冲击钻钻孔灌注桩施工工艺

张恒金

(山西水利建筑工程局，山西太原 030006)

1 工程概况

杨家沟中桥位于山西临县三交镇尧子坡村，系新建吕梁至临县(孟门)支线铁路的分节点工程，该铁路建成后将是山西西部重要的能源交通枢纽。该桥全长112.43 m，采用预应力混凝土简支梁，共3跨32 m，下部为2墩2台，墩台采用灌注桩群桩基础，桩基全部为潜岩桩，共28根，桩径分别为1.0 m和1.25 m，桩长20 m～25 m。自上而下，桩基地层为新黄土、粗圆砾土、强风化泥岩、泥岩、砂岩层，其中新黄土覆盖层较薄，大约在1.5 m～3 m;岩层深度15 m～18 m，其中中部大部分为泥岩，σ0=400 kPa～600 kPa，上部有薄层粗圆砾土σ0=650 kPa，砂岩σ0=800 kPa。为了确保桥梁基础的施工质量和安全，节约施工成本、缩短施工工期，桩基础处理采用冲击钻钻孔灌注桩技术。

2 施工设备

钻孔机械:ZJ-6型冲击钻，俗称“手拉钻”(提升机55 kW，主臂8 m，锤重5 t)。清孔机械:22 kW泥浆泵。灌注机械:水泥罐车。

3 施工工艺

准备阶段→钻孔阶段→清孔阶段→钢筋笼制作和安装阶段→灌桩阶段。

3.1 准备阶段

1)对施工便道、施工用水、用电、用土、泥浆池位置、大小，钢筋加工场地钢筋堆放、制作、运输、吊装条件以及混凝土拌制、运输、灌注条件等了解清楚。

2)施工人员认真熟悉施工图纸，对桩位、桩径、桩长、标高等了解清楚。根据施工需要选择机械配合人工进行基础土方清理平整，平整后高度以桩顶标高加2.5 m为宜。

3)桩位放样。测量人员在黄土层打出定位桩，施工人员做好引线桩。

4)冲击钻机就位。根据定位桩及施工顺序将钻机安装到位，钻机操作台必须用方木、走管等加固稳定，冲锤起落行程调节满足施工现场地质要求，并进行钻前调试，其水平位移及倾斜度误差按规范要求调整。

5)下钢护筒。用钻机将钢护筒(壁厚8 mm～12 mm，护筒直径比桩径大20 cm左右，长度一般选择1.5 m)打入地层，如地表层土质较硬时，需先用钻机将表层土击打松散后再将护筒打入地下，护筒顶标高经精确测量后，并整理成交底下发给钻机操作人员，以控制钻孔孔位精度及深度。

6)泥浆池开挖。根据桩径、桩长以及钻机工作效率开挖相应大小泥浆池，一般以大于一个桩身体积为宜。

3.2 钻孔阶段

1)钻孔前应当再次复核孔位位置及标高数据，钻机操作一般配备工人两名，机长一名，助手一名。昼夜施工须两班轮换作业。

2)在黄土层钻孔时，靠钻进自行造浆，不需投放泥土，在砂土层及岩层钻进时，由于钻进自行造浆逐渐减弱，则适当加大泥土投放量，提高泥浆浓度，确保钻进、清渣持续同步，保证孔壁安全稳定，提高钻进速度。

3)清渣。待钻机入深50 cm左右时，且浆液浮渣达到大致饱和时，须启动泥浆泵将孔底钻进行程内浮渣抽出至孔外泥浆池中，沉淀后用机械将池底沉渣捞出运走。

4)在遇松散地层钻孔时，适当增大泥浆浓度，同时适度降低冲击行程，尽量减轻冲液对孔壁的影响，确保施工质量及安全满足施工要求。遇孔内地层软硬不一，引起偏孔时，则应马上停下检查钻机定位精度，必要时须向孔内投放块石，临时改善孔底软弱层的承载力，以期达到同步钻进、修正偏孔的目的。

5)钻进过程经常检查锤头及钢丝绳的磨损情况。每钻进2 m～3 m，检查校正孔位偏位情况，确保钻进精度。一旦偏位马上停止钻进，查明原因，采取改进措施。

6)钻进深度根据孔口护筒顶标高控制。

3.3 清孔阶段

1)第一次清孔:当钻进到设计深度后，将冲锤提至距孔底的0.2 m～0.3 m处，启动泥浆泵，将沉积在孔底的钻渣吸出。以保证水下灌注混凝土与孔底基岩接触紧密，使桩底承载力达到设计要求。2)第二次清孔:当钢筋笼安装到位并固定好后，再次复检孔深和沉渣厚度等是否满足设计要求。若沉渣厚度(≤50 mm为宜)超标，可用导管底部与泥浆泵管配套装置再次清孔，直至完全达到设计要求。3)清孔过程中保持浆面稳定，并根据孔内浆面下降高度，及时补充浓度适当的泥浆，确保孔壁稳定安全以及灌桩质量。

3.4 钢筋笼的制作及安装阶段

1)钢筋笼的加工制作宜在钻孔前进行。采用分节制作、逐节吊装、搭接焊接相结合的方式，相邻接头相互错开，在同一截面内，接头数不超过钢筋总数的一半。

2)起吊钢筋笼前，在钢筋笼上合理加设吊筋，调整吊点准确到位。若采用冲击钻机上附属吊装设备吊装钢筋笼，若单节钢筋笼长度大于冲击钻机主臂高度时，须将钻机机头往后移约1 m，吊点置于每节钢筋笼1/2处往上一点，吊装过程中，各节接头焊接宜在孔口同时进行，宜采用单面焊，搭接长度应大于10d(d为焊接钢筋直径)，但必须保证焊接质量符合规范要求。螺旋筋安装宜在吊装时同时进行，为方便操作，不须进行调直，而直接将螺旋筋箍套在钢筋笼外，人工边放钢筋笼边安装。

3.5 灌桩阶段

1)灌注前对回淤沉碴厚度、泥浆指标、桩底标高进行一次全面检查，确保各项指标均符合规范要求。施工技术人员要将灌桩技术交底下发至现场施工人员。

2)灌注水下混凝土前，将导管逐节拼接合格后方可使用。导管直径一般为25 cm，每节长度为2 m～4 m，漏斗大小0.5 m3～1 m3左右，能满足现场施工条件即可。

3)灌注前要现场试验，抽检混凝土坍落度，一般控制在14 cm～18 cm之间，如太稠或太稀则应立即退料返场重新拌制。

4)混凝土灌注时，必须保证首批灌入孔内的混凝土体积能将导管充满后，还能将孔底一次封严，并使导管埋入混凝土的深度大于1 m;在混凝土持续灌注过程中，还需将导管同步上提，并使其埋深始终不大于4 m。在交通条件不便的地方，必须待单根桩所需混凝土全部到场后方可进行灌注。灌注时要留置好同养和标养试块，做好标记。

5)灌注过程中，随时用测锤测量混凝土面的上升高度，并作好记录。灌注混凝土过程应连续灌注一次完成。

4 施工体会

冲击钻钻孔桩施工技术，因其投资少、操作灵活、适应性强、钻进速度快等特点，故其在小桩径、潜岩桩施工中较常用，具有节省投资、缩短工期等优点，施工中要抓好钻孔、清孔、灌桩等关键工序，确保钻孔灌注桩施工质量。

［1］ JGJ 94-2008，建筑桩基技术规范［S］.

［2］ 谢春来.钻孔灌注桩施工工艺浅析［J］.山西建筑，2011，37 (14)：66-68.