大直径入岩钻孔灌注桩施工要点分析

刘瑞

郑州铁路土木建筑工程有限公司（450000）

大直径入岩钻孔灌注桩施工要点分析

刘瑞

郑州铁路土木建筑工程有限公司（450000）

这里介绍了大直径超深入岩钻孔灌注桩施工的工艺流程、操作要点、质量控制措施、安全及环保控制措施，可以为同类工程提供参考和借鉴。

入岩；钻孔灌注桩；工艺流程；操作要点；质量控制；安全及环保控制

0 概述

城市高架桥被广泛应用，大直径超深入岩钻孔灌注桩的应用也急剧增多。城市高架桥大多在城市道路中央占道施工，因此工期十分紧张。其中钻孔灌注桩的施工占据大量的工期，尤其是大直径超深入岩钻孔灌注桩，往往成为制约整个工程进度的瓶颈。

1 技术原理

先采用Φ1.8m钻头的旋挖钻机，以桩基桩位为中心，配以旋转斗钻孔至岩层，然后换用岩芯钻头钻孔至其设计桩底标高。挖除大量的渣土后，再采用Φ2.5m钻头的冲击钻机钻孔至设计桩底标高，以提高成孔速度。充分利用旋挖钻机成孔速度快、机动性强，冲击钻机坚硬岩层成孔适应强、直径大等各自的特点和优点，从而有效提高成孔速度，降低工程质量风险，极大地减少占用城市道路施工的时间。

2 施工工艺流程

施工准备→测量放线→桩机就位→旋挖钻机钻进→冲击钻机就位复核→冲击钻机钻进→成孔检查→清孔→下钢筋笼→下导管→二次清孔→水下混凝土浇灌→桩基检测

3 操作要点

3.1 测量放线

施工控制点采用二级附合导线，导线边长约60～100m。导线点埋设在不受施工影响的位置，复核后妥善保护，并应经常复测。导线角和导线边的测量采用全站仪。水平角观测采用方向观测法。二级导线共15个，位于两个桥墩中间的现有道路上。点标志用Φ12mm、长度约15 cm的带圆头、刻“+”的不锈钢螺栓埋设。

3.2 桩机就位

1）下护筒。以桩位中心为圆心，将比设计桩径大0.2～0.3m圆形范围内的混凝土路面破除，再用旋挖钻机挖至地面以下1.5～2m,然后用钢钎插入坑底以下1.5m，确认其下无障碍物后，将10mm厚钢制护筒埋下。护筒周围用黏性土均匀回填并分层捣实，确保护筒埋设稳固。护筒顶面宜高出地面300mm，并高出施工水位或地下水位2m。使用旋挖钻机时，护筒内径宜大于孔径200mm。使用冲击钻机时，护筒内径宜大于孔径400mm。护筒面中心与桩的设计位置偏差不得大于50mm，斜度偏差不大于1%。

2）旋挖机就位。通过自身履带爬行至需钻桩位，由机械自身电脑控制进行钻机桅杆与机身水平和垂直调整。由于旋挖机自重约为80 t，为确保旋挖机工作状态下的安全，当地基承载力达不到要求时应在旋挖机工作的部位铺装路基板，确保成孔过程中设备平稳。

3）冲击钻机就位。安装钻架、设备的地基必须平整、坚实、软硬均匀；钻架底座安装必须水平、周正、稳固，保证施工过程中钻机的稳定；所用基台木枕及钢材的规格、数量及安装形式应符合钻机使用的要求；安装时必需保证周围平稳，并使天车前轮外缘、钻头中心和桩孔中心三点一线，其对位偏差不得大于20mm；拆卸钻架前，必须对动力系统、升降系统、钻架各部件及其他辅助工具进行认真检查。

4）测量复核。钻机就位后，由测量人员和监理工程师再用测量仪器复核桩基的中心线，确保钻机钻头的中心和桩基的中心重合。同时对钻杆或钢丝绳的垂直度进行检查，确保钻机的垂直度，检测无误后再开钻。

3.3 旋挖钻机钻进

根据工程地质情况，岩面以上土层可采用旋挖钻机挖孔、泥浆护壁的成孔工艺，下部岩层采用破岩钻头入岩。护筒内的泥浆面应高出地下水位1m以上。

开动钻机挖孔钻进，每斗钻进500～1 000mm，起斗后及时向孔内补充预先配制好的成品泥浆。钻进时认真仔细观察进尺和泥浆液面情况，当液面下降时应及时补充泥浆。护筒内的泥浆面应高出地下水位1m以上。当发现液面快速下降时应迅速补充泥浆，同时快速提起钻头，钻头提出后继续补充泥浆，直到液面稳定。每钻进4～5米深度验孔一次，在预计的土层变化时，取渣进行分析并记录。

3.4 冲击钻机钻进

在操作卷扬松钢丝绳时,应根据孔内岩土的松、软、密、硬情况均匀松放。松绳过少易出现“打空锤”现象，使钢丝绳、钻机承受较大冲击载荷。松绳过多，冲击钻具摆动大影响钻进效率，严重时可能使钢丝绳缠绕发生事故。另外，要经常检查钢丝绳的磨损情况、卡扣松紧程度、转向是否灵活，以免掉钻。

3.5 清孔

清孔采用气举反循环法进行。桩孔终孔后应立即进行清孔，以免沉渣增多而增加清孔工作量和清孔难度。清孔过程中应不断置换孔内泥浆，直至准备浇筑混凝土前才可停止置换，以保证沉渣厚度符合要求。

3.6 下钢筋笼

钢筋笼的安放吊装设双吊点,吊点位置应恰当，一般应在加劲箍筋处。根据所用钢筋笼的特点，起吊时第一吊点应设在第一个加劲箍筋处，在距笼底8m左右处设两个吊点。吊放钢筋笼入孔时，应对准孔位中心徐徐下放至设计标高，若遇阻碍应停止下放，查明原因进行处理，严禁高起猛落式的强行下放。上下两节钢筋笼采用直螺纹连接时，上下主筋位置应对正，保持钢筋笼的上下主筋在同一轴线上。吊筋采用4根Φ28的钢筋，钢筋下端与钢筋笼主筋焊接。钢筋笼顶吊放至设计标高、并对准校核后，上端与孔口处两根I25b工字钢连接固定。

3.7 下导管

根据孔深计算所需导管的长度并合理配管，导管下口至孔底的距离一般为300～500mm。

3.8 二次清孔

1)导管就位后，在导管上口安装配套盖头后，用泥浆泵把钻孔底部因下钢筋笼、导管而引起的再次沉淀的钻渣及仍然悬有钻渣的相对密度较大的泥浆抽出，用相对密度1.15左右的泥浆置换。

2）清孔一段时间后，测量孔底沉渣厚度和孔内泥浆相对密度，若均达到清孔标准后，可立即开始灌注混凝土。

3.9 水下混凝土浇灌

首批灌注混凝土的数量应能满足导管初次埋置深度和填充导管底部间隙的需要。将混凝土倾倒在储料吊斗中，再用起重机将吊斗吊于漏斗和导管上方，卸料浇注混凝土。首批混凝土灌注时，导管下口至孔底的距离一般为300～500mm，导管埋入混凝土灌注面以下不应小于1m。为保证桩身混凝土的质量，混凝土的灌注高度应高于设计桩顶标高0.5～1m。

3.10 桩基检测

当桩基的混凝土强度达到设计值的70%，可以进行声波检测，检测合格可进入下一道工序。若检测不合格，则报请设计院，根据设计院意见进行处理。

4 质量控制措施

1）坚持三级测量复核制。认真保护各测量桩点，对可能损毁的重要桩点应设好护桩，施工测量放线要反复校核。认真进行交接班，确保中线、水平及结构物尺寸位置正确。

2）钻机就位后必须使绳索对准桩位中心成垂直状态，保证其垂直度符合要求；钻孔过程中要经常检查钻头的直径，以确保孔径与桩径相同；泥浆比重要符合要求,以保证成孔过程中不出现塌孔现象。

3）泥浆的配制和排放由专人负责。质检人员负责泥浆性能的检测并作好记录，对达不到要求的泥浆拥有质量否决权。

4）清孔用符合要求的新鲜泥浆置换孔内泥浆，然后才能进行钢筋笼的吊放。在安装好钢筋笼和浇灌混凝土前，再测一次沉渣厚度。如果沉渣厚度达不到设计要求，需进行第二次清渣。清渣采用泥浆循环的方法进行,达到要求后方可浇注混凝土。

5）每车混凝土都应作坍落度试验，应对混凝土颜色、和易性、流动性、骨料的大小、均匀程度等进行直观检查，如对质量产生疑问，应立即检查，不合格者不得使用。

5 安全控制措施

1）进入施工现场人员必须佩戴安全帽，施工操作人员应穿戴好必要的劳动防护用品。

2）在施工过程中，应严格执行有关机械的安全操作规程,由专人操作。机械设备应按要求维修保养，经安全部部门检验认可领证后方可投入使用。

3）钻锤检修时，被吊起的钻锤下方不得站人。

4）钻孔时遇有机架摇晃、移动、偏斜或钻头内发出有节奏的响声时，应立即停钻处理。钻孔中如遇卡钻，应立即切断电源，停止下钻，在未查明原因前不得强行启动。

5）随机电源开关灵敏，漏电保护器完好。安全防护装置必须完整有效。

6）吊装设备、提升系统由专人定期检查，操作人员严格按操作规程操作。起重机操作人员需经考核，持证上岗。信号指挥人员应有明显的标志，不得兼任其他工作，做到定机定人指挥。要严格执行“十不吊”原则。