第三节 干作业钻孔灌注桩

第三节干作业钻孔灌注桩

干作业钻孔灌注桩是指在不用泥浆和套管护壁的情况下，用人工钻具或机械钻孔，然后下设钢筋笼、灌注混凝土成桩。这类桩具有成孔不用泥浆或套管；施工无噪声、无震动、无泥浆污染；机具设备简单，装卸移动方便，施工准备工作少，技术容易掌握；施工速度快、成本低等优点。适用于地下水位以上的一般粘性土、粉土、黄土以及密实的粘性土、砂土层中使用。穿过其它地层时，需采取特殊措施处理，施工速度有所降低。

1 长螺旋钻孔灌注桩

1.1 原理和特点

1.1.1 基本原理

长螺旋钻进与机加工和木工所用麻花钻头钻孔的工作原理相同。螺旋形的钻杆与钻头连成一体，在动力头的扭矩和垂直压力作用下，钻头不断向下破土钻进而成孔；切削下来的土渣由通长的螺旋钻杆直接输送到地面，不需采用泥浆循环排渣的方法。钻至设计深度后，原地空转清孔或用其它工具清孔，然后插入钢筋笼明浇混凝土成桩。

1.1.2 施工特点：

①长螺旋钻孔灌注桩全孔一次钻成，连续排渣，中途不需起下钻，也不需接卸钻杆，成孔速度极快。

②不使用泥浆，因而免去了泥浆循环、净化系统，节省了大量因使用泥浆而引起的费用，施工成本较低。

③施工现场无泥浆、无振动、低噪音，对周围环境的影响较小。

④由于采用一次成孔和全孔螺旋推进的排渣方式，因而功率消耗相对较大，钻孔直径相对较小；最大钻孔深度也受到钻架高度的限制。需要时可采用扩底的办法提高单桩的承载力。

⑤孔底残渣较少，而且容易采用压实、掺水泥浆搅拌等方法进行处理，也没有桩周夹泥的问题；因而成桩质量较好，承载力可靠。

1.1.3 适用范围

长螺旋钻进一般只适用于地下水位以上的土层、砂层及含有少量砾石的地层。遇地下水时，不仅孔壁容易坍塌；而且钻渣不能完全排出。最大钻孔深度根据钻机的钻架高度和动力大小而定，一般不超过20m，最大可达30m。钻孔直径一般为400 mm，最大可达800mm。

1.2 施工机具

1.2.1 长螺旋钻机

步履式长螺旋钻机由动力头、立杆、撑杆、卷扬机、底盘、行走机构等部件组成（图8-3-1）。由于长螺旋钻进需要很高的立杆，所以底盘必须有足够的重量和尺寸，以保持钻机的稳定。新型国产步履式长螺旋钻机一般都配有较高的立杆，最高达33m，以适应钻深孔的需要；但动力和扭矩较小。履带式多用途钻机（图8-3-2）的动力和扭矩较大，且自动化程度高、移机方便，用长螺杆钻进时可在硬土层中钻直径较大的孔；但立杆高度一般不超过20m，伸缩钻杆此时不起作用，可钻孔深相对较小。部分国产长螺旋钻机

的型号和技术规格见表8-3-1。

步履式长螺旋钻机一般是电动动力头，履带式多用途钻机均采用液压马达动力头。电动动力头一般采用双电动机中空式结构，以便于在其顶部连接注浆管。

步履式钻机立杆的前后倾角一般可在±10°范围调节。履带式钻机立杆倾角的调节范围更大，不仅可以前后倾斜，而且可以左右倾斜，以适应在复杂地形施工和钻斜孔的需要。

表8-3-1 部分国产长螺旋钻机的型号和技术规格

型号GLZ-22 GLZ-26 GLZ-30 CFG21 CFG25 CFG30

ZKL

800BB

SZKL

600B

GKL

800

最大孔径（mm）800 800 800 800 800 800 800 600 800 钻孔深度（m）22 26 30 21 25 30 18 25 27.5 动力（kW）45×2 55×2 75×2 45×2 55×2 55×2 37×2 37×2 55×2 立杆高度（m）24.1 28.9 33.5 26.61 30.50 33.84 32 拔钻力（kN）24 40 40 400 400 480

钻杆转速（r/min）24 21 21 21 21 16 23.4 22 最大扭矩（kN·m）33 44 60 39.0 49.0 63.7 30.7 30.7 48.4 主卷扬拉力（kN）30 50 50 24 40 48

整机质量（kg）36000 45000 50000 36000 43000 62000 24500 行走方式步履式步履式步履式步履式步履式步履式步履式步履式履带式生产厂家河北裕隆机械有限公司河北新河钻机厂郑州勘察机械厂图8-3-1 步履式长螺旋钻机图8-3-2 履带式长螺旋钻机

1.2.2 长螺旋钻杆与钻头

①钻杆：长螺旋钻杆一般由心管、螺旋带和连接部件组成。心管为无缝钢管，外面焊有螺旋板或螺旋槽。孔深较小时宜用整根钻杆；孔深较大时则需要分段制作，以便搬运，使用时再根据需要接长。常用规格有：φ300、φ400、φ500、φ600、φ800，每节长度为4m或5m，按桩径、桩长要求选配。长螺旋钻杆的连接一般采用六方或四方插接方式，也可用螺纹或法兰连接。

②螺旋钻头由钻头体、翼片、螺旋带和连接部件组成，有单翼片钻头、双翼片钻头、阶梯钻头等类型。钻进一般土层常用带中心刀的双翼平底钻头，钻头底刃长度大于螺旋叶片外径10 mm～20mm，底刃上焊有硬质合金刀齿。单翼片钻头只适用于在软土层中钻进直径450mm以下的小桩孔。遇到含有石块、混凝土块的地层时，则可换装筒式钻头或斗式钻头分回次捞石钻进。

1.3 施工工艺

1.3.1 工艺流程

（1）成孔工艺流程

钻机就位→钻孔→质量检查→孔底清理→孔口盖板→移机。

（2）浇筑混凝土工艺流程

移开盖板→检查孔深和垂直度→放钢筋笼→吊挂混凝土串筒→浇筑混凝土（随浇随振）→插桩顶钢筋

1.3.2 操作要点

（1）定桩位：根据设计图纸，采用打管灌石灰的方法定桩位。即先在桩位上用φ30mm的钢管打孔300mm深，灌入石灰粉，再插入钢筋复核桩位。所有桩孔的定位一次完成。确定本班施工桩位顺序，应综合考虑有利于保护已施工桩和方便运输等因素。

（2）钻机就位：钻机必须保持平稳，对位必须准确。就位前应检查场地情况。如果场地较软，应予压实并增加支腿接地面积。如果坡度过大，应予平整。就位后应调平钻机，并用经纬仪从两个方向校准挺杆倾角，使挺杆的垂直度误差小于1% 。挺杆的底部须用硬方木垫实。为准确控制钻孔深度，应在机架上设置控制标尺，以便在施工中进行观测和记录。

（3）钻孔：开钻前应检查钻具的弯曲度、同心度和连接情况。钻进过程中钻杆应保持垂直稳固，位置正确，防止因钻杆晃动造成孔径过大。钻进一般地层主要靠钻具自重和钻杆上的土重压力，不另外加压；钻进硬土层时可适当加压。转速一般控制在7r/min～26r/min范围内。采用间歇式钻进方法，即钻进—空转—钻进。钻进中要随时注意地层和动力头负荷的变化，阻力增大时应立即降低转速和钻进速度。要坚持带导向套作业，以防钻杆弯曲。遇到地下水渗漏、砂卵石、流塑淤泥等异常情况时应及时处理，防止塌孔、缩孔。

（4）清孔：钻至设计深度后再空转30 s～60s。提出钻具后，应立即遮盖孔口，以防渣土回落孔内。孔内虚土较多时应采用各种取土工具打捞，必要时二次下钻清孔；对较少的虚土可投入少量粒径25mm～60mm的碎石或卵石后予以捣实。如发生严重塌孔，孔内有大量泥土时，应用砂土、粘土和石灰的混合料分层回填塌孔部位后，重新钻孔。

（5）下设钢筋笼：下设钢筋笼前应测量孔深。为防止钢筋笼碰挂孔壁和保证保护