钻孔灌注桩的施工

钻孔灌注桩的施工，因其所选护壁形成的不同，有泥浆护壁方式法和全套管施工法两种。

1)泥浆护壁施工法冲击钻孔，冲抓钻孔和回转钻削成孔等均可采用泥浆护壁施工法。

该施工法的过程是：平整场地→泥浆制备→埋设护筒→铺设工作平台→安装钻机并定位→钻进成孔→清孔并检查成孔质量→下放钢筋笼→灌注水下混凝土→拔出护筒→检查质量。

施工顺序(如图所示)(1)施工准备施工准备包括：选择钻机、钻具、场地布置等。

钻机是钻孔灌注桩施工的主要设备，可根据地质情况和各种钻孔机的应用条件来选择。

(2)钻孔机的安装与定位安装钻孔机的基础如果不稳定，施工中易产生钻孔机倾斜、桩倾斜和桩偏心等不良影响，因此要求安装地基稳固。

对地层较软和有坡度的地基，可用推土机推平，在垫上钢板或枕木加固。

为防止桩位不准，施工中很重要的是定好中心位置和正确的安装钻孔机，对有钻塔的钻孔机，先利用钻机的动力与附近的地笼配合，将钻杆移动大致定位，再用千斤顶将机架顶起，准确定位，使起重滑轮、钻头或固定钻杆的卡孔与护筒中心在一垂线上，以保证钻机的垂直度。

钻机位置的偏差不大于2cm。

对准桩位后，用枕木垫平钻机横梁，并在塔顶对称于钻机轴线上拉上缆风绳。

(3)埋设护筒钻孔成败的关键是防止孔壁坍塌。

当钻孔较深时，在地下水位以下的孔壁土在静水压力下会向孔内坍塌、甚至发生流砂现象。

钻孔内若能保持壁地下水位高的水头，增加孔内静水压力，能为孔壁、防止坍孔。

护筒除起到这个作用外，同时好有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和钻头导向作用等。

制作护筒的材料有木、钢、钢筋混凝土三种。

护筒要求坚固耐用，不漏水，其内径应比钻孔直径大（旋转钻约大20cm，潜水钻、冲击或冲抓锥约大40cm），每节长度约2~3m。

一般常用钢护筒。

(4)泥浆制备钻孔泥浆由水、粘土(膨润土)和添加剂组成。

具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具，增大静水压力，并在孔壁形成泥皮，隔断孔内外渗流，防止坍孔的作用。

调制的钻孔泥浆及经过循环净化的泥浆，应根据钻孔方法和地层情况来确定泥浆稠度，泥浆稠度应视地层变化或操作要求机动掌握，泥浆太稀，排渣能力小、护壁效果差；泥浆太稠会削弱钻头冲击功能，降低钻进速度。

(5)钻孔钻孔是一道关键工序，在施工中必须严格按照操作要求进行，才能保证成孔质量，首先要注意开孔质量，为此必须对好中线及垂直度，并压好护筒。

在施工中要注意不断添加泥浆和抽渣(冲击式用)，还要随时检查成孔是否有偏斜现象。

采用冲击式或冲抓式钻机施工时，附近土层因受到震动而影响邻孔的稳固。

所以钻好的孔应及时清孔，下放钢筋笼和灌注水下混凝土。

钻孔的顺序也应实事先规划好，既要保证下一个桩孔的施工不影响上一个桩孔，又要使钻机的移动距离不要过远和相互干扰，一般可采用(如图所示)的顺序钻孔。

(6)清孔钻孔的深度、直径、位置和孔形直接关系到成装置量与桩身曲直。

为此，除了钻孔过程中密切观测监督外，在钻孔达到设计要求深度后，应对孔深、孔位、孔形、孔径等进行检查。

在终孔检查完全符合设计要求时，应立即进行孔底清理，避免隔时过长以致泥浆沉淀，引起钻孔坍塌。

对于摩擦桩当孔壁容易坍塌时，要求在灌注水下混凝土前沉渣厚度不大于30cm；当孔壁不易坍塌时，不大于20cm。

对于柱桩，要求在射水或射风前，沉渣厚度不大于5cm。

清孔方法是使用的钻机不同而灵活应用。

通常可采用正循环旋转钻机、反循环旋转机真空吸泥机以及抽渣筒等清孔。

其中用吸泥机清孔，所需设备不多，操作方便，清孔也较彻底，但在不稳定土层中应慎重使用。

(如图所示)为风管吸泥清孔示意图。

其原理就是用压缩机产生的高压空气吹入吸泥机管道内将泥渣吹出。

(7)灌注水下混凝土清完孔之后，就可将预制的钢筋笼垂直吊放到孔内，定位后要加以固定，然后用导管灌注混凝土，灌注时混凝土不要中断，否则易出现断桩现象。

2)全套管施工法全套管施工法的施工顺序(如图所示)。

其一般的施工过程是：平场地、铺设工作平台、安装钻机、压套管、钻进成孔、安放钢筋笼、防导管、浇注混凝土、拉拔套管、检查成桩质量。

全套管施工法的主要施工步骤除不需泥浆及清孔外，其它的与泥浆护壁法都类同。

压入套管的垂直度，取决于挖掘开始阶段的5~6m深时的垂直度。

因此应该随使用水准仪及铅垂校核其垂直度。

在灌注过程中，一般要求灌注标高高出设计桩顶标高至少50cm对于钻孔的测量，一般有孔径、垂直度、孔深和沉渣厚度。

对于孔径和沉渣厚度有专门的仪器进行检测。

垂直度在一些重点工程中可采用超声波孔径仪检测，同时可测出孔径和孔深。

孔深最简单的办法就是利用测锤测量。

随着公路桥梁和高层建筑在我国的飞速发展，我国的钻孔灌注桩技术也得到了长足发展，积累了丰富的施工经验，但复杂地质条件下的冲击钻钻孔灌注桩及病害的处理还是一大难题，下面通过泉头大桥及黑河子中桥的桩基础施工经验，介绍一下冲击钻钻孔灌注桩施工工艺及断桩和桩身夹泥的处理措施。

仅供参考。

1工程概况泉头大桥位于国道102线k900+734公里处，为8×20米大桥，下部结构采用摩擦灌注桩，共有桩27根，其中墩桩21根，台桩6根，桩径1.2米，墩桩长19米，台桩长14米。

黑河子中桥距泉头大桥2km,地质情况基本相同。

2工程地质情况及机具的选择2.1桥址处主要地址情况：表层为6.5—8.1米左右的白色砂岩，坚硬；中层为细砂亚粘土互层，硬塑状态，细砂为灰色，稍松状态，每层厚30—40公分总厚6米左右，此细砂亚粘土互层在钻孔施工的干扰下易液化、出现涌砂现象、导致坍孔；桩底落在红色泥岩上。

整体地质条件比较复杂、特殊，表层和底层坚硬、中层稍松易液化。

2.2机具的选择：施工前对机具进行了选择，循环钻钻进速度快、成孔好、清孔干净，但怕硬岩层及孤石、卵石；冲击钻适用广泛，但速度慢、成孔质量不高。

经现场进行两种机具的比较，循环钻48小时只钻进1.5米，而冲击钻48小时只钻进3.4米，虽然，中层易采用循环钻，但更换机具耗时过多，决定在保证冲击钻工艺和泥浆质量的基础上采用4台30型冲击钻同时施工。

3冲击钻钻孔灌注桩施工工艺钻孔灌注桩的施工顺序为：初步放样→筑岛→恢复定线→护筒埋设→钻孔→成孔检测清孔→下钢筋笼→下导管→砼浇注→破桩头→成桩检测。

3.1初步放样：施工前先排水、修路、清除桩基位置的杂草和淤泥，换填山皮土并刮平压实，使施工机具顺利进出，能保证钻机在施工中平稳，然后根据设计提供的导线点（经导线复测闭合后）及水准点用光电全站仪及水准仪定位，桥墩中线在桥轴线方向上的位置中误差不应大于±15cm，成排成列放样，放样后用钢尺校核。

3.2筑岛：场地为浅水时，采用草袋围堰，普通土填充，筑岛高出水面1.5cm为准。

3.3护筒埋设，恢复定线：护筒埋设是重要一环，起到定位、导向，靠筒内水位和泥浆比重使孔内水压大于外部水压，防止塌孔，护筒内径比桩经大200—400mm，护筒高度宜高出地面0.3m或水面1.0—2.0m,护筒的埋设深度应根据设计要求或桩径及水文地质情况确定，一般情况埋置深度宜为2—4m，有冲刷影响的河床，应沉入冲刷线以下不少于1.0—1.5m。

泉头大桥采用4m高护筒，φ1.6m，壁厚4mm，旱地及筑岛处采用挖坑埋设法，护筒底部和四周所填粘质土必须分层夯实，护筒顶高出地面0.3m，埋设时位置要准确，护筒要竖直。

护筒中心竖直线应与桩中心线重合，平面允许误差50mm，竖直线倾斜不大于1％，护筒顶部焊加强筋和吊耳，开出水口，钻进过程中要经常检查是否发生偏移和下沉，并及时纠正。

3.4钻孔：分冲击钻和正反循环钻，应按设计资料绘制的地质剖面图，选用适当的钻孔和泥浆，泉头大桥根据实际情况选用冲击钻。

3.4.1泥浆的配制：为保证中层易液化坍塌砂质层的成孔质量和最终能将孔底清理干净，对泥浆的比重与粘度制定了严格的指标，经过20余次的泥浆配比试验，决定采用当地的膨润土，泥浆配和比为水：膨土：粘土：NaoH：CMC=1000：100：60：1.5：1.5。

配制的泥浆比重为1.06—1.10；粘度18—22Pa.s；含砂率0.3％—0.5％；PH值8—10，胶体率95％—98％；静切力1.1—1.3；失水率13—15ml。

泥浆的好坏是成孔质量的重要保证之一，由于配置了高质量的泥浆，在长期停钻的情况下，沉积物很少，此外，优质的泥浆可使孔壁形成一层粘性好、密度大渗透性差的泥皮，这层泥皮可防止孔内泥浆外渗，大大减缓孔内水头降低的速度，这也是使孔壁稳定的有效措施。

3.4.2冲击钻钻孔注意事项①钻机就位前，应对钻孔前的各项准备工作进行检查，包括主要机具设备的检查和维修，钻机就位后，应平稳，不得产生位移和沉陷，开孔的孔位必须准确。

②冲锥的钢丝绳同钢护筒中心位置偏差不大于2cm，升降锥头时要平稳，不得碰撞护壁和孔壁。

③钻孔作业必须连续，并作钻孔施工记录，经常对钻孔泥浆进行检测和试验，不符合要求的随时改正，注意补充新拌的好泥浆，在整个施工过程中，泥浆的损失较小，水头始终保证在2m左右，有效地防止了孔壁坍塌，埋钻头的现象发生，确保了钻孔桩的成孔质量和成孔速度。

④钻进过程中，每进5—8尺检查钻孔直径和竖直度，注意地层变化，在地层变化处捞取渣样，判明后记入记录表中并与地质剖面图核对。

根据实际地层变化采用相应的钻进方式，在钻至中层易液化砂层时，钻进速度必须放慢，以确保成孔质量。

⑤冲击钻应用小径钻钻到深度后，用大径钻扩孔，钻管内的泥渣和泥浆经常倒出，在钻孔排渣，提钻头除土或因故停钻时，应保持孔内水头和要求的泥浆指标。

3.5成孔检测、清孔3.5.1成孔检测：成孔检测一般包括孔的中心位置、倾斜度、钻孔底标高、深度、直径、护筒顶标高等。

孔的中心位置应在±100mm范围内，孔径﹥设计桩径，倾斜度小于1％，孔深不小于设计规定。

3.5.2清孔①只有成孔检测合格后才可清孔。

清孔方法一般有换浆、抽浆、掏渣、空压机喷射等。

泉头大桥采用空压机喷射方法，采用高压泵向孔底射浆，用水下填充导管进行空气反循环清孔。

喷射压力适中（0.8—1Mpa），使孔底及边角处的钻渣也能随之吸出，并注意射浆管必须插到孔底，射浆管的插入深度不到位就会引起喷射塌孔。

②清孔指标有孔内泥浆性能指标及沉淀厚度，实际工作中通常只测泥浆比重 1.03—1.1，沉淀厚度﹤30cm，即满足清孔标准。

③钢筋笼安放至设计标高后，如泥浆指标及沉淀厚度超出标准，应进行第二次清孔，直至达到标准。

不能用加深钻孔深度的方法代替清孔。

3.6钢筋笼的制造和安放3.6.1钢筋笼的制造：为保证钢筋笼安装的垂直度和安装效率，工地采取了平地整体胎膜长线法制造。

每个钢筋笼在胎膜上一次成形，创造出可观的经济效益。

全桥施工中未发生因钢筋笼弯曲而插不到设计标高的现象。

钢筋笼的制造除满足设计要求外，在骨架处设置控制保护层厚度的垫块，竖向间距为2m，横向周围不少于4处，并在骨架顶端设吊环。