浅谈钻孔灌注桩的施工技术

李 涛

（太原路桥有限公司，山西 太原 030006）

钻孔灌注桩施工过程可以概括为成孔和成桩两大主环节，成孔环节包括桩基的施工准备、测量定位、钻机准备、埋设护筒、配制泥浆、钻孔、清孔等工序；成桩环节包括安放钢筋骨架、下导管、灌注混凝土等工序。整个施工工艺流程中的每一个环节都影响着钻孔灌注桩的施工质量。

1 钻机介绍

目前，绝大部分为单桩承载力较小的摩擦桩。通常使用的有:旋挖钻、循环钻和冲击钻，目前使用最普遍的是旋挖钻和循环钻。

1.1 旋挖钻机

大量实践表明，目前旋挖钻具有适用地质地层广、钻孔深度大、桩径能适应设计变化、钻孔桩直径、垂直度、桩的长度、沉渣厚度等各项指标都能满足要求。

旋挖钻机的优点：①钻进速度快。②对桩孔直径可选范围大，成孔质量好。③旋挖钻机配备电脑控制程序，自身调整各项技术指标。④功率大。

1.2 循环钻机

循环钻机钻孔是地下水位较浅条件下桩基施工中常用的一种施工机械。依据泥浆在钻孔内循环方向的不同，可分为正循环和反循环两种循环方式。目前，反循环应用较多。

反循环钻机的优点：①反循环钻机成孔工艺所用泥浆比重小、黏度较小，可加快成孔进度；②利用反循环工艺可以实现远距离排渣及泥浆的循环。

2 施工工艺流程

一般的成桩工艺：施工准备工作→桩基定位→埋设护筒→注泥浆→钻进取土→一次清孔→放钢筋笼→插入导管→二次清孔→砼灌注→拔出护筒。

2.1 钻孔灌注桩成孔的具体施工过程

2.1.1 施工准备工作

施工现场根据地形情况进行合理安排，应全面考虑，全面满足施工的要求。

2.1.2 测量放线

根据勘测部门所交的基准点，依据图纸认真进行桩位测量放线，确保桩位的准确。

2.1.3 埋设护筒

施工现场测量放线定桩位后，埋设护筒。护筒中心竖直线应与桩中心线重合，平面允许误差为50 mm，竖直线倾斜不大于1%。根据施工现场经验，一般地质护筒的埋深为2～4 m为宜。

2.1.4 钻进成孔过程

泥浆护壁是钻进成孔操作中的关键工艺。泥浆主要由膨润土、水、增稠剂组成。钻孔施工中，根据地质情况采用不同浓度泥浆进行护壁。钻进过程中每小时对泥浆的各项性能指标进行测定，并及时调整至满足各种不同地层地质情况要求的泥浆稠度。

钻机钻进速度应随地质情况、孔径、孔深和供水、供浆情况等有所变化，在黏性土中可用中等转速，在砂性土中用低档、轻压慢速，在较硬土层中用慢进尺钻进。钻孔过程应一次完成，中途严禁停顿。

2.1.5 成孔检查

成孔后，首先检查孔底标高是否达到设计要求，符合要求后立即进行清孔。清孔后孔底沉渣厚度应按图纸规定值进行检查，如图纸无规定时，按规范要求。在成孔和清孔后，对孔径、孔形和倾斜度进行检测。

2.1.6 钢筋笼骨架的拼接和检查

钢筋笼子在现场加工，钢筋的品种、规格、尺寸长度和根数按图纸尺寸要求焊接并拼成型。钢筋笼子在吊装前，要严格检查分节长及总长，合格后方可允许吊装焊接。吊放时要使笼子正对孔中心垂直下落，不得偏斜，以防造成偏心及卡管等事故。

2.1.7 水下混凝土的灌注

（1）灌注首批混凝土数量。灌注首批混凝土数量应能满足导管首次埋置深度（≥1.0 m）。首批水下混凝土的数量是保证钻孔灌注桩水下混凝土质量的关键，可按下列公式计算其数量：

式中：V首：首批水下混凝土灌注量，m3；

D：桩孔直径，m；

d：灌注导管直径，m；

h1：导管底端距孔底高度，m，常取h1=0.4 m；

h2：导管底端混凝土埋深，m，常取h2=1 m；

h3：孔内混凝土达到理论高度时，导管内混凝土柱与导管外水柱压力平衡所需的高度（m），h3=（H-h1-h2）γw/γc；

γw：冲冼液比重，常取 12 kN/m3；

γc：混凝土比重，常取 24 kN/m3；

H：桩孔深度，m。

（2）水泥的选用。选用水泥的强度应与要求配置的混凝土强度等级相适应，其初凝时间，不宜早于2.5～3.5 h，水泥标号不低于325#，每立方米混凝土的水泥用量不得少于350 kg，当掺有适宜数量的减水缓凝剂或粉煤灰时，可不少于300 kg。

（3）粗骨料的选用。粗骨料宜用卵石，如用碎石，其含砂率应增加约3%，应有良好级配。骨料的最大粒径不可大于导管内径的1/6～1/8和钢筋最小净距的1/4，同时，不宜大于40 mm；最小粒径不宜小于5 mm。混凝土的含砂率采用40%～50%，水灰比采用 0.5～0.6。

（4）拌和物的坍落度。混凝土拌和物进入导管时的坍落度以18～22 cm为宜。首批灌注的混凝土初凝时间不得早于灌注桩全部混凝土灌注的完成时间。

（5）混凝土的灌注。在灌注过程中，应连续灌注，以尽量节约时间，保证在混凝土的初凝时间内完成。灌注的同时应提升导管，随时探测水下混凝土面的高度，及时掌握导管在混凝土中埋置的深度，保证导管埋入混凝土中的深度不少于2m，且不大于6m，以有效防止断桩、夹泥及埋管等问题的出现。

总之，钻孔灌注桩施工必须做到：根据孔深和土质变化，选择合适机型和足够泵量的泥浆泵；计算施工需要的护筒埋置深度，保证护筒底口穿入极软土层下，以防歪斜、防管涌；对不同土层钻进时的泥浆指标的变化进行控制；钻机就位平稳，其工作平台支撑基础承载力满足施工要求；在控制混凝土质量的同时，要保证灌注设备正常，并有备用方案，以确保混凝土连续浇注。

2.2 钻孔灌注桩施工过程中出现的施工质量问题及处理方法

2.2.1 护筒外壁冒水原因

埋设护筒的周围土不密实，护筒水位差太大，钻头起落时碰撞。

处理方法：在埋筒时，坑地与四周应选用最佳含水量的黏土分层夯实。在护筒的适当高度开孔，使护筒内保持1.0～1.5 m的水头高度。钻头起落时，应防止碰撞护筒。发现护筒冒水时，应立即停止钻孔，用黏土在四周填实加固，若护筒严重下沉或移位时，则应重新安装护筒。

2.2.2 塌孔原因

在松软砂层中进尺太快，泥浆护壁较薄；护筒底脚周围漏水，孔内水位差减小，不能保持原有静水压力；护筒周围堆放重物或机械振动等；清孔后泥浆比重、黏度等指标降低，清孔时间过久或停顿过久。

处理方法：在松散易塌的土层中，适当埋深护筒，用黏土密实填封护筒四周。必要时可输入纯泥浆，加大泥浆比重到1.2～1.3；控制混凝土的灌注时间，尽量缩短灌注时间。

2.2.3 缩颈原因

塑性土膨胀处理方法：采用优质泥浆，降低失水量。必要时在导正器外侧焊接一定数量的合金刀片，在钻进或起钻时起到扫空的作用。

2.2.4 钻孔偏斜原因

钻机安装就位稳定性差，作业时钻机安装不稳或钻杆弯曲所致；地面软弱或软硬不均匀；土层呈斜状分布或土层中夹有大的孤石或其他硬物等情况。

处理方法：先将场地夯实平整，钻杆位置偏差不大于2 cm。进入不均匀地层、斜状岩层或碰到孤石，需采用自重大、钻杆刚度大的钻机，钻速要打慢档。另外，安装导正装置也是防止孔斜的简单有效的方法。如纠正无效，回填黏土重新钻进。

2.2.5 桩底沉渣量过多原因

清孔不干净或未进行二次清孔；泥浆比重小或泥浆注入量不足而难于将沉渣浮起；钢筋笼吊放过程中，未对准孔位而碰撞孔壁使泥土坍落桩底；清孔后，待灌时间过长，致使泥浆沉积。

处理方法：成孔后，钻头提高孔底10～20 cm，保持慢速空转。采用性能较好的泥浆。钢筋笼吊放时，使钢筋笼的中心与桩中心保持一致，避免碰撞孔壁。

2.2.6 卡管原因

初灌时，隔水栓堵管；混凝土和易性、流动性差造成离析；混凝土中粗骨料粒径过大；各种机械故障引起混凝土浇筑不连续，混凝土在导管中停留时间过长；导管进水造成混凝土离析等。

处理方法：使用的隔水栓直径应与导管内径相配，同时具有良好的隔水性能，保证顺利排出。在混凝土灌注时，应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制。灌注时间较长时，为防混凝土初凝，除适当加缓凝剂外还应振动导管。

2.2.7 钢筋笼上浮原因

钢筋笼放置初始位置过高；混凝土流动性过小；导管在混凝土中埋置深度过大导致钢筋笼被混凝土拖顶上升；当混凝土灌注过钢筋笼，并且导管埋深较大时，混凝土与钢筋笼有一定的握裹力，混凝土在导管流出后将以一定的速度向上顶升，同时也带动钢筋笼上升。

处理方法：首先将钢筋笼初始位置应定位准确，并应将钢筋笼上端焊固在护筒上，具有防止其上升的作用。当导管底口低于钢筋笼3 m至高于1 m之间，且混凝土表面在钢筋笼上下1 m之间时，应放慢混凝土灌注速度。当混凝土面进入钢筋笼一定深度后，适当提升导管，使得混凝土与钢筋笼的握裹力降低。

2.2.8 导管进水原因

首批混凝土储量不足，导管底口距孔底的间距过大，混凝土下落后不能埋没导管底口；另外，导管提升过猛，或测深出错，导管底口超出原混凝土面，底口涌入泥水。

处理方法：一是立即将导管提出，将散落在孔底混凝土拌和物清出。二是拔换原管下新管，或用原导管插入混凝土面以下50cm继续灌注。

2.2.9 断桩原因

由于临近基桩振动，使没有完全初凝的砼受到振动，而产生离析，侧壁会有砂泥浸入，造成断桩。

处理方法：合理安排各墩号桩基的施工顺序，避免同墩位近距离桩位相继施工。

3 结束语

通过对钻孔桩施工过程、质量通病及防治的简单阐述，使之对施工有一定借鉴和参考作用。钻孔灌注桩每道工序都必须从严要求，做到一丝不苟，任何一道工序出现问题都将带来严重的后果。对此，要保证钻孔灌注桩的施工质量，必须在人、料、机、法、环上下功夫，选择先进合理的设备，技术合格的技术人员，所用的材料必须合格，方法得当，熟悉施工现场的地质和地上环境。技术人员严格把握每道工序质量，现场指挥人员具有较强的组织协调能力，有高度的责任心，各部门全面配合，做到精益求精、科学管理，才能保证钻孔浇注的施工质量。推而广之，才能有效地保证整个工程的工程质量。

[1]卓永红.钻孔灌注成孔及成桩质量的施工技术探讨[J].长春工业大学学报，2004，2.

[2]交通部第一公路工程总公司，桥涵[M].北京：人民交通出版社，2000.

[3]公路桥涵施工技术规范JTJ041-2000[S].北京：人民交通出版社，2000.

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