2、 冲击反循环钻孔桩施工工艺工法

冲击反循环钻孔桩施工工艺工法

（QB/ZTYJGYGF-QL-0102-2011）

桥梁工程有限公司何勇陈建涛

1 前言

1.1 工艺工法概况

随着国民经济的发展，铁路、公路的桥梁以及高层建筑的基础大多采用钻孔灌注桩基础，其成孔方法较多，而冲击钻孔法是常见的一种，因它能适应各种地层特别是冲击硬质岩层，优势明显。近年来，使用冲击反循环钻孔法成孔速度大有提高，因而在复杂地质中的钻孔灌注桩基础大多优先选用冲击钻孔法来解决施工中的疑难问题。

1.2 工艺原理

冲击反循环破碎入岩工艺的破碎机理是利用冲击钻头对岩石进行较高频率的冲击，使岩石产生破碎，然后利用反循环排渣方式及时将破碎岩屑第一时间排出孔外。

2 工艺工法特点

2.1 设备简单，操作方便，成孔效率高。

2.2对不同地质情况具有较好的适用性；在复杂地层中的基础施工方面有着显著的优势。

2.3 可以穿过漂石、卵石、砾石等地层。

2.4 可直接向钻孔桩孔内投入黏土块自行冲击造浆。

3 适用范围

冲击钻机可用于所有地层，适用于孔径100～300cm、钻孔深度50m；采用实心锤钻进时，在漂、卵石和基岩中显得比其他方法优越。

4 主要技术标准

《铁路桥涵地基和基础设计规范》（TB 10002.5）

《铁路桥涵工程施工质量验收标准》（TB 10415）

《铁路桥涵施工规范》（TB 10203）

《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50）

《铁路桥涵设计基本规范》（TB 10002.1）

《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80-1）

5 施工方法

冲击反循环钻孔施工工艺是利用电力带动卷扬机上的钢丝绳，通过桅杆上的导向轮提引钻头做上下冲击运动，形成瞬时冲击力破碎岩土。并在冲击的同时启动砂石泵，通过钻头中心管内设置的排渣管连续排出钻渣。在施工过程中，控制孔径、深度、垂直度等重要数据。

6 工艺流程及操作要点

6.1 施工工艺流程

施工工艺流程见图1。

图1 冲击反循环钻孔施工工艺流程图

6.2 操作要点

6.2.1 施工准备

1 平整场地（陆地）

平整场地应达到“三通一平”，以便钻机安装和移位；对于不利于施工机械运行的松散场地，应采取硬化、加固等措施。场地要采取有效的排水措施。

根据施工图设计，合理选择和确定进出线路和钻孔顺序，制定场地布置方案。合理的安排泥浆池、沉淀池的位置，沉淀池的容积应满足2个孔以上排渣量的需要。

2 围堰筑岛（浅水）

对于浅水区域的桩基施工，可采用围堰筑岛方式施工，筑岛填料宜用粘土，岛面要有足够的施工场地，岛面标高应高出施工水位1.5～2.0m。

3 水上平台施工（深水）

对于场地为深水时，可采用钢管桩施工平台、双壁钢围堰平台等固定式平台，也可采用浮式施工平台。

4 桩位测量放线

桩位测放时必须复测，误差控制在5mm以内，一般用直径10mm长400mm的钢筋打入土中300mm作为桩的中心，并用红油漆在钢筋头上作记号，以防被破坏。

5 制作及埋设护筒

护筒一般用4～8mm厚的钢板加工制成，高度为1500～2000mm。钻孔桩的护筒内径应比钻头直径大200～400mm。护筒顶部应高出地面250～350mm。护筒顶高程，采用反循环时应高出地下水位2.0m。

护筒位置要根据设计桩位，按纵横轴线中心埋设。埋设护筒的坑不要太大。坑挖好后，将坑底整平，然后放入护筒，经检查位置正确，筒身竖直后，四周即用黏土回填，分层夯实，并随填随观察，防止填土时使护筒位置偏移。护筒埋好后应复核校正，护筒中心与桩位中心应重合，偏差不得大于50㎜。

护筒的埋设深度：在黏土中不宜小于1m；在砂土中不宜小于1.5m，并保持孔内泥浆液面高于地下水位1m以上。

护筒的作用主要是保持孔口稳定和定位，如在陆地上钻孔，护筒周围一定要夯实，如在水上钻孔，护筒下沉应有导向装置，护筒底部应插入河床下不透气层，严防护筒倾斜、漏水、变形。施工中一般采用挖坑法埋设。开挖前用十字交叉法将桩中心引至开挖区外，作4个标记点。保持到成孔后，埋设护筒时要将中心引回，使护筒中心与桩中心重合。由于冲击振动比较大，所以护筒周围要回填密实，对于土质较差的孔口，可在护筒下部浇30cm的C20混凝土，上部用红粘土加水夯实填密实，以防护筒底部塌孔。

6 钻机就位和试机

延长桩位前后中心线，用吊车使钻机就位。

7 泥浆制备及指标控制

表1 泥浆性能指标表

物理稳定性：静置相当时间其性质不变化，不因重力而沉淀。

化学稳定性：不因水泥、海水等异物混入而污染。

适当比重：比重大对护壁、浮渣有利，但比重太大会使泵的能力不足也影响钻进速度。

良好的触变性：要求泥浆在流动时，阻力很小，以便泵送。当停止钻孔时，泥浆能很快凝聚成凝胶状，避免浆中砂粒迅速下沉，同时也维持孔壁稳定。

6.2.2 冲击成孔

1 冲击反循环钻进应从正循环开始，钻进时勤观察孔内浮出的钻渣，在地质土层中，如果从孔口浮出的钻渣粒径在5～8mm之间，表示泥浆浓度合适，如果浮出的钻渣粒径小又少，表明泥浆浓度不够，需往孔内添加粘土。加粘土时要停开泥浆泵，形成泥浆后再开泥浆泵。待泵吸反循环系统可以正常工作时开始采用反循环钻进。

2 当潜水砂石泵潜入孔内泥浆后，若孔壁比较稳定，停止正循环钻进。钻进过程中，操作者要随着进尺快慢及时放主钢丝绳，起动泵吸反循环系统，开动钻机，进行反循环钻进。钻进过程中不能少放，也不能多放。放少了，钻头落不到孔底，打空锤，此时冲击梁上的缓冲弹簧在一次冲击中响两声，不仅不能获得进尺，反而会对钻机和钢丝绳造成极大损害；放多了，钻头落到孔底后处于自由