桩基施工简介

桥梁桩基础施工及控制要点

一、桥梁桩基础分类

按成桩方式分可分为灌注桩和沉入桩。灌注桩按成孔方式不同又可分为钻孔灌注桩和挖空灌注桩。沉入桩按桩材料分，又可分为钢管桩，钢筋混凝土桩和预应力钢筋混凝土桩。按支承力不同可分为摩擦桩和端承桩（或嵌岩桩），前者主要依靠桩周摩擦力抵抗墩柱的压力，后者主要靠桩底支承力抵抗墩柱压力。钻孔灌注桩依钻孔方法和原理可分为：螺旋钻孔、正循环回转钻孔、反循环回转钻孔、潜水钻机钻孔，冲抓钻孔、冲击钻孔、钻斗钻（也称旋挖钻）成孔等。

在公路桥梁中最常见的钻孔方法有正（反）循环回转钻孔和冲击钻孔，近年来钻斗钻（旋挖钻）孔发展也很快。

二、本项目拟采用的钻孔方法及特点

2.1 钻孔方法的选择主要依据地层条件而定，在第四纪砂、土层中前述各种钻孔方法都可采用，而在坚硬岩层中，一般只能采用冲击钻孔方法。

本项目多数摩擦桩基地层为第四纪砂质粉粘土层，此类桩基拟主要采用本地普遍使用的正循环回转钻机钻孔，也可使用旋挖钻机。而西线二标和太湖连接线部分桩基设计的是嵌岩桩，桩基端部坐落在坚硬的风化砂岩，此类桩基上能使用冲击钻桩钻孔。

2.2 正循环回转钻机特点及成孔时控制要点

正循环回转钻孔的原理是用泥浆以高压通过空心钻杆，从钻杆底

部射出，底部的钻头（钻钳）在回转时将土层切削搅松成钻渣，被泥浆悬浮随着泥浆上升溢出流到井外泥浆溜槽，经过沉淀池净化，泥浆再循环使用，井壁靠水头和泥浆保护。

正循环回转钻机的主要部件为转盘、电动机、卷扬机，钻架是由主机、泥浆泵、钻杆、提水龙头和钻钳组成。钻盘是钻机的主要部件，其中心装有可拆卸的方套，方套夹住方钻杆随转盘转动，随着钻孔的加深，方钻杆可在方套中逐渐下降，当方钻杆上端将降到转盘顶面时，提升方钻杆加接圆钻杆继续钻进，直至设计深度。卷扬机分主、副，主卷扬机用于提吊钻杆，调节钻杆压力，升降钻具，安装钻架和灌注水下砼时吊提砼料斗，副卷扬机用于拖拉机具，圆钻杆及其他辅助吊装工作。泥浆泵是将泥浆池中的泥浆通过高压连接胶管和空心钻杆压入孔底实现泥浆循环、清渣，泥浆泵是钻机的易损配件，应有备份。钻杆分有方钻杆和圆钻杆，均为空心管，方钻杆也叫主动钻杆，在钻机中只配一节，长度5～9m，它是由转盘推动带动圆钻杆和钻钳转动的部件，圆钻杆是方钻杆与钻钳的连接传递动力的主要部件，也是泥浆循流环的通道，要求其有高的抗拉、压强度和抗扭曲强度，所需钻杆总长度依据钻孔深度而定。提水龙头也叫摇头，它的作用是钻进时承受钻杆和钻钳的重量，吊着钻钳在钻孔中保持竖直钻进，使起吊系统和输送泥浆胶管不随钻杆一起回转，保证泥浆不断输向孔底。钻钳，也称钻头，常用的有鱼尾钳、刺尾钳和双腰带笼式钳，前两种钻钳钻进效率高，但难于保证钻孔的竖直度易造成大的扩孔系数，一般不采用。我们要求使用双腰带笼式钻钳，这种钳头上下部备有一道导向圈，

故钻进平稳，导向性能良好，扩孔较小，上、下导圈的距离应不小于钻头直径。

为加快清孔时尽快降低泥浆中的含砂率，缩短清孔时间，应该要求每台钻机配有一台旋流除渣器。

采用此类钻机钻孔时，我们主要控制下列事项：

上、下腰带间距原则上不得小于桩基直径；

钻钳直径原则上不应小于桩基直径。为减少扩孔系数也可略小于桩基直径2～3cm；

钻机安装时一定要严格控制转盘的水平度，以保证钻杆的竖直度，从而保证桩孔数值；

钻机地面一定要坚硬稳定，避免在钻进过程中机台产生倾斜造成孔斜，在钻孔过程中也需经常检查；

钻杆连接一定要牢固，避免掉钻。

2.3 冲击钻机结构特点及成孔时控制要点

冲击钻机是用卷扬机通过钢丝绳和转向涡轮提升钻钳，上、下往复冲击，将土石劈裂、劈碎，部分被挤入井壁（在砂土层中），大部分钻渣由泥浆悬浮带出井口。冲击钻机适用于在各种地层中成孔，尤其是适合于坚硬岩层中成孔，别的钻机无法钻进的地层，都可使用冲击钻机解决，可以说是“无坚不摧”，但在松软地层中，其钻进效率不如其它钻机。

对西线二标及太湖连接线的嵌岩桩，目前冲击钻机是唯一的选择，使用这种钻机成孔时，要注意如下事项：

钻机安装地基一定要坚硬稳固，避免施工过程中由于地基不均匀沉降造成桩孔偏位，扩大系数增大，桩孔不竖直等。

在钻进过程中一定如经常检查吊槌的钢丝绳是否偏离中心点，偏离时要及时调整。

检查钢丝绳磨损情况，防止断绳掉槌。

检查冲锤直径大小，原则上不得小于桩基直径，但为减少扩孔系数，可比桩径适当小2~3cm，如岩后更应经常检查冲锤直径。

检查转向装置是否灵活有效，严防产生十字孔造成卡锤事故。

2.4 钻斗钻机（旋挖钻机）成孔特点及注意事项

旋挖钻的成孔原理基本上与回转钻机相同，不同之处只在于施挖钻不是利用泥浆将钻渣悬浮出井口，而是将钻渣装入带有切削功能的钻斗中，提出井口。现在的旋挖钻机都是具有履带自引装置及液压控制，倒流、钻进速度快，一般地层不需要用泥浆护壁，但通常都需要由水头来保证井壁的稳定，但此类钻机只能用于成孔，需另配砼灌桩设备。

三、桩基施工工艺框图

四、桩基常见的质量问题及预防处理

4.1 成孔质量问题

4.1.1 塌孔

原因：在松软砂层中钻进进尺太快，泥浆浓度、粘度低使孔壁未形成坚实泥皮护壁；下钢筋笼时碰撞孔壁；在水上钻进时护筒的长度不足，护筒底漏浆形成反穿孔；护筒埋置太浅，下部孔口漏水、坍塌或被孔口附近水浸泡软或钻进直接接在护筒上，由于振动使孔口坍塌，扩展成较大坍孔；泥浆浓度（比重）低，清孔时间过久或清孔停顿时间过长。

预防措施：在有砂层地方进行钻进时，钻进速度要慢,小冲程泥浆浓度要大；下钢筋笼是要竖直缓慢，防止碰撞孔壁；水上钻进时要计算护筒长度，护筒底应尽可能买入粘性土层中；陆上孔的护筒也应有一定长度，并用粘性土填埋，避免钻机与护筒接触；第一次清孔是泥浆比重不宜调整太小，钢筋笼安装时间不能过长清完孔要及时灌注水下砼。当塌孔时只能回填再钻进。

4.1.2 钻孔偏斜

原因：钻孔中遇到软硬地层交界或孤石、探头石；钻机底部未安置水平或产生不均匀沉陷、位移；钻杆弯曲接头不正。

预防措施：钻机一定要坚硬平稳，钻机安装水平经常检查调整；钻杆一定要调直，主动钻杆要设置导向杆，防止主动钻杆摆动太大。在有软硬交界地层处钻进时，钻速要慢，或回填片石，小冲程反复冲孔直至穿过界石区域。