浅析旋挖钻孔灌注桩的几个技术要点及应用

张　丽（益阳远程公路建设有限公司，湖南　益阳　413000）



浅析旋挖钻孔灌注桩的几个技术要点及应用

张丽（益阳远程公路建设有限公司，湖南益阳413000）

本文以钻孔灌注桩的各项指标控制作为基点，探讨成孔灌注的施工工艺在项目中的应用，以便控制好钻孔灌注桩的工序和细节，保证钻孔灌注桩的成桩质量。

钻孔灌注桩；成孔；灌注

1　引言

钻孔灌注桩是桥梁基础工程常见的施工方式，其在施工现场采用钻孔机械将基土钻挖成预定孔径和孔深孔后，把预制成一定形状的钢筋骨架放入孔内，然后在孔内灌入混凝土而形成的桩基。由于桩基是项隐蔽工程，施工的工序和细节复杂，对主体结构的影响也有着举足轻重的作用，因此，本文结合实际施工中的一些浅显经验，对钻孔灌注桩的施工过程中进行探讨。

2　工程简介

本示例快速路合同段桥梁。46-1#孔桩为陆上桩，采用的钻孔灌注桩基础。桩长49.5m，桩径1.6m，桩顶设计高程30.5m，桩底设计高程-19.0m，其施工场地为旱地，桥位处主要地层为粉质粘土、砾砂、细砂、中砂、圆砾等，根据其地质条件、设计桩径、桩长等情况，该桩采取旋挖钻成孔。本文结合此桥首件钻孔灌注桩46-1#孔桩的施工，浅谈灌注桩施工工艺的应用。

3　施工要点及工艺应用

3.1埋设护筒

（1）护筒的制作，用4～8mm的钢板，护筒内径应比钻径大40cm，在护筒上下端口、中部外侧各焊一道加劲肋，以增加刚度防止变形。

（2）护筒的埋设：桩基定位后，进行护筒的设置，护筒埋设是旋挖作业的关键，埋设时，利用旋挖钻静压法实施，人工和机械配合。顶高出地下水位或河床以下1.5m，护筒面比施工面高出0.5m，其高度满足孔内泥浆面的要求。护筒入土的埋置深度一般宜为2～4m。

（3）陆上墩护筒采用挖埋法埋设，水中墩护筒埋设采用加压和锤击、或振动的方法进行。护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50mm，倾斜度不大于1%。在其周围用粘土回填夯实。

（4）护筒内存储泥浆其高出地下水位0.5m，保护桩孔顶部土层不致因钻杆反复上下升降、机身振动而导致坍孔。

3.2钻机的安装

钻机定位后，底座平整、稳固。首先检查钻机性能是否良好，钻头中心对准桩中心，并与钻杆在同一铅垂线上，低档慢速钻进。

3.3泥浆的制备及循环净化

（1）本段拟采用优质泥浆。各项指标如下：入孔泥浆比重1.1～1.3、孔底泥浆比重不大于：砂黏土1.3、砂黏土1.3、大漂石、卵石层1.4、岩石1.2，粘度（s）：一般地层17～22s、松散易塌地层19～28s、含砂率（%）：〈4、PH值应大于6.5、胶体率（%）：〉95、失水率（ml/30min）：14～20。每次加水投土等引起泥浆指标明显变化时必须进行检测控制，每天不少于三次。

（2）泥浆池包括制浆池、储浆池及沉淀池，并用泥浆泵管输送泥浆。出浆循环槽槽底纵坡不大于1.0%，沉淀池流速不大于10cm/s，利于石碴沉淀。

（3）施工中采用钻具搅拌：将粘土原料投入孔底，利用钻头搅拌成泥浆。泥浆造浆材料选用优质粘土，必要时再掺入适量CMC羧基纤维素或Na2CO3纯碱等外加剂，保证泥浆自始至终达到性能稳定、沉淀极少、护壁效果好和成孔质量高的要求。试验工程师负责泥浆配合比试验，对全部桩基的泥浆进行合理配备。

（4）施工中钻碴随泥浆从孔内排出进入沉淀池，人工使用网筛将石碴捞出。然后使处理后的泥浆经泥浆池净化后返回钻进的孔内，形成循环利用。

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3.4钻孔施工

（1）钻孔在对成桩质量的好坏，有非常关键的作用。施工前，应检查清楚钻头的情况，本案采用回转斗取土成桩，此法具效率高、速度快，无噪音污染、成孔质量好的优势。

（2）钻进中注意事项。

①回转斗的底盘斗门保持关闭，以防砂土或粘土落入护壁泥浆中，破坏泥浆的配比；②在钻进过程中，要注意地层的变化和泥浆的各项指标，不可进尺太快，由于是采取的泥浆不必，因此要给一定的护壁时间，使泥浆在循环过程中对孔壁表面形成泥皮，它和泥浆的自重对孔壁保护作用，避免埋钻；③回转斗的提升速度需要控制，太快的提升，不利于孔壁的稳定性，容易引起坍塌；④泥浆采用人工搅浆泥浆护壁，在钻进中，保持好泥浆面不得低于护筒顶40cm，在提钻时，须及时向孔内补浆，以保证泥浆的高度。

3.5检孔和清孔

庄深达到设计要求后，检验桩径、垂直度、泥浆厚度等指标，合格后进行清孔换浆，清孔的目的是降低孔内泥浆比重，减少沉碴厚度。清孔的时间，以排出泥浆的含砂率与换入泥浆的含砂率接近为度。如发生弯孔、斜孔、缩孔等情况较严重时，重新钻孔。

3.6钢筋笼加工及吊放

（1）骨架制作：骨架在制作厂内分节制作，采用焊接或机械连接。

（2）钢筋笼制作的允许偏差：主筋间距+10mm，箍筋间距+ 20mm，直径+10mm，长度+10mm。

（3）存放、运输、吊装：场地保证平整、干燥，加劲筋与地面接触的部分垫木方防止受潮或粘土。采用汽车与人工抬运相结合的方式运输。钢筋笼入孔时，由履带吊车配合钻机吊装，采用两点起吊的方式，对准孔径，保持垂直，轻放、慢放入孔。

3.7第二次清孔

由于第一次清空达要求后，安放钢筋笼以及导管的准备工作，中间间隙的时间比较长，孔底可能产生新碴，所以需要进行第二次的清孔，泥浆比重在1.03～1.1之间，含砂率小于2%，粘度17～20s，沉碴厚度不大于5cm。

3.8水下混凝土灌注

（1）水下混凝土灌注采取提升导管法施工。塌落度应控制在18～22cm之间；初凝时间大于浇注时间。

（2）计算先灌入的首批混凝土。

首批灌注混凝土的数量公式V≥πD2（H1+H2）/4+πd2h1/4；h1=Hwrw/Rc

H1表示混凝土桩底到导管底口的高度，H2表示首批灌注混凝土的最小深度，h1表示泥浆。

（3）灌注第一批混凝土使用拔球法。导管底距桩底40cm，导管埋入的深度控制在1～3m之间，桩身较长，可以加大导管的深度。

（4）灌注水下混凝土时，随时探测钢护筒顶面以下的孔深和所灌注的混凝土面高度，以控制沉淀层厚度、埋导管深度和桩顶标高。采用测锤法：用绳系重锤吊入孔中，使之通过泥浆沉淀层而停留在混凝土表面，根据测绳所示锤的沉入深度换算出混凝土的灌注深度。

（5）导管是水下灌注混凝土的重要工具，导管采用外径30cm的钢管，壁厚5mm，标准节长2.5m，调整长度分别为1.0m，1.50m，其采用粗丝扣和法兰盘连接，接头处橡胶圈密封，导管需具有足够的强度，刚度和良好的密封性，连接牢固，不漏气，不进水，在浇灌混凝土之前做水密性实验。浇灌前，导管距孔底控制在300～400mm。

图1　隔水球式导管法施工程序图

（6）在施工中，需要特别注意混凝土拌合物从漏斗溢出或者调入孔底，使孔内的泥浆变稠凝固，导致量测不准。同时设专人观测导管内混凝土下降和井孔水位上升，做好详细的灌注记录。导管应保持轴线竖直和位置居中，以防对孔壁的碰撞和对钢筋笼的卡挂。导管逐步提升，随着灌注量增加，导管在混凝土内的埋深控制在加大（埋深应控制在2～6m），即应安排拆管，拆除导管动作要快，拆装一次时间一般不宜超过15min，严禁导管拔出混凝土面。为保证桩身的质量，需要做到超灌，即混凝土顶面高出桩顶设计标高的1.0m左右。当钻孔桩施工完毕，开挖表土，人工切割桩头达到设计标高值。不得对桩顶设计标高以下的桩体损坏。

4　成桩的检测

（1）终孔检验。检验的内容主要有孔径大小、成孔倾斜率、孔壁平整度、孔深、泥浆指标、沉淀厚度等。采用钢筋检孔器吊入钻孔内检测。

（2）基桩混凝土质量检验。采取抽芯检测。

5　钻孔过程常见事故预防及处理

（1）卡埋钻具。卡埋钻具是危害最大，也是最容易发生的事故，发生的原因及预防措施：①疏松的砂卵层，是非常容易发生大面积塌方，我们在遇到这种地层时，可以调整泥浆的性能，护筒的埋设等措施；②在粘土层的进尺时，不可太深，会造成孔壁的缩径从而卡钻，因此在这类地层的施工当中，一次钻进的深度不要超过40cm；③钻头磨损严重，对成孔的有较大的影响，无法保证成孔的直径，磨损后的边齿侧齿要及时予以修复后才能使用，且平时注重对机械设备的保养；处理卡埋钻的方法有：①直接起吊；②高压喷射；③护壁开挖；④高压喷射。

（2）外杆折断。外杆折断也是常见的事故之一，其发生的原因及预防措施包括：①外杆的选择不适合。其刚度、强度太小，很容易发生折断事故，在使用中，不能使用弯曲严重的钻杆，更不能将小孔径钻孔的钻杆来作大孔径钻孔桩来用；②钻速不当，使钻杆扭转和弯曲的应力增大，钻杆超负荷的工作，引起钻杆的折断。控制钻杆的速度，尤其是当遇到复杂坚硬的地质环境，或在钻进中遇到异物时，需小心仔细操作，或等处理之后再钻进；③发生折断事故，可用较粗的钢丝绳带打捞，检查原因之后，更换钻杆。

6　结束语

钻孔灌注桩旋挖法是一种普遍采用的桩基施工方式，其施工噪声和振动小，工艺成熟、对地层适用性强，已被广泛应用于公路、铁路、桥梁等结构工程中。在钻孔桩技术的应用中，需要熟悉其地质勘查的资料，并对各施工要点严格把控，泥浆的制备、成孔的质量，对孔地沉淀的处理等，对桩的承载力影响都很大，这些要点的把握，也对整个的桩基的质量都有直接作用，由于施工中存在很多的不可预见性，本文旨在为同类项目的施工提供参考。

［1］黄政聪.某工程桩基施工工艺分析.建材与装饰，2013.

［2］徐海军.铁路线下钻孔施工方案探析.城市建设理论研究，2013.

［3］胡飞伶.浅谈旋挖钻孔灌注桩施工.经营管理者，2011，7.

张 丽（1982-），女，工程师，专科，主要从事公路工程与桥梁方面的工作。

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2095-2066（2016）19-0195-02

2016-6-21