盖层底部以下约50cm位置，将覆盖层与桩孔全部隔离，确保覆盖层不出现塌孔现象。 b对于河水深度较深，围堰顶面到覆盖层底部距离较大的桩孔，护筒难以埋入时，宜采用特别的护 壁方案进行钻孔施工。当桩孔钻至覆盖层位置时，大量加入粘土，并适当掺些水泥，同时抛入粒径较大 的片石，用钻锤反复冲击，将掺入水泥的粘土和片石打入孔壁内进行护壁，直到进尺出现明显缓慢为止， 这样即可判断覆盖层的护壁已比较结实和稳定了
1、导管及蓄料斗安装 桩孔钻至设计标高成孔验收合格后，应马上组织导管安装，导管安装前，应对导管进行水压试 验，确保导管承压能力和密封性能满足规范要求后才能用于施工。 导管安装时，应详细记录每节导管长度、导管节数及导管总长度，以便砼灌注过程中随时掌握 导管埋深和下次拆管长度，确保导管埋深随时满足规范要求。 为了确保首批砼埋管满足规范要求，桩基水下砼灌注时，必须配备足够大的蓄料桶或蓄料斗， 蓄料桶的容量应大于埋管1米所需的砼方量（一般要大于1.5倍桩径）。 首批砼灌入时一般采用拔球法施工，即待蓄料桶盛满砼料后，用起吊设备将导管顶料斗底口堵 截钢球瞬间拔除，使砼料快速灌入孔底将孔底导管口马上封住，并瞬间将导管埋设至少1米深度， 确保孔内泥浆与砼完全隔离。水下砼灌注施工详见如下示意图：
Baidu Nhomakorabea
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水下砼灌注施工示意图
导管起吊钢绳 砼蓄料桶 钢球起吊钢绳 集料斗 漏斗底堵漏球 导管支撑梁 工作平台
排浆槽口
钢护筒 泥 浆 桩孔
导管 砼顶面 备注：箭头为砼或泥浆 流动方向。 孔底
桩径
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2、二次清孔
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由于钢筋笼、导管、蓄料斗等连续的安装，使孔内泥浆长时间处于静止状态，导致泥浆内的含砂、 细小杂物等出现沉淀。为了确保桩底质量，砼灌注前必须进行二次清孔，使孔内泥浆强烈循环，把孔底 沉淀物及时排除孔外，确保孔底沉淀厚度满足规范与设计要求。二次清孔的主要技术指标如下：
钢护筒
风堡 钻头
桩孔
备注：箭头为泥浆循环方向
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5、防塌孔及塌孔处理
在钻孔过程中，必须根据不同的地质情况，采取不同的护壁措施，防止孔壁漏浆塌孔。一般易引起 塌孔的地质层有砂砾层、覆盖层和全风化岩层。 1）、最易塌孔的部位往往是砂砾地层，因为砂砾层透水性强，含土量低，稳定性相对较弱，所以 当钻孔进尺到砂砾层时，必须根据砂砾层的地质特征，采取有效的护壁措施；
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c全风化岩层一般位于砂砾层和岩层之间，呈软弱状（类似淤泥），稳定性差，钻孔时极易塌孔， 为了防止塌孔，必须采取相应的处理措施。当桩孔钻过砂砾层后，进尺特别快时，即可判断进入全 风化岩层。全风化岩层的护壁处理方法类似覆盖层的护壁方法。 6、成孔验收
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桩孔钻至设计孔底标高位置后，根据规范要求一般摩擦桩要超深钻进30～50cm，支撑桩（嵌 岩桩）超深不小于5cm。成孔验收技术质量指标允许偏差为：孔中心位置（mm）：群桩100，单排 桩50；孔径(mm)：不小于设计桩径；倾斜度：小于1%孔深；孔深：摩擦桩不小于设计、支撑桩超 深不小于50mm；沉淀厚度（mm）：摩擦桩：小于设计，当设计无要求时，对直径≤1.5m的桩， ≤300mm，对直径＞1.5m或桩长＞40m或土质较差的桩，≤500mm； 支承桩：不小于设计规定； 清孔后泥浆指标：比重1.03-1.10、粘度17-20Pa.s、含砂率＜2%、胶体率＞98%。 二、水下砼灌注施工