钻孔灌注桩施工工艺

1、钻孔灌注桩施工工艺钻孔灌注桩是先成孔，然后吊放钢筋笼，再浇灌混凝土而成。依据地质条件不同，分为干作业成孔和泥浆护壁 (湿作业 )成孔两类。1干作业成孔灌注桩施工成孔时若无地下水或地下水很小，基本上不影响工程施工时， 称为干作业成孔。主要适用于北方地区和地下水位低的土层；(1)施工工艺流程：场地清理测量放线定桩位 桩机就位 钻孔取土成孔 清除孔底沉渣 成孔质量检查验收 吊放钢筋笼 浇筑孔内混凝土。(2)施工注意事项。干作业成孔一般采用螺旋钻成孔，还可采用机扩法扩底。为了确保成桩后的质量，施工中应注意以下几点：开始钻孔时，应保持钻杆垂直、位置正确，防止因钻杆晃动引起孔径扩大及增多孔底虚土。发现钻杆

2、摇晃、移动、偏斜或难以钻进时，应提钻检查，排除地下障碍物，避免桩孔偏斜和钻具损坏。钻进过程中，应随时清理孔口粘土，遇到地下水、塌孔、缩孔等异常情况，应停止钻孔，同有关单位研究处理。钻头进入硬土层时， 易造成钻孔偏斜， 可提起钻头上下反复扫钻几次，以便削去硬土。若纠正无效，可在孔中局部回填粘土至偏孔处 05以上，再重新钻进。成孔达到设计深度后，应保护好孔口，按规定验收，并做好施工记录。孔底虚土尽可能清除干净， 可采用夯锤夯击孔底虚土或进行压力注水泥浆处理，然后快吊放钢筋笼，并浇筑混凝土。混凝土应分层浇筑，每层高度不大于15m。2泥浆护壁成孔灌注桩施工泥浆护壁成孔灌注桩是利用泥浆护壁，钻孔时通过循

3、环泥浆将钻头切削下的土渣排出孔外而成孔，而后吊放钢筋笼， 水下灌注混凝土而成桩。成孔方式有正 (反)循环回转钻成孔、正 (反）循环潜水钻成孔、冲击钻成孔、冲抓锥成孔、钻斗钻成孔等。泥浆护壁成孔灌注桩施工工艺流程如下：(1)测定桩位。平整清理好施工场地后，设置桩基轴线定位点和水准点，根据桩位平面布置施工图，定出每根桩的位置，并做好标志。施工前，桩位要检查复核，以防被外界因素影响而造成偏移。(2)埋设护筒。护筒的作用是：固定桩孔位置，防止地面水流入，保护孔口，增高桩孔内水压力，防止塌孔，成孔时引导钻头方向。护筒用 48mm 厚钢板制成，内径比钻头直径大 100200 mm，顶面高出地面 040.6

4、 m，上部开 1 一 2 个溢浆孔。埋设护筒时，先挖去桩孔处表土，将护筒埋 入土中，其埋设深度，在粘土中不宜小于 1 m，在砂土中不宜小于 15 m。其高度要满足孔内泥浆液面高度的要求，孔内泥浆面应保持高出地下水位 1 m 以上。采用挖坑埋设时， 坑的直径应比护筒外径大 0810m。护筒中心与桩位中心线偏差不应大于 50 mm，对位后应在护筒外侧填人粘土并分层夯实。(3)泥浆制备。泥浆的作用是护壁、携砂排土、切土润滑、冷却钻头等，其中以护壁为主。泥浆制备方法应根据土质条件确定：在粘土和粉质粘土中成孔时，可注入清水，以原土造浆，排渣泥浆的密度应控制在1113gcm3；在其他土层中成孔，泥浆可选用

5、高塑性(Ip 17)的粘土或膨润土制备；在砂土和较厚夹砂层中成孔时， 泥浆密度应控制在1113 gcm3；在穿过砂夹卵石层或容易塌孔的土层中成孔时，泥浆密度应控制在1315 gcm3。施工中应经常测定泥浆密度， 并定期测定粘度、含砂率和胶体率。泥浆的控制指标为粘度1822s、含砂率不大于 8、胶 体率不小于 90，为了提高泥浆质量可加入外掺料，如增重剂、增粘剂、分散剂等。施工中废弃的泥浆、泥渣应按环保的有关规定处理。(4)成孔方法回转钻成孔。回转钻成孔是国内灌注桩施工中最常用的方法之一。按排渣方式不同分为正循环回转钻成孔和反循环回转钻成孔两种。正循环回转钻成孔由钻机回转装置带动钻杆和钻头回转切

6、削破碎岩土，由泥浆泵往钻杆输进泥浆，泥浆沿孔壁上升，从孔口溢浆孔溢出流人泥浆池，经沉淀处理返回循环池（图2-19）。正循环成孔泥浆的上返速度低，携带土粒直径小，排渣能力差，岩土重复破碎现象严重，适用于填土、淤泥、粘土、粉土、砂土等地层，对于卵砾石含量不大于 15、粒径小于 10 mm 的部分砂卵砾石层和软质基岩及较硬基岩也可使用。桩孔直径不宜大于1 000 mm，钻孔深度不宜超过40 m。正循环钻进主要参数有冲洗液量、 转速和钻压。保持足够的冲洗液 (指泥浆或水 )量是提高正循环钻进效率的关键。一般砂土层用硬质合金钻头钻进时，转速取 4080rmin，较硬或非均质地层中转速可适当调慢，对于钢粒

7、钻头钻进时，转速取 50120rmin，大桩取小值，小桩取大值；对于牙轮钻头钻进时，转速一般取 60180rmin ，在松散地层中，应以冲洗液畅通和钻渣清除及时为前提， 灵活确定钻压；在基岩中钻进时， 可以通过配置加重铤或重块来提高钻压； 对于硬质合金钻钻进成孔，钻压应根据地质条件、钻杆与桩孔的直径差、钻头形式、切削具数目、设备能力和钻具强度等因素综合确定。反循环回转钻成孔由钻机回转装置带动钻杆和钻头回转切削破碎岩土，利用泵吸、气举、 喷射等措施抽吸循环护壁泥浆，挟带钻渣从钻杆内腔抽吸出孔外的成孔方法（图 2-20）。根据抽吸原理不同可分为泵吸反循环、气举反循环和喷射 射流 )反循环三种施工工

8、艺，泵吸反循环是直接利用砂石泵的抽吸作用使钻杆的水流上升而形成反循环；喷射反循环是利用射流泵设出的高速水流产生负压使钻杆内的水流上升而行程反循环； 气举反循环是利用送人压缩空气使水循环， 钻杆内水流上升速度与钻杆内外液柱重度差有关， 随孔深增大效率增加。当孔深小于 50m 时，宜选用泵吸或射流反循环； 当孔深大于 50m 时，宜采用气举反循环。潜水钻成孔。 潜水电钻同样使用泥浆护擘成孔。 其出碴方式也分为正循环和反循环两 种。潜水钻正循环是利用泥浆泵将泥浆压人空心钻杆并通过中空的电动机和钻头等射入孔底，然后携带着钻头切削下的钻渣在钻孔中上浮，由溢浆孔溢出进入泥浆沉淀池，经沉淀处理后返回循环池。

9、潜水钻反循环有泵吸法、泵举法和气举法三种。若为气举法出渣，开孔时只能用正循环或泵 吸式开孔，钻孔约有 6 一 7m 深时，才可改为反循环气举法出渣。反循环泵吸式用吸浆泵出渣时，吸浆泵可潜入泥浆下工作，因而出渣效率高。冲击钻成孔。冲孔是用冲击钻机把带钻刃的重钻头(又称冲锤 )提高，靠自由下落的冲击力来削切岩层，排出碎渣成孔。 冲击钻机有钻杆式和钢丝绳式两种。前者所钻孔径较小、效率低、应用较少。后者钻孔直径大，有 800mm、1 000mm、1 200mm 几种。钻头可用锻制或用铸钢制造，钻刃用 T18 号钢制造，与钻头焊接。 钻头形式有十字钻头及三翼钻头等。锤重 5003 000kg。冲孔施工时

10、，首先准备好护壁料，若表层为软土，则在护筒内加片石、砂砾和粘土 (比例为 3：1：1)；表层若为砂砾卵石，则在护筒内加小石子和粘土 (比例为 1：1)。冲孔时，开始低锤密击，落距为 0406 m，直至开孔深度达护筒底以下 34 m 时，将落距提高至 152m。掏渣采用抽筒，用以掏取孔内岩屑和石渣，也可进入稀软土、流砂、松散土层排土和修平孔壁。掏渣每台班一次， 每次约 45 桶。用冲击钻冲孔， 冲程为 0510 m，冲击次数 4050 次 min，孔深可达 300m。采用这种冲击钻冲孔可适用于风化岩及各种软土层成孔。但由于冲击锤自由下落时导向不严格，扩孔率大，实际成孔直径比设计桩径要增大10 2

11、0。若扩孔率增大，应查明原因后再成孔。抓孔。抓孔即用冲抓锥成孔机将冲抓锥斗提升到一定高度， 锥斗内有压重铁块和活动抓片，松开卷扬机刹车时，抓片张开，钻头便以自由落体冲入土中，如图 219a（教材 P75）。然后开动卷扬机提升钻头，这时抓片闭合抓土，冲抓锥整体被提升到地面上将土渣卸去，如图 219b（教材 P75），如此循环抓孔。该法成孔直径为 450600 mm，成孔深度 10 m 左右，适用于有坚硬夹杂物的粘土、砂卵石土和碎石类土。（5)清孔。当钻孔达到设计要求深度并经检查合格后，应立即进行清孔，目的是清除孔底沉渣以减少桩基的沉降量，提高承载能力，确保桩基质量。清孔方法有真空吸泥渣法、 射水

12、抽渣法、换浆法和掏渣法。空气吸泥机或抓斗用于土质较好，不易塌孔的碎石类 ，风化岩等硬土中清孔。因孔底沉渣颗粒大， 采用空气吸泥机或抓斗可将颗粒较大的沉渣吸出或抓出。射水法是在孔口接清孔导管， 分段联接后吊入孔内 清孔靠抽水机和空气压缩机进行。空气压缩机使导管内压力达 06 一 0.7MPa，在导管内形成强大中气流，同时向孔内注入清水，使孔底的泥渣、杂物被喷翻、搅动，随高压气流上涌，从喷嘴喷出这样可将孔底沉渣清出，直到孔口喷出清水为止。 清孔后，泥浆容重为 1：1 左右为清孔合格。该法可用于原土造浆的粘土以及制浆的碎石类土和风化岩土层中清孔。换浆法又叫置换法， 是用新搅拌的泥浆置换孔底泥浆，即用

13、泥浆循环方法清孔。清孔后泥浆容重应控制在 1151.25 之间，泥浆取样均应选在距孔底 02 一 05m 处，置换法适用于在孔壁土质较差的软土、砂土以及粘土中清孔。清孔应达到如下标准才算合格： 一是对孔内排出或抽出的泥浆， 用手摸捻应无粗粒感觉，孔底 500mm 以内的泥浆密度小于 125g cm3(原土造浆的孔则应小于 11g cm3)；二是在浇筑混凝土前，孔底沉渣允许厚度符合标准规定， 即端承桩 50mm，摩擦端承桩、 端承摩擦桩100mm，摩擦桩 300mm。(6)吊放钢筋笼。清孔后应立即安放钢筋笼、浇混凝土。钢筋笼一般都在工地制作，制作时要求主筋环向均匀布置，箍筋直径及间距、主筋保护层

14、、加劲箍的间距等均应符合设计要求。分段制作的钢筋笼，其接头采用焊接且应符合施工及验收规范的规定。 钢筋笼主筋净距必须大于 3 倍的骨料粒径， 加劲箍宜设在主筋外侧， 钢筋保护层厚度不应小于 35mm(水下混凝土不得小于 50 mm)。可在主筋外侧安设钢筋定位器，以确保保护层厚度。为了防止钢筋笼变形，可 在钢筋笼上每隔 2m 设置一道加强箍，并在钢筋笼内每隔 3 4m 装一个可拆卸的十字形临时加劲架，在吊放入孔后拆 除。吊放钢筋笼时应保持垂直、缓缓放人，防止碰撞孔壁。若造成塌孔或安放钢筋笼时间太长，应进行二次清孔后再浇筑混凝土。(7)水下浇筑混凝土。泥浆护壁成孔灌注桩的水下混凝土浇筑常用导管法，

15、混凝土强度等级不低于 C20，坍落度为 1822cm。其浇筑方法如图 221 所示，所用设备有金 属导管、承料漏斗和提升机具等。导管一般用无缝钢管制作， 直径为 200300 mm，每节长度为 23m，最下一节为脚管，长度不小于 4m，各节管用法兰盘和螺栓连接。承料漏斗利用法兰盘安装在导管顶端， 其容积应大于保证管内混凝土所必须保持的高度和开始浇筑时导管埋置深度所要求的混凝土的体积。隔水栓 (球塞 )用来隔开混凝土与泥浆 (或水 )，可用木球或混凝土圆柱塞等，其直径宜比导管内径小 2025mm。用 35 mm 厚的橡胶圈密封，其直径宜比导管内径大 56mm。导管使用前应试拼装、过球和进行封闭水

16、压试验，试验压力为0610MPa，不漏水者方可使用。浇筑时，用提升机具将承料漏斗和导管悬吊起来后，沉至孔底，往导管中放隔水栓，隔水栓用绳子或铁丝吊挂，然后向导管内灌一定数量的混凝土， 并使其下口距地基面约300 mm，立即迅速剪断吊绳 (水深在 10m 以内可用此法 )、或让球塞下滑至管的中部或接近底部再剪断吊绳，使混凝土靠自重推动球塞下落，冲向基底，并向四周扩散，球塞被推出管后，混凝土则在导管下部包围住导管，形成混凝土堆，这时可把导管再下降至基底100200mm 处，使导管下部能有更多的部分埋入首批浇筑的混凝土中。然后不断地将混凝土通过承料漏斗浇入导管内，管外混凝土面不断被挤压上升。随着管外

17、混凝土面的上升，相应地逐渐提升导管。导管应缓缓提升，每次200mm 左右，严防提升过度，务必保证导管下端埋人混凝土中的深度不少于规定的最小埋置深度；一般情况下，在泥浆中浇混凝土时，导管最小埋置深度不能小于1m，适宜的埋置深度为24m，但也不宜过深，以免混凝土的流动阻力太大，易造成堵管。混凝土浇筑过程应连续进行， 不得中断。混凝土浇筑的最终标高应比设计标高高出 05 m。8）常见工程质量事故及处理方法泥浆护壁成孔灌注桩施工时常易发生孔壁坍塌，斜孔、孔底隔层、夹泥、流砂等工程问题，水下混凝土浇筑属隐弊工程， 旦发生质量事故难以观察和补救，所以应严格遵守操作 规程，在有经验的工程技术人员指导下认真施

18、工，并做好隐弊工程记录，以确保工程质量。孔壁坍塌指成孔过程中孔壁土层不同程度坍落。主要原因是提升下落冲击锤、掏渣筒或钢筋骨架 时碰撞护筒及孔壁； 护筒周围未用粘土紧密填实，孔内泥浆液面下降，孔内水压降低等造成塌孔，塌孔处理方法：一是在孔壁坍塌段用石子粘土投入，重新开钻，并调整泥浆容重和液 面高度；二是使用冲孔机时，填入混合料后低锤密击，使孔壁坚固后，再正常冲击。偏孔指成孔过程中出现孔位偏移或孔身倾斜。 偏孔的主要原固是桩架不稳固，导杆不垂直或土层软硬不均。对于冲孔成孔，则可能是由于导向不严格或遇到探头石及基岩倾斜所引起的。 处理方法为：将桩架重新安装牢固，使其平稳垂直：如孔的偏移过大；应填入石子粘土， 重新成孔；如有探头石，可用取岩钻将其除去或低锤密击将石击碎；如遇基岩倾斜，可以投入 毛石于低处，再开钻或密打。孔底隔层指孔底残留石渣过厚， 孔脚涌进泥砂或塌壁泥土落底。 造成孔底隔层的主要原因是清孔不彻底， 清孔后泥浆浓度减少或浇筑混凝土