钻孔灌注桩的成孔方法施工工艺及其应用

钻孔灌注桩的成孔方法施工工艺及其

应用

钻孔灌注桩的成孔方

法、施工工艺及其应用

一、说明

近几年来，随着中国西部的大开发，我区的高速公路新建工程迅猛发展，桥梁钻孔灌注桩基础也越来越来。一九九九年十月至二OOO年三月本人参加了石中高速公路南段I合同段的施工，当时已临近冬季，因此，路基工程只进行了软基处理、填前碾压及两板土方的填筑工作，将工作重点放在了桥梁下部结构的施工任务上。全段起点K107+500，终点K112+615，共有一座中桥，两座分离式立交桥，八座通道桥，均为钻孔灌注桩基础，中桥分离式立交桥桥台桩径φ120cm，桥墩桩径φ150cm，通道桥桥墩，台桩径φ120cm，共228根桩基。设计桩基长度为17m-26m。其地质情况表层为粘土层，5 m往下为细中砂层，12m以下为卵石层。

二、成孔的主要施工方法

钻孔灌注桩的关键是钻孔。钻孔的方法可归纳为三种类型：即冲击法、冲抓法与旋转法。冲击法系用冲击钻机或卷扬机带动冲锥，借助锥头自重下落产生的冲击力，重复冲击破碎土石或把土石挤入孔壁中，用泥浆浮起钻渣，用抽渣筒或空气吸泥机排出而形成钻孔。冲抓法采用冲抓锥靠自重产生冲击力，切入土层或破碎层，叶瓣抓土、弃土以形成钻孔。旋转法系用人力或钻机，经过钻杆带动锥或钻头旋转切削土壤，

用泥浆浮起排出钻渣形成钻孔。每种方法又因动力与设备功能的不同，而分为多种。我们能够根据各种钻孔方法的实用范围和特点，结合机具设备供应情况，设计和工期要求以及土层状况，来选择正确的钻孔方法。近几年在国内，成孔的方法也有好几十种，下面我就简单介绍一下在I合同段钻孔灌注桩施工中所采用的几种钻进方法。

正循环回转法

所谓正循环回转法，就是利用钻具施转切削土体钻进，泥浆泵将泥浆压进泥浆笼头，经过钻杆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流入泥浆池循环使用。其适合的土层为粘性粉砂、细、中、粗砂，含少量砂石、卵石（含量少于20%）的土、软岩等。当遇岩层时，采用牙轮钻头也可钻进。在实际施工中，K107+507.5分离式立交桥3#台，K109+839.1分离式立交桥0#台共24根钻孔灌柱桩为典型的正循环回转法牙轮三冀钻头钻进施工。其特点是钻进与排渣同时连续进行，在适用的土层中钻进速度较快，但需设置泥浆槽，沉淀池等，施工占地较大，且机具设备较复杂。钻孔时相对其它工艺钻孔工程用水量较大，从施工情况来看，采用正循环回转法牙轮钻头施工还是比较合理的，适合当时的地层情况，且工作效率较高。

反循环回转法

与正循环回转法不同的是反循环回转法是浆泥浆输入钻孔内，然后从钻头的钻杆下口吸进，经过钻杆中心排出至沉淀池内。其适合的土层

为粘性土、砂类土，含少量砾石卵石（含量少于20%、粒径小于钻杆内径3/2）的土、软岩等，当遇岩层时，采用牙轮钻头也可钻进。

K108+047.8（2-8+8）m通道桥。K109+839.1分离式立交桥2#墩、3#台共34根钻孔灌注桩为典型的反循环回转法牙轮钻头施工。从施工情况来看，其钻进与排渣效率较高，但接长钻杆时装卸麻烦，钻渣容易堵塞管路，对机械有严重磨耗，这是反循环回转法的缺点。另外，因泥浆是从上向下流动，孔壁坍塌的可能性较大，为此需用较高质量的泥浆，根据地质变化与钻进速度不断调整泥浆比重，保证钻渣的悬浮和孔内护壁。施工中，专门安排了试验工不断地检查钻进的进度及时调整泥浆比重，以防发生意外。从结果来看，这种方法的特点为钻进比较快，机体较轻，便于安装运输。但因其钻进时接长钻杆装卸麻烦，影响钻进速度，且其工程用水及泥浆用量较大，经济效益一般。

冲击锥法

在I合同段中，K107+507.5分离式立交桥0#台、K108+563.3(2-

8+8)m通道桥、K110+256(6-16.0)m惠农渠中桥共74根钻孔灌注桩为典型的冲击锥法钻孔。冲击锥法适用于各类土层，在宁夏地区应用比较普遍。冲击锥法又分为实心锥与空心锥两种，实心锥适用于漂、卵石和软岩层；空心锥（管锥）适用于其它土层。在I合同段冲击锥法施工中全部采用了实心锥。在冲击锥下冲时有些钻渣被挤入孔壁，起到加强孔壁并增加土层与桩间的侧摩阻力作用。但不能钻斜孔，钻普通土层时，进度比其它方法都慢，钻大直径孔时，需采用先钻小孔逐步扩孔的办法

（分级扩孔法）。由于设计的钻孔灌柱桩孔径桥台桩为1.20m，桥墩桩为1.5m，因此普通采用二级扩孔法。先是使用1.0m和 1.3m的钻头钻进，再采用1.2m和1.5m的钻头扩孔，这种方法虽然比正、反循环转法设备、钻架矮小、轻便，但其扩孔时较难掌握，特别是地层状况不太好的情况下尤为明显，容易造成缩孔或孔内坍孔。所谓的缩孔就是钻孔孔径小于设计孔径，使钢筋笼无法正常下落安放，这就要求作业队无论采用何种钻进方法，在钻孔桩达到设计深度后，一定要先用验孔器进行验孔，达到要求孔径时才能进行清孔工作。有些作业队为了节省工序，而忽略了验孔器验孔工作。当出现缩孔钢筋笼无法下放时，便强行安放，结果造成井壁刮伤，使孔底沉淀厚度大大高于设计要求，钢筋笼保护层厚度不够，而且容易造成坍孔事故。如K108+563.3通道桥0#台6#桩在施工中就出现了缩孔，作业队为了赶工期，未进行验孔器验孔，即进行了清孔工作，加上现场施工技术员责任心不强，而使钢筋笼下放几米后再也无法下落，被迫进行第二次扩孔，造成极大的返工浪费。

因冲击锥、冲抓锥或掏渣筒的吊绳松放过长，撞击孔壁或其它原因可能会引起坍孔。坍孔的迹象就是孔内水位骤然降落，并冒细密的水泡，长时间内钻进深度很小，钻机负荷显著增加，甚至锥头运输不起来，特别在砂性土等松散地基中常易发生坍孔。如K110+256惠农渠中桥就因地质及施工不规范而多次发生孔内坍孔事故，其防止措施为，当孔口发生坍塌，致使护筒倾斜，则应及时用粘土回填，扶正护筒，严重时应挖起护筒，重新按要求埋置后再钻孔。当孔内发生坍塌，但情况不