空心钻头冲孔灌注桩施工工法

空心钻头冲孔灌注桩施工工法

完成单位：中建七局第三建筑有限公司

福建六建集团有限公司

完成人：陈仁开王世杰王耀赖友华陈敦祥

1 前言

冲孔灌注桩具有无挤土，对周围环境及邻近建筑物影响小，能穿越各种复杂地层和形成较大的单桩承载力，适应各种地质条件和不同规模建筑物等优点，在桥梁、房屋、水工建筑物等工程中得到广泛应用，已成为一种重要的桩型。以往冲孔灌注桩施工采用的钻头为实心钻头，其存在的缺点是：（1）重量重，导向性不够好，成孔垂直度较低；（2）由于实心钻头是整体铸造的，无法随便改变钻头外径的大小，因此同一种钻头不能对不同桩径的桩进行施工，在施工过程中钻头产生磨损，也无法及时得到修复，影响施工质量和进尺速度；（3）实心钻头在单位面积上产生的冲击力度小，进尺速度慢；（4）不能在钻头冲击的同时进行排渣，生产效率低，进尺速度慢。

我司通过技术攻关及大量工程实践，发明了空心钻头及灌注桩沉渣检测仪，克服了以上的缺陷，极大地提高了施工生产效率并保证了灌注桩的施工质量，空心钻头发明专利目前已受理，申请号：201010156964.7，灌注桩沉渣检测仪已获发明专利，专利号：ZL 2009 1 0111072.2。

2 特点

2.0.1产品结构合理，成孔垂直度高：与实心钻头相比，相同重量的空心钻头，其长度要比实心钻头长30%左右，钻头长则导向性好，故成孔垂直度高；

2.0.2 加工方便，单个空心钻头可以通过改变环形腰带的大小，改变空心钻头的有效冲孔直径大小，从而施工不同桩径的冲孔灌注桩；而实心钻头是整体铸造的，无法随便改变钻头的大小；

2.0.3 焊接性能好，便于施工现场对空心钻头进行加工和修复等操作，使空心钻头能够及时得到修复，保证空心钻头在成孔过程保持完好：空心钻头在施工过程会产生磨损，造成空心钻头直径变小，合金牙破坏，通过现场焊接，可使空心钻头得到及时的修复，保证灌注桩成孔质量和进尺速度；

2.0.4 由于钻头是空心的，在单位面积上产生的冲击力度大，可保证较快的进尺速度；

2.0.5 在空心钻头的中心管插入抽吸装置，如泵管，用副卷扬机提动，随空心钻头的进尺

速度放泵管，使泵管始终保持与孔底的距离，碎渣通过空心钻头，可由泵管吸出沉渣，保证

空心钻头始终在冲击的状态下，就能实现及时排渣，极大提高施工生产效率；

2.0.6 在施工卵石、岩石层时，不必将卵石、岩石击成粉末状后才可排渣，卵石、直径小

于15cm 的岩石可直接通过空心钻头的空心孔，由泵管排出孔外，提高进尺速度。

3 适用范围

适用于地下水位以下的填土、粘性土、砂土、卵石、碎砾石土及风化岩层，对于地质

条件复杂的夹层、孤石等障碍物有较好的穿透能力。

4 工艺原理

利用钻头本体自由下落产生的巨大冲击力作用于破碎牙上，由于破碎牙具有很强的嵌岩

能力，能够较快的破碎岩层，使其变成碎渣，而碎渣在钻头本体的上下反复搅动的过程中，

悬浮于空心钻头的空心孔和桩孔中。在空心孔内插入抽吸装置，便可利用抽吸装置将悬浮的

碎渣及时的从空心孔向外排出。

空心锤成孔示意图

图1 空心锤成孔示意图

5 操作要点

5.1 工艺流程

5.2 操作工艺

5.2.1 测量放线定位桩

采用全站仪和水准仪对工程桩桩位放样定位测定标高，具体如下：

1 控制点测设：根据业主提供的控制网点，将建筑物的主要轴线测设于地面，并避开桩位、道路、料场等位置，并做好保护措施。由监理工程师复核认可，桩位测设以此为准。

2 桩位测设：采用极坐标法及直角坐标法测设桩位中心，钉入钢筋。

5.2.2 埋设护筒

1 护筒一般用钢板卷制而成，钢板厚度视孔径大小采用4～8mm，护筒内径宜比设计桩

径大100mm，其上部宜开设1～2个溢流孔。

2 护筒埋置深度一般情况下，在黏性土中不宜小于1m；砂土中不宜小于1.5m；其高度

上应满足孔内泥浆面高度的要求。淤泥等软弱土层应增加护筒埋深；护筒顶面宜高出地面

300mm；旱地处护筒可采用挖坑制作水泥混挺土护壁。

3 护筒埋设完毕后，护筒中心竖直线应与桩中心重合，除设计另有规定外，平面允许

误差为50mm，竖直线倾斜不大于1%。

4 护筒连接处要求筒内无突出物，应耐拉、压、不漏水。应根据地下水位涨落影响，

适当调整护筒的高度和深度，必要时候应打入不透水层。

5.2.3 桩机就位调整平整度

确保施工机械就位平稳，立好前支架，现场场地若不平整，可采用挖掘机稍作平整、碾压以能满足机械行走移位的要求。

5.2.4 护壁泥浆的拌制和使用

护壁泥浆一般由水、黏土和添加剂按一定比例配制而成，可通过机械在泥浆池中搅拌均匀；一般情况下，采用原土造浆，但土层缺陷粘性土是可采用人工制备泥浆，泥浆制备浓度可根据地层情况不同分别调配确保护壁稳定，如有需要开孔时应向孔内加入粘土及泥浆处理剂。在钻进过程中应严格控制泥浆参数，以保护孔壁不坍塌、缩径及保证桩的灌注质量。冲洗液循环系统由泥浆池、沉淀池，应满足钻进过程中沉渣、清渣、排浆的要求，并经常进行清理，保持泥浆性能。

5.2.5 成孔

在不同岩层中的操作要点

1 开孔时如有旧基础或硬质回填土时，应提高落距重击，保证穿透硬质废土层；

2 在砂性土、砂层中成孔时，泥浆相对密度应控制在1.2～1.4，可向孔中投入黏土、黄土等；

3 在卵石层中成孔时，泥浆相对密度应控制在1.2～1.3，可向孔中投入黏土，加大泵吸频率，使卵石能及时排出孔外；

4 在密实的黏土层中成孔时，可泵入清水和稀泥浆，防粘钻可投入碎石、砖等；

5 遇到孤石时，可采用预爆或高、低频率交替冲击，将孤石击碎挤入孔壁。

5.2.6 第一次清孔

1 清孔分两次进行，孔深达到设计要求时，对孔深、孔径、孔的垂直度等进行检查，符合要求后进行第一次清孔，钢筋笼、导管安放完毕，混凝土浇筑之前，应进行第二次清孔。

2 第一次清孔根据设计要求，施工机械应采用换浆、抽浆等方法进行，第二次清孔根据孔径、孔深、设计要求采用正循环、泵吸反循环等方法进行。

3 不论采用何种清孔方法，在清孔排渣时，必须注意保持孔内水头，防止塌孔。

4 不应采取加深孔深的方法代替清孔。

5.2.7 钢筋笼制作、安放

1 钢筋笼制作应符合设计与规范要求。