钻孔灌注桩施工工艺

2）在冲孔中应根据岩土层情况合理调整冲程和泥浆比重。冲程和比重可按表2选择。
冲孔桩冲程和比重选择表表2
岩土层名称
冲程（m）
泥浆比重
施工要点
在护筒刃脚以下3m
1
1.2～1.5
土松软时，投小片石及粘土块
粘性土，粉土
1～2
1.1～1.3
加清水或稀释泥浆
砂土
1～3
1.2～1.4
向孔内投入粘土，勤捞渣
碎石土
2～3
3. 6水下混凝土灌注
3.6.1水下混凝土必须具有良好的可易性，坍落度宜为180～220mm。混凝土含砂率宜为40%～45%，选用中粗砂。粗骨料的最大粒经应＜40mm.水灰比宜采用0.5～0.55，每立方混凝土中水泥用量不宜少于380kg。
3.6.2导管宜用无缝钢管制作，导管壁厚不宜小于3mm，直径宜为200～300mm，直径制作偏差不应超过2mm，导管的分节长度按工艺要求确定，配置若干1.0～1.5m的短管，导管每节长度一般2.0～3.0m。底管长度不宜小于4m。接头用法兰盘连接。法兰盘周围对称设置连接螺栓孔不宜少于6个。螺栓口径不宜小于12mm。导管连接处用厚度为4～5mm的橡胶垫圈密封，严防漏水、漏气。连接导管时要使导管平直，内壁光滑平整，安装后的导管轴线偏差不得超过20mm。下孔前应作试压试验，试验压力为0.6～1.0MPa，保证导管密封性能可靠和在水下作业时导管不漏水。
泥浆护壁成孔灌注桩的施工流程见图1。
图1 泥浆护壁成孔灌注桩施工流程图
3.2埋设护筒
3.2.1护筒一般用4～8mm厚的钢板卷制而成，其内径应大于钻头直径150mm。护筒的顶部应开设溢浆口，并高出地面≥200mm。
3.2.2护筒用挖埋的方法埋置，挖埋时，护筒与坑壁之间用粘性土填实，护筒中心应与桩位中心应重合，偏差不得大于50mm，护筒埋置深度在粘性土中不宜小于1.00m，在砂土中不宜小于1.50m。
3）钻孔扩底灌注桩适用于粘性土、砂土、细粒碎石土、全风化、强风化、中等风化岩石时，孔深一般≤40m。
4）冲击成孔灌注桩适应于粘性土、砂土、碎石土和各种岩层。对厚砂层软塑～流塑状态的淤泥及淤泥质土应慎重使用。
2、施工准备
2.1技术准备
1）组织有关人员认真学习熟悉场地岩土工程勘察资料和工程设计文件，收集地下障碍物等资料。
3.4.2反循环钻进成孔
1）开钻前要合理规划布置好泥浆池、沉淀池和循环槽，以保证反循环作业时，冲洗液循环通畅，泥浆排放彻底，钻渣清除顺利。
2）泵吸反循环钻进成孔应遵守以下操作要领：
①为保持孔壁稳定，孔内水位应高出地下水位2.0m。控制冲孔液沿孔壁下流的速度不超过10m/min。合理控制起下钻速度。
②据不同地质条件合理选用钻头。一般要求钻头的吸水口断面开敞、流阻小、防止堵塞，钻头吸口距钻头底端不宜大于250㎜；前导钻头直径比中心钻杆直径大160～200㎜，超前距离为200㎜。
钻孔灌注桩施工工艺标准
1．适用范围
1.1泥浆护壁成孔灌注桩按成孔工艺和成孔机械不同分为：正循环钻孔灌注桩、反循环钻孔灌注桩、钻孔扩底灌注桩和冲击成孔灌注桩。其适用范围如下：
1）正循环钻孔灌注桩适用于粘性土、砂土、强风化、中等到微风化岩石。可用于桩径小于1.5m、孔深一般≤50m场地。
2）反循环钻孔灌注桩适用于粘性土、砂土、细粒碎石土及强风化、中等-微风化岩石，可用于桩径小于2.0m，孔深孔深一般≤60m的场地。
图2 钻孔扩底灌注桩施工工艺流程
8）钻孔扩底灌注桩的清孔一般需进行三次。第一次在钻进至设计深度后将钻具提离孔底20～30cm进行换浆清孔。第二次在钻进扩底结束后清孔。第三次在下入导管后，水下混凝土灌注前清孔。清孔后孔底泥浆比重控制在1.15～1.25，孔底沉渣允许厚度应符合设计要求。
3.4.4冲击钻进成孔
3.3.3以原土造浆的循环泥浆比重应控制在1.1～1.3；以高塑性粘土或膨润土造浆的循环泥浆比重在砂土层中控制在1.2～1.3，在砂卵石层或容易塌孔的土层应加大至1.3～1.5，泥浆的控制指标：粘度18～22S；含砂率不大于8%；胶体率不小于90%。
3.4成孔
3.4.1正循环钻进成孔
1）钻机安装时，转盘中心、提升滑轮、立轴钻杆和护筒中心重合，其偏差不得大于20mm，钻机安装应平稳牢固。
3.5.2分段制作钢筋笼，以保证钢筋笼在吊装时不变形为原则。两段钢筋笼搭接符合相关规范要求，其接头应互相错开，35倍钢筋直径区段范围内的接头数不得超过钢筋总数的一半。
3.5.3在钢筋笼主筋外侧设置定位钢筋环、砂浆垫块，其间距竖向为2m，横向圆周不得少于4处，并均匀布置。钢筋笼顶端应设置吊环。
3.5.4钢筋笼可用吊车或钻机吊装，吊装时应防止钢筋笼变形，安装时要对准孔位，吊直扶稳，缓慢下沉，避免碰撞孔壁。钢筋笼下放到设计位置后立即固定，防止移动。
2）钻进时，在护筒内存放一定数量的泥浆或粘土球并开泵注浆循环，钻具下入孔内后要低档慢速轻压，钻头全部进入土层后逐渐增加速度和加大压力钻进。
3）正常钻进时，应根据地层岩性合理调整和掌握钻压、钻速、泵量等钻进参数，在粘性土中宜用中等速度、中等压力、大泵量钻进，在砂土中宜用低速、轻压、大泵量钻进，在碎石土中宜用低档慢速，控制进尺、加大泥浆比重和增加泵量的方法钻进。
1.3～1.5
向孔内多投粘土，勤捞渣，注意打斜孔或卡钻头
淤泥
0.8～1.5
1.2～1.4
投碎石和粘土，边击边投
基岩
2～4
1.3
加大冲击能量和冲击频率，勤捞渣
塌孔回填土
1～1.5
1.3～1.5
加粘土、碎石、低冲程反复冲击
3）遇孤石、块石时，可抛填相似硬度的碎石，用高冲程或高低冲程交替冲击，将孤石、块石挤入孔壁或将孤石、块石冲碎成渣。
——考虑泵工作进余量系数，取1.4～1.8
3）泵吸反循环回转钻进应注意以下事项：
①水泵起动前钻头离孔底大于0.2m。
②吸水系统的连接严密、牢固、通顺。
③砂石泵启动后，应待形成正常反循环，才能开动钻机慢速回转，下放钻头至孔底。开始钻进时，应先轻压慢转至钻头正常工作后，逐渐增大转速调整钻压，以不造成钻头吸水口堵塞为限度。
2）钻孔采用反循环钻进工艺钻进成孔，采用泵吸反循环回转钻进工艺。若扩底遇坚硬岩层（中等～微风化岩）时，需采用滚刀钻头或组合牙轮钻头（MRR系列）钻进扩孔工艺。
3）扩底前，准确测量钻孔深度是否符合设计要求，并清干净孔内沉渣。
4）在地面检查扩底翼板伸缩的灵活可靠性，检查时，将扩孔器吊起，然后缓慢下放，使扩底翼随之收缩与张开，如此多次反复，使钻头动作灵活。
③泵吸反循环钻进参数可参考以下数值选择：
钻杆内流体上返速度：2.5～3.5m/s。
钻杆内径：不宜小于100㎜。建议钻孔直径与钻杆直径之比在10左右为好。
砂石泵流量按下列公式计算：
式中： ——砂石泵的排量（m3/s）
——岩屑在上升流体中的含量（一般取5～8%）
D——钻孔直径（m）
——钻杆内径（m）
——钻杆内流体上升速度（m/s）
6）排渣可用泥浆循环或抽渣筒方法。如用抽渣筒排渣，在冲击钻进4～5m深以后，每进尺0.5～1.0m捞渣一次，并及时补充泥浆。
7）冲击大直径桩孔时可分级成孔。第一级钻头直径宜为第二级钻头直径的0.6～0.8倍。冲击进入坚硬岩石进尺300～500mm取一次岩样装箱，进入持力层后，每隔100～200mm取一次样。终孔岩样应装袋保存。
9
气焊机
维修设备
10
钢筋切割机
制作钢筋笼
11
护筒
定位、保护孔口
12
导管
灌注混凝土
13
储料斗、灌注斗
灌注混凝土
14
泥浆比重计
检测泥浆质量
15
坍落度仪
检测混凝土坍落度
16
试块模
做混凝土试块
17
水准仪
测量标高
18
经纬仪
施放轴线、桩位、控制点
19
孔径检测仪
测孔径
20
孔深检测器具
检测孔深
21
泥浆、废渣运输车
泥浆、废渣外运
⑦钻进时出现坍孔、涌砂等情况，应立即将钻具提离孔底，并保持空转和冲洗液循环，同时，向孔内加入泥浆，保持水头压力；恢复正常钻进后，控制泵排量不宜过大，避免吸垮孔壁。
⑧钻进达到设计深度要求后，将钻具提离孔底50～80㎜维持冲洗液正常反循环清孔，直到清孔达到有关标准为止。
3.4.3钻孔扩底成孔
1） 钻孔扩底成孔工艺流程见图2。
2.4材料准备
1）作好钢筋、水泥、砂、石备料计划，并按计划进场。当使用商品混凝土时，应向供应商提出所需混凝土的强度、坍落度、供货到现场的时间和数量等要求。
2）所需原材料应送检，并经质量检验合格。
3）在有较厚的砂、碎石土等原土不能造浆的场地施工时，应备足粘土或膨润土。
3．施工工艺
3.1泥浆护壁成孔灌注桩施工流程
3.3泥浆制备
3.3.1根据场地情况合理规划布置泥浆池、沉淀池、循环槽等泥浆循环系统。泥浆池的容积为钻孔容积的1.2～1.5倍，一般不宜小于8m3。沉淀池一般设2个，可串联使用，每个沉淀池体积不宜小于6m3，循环槽应能保证冲洗液正常循环而不外溢。
3.3.2在粘性土层中成孔的泥浆，可在原土注入清水造浆。在砂土中成孔的泥浆，应先在泥浆池中投入高塑性粘土或膨润土造浆。
4）岩溶发育的岩层中冲孔，容易发生偏孔、卡钻、掉钻、泥浆流失等情况，应采取下列措施：
发生孔斜应用回填片石处理后重新冲击；
发生溶洞宜填充灌浆处理后重新冲击；
储备足够的泥浆和填充堵漏的材料，以便及时补浆和堵漏；
为预防卡钻、掉钻，应经常检查钻头，钻头直径磨损时应及时修补。
5）冲孔中应经常检查纲丝绳磨损情况、卡扣松紧程度和转向装置是否灵活，以免突然掉锤。
2）会同有关单位进行设计图纸会审。
3）编制和报审施工组织设计或施工方案。
4）向项目管理人员和施工人员进行工程施工质量技术交底和安全技术、环境保护、文明施工交底。
5）进行建筑控制点、轴线百度文库量和桩位施放。
2.2现场准备
1）平整施工场地，修筑临时施工道路，接通水源、接通电源及架设电线电缆。
2）修筑施工及生活临时设施，修筑泥浆池、循环槽等，修筑混凝土搅拌站钢筋加工场。合理进行施工平面布置。
1）冲孔前，应在钢丝绳上作记号控制冲程。开始冲孔时，应低锤密击，锤高0.4～0.6m，并及时加碎石和粘土，使孔壁挤压密实，直至孔深达到护筒以下3～4m后，将锤高提高到1.5～2.0m以上转入正常冲击。正常冲击时，应控制好钢丝绳放量，勤放少放，防止钢丝绳放多减少冲程，放松过少，则不能有效冲击，形成“打空锤”，损坏冲击机具。冲击钻头到底后要及时收绳提起冲锤、防止钢丝绳缠卷冲击钻具或反缠卷扬机。
8）清孔可用循环泥浆或空气压风机方法。清孔过程中应及时补给足够的泥浆并保持孔内浆液面稳定。清孔后孔底泥浆比重控制在1.15～1.25，粘度≤28s，含砂率≤10% 。孔底沉渣允许厚度应符合设计要求。
3.5钢筋笼制作与安装
3.5.1钢筋笼宜在平整的地面钢筋圈制台上制作。制作质量必须符合设计和有关规范要求，钢筋净距必须大于混凝土粗骨料粒径3倍以上。加劲箍设在主筋外侧，钢筋笼的内径应比导管接头处外径大100mm以上，钢筋外径应比钻孔设计直径小140mm。
2.3机械设备准备
根据场地岩土层情况和设计要求，合理选择施工机械设备。泥浆护壁成孔灌注桩施工的机械设备可参考表1准备。
泥浆护壁成孔灌注桩施工的机械设备 表1
序号
设备名称
用途
1
回转钻机
钻进成孔
2
冲击钻机
冲击成孔
3
砂石泵
泵吸反循环
4
泥浆泵
正循环
5
双腰合金钻头
钻孔
6
扩底钻头
扩底
7
冲击钻头
冲孔
8
电焊机
制作钢筋笼
④钻进中应认真掌握钻进速度和排渣情况，排量减少或出水中含钻屑较多时，应控制给水速度。防止管道堵塞而中断反循环。
⑤在砂砾石层钻进时，可采用间断给进，间断回转的方法来控制钻速。
⑥加接钻杆时应先停止进尺，将钻头提离孔底100～200㎜。维持冲洗液循环1～2min，以清洗孔底，并将管道内的钻渣排除干净，然后停泵加接钻杆。
4）加钻杆时，应先将钻具稍提离孔底，待冲洗液循环3～5min后再拧卸加接钻杆。钻进过程中若发生孔斜、缩径、塌孔或护筒周围冒浆等情况时应停止钻进，经采取有效措施后方可施工。
5）清孔采用正循环换浆方法，一般分两次清孔，第一次清孔在钻进至设计深度后，使钻头慢速空转不进尺，不断循环换浆。清孔后在粘性土中的孔底附近泥浆比重控制在1.1左右，在砂土、碎石土中孔底附近泥浆比重控制在1.15～1.25。第二次清孔在安装导管后，利用导管输送循环泥浆。清孔后孔底泥浆的含砂率应≤8%，粘度≤28S，泥浆比重＜1.25。灌注混凝土之前孔底沉渣厚度应符合下列规定：端承桩≤50㎜，摩擦端承桩、端承摩擦桩≤100㎜，摩擦桩≤300㎜。
5）根据扩底最大直径，选择不同直径的扩底钻头，并在地面试验确定内外芯管相对移动行程，准确限位。
6）扩孔器下入孔底后，在主动钻杆上做好扩底行程的始终点标志。
7）扩底前将扩底钻头提离孔底，起动水泵和钻机，待冲洗液循环和钻具运转正常后，开始缓慢加压，低速回转(10～13r/min)使翼板逐渐张开以扩底，直到扩底行程终止。扩底结束后，应继续转2～3min，并循环浆液清渣，然后缓慢上提钻具，待扩底翼板完全收回后，再进行正常的起钻。