钻孔灌注桩的施工工艺

钻孔灌注桩的施工工艺

1施工准备

1.1.1 施工场地

施工前应将桥位测量放样和场地平整好,以便安装钻架进行钻孔。当场地位于无水岸滩时，钻架位置应整平夯实，清除杂物，挖除软土，当场地有浅水时,宜采用土或草袋围堰筑岛;当场地为陡坡、深水或淤泥层较厚时，可搭设工作平台，平台必须牢固稳定,能支承钻机在其上面工作。采用方法可根据实地情况选择，如在水上打桩用型钢焊接平台,在锚碇稳固船上架设钻机。

1.1.2 施工机具配备

施工设备主要指钻机。钻机应根据钻孔直径，深度和场地地质等因素选用，集丰高速公路 No2 合同段饮马河大桥及堆村大桥桩基施工根据不同的地质情况主要采了三种钻机：A.旋挖钻机（螺旋钻机），B.正循环回旋钻机 ,C.冲击钻机（工程中通常称作磕头钻）。

(1) 旋挖钻机本工程有将近40棵桩是由旋挖钻完成,占工程桩基础总量的1/3。旋挖钻是用钻孔机驱动钻杆和钻头进行回转，同时向下施压；钻头旋转中切下土壤，混入泥浆中排出孔外。因此钻孔机的基础车上必须设有驱转钻杆的回转机构。旋挖钻的优点是钻进速度快，相对冲击钻比较经济，但其因为其工作靠旋转成孔，因此容易塌孔，且不适与有岩石的地质。（旋挖钻实物图如图1）(2) 所谓正循环即在钻进的同时，泥浆泵将泥浆压进泥浆笼头，通过钻竿中心从钻头喷入钻孔内，泥浆挟带钻渣沿钻孔上升，从护筒顶部排出至沉淀池,钻渣在此沉淀而泥浆进入泥浆池循环使用。在安装钻机时，钻架必须保持平稳,不

(旋挖钻实物图1)

得发生位移、倾斜和沉陷。

(3)冲击钻机冲击钻机分为实心锥和空心锥两种。

1) 实心锥冲击钻机用冲击式装置或卷扬机提升实心钻锥，上下往复冲击，将土石劈裂、劈碎，部分被挤入井壁之内。由泥浆悬浮钻渣，使钻锥每次都能冲击到孔底新土层。冲击一定时间后，放入掏渣桶掏渣，提出孔外倒掉。本法泥浆一方面起悬浮钻渣作用，另一方面起护壁作用。

2) 空心锥冲击钻其钻孔原理与实心锥冲击钻相同。只是因为钻锥是空心的，在上下往复冲击时，其锥减刮刀将孔底冲碎，而且已冲碎的钻渣可以从锥底进入空心锥管内。冲击一定时间后将钻锥提出，倒掉锥内的钻渣，再将钻锥放入井底继续冲击钻进。本工程项目所采用空心冲击钻机。

1 .

2 灌注桩施工工艺

1.2.1 施工流程

桩基施工流程为:护筒埋设———配置泥浆———钻进成孔———清孔———下钢筋笼———二次清孔———浇注混凝土。桩基施工的顺序采用跳打法,并结合现场的实际情况进行施工.(如图3)

图 3 钻孔灌注桩施工工艺流程

1. 2.2 护筒埋设

护筒的作用是固定桩位，保护孔口不坍塌，隔离地面水和保持孔内水位高出施工水位以维护孔壁及钻孔导向等，根据施工场地可选择采用钢护筒或混凝土护筒,制作护筒时要考虑其内径要比钻头直径稍大。埋设护筒时应注意:护筒平面位置应埋设准确,偏差不宜大于50mm,护筒顶标高应高出地下水位和施工水位1. 5～2m在无水地层钻孔时因护壁顶部设有溢浆口,因此筒顶也应高出地面0. 2～0. 3m。

1.2.3 泥浆配置（泥浆循环系统）

合理的泥浆配置是成孔质量的重要因素。泥浆在钻孔的作用是:在孔内产生较大的悬浮液压力,可防止坍孔；泥浆向孔外土渗透，在钻进的过程中，由于钻头的活动，孔壁表面形成一层胶泥，具有一定的护壁作用，同时将孔内外水流切断,能稳定孔内水位;泥浆比重大，具有浮渣作用,利于钻渣的排出。施工中泥浆配置一般采用人造泥浆和砂砾石层投放优质粘土相结合的办法配置泥浆。泥浆的性能指标要根据不同的钻孔方法和不同的地层情况来确定。

1.2.4 钻进成孔

先启动泥浆泵，钻机空转，待泥浆进入钻孔一定数量后再开始钻进，钻进速度随地质情况而变，在粘性土中用中等转速,大泵量稀泥浆钻进。在砂性土中用低档、轻压慢速,大泵量、稠泥浆钻进。在较硬土中用低慢速优质泥浆,慢进尺钻进。在钻孔过程中钻进时要严格将泥浆比重控制在1. 1～1. 3 之间，在较好的粘土层中钻孔，可灌入清水，使钻孔时孔内自造泥浆,达到固壁的效果。如果稠度不够应及时投入粘土。用此方法可以避免出现塌孔现象，钻孔应一次完成，不得中途停顿，如遇有事故,应立即处理:要保持孔内水头比外侧河面水头高 1m左右,以防塌孔。钻孔过程中应加强对桩位、成孔情况的检查工作，终孔时应对桩位、孔径、形状、深度、倾斜度及孔底土质等情况进行检验,合格后立即清孔。

1.2.5 钢筋笼的制作和安装

钢筋笼采用固定平台制作,通过十字交叉筋对吊装主筋进行加固。转运时，双吊车起吊或单吊车用粗圆木协助主副钩起吊,以避免钢筋笼因吊装而变形。

1.2.6 清孔

清孔的目的是除去孔底沉淀的钻渣和泥浆，以保证灌注的钢筋混凝土质量,保证桩基有足够的承载力。在终孔检查后，应立即进行孔底清理，避免隔时过长，

图2

泥浆，钻渣沉淀,造成清孔困难或坍孔。清孔一般采用换浆清孔法，是指在钻孔完成后，利用正循环钻机，让钻孔机继续空转 1 ～ 2 个小时进行第一次换浆清

孔，然后把钻头拉起来拿开，并马上把钢筋笼放进孔内安装好,检查孔内泥浆浓度、含砂率等泥浆性能指标和孔底沉淀厚度。超过规定，再进行第二次清孔，继续循环换浆，清渣,直到清孔质量达到规范要求为止。在清孔排渣时必须注意保持孔内水头,以防坍孔。

1.2.7 水下混凝土的灌注

灌注混凝土前，应再控测孔底泥浆浓度、含沙率，如大于规定值，须再次清孔,直至复验合格时才可以灌注。清孔干净及钢筋笼就位合格后,就要立即安装好砼料车。水下混凝土采用直升导管法进行灌注，混凝土通过漏斗进入导管，进入到初期灌注的混凝土下面,顶托着初期灌注的混凝土及其上面的水或泥浆上升。为使灌注工作顺利进行，应尽量缩短灌注时间，坚持连续作业,使灌注工作在首批灌注的混凝土仍具塑性的时间完成。在灌注首批混凝土时，导管上口接漏斗，在接口处设隔水栓 (隔水栓要求能在导管内滑动自如不致卡管),以隔绝混凝土与导管内水的接触。在漏斗中放足够数量的混凝土后，放开隔水栓使漏斗中存备的混凝土连同隔水栓向孔底猛落，将导管内的水挤出，混凝土从导管下落至孔底堆积，并使导管埋在混凝土内,此后向导管连续灌注混凝土。随着混凝土不断由漏斗、导管灌入钻孔，钻孔内初期灌注的混凝土及其上面的水或泥浆不断被顶托升高，相应地不断提升导管和拆除导管,直至钻孔灌注混凝土完毕。导管下口至孔底的距离一般在20～40cm为宜,而且导管埋入混凝土中的深度以 1～1.5m 为好,要控制混凝土的坍落度在 18～20cm 之间，以防坍落度过小混凝土堵塞导管，混凝土的含砂率宜为 40% ～ 50%,以使混凝土有良好的和易性和流动性。

(1)首批灌注混凝土数量

满足导管埋没深度和填充导管底部间隙的需要，必须保证首批灌注混凝土的数量,其所需的混凝土数量

V = 2d h/ 4 +π2

D H/ 4

式中:V ———首批混凝土所需数量(m)

h ———孔内混凝土高度H 时,导管内混凝土与导管外水压平衡所需(m) ,

h = a*b ÷c

a ———孔内水面到混凝土面的水柱高