浅析水位站钻孔混凝土灌注桩施工工艺

杨永平

摘要：本文对钻孔灌注桩成孔和成桩施工提出了防止孔壁坍塌的泥浆制作要求，常见钻机钻进问题及解决方法，钢筋笼制作、水下混凝土浇灌导管安装和成桩质量控制要点，试桩试验等，总结了一套较完整的反循环钻机泥浆护壁成孔灌注桩的施工工艺和施工方法。

关键词：钻孔灌注桩 泥浆制作 反循环钻机成孔 钢筋笼的制作 水下浇灌砼

中图分类号： U443.15+4文献标识码： A

1.工程概况

陕西省中小河流水文监测系统建设在商洛市6县1区新设12处水位站，塔基础全部采用钢筋混凝土灌注桩施工工艺，水位塔基础采用钢筋混凝土钻孔灌注桩，桩径为1200mm，桩长为10至13m不等，塔身桩径800mm，12处水位站采用混凝土灌注桩基础，根据《地质勘察报告》表明，使用反循环钻机泥浆护壁成孔施工，现以反循环钻机成孔泥浆护壁施工工艺为例，在灌注砼桩施工当中总结了一套较完整的施工方法。

2.反循环钻机泥浆护壁成孔灌注桩施工方法

反循环钻机泥浆护壁成孔灌注桩的施工工艺是：钻孔→吊装钢筋笼→浇灌砼→抽出护筒成桩→处理桩头

钻孔：挖泥浆池和制作泥浆：泥浆的作用是防止孔壁坍塌和对孔壁起保护作用，它既能使孔内的泥浆不致流入孔外，又能使孔外的水不致渗入孔内，它的具体要求为：比重：1.3~1.5T/m3；含沙率：≤4-8%；胶体含量：≥90%；塑性指数：IP＞17。

挖泥浆池：泥浆池应设至距桩位6-8米以外的空地为宜，坑口尺寸大约4×5米（也可根据钻机多少确定），深1.5M为宜，四周用红砖铺砌，坡度大约600㎜左右，上抹20厚1：2.5的水泥砂浆。泥浆池必须保证一次施工30~40个桩的排放和需求，泥浆池施工完毕，应从桩位至泥浆池施工两条排浆循环沟，以便泥浆循环使用，施工方法同泥浆池。截面尺寸=宽×高=800~1000×500~600mm为宜。

制作泥浆：泥浆的制作选用自然水和粘土或黄土拌制而成，粘土必须取样送试验室鉴定，粒径≤5mm，粒径太大必须过筛。施工时将粘土送泥浆池搅拌使用。水的选用不得使用对砼有害的水。

埋放护筒：护筒一般用4~5mm的钢板压制而成，钢板太薄容易变形，其内径一般比钻孔大20cm，高度为1.5~2米，埋入桩位后高出地面300~400mm，侧边开300×300mm左右的孔，距地面100~150mm为宜，护筒埋好后，在筒外垫20厚粘土，用脚踏实，以防地面水渗入，护筒中心线与桩位中心线距离≤50mm。

反循环钻机成孔：待泥浆循环池及护筒施工完毕后，选择10kw的反循环钻机，用16T汽车起重机将其对准桩位就位，然后用水平尺校正机身及钻杆的水平及垂直度，开动电机，放下钻头，用泥浆泵注入泥浆，钻机将循循钻进，一节钻杆钻入后及时停机，接上第二节。如此反复钻至设计深度。

钻进过程中的注意事项：应经常检查泥浆的稠度，如发现泥浆中杂物太多，必须及时清理排浆沟及泥浆池或更换泥浆。钻机在钻孔过程中，如发现钻杆摇晃，可能遇到硬土或岩石等，应立即停机检查，待查清原因，处理后再钻，否则将会发生位移、坍孔壁、桩位偏斜，甚至扭断钻杆等事故。遇有卵石或砾石时应尽量慢钻，同时适当加压，必要时更换钻头。常见的钻头有普通钻头，合金钢片钻头和合金钢压轮钻头，钻进时应根据土的坚硬程度选用钻头。

钻孔过程中的清渣：钻机在钻孔过程中的泥渣，一部分同泥浆一起挤入孔壁中，另一部分随泥浆一起排出坑外流入泥浆池，剩余的部分则沉积在孔底。所以在开钻后大约4-5m深时，应清理一次钻孔，以后每钻2-3m深清理一次为宜，清理的次数也可能根据土质现场确定。孔内清渣是用钻机上的清孔器进行的，有时也可以用人工清理。

钻孔过程中常见的问题处理有坍孔壁:由于钻头上下移动,淘渣,泥浆稠度不够,钻杆偏位或流砂等,都有可能引起坍孔现象。所以施工时要经常投入一些石子，粘土等补充。钻机偏移：由于机身不稳，钻机旋转位置地基松软等原因引起的钻机偏移，发现后要及时停机，校正钻机及钻杆。孔底出现漂石：若钻机振动或钻机速度迟缓，可能由于孔底存在漂石，出现后要及时停机检查，漏浆：漏浆是由于泥浆太稀，或孔底出现较大的洞等引起的，如孔内的泥浆突然下降，则必须在孔内加入一定数量的水泥，石膏或粘土，提起钻头搅拌进行封堵。

钻孔的施工质量检查有孔的直径检查：桩孔钻完后，用一个比钻孔小10-20mm的圆环拴上12#铅丝，垂直放入孔中上下移动进行检查，铁环重5--10Kg；孔深检查：一般用5Kg的重锤拴12#铅丝检查，钻进过程中也可以根据钻杆的长短观察。桩孔的允许偏差：孔径：≤50mm；垂直度：桩长1%（根据钻机的钻杆测定）；孔位中心线：≤1/6桩的设计直径；孔底沉渣：≤100mm。

2.2吊入钢筋笼：

钢筋笼的制作方法：如设计主筋Φ28，箍筋Φ10＠200，骨架加筋Φ14＠2000制作时，钢筋顶部加一道Φ16箍筋，用于吊放钢筋笼，且将其中的两根筋加长做为导向钢筋。箍筋的制作，可用一个钢筋笼直径100的辘轳圈制作而成。制作尺寸如下：主筋＝桩长＋地梁高－保护层；导向筋＝地面标高－孔底标高。

钢筋笼制作的允许偏差：主筋间距：±10毫米；箍筋间距：±20毫米；钢筋笼直径：±10毫米；钢筋笼长度：±100毫米；水下灌注桩钢筋保护层±20毫米。

钢筋笼安装：桩孔清渣完毕，应立即吊放钢筋笼，吊放时用一台25T吊车徐徐向下吊放，同时用人工轻轻转动，避免碰坏孔壁。

2.3水下浇灌砼：施工时先用吊车将导管插入孔内，在导管的上口下3cm－５cm处将予制砼塞用８号铅丝固定，在导管的上部漏斗内装满砼，切断铅丝，砼同塞一起突然下落，在桩底扩散，随后继续在漏半内加砼，将孔内的泥浆全部排空.抽出导管，即形成砼桩。

导管的制作及安装：导管选用δ=3mm钢板压制而成，内径250mm,长3m右，上下焊法兰盘，有利于导管的相互安装，总长=地面标高-孔底标高+2m.上部用法兰盘同漏斗相连。漏斗的容量应根据桩的直径确定，同时必须满足第一盘砼埋入导管处1米以上。导管制作所用的钢管内径必须光滑,接头严密,不得有跑浆、漏气现象。导管每使用一次，必须认真清理内部污物，以便下次再用。管安装时应用25T吊加缓缓放下，放到底后向上提起300--500mm。导管安装时不得碰撞钢筋笼和孔壁，否则会影响桩孔的质量。

砼的制作：水下浇注砼要求流动性大，强度高，本工程试桩设计强度等级C40，坍落度16cm-20cm。施工前，应先在试验室作配合试验报告单。比根据当地砂石情况，配制这种砼此，其强度与浇注砼强度之比不小于1：1.15，另外石子的级配要符合要求，粒径1--3cm为宜，含沙量不大于1%，使用时必须用水冲洗，砂子采用粗砂，含泥量不大于2%，水泥选用525#水泥，同时加入适量的NF减水剂。

砼浇灌：浇灌砼的要求是导管安装完毕后，立即浇注砼，浇灌必须连续进行，防止由于时间太长而引起的坍孔，石渣沉入孔底增多，以及灌入的砼流动性减弱。砼灌注桩灌注充盈系数（实际灌注砼体积与设计桩身直径计算体积比），一般土质为1：1。砼灌注高度检查：浇注砼除了根据其充盈系数计算其理论用量外，且必须经常采用浮标或测锤测定砼的灌注高度，保证桩的顶部标高准确。

2.4抽出导管成桩：砼浇灌完毕，应立即抽出导管，导管抽拨时应缓慢地旋转进行，不得猛抽。抽出的导管必须及时清理，以便下次使用。

2.5桩头处理：钢筋砼灌注施工完毕后3--5天，既进行开挖四周的土方，挖至桩顶设计标高下200mm---300mm后，将桩上部的泥浆，水泥浆的混合物清理干净，上部用錾子凿毛，然后将弯曲的钢筋校正，清除钢筋上污物。

2.6钢筋砼灌注桩的试验

内部结构检验：灌注桩内部存在孔洞、疏松、跑浆等缺陷时，可以通过超声波检验。桩的承载试验：砼灌注桩是在试验桩上进行的，正式打桩前，应先打试验桩试验桩一般不少于桩总数的1%，且不少于3个。均由专门检测试验单位负责进行试桩检验。试验时，将桩的顶部凿平，抹一层同砼强度等级相同的水泥砂浆，上部加载通过压。在打桩正式开始以前，应先打好试验桩，检测无误后方可正式打桩，在正式桩施工完毕后应另作检验。自桩基施工开始到结束，主要记录有如下：钻孔记录：钻机型号，使用钻头情况；30分钟的钻进记录；泥浆稠度记录；特殊问题的处理记录；清碴记录；其它规范要求的记录。浇灌砼的各种记录：钻机成孔；泥浆制作；成孔深度；孔径；垂直度；清孔；沉渣厚度钢筋笼制作；水下混凝土浇灌；浇捣时间；施工顺序等等。

3.通过商洛水文局12个水位站砼灌注桩的施工，总结的施工方法和经验是：正确应用有关规范，熟悉设计图纸文件及各项技术要求，不断提高自身业务素质和技术水平。钢筋混凝土灌注桩施工虽然工序简单，但技术含量高，必须认真对待每个工序，抓好事先指导，强化施工准备，施工前应认真分析地质报告用于选择钻机及钻杆.钻头等。施工的关键在于钻孔和灌砼两个环节，要严把成孔.清孔.水下混凝土灌注等各环节质量管理，采取有效的预防措施。钻孔时必须认真观察钻机和泥浆的变化，用于分析处理各种问题。浇桩的关键在于清渣和第一斗砼的施工，否则整个桩将报废。施工的各个主要环节，必须配专人负责，统计，记录应准确及时。各种试验资料相当重要，必须明确分析、掌握，只有这样，钻孔灌注桩施工才能充分发挥出它的优点，达到安全、优质、经济、高效的预期目的。