泥浆护壁成孔灌注桩施工工艺及质量控制

□耿攀攀　□刘　照　□郭晓芸（河南方正水利工程咨询有限公司）



泥浆护壁成孔灌注桩施工工艺及质量控制

□耿攀攀□刘照□郭晓芸（河南方正水利工程咨询有限公司）

摘要：泥浆护壁成孔主要是采用机械钻孔的方法，利用泥浆保护和稳定孔壁。具有适应性强、成本适中、施工简便、成桩后承载力高等优点，其施工过程为地下隐蔽工程，成桩后不宜开挖，施工质量好坏直接影响结构的质量和安全，极易造成质量事故和留下安全隐患。文章通过对泥浆护壁钻孔灌注桩施工工艺的解析，分析施工过程中可能存在的质量问题，浅谈泥浆护壁成孔灌柱桩施工工艺和质量控制。

关键词：泥浆护壁；灌注桩；质量控制

0　引言

泥浆护壁成孔灌注桩是利用泥浆护壁，钻孔时通过循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。施工工艺流程如下：

1　测定桩位

灌注桩成孔前要先平整清理好施工场地，再测量放线。根据测量控制桩以及钻孔桩桩位坐标，用全站仪准确放出桩位，并做好护桩。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，防止因外界因素影响而造成偏差或偏移。

2　埋设护筒

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，粘土中应≥1 m，砂土中应≥1.50 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0.80～1.00 m。护筒中心与桩位中心线偏差应≤50 mm，对位后应在护筒外侧填入粘土并分层夯实。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。护筒采用δ≥6 mm钢板卷制，护筒直径分别为1.40，1.80 m，长度为2.50 m。内径比钻头直径大100～200 mm，顶面高出地面应≥0.30 m，上部开1～2个溢浆孔。中心竖直线与桩中心线重合，采用实测定位法进行控制。

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。泥浆制备方法要根据土质条件确定：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1.10～1.30 g/cm3；在其他土层中成孔，泥浆可选用高塑性(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1.10～1.30 g/cm3；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1.30～1.50 g/cm3。泥浆拌制采用拌浆机在泥浆池拌制足够的护壁泥浆，通过现场试验确定泥浆所用粘土及膨润土掺量，确保泥浆质量达到规范要求。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18～22s、含砂率≤8%、胶体率≥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　钻机就位及成孔方法

4.1钻机就位

钻机到位后，要先检查、调整底座和顶端的平衡，以免钻进过程中产生位移和沉陷。钻机顶部的起重滑轮、钻头中心与钻孔桩的中心偏差应≤2 cm。经专业技术人员复查，确认无误后方可安装钻机。

4.2成孔方法

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。

4.2.1正循环回转钻成孔

正循环回转钻成孔法采用钻机回转装置带动钻杆和钻头回转切削破碎岩土，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。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，较适用于填土、淤泥、粘土、粉土、砂土等地层，卵砾石含量≤15%，粒径<10 mm的部分砂卵砾石层和软质基岩及较硬基岩也可使用。对于桩孔直径≤1000 mm、钻孔深度≤40 m的一般砂土层，用硬质合金钻头钻进时，转速取40～80 r/min，较硬或非均质地层中转速可适当调慢；对于钢粒钻头钻进时，转速取50～120 r/min，大桩取小值，小桩取大值；对于牙轮钻头钻进时，转速一般取60～180 r/min，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、设备能力及钻具强度等因素综合确定。

4.2.2反循环回转钻成孔

该方法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。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<50 m时，宜选用泵吸或射流反循环；当孔深>50 m时，宜采用气举反循环。

5　清孔

当钻孔达到设计要求深度并经检查合格后，及时对桩孔的中心位置、孔径倾斜度，孔深等进行测定，符合设计和规范要求后，应采用换浆法及时进行清孔。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、射水抽渣法、换浆法和掏渣法。

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，用手摸捻无粗粒感觉，孔底500 mm以内的泥浆密度<1.25 g/cm3（原土造浆的孔则应<1.10 g/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≤50 mm，摩擦端承桩、端承摩擦桩≤100 mm，摩擦桩≤300 mm。

6　吊放钢筋笼

清孔后应立即安放钢筋笼、浇筑混凝土。钢筋笼接长宜采用单面搭接焊，做到上下节焊接主筋同轴线。钢筋焊接接头要相互错开，同一截面内焊接接头数<总钢筋数量的50%。下笼到位后，检查顶面和底部标高，其偏差应<5 cm，笼中心平面位置偏差应<2 cm。检查调整合格后牢固定位，防止混凝土灌注过程中浮笼。

为了防止钢筋笼变形，可在钢筋笼上每隔2 m设置一道加强箍，并在钢筋笼内每隔3～4 m装一个可拆卸的十字形临时加劲架，待吊放入孔后拆除。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过长，应进行二次清孔后再浇筑混凝土。

7　混凝土灌注

钻孔灌注桩混凝土灌注采用导管法进行水下混凝土灌注。其施工工艺如下：一是在进行水下混凝土灌注前，先要探测孔底沉淀物厚度，使其严格控制在规范要求的范围以内；如果沉淀厚度超过规范规定的要求30 cm，则要进行二次清孔直至符合规范要求，再进行混凝土施工。二是混凝土导管一般采用直径为30 cm的无缝钢管，要保证其内壁光滑圆顺，底节长5 m，中间节长3 m，钢管之间采取有螺纹丝扣快速接头进行连接。三是导管吊装采用16t吊机进行施工，吊装时导管底端到孔底距离要控制在0.25～0.40 m。四是配备水泵、吸泥浆机、高压射水管等设备，以保持井孔水头高度和及时处理灌注时出现的故障。五是混凝土配合比通过试验确定，其强度比设计要求高配一级。水泥用量每立方应≥350 kg，混凝土坍落度控制在16～22 cm之间，骨料采用中(粗)砂，砾石保证级配良好，最大粒径应<4 cm。六是混凝土采用拌和站拌制，混凝土搅拌运输车运输，混凝土输送泵送入孔。七是混凝土灌注时，应认真计算第一次灌注所需混凝土用量并一次备足，保证首批混凝土入孔后使导管埋入混凝土中的深度>1 m。之后正常灌注时保持导管埋入混凝土2～6 m之间。灌注过程不得中途停顿，保证每小时灌注量>2.50 m。导管随灌随拔，并派专人随时测量导管埋入混凝土的深度，做好记录。八是混凝土面上升到钢筋笼内3～4 m后再提升导管，使导管底端高于钢筋笼底端，以免钢筋笼上浮，提升导管时严禁碰撞钢筋笼。九是灌注的桩顶高度要保证高出设计标高0.50 m，最后桩头凿除浮浆，确保桩头混凝土质量。十是施工中造成断桩的，应立即报告监理工程师，研究补救措施，按批准的施工方案进行施工，决不擅自草率处理。

8　结语

泥浆护壁钻孔灌注桩在不同的土质条件下所配制泥浆比重非常关键，无论采用正循环回转钻成孔还是采用反循环回转钻成孔的灌注桩，泥浆护壁的成败，都是保证工程质量的重要前提。本文根据不同地质条件给予解析，对泥浆护壁钻孔灌注桩施工过程中的质量控制尤为重要。

（责任编辑：刘长垠）

收稿日期：2016-01-09

中图分类号：U455. 55+1

文献标识码：B

文章编号：1673-8853（2016）02-0047-02