泥浆护壁冲击式机械钻孔桩施工技术概述

王旭明

广州局集团有限公司住房建设指挥部 湖南 怀化 418000

前言

在水利工程、公路桥梁工程以及高层建筑工程施工中，泥浆护壁钻孔灌注桩施工技术应用广泛，桩体穿越软土层，并支撑在持力层上，具有较高的承载力。

1 工程概况

某建筑工程地面建筑工程主体十六层，负一层地下车库（平战结合，临战时转换为甲6级二等人员掩蔽所）建筑面积4293.63平方米（防水等级一级），抗渗等级P8）。本桩基工程采用泥浆护壁冲击式机械钻孔桩，共计126根桩，其中：1米桩径69根，1米2桩径7根，1米5桩径8根，1米8桩径35根，2米桩径7根，桩长为12～20米。桩端持力层为中风化砾岩，饱和抗压强度标准值frk=27mpa，桩身要求进入持力层＞1米为准，桩心砼强度等级为c30，钢筋为HPB235，HPB335。

2 施工准备及要求

灌注桩施工环境复杂，在施工前，首先需要对工程设计方案进行详细了解，确定施工规范和标准，制定完善的施工方案，同时还应该做好以下施工准备：①对施工现场地质勘查资料进行分析，了解施工区域的水文条件、地质条件等，并预测在机械钻孔环节是否会发生塌孔问题。②对工程设计图纸进行仔细会审分析，确定图纸中对于桩基施工的技术要求，包括桩顶标高、入岩深度等。③综合考虑施工现场实际情况编制施工技术方案，并未施工人员做好技术交底工作。④组织施工现场管理人员确定文明施工方案，保证施工现场安全。⑤对施工现场进行测量放样，并组织监理做好验线工作[1]。

3 泥浆护壁冲击式机械钻孔桩施工

3.1 平台搭设

在地面上铺设250×18×20cm枕木，枕木上搁36号工字钢作为钻机承重梁，工字钢上设20＃槽钢作为横向分配梁，以求整体稳定，然后在槽钢上安设钻机，即完成平台的搭设。

3.2 钢护筒埋设

钢护筒直径为210cm、180cm，150cm，120cm及100cm五种规格，壁厚10mm，高3.0m，上口边设法兰，护筒周围用10mm钢板加肋。为加快施工进度，每种规格钢护筒各加工两套，钢护筒安放前，利用挖机进行桩位基坑开挖，定位后，再利用挖机振动下沉。护筒埋入前先用全站仪将桩孔位放至地面，用十字线骑马桩临时定位，再开挖孔口坑，下放钢护筒，护筒周围留有50cm空间，用黏土回填，分30cm一层分层夯筑紧密，以保证护筒不移位、不漏水。护筒高出地面30cm，护筒埋设的平面偏差小于5cm，倾斜率小于1%。用水准仪将标高引至护筒顶并作记号，便于钻孔时量测孔深及计算标高。

3.3 钻机安装

钻机安装完成后，首先用全站仪调整钻机就位，保证钻头中心对准桩位中心，同时调平钻机。钻孔所用的泥浆池修筑在方便清理和不影响施工的场地内，循环系统保证有一定的坡度，保证泥浆正常循环而不外溢。泥浆池、沉淀池和泥浆循环槽可用砖和水泥砂浆砌筑而成。本工程钻机安装形式如图1所示。

图1 钻机安装图

首先用全站仪在护筒上测量放样，再调整钻机就位，并保证钻头中心对准桩位中心，同时调平钻机，检查配套系统是否符合要求，所有准备工序完成，报监理工程师签字同意后，即可开钻。钻孔时认真做好钻孔记录，随时观察钻孔情况，及时调整钻孔的各种参数，以保证钻孔的顺利进行。

钻孔进行过程中，派专人观察孔内泥浆面高度，严格控制孔内泥浆面标高，钻孔过程中泥浆顶面标高不低于孔口高度，以确保孔壁稳定，不塌孔。同时注意观察孔内泥浆面有无异常变化，若发现孔内泥浆面有明显降低或升高现象，立即提起钻头，防止孔壁坍塌，导致钻头被埋。

3.4 钢筋笼制作吊装

钢筋采用直螺纹连接器连接。每根桩基钢筋笼在台座制作好后，在钢筋骨架顶部沿骨架四周焊钢筋将其固定于钢护筒内壁，防止混凝土灌注过程中钢筋笼上浮。加焊钢筋对准中线防止钢筋骨架倾斜和移动。在钢筋骨架周围按设计图纸要求等间距焊接好定位钢筋，沿桩长方向间距不超过2m，圆周向不少于4处，层间错开45°。钢筋骨架底面高程按规范要求进行控制，允许偏差为±50mm。

钢筋笼制作完成后，即可进行吊装施工。在验收过程中，需要对每一根桩钢筋笼进行校验，避免混用。在钢筋笼吊装就位后，即可组织专业技术人员指挥吊装，在起吊过程中，司机应尽量保证操作平稳、准确，对准桩位。在钢筋笼下放过程中，要求施工人员扶着钢筋笼，避免对孔壁造成刮擦。钢筋笼入孔后，需要检查是否处于居中位置，直至下方至设计标高，防止钢筋笼发生移位，需要采用短钢筋在钢筋笼的上口位置与护筒进行焊接。

3.5 水下砼灌注

导管用内径Ф300卷焊钢管，中间标准段按3.0m制作，并配置若干1米长的调节管段，中间节两端焊法兰盘，法兰盘上设有6～8个螺栓孔，在一端法兰盘附近焊小耳一对，下端导管按4～6米制作。钢筋笼就位后，用螺栓联结导管两端法兰盘（接头处上5mm厚橡胶垫），再将导管提高至孔底30～40cm左右。

钻孔达到设计标高后，尽快进行砼的灌注。其工艺流程为：复测孔深和沉渣厚度→吊放钢筋笼并固定→搭设灌注支架和平台→清孔及检查沉渣厚度→安装水下砼导管→压水进行砼的浇注。

钢导管在安装之前进行水密性试验，钢导管提升利用钻机上的卷扬机钢丝绳套住钢导管顶部，提升钢丝绳时，卷扬机要控制提升速度，确保整个砼浇筑过程中安全可靠。砼采用商品砼，一般情况下采取汽车泵浇注，钻孔桩水下混凝土坍落度控制在18～22cm，初凝时间须控制在6小时以上。钢筋笼安装就位并安设好导管后，向孔底吹高压风，使沉淀在孔底的钻渣悬浮在泥浆中。拔球前在储料斗中灌注首批砼，首批砼方量必须保证导管埋深不少于1m，然后立即利用卷扬机拔球，连续不断的灌注砼直至导管埋深4～6米后，视其具体情况拆1～2根导管，如此循环直至混凝土浇筑完成。在混凝土的灌注过程中，需派专人测量孔深，准确掌握混凝土面的上升高度，作好混凝土的灌注记录，以便严格控制导管埋深在2～6m之间，严格因导管埋入过深，部分混凝土初凝而致使导管提不起来，或导管埋入太浅脱空而造成断桩事故的发生。同时做好有关混凝土坍落度及水下混凝土灌注的施工记录。灌注的混凝土桩顶标高比设计高度高0.6～1.0m，以保证桩头混凝土的强度，多余部分在承台、系梁施工前凿除，桩头凿至露出新鲜混凝土为止。水下混凝土的灌注是重要工序，必须认真组织，确保紧凑、连续进行。

桩基砼浇注开盘前必须保证首批砼的数量满足要求，确保压水成功。以主墩5#墩桩基为例，计算首批砼方量。5#墩设计桩长12m，桩径1.8m，导管长14m，首批砼必须满足导管埋深不小于1m，导管距孔底30cm。导管内砼数量：3.14*0.152*14=0.99m3；导管埋深1m孔内砼数量：3.14*0.92*（1.0+0.3）*1.2=3.97m3；（考虑1.2的扩孔系数）导管埋深1m所占有的体积：3.14*0.152*1.0=0.07m3；则首批砼计算数量为：0.99+3.97-0.07=4.89m3。

4 结束语

在具体的施工过程中，需要对工程设计方案以及施工现场地质条件进行仔细分析，制定完善的施工方案，并严格依据施工要求以及施工规范组织施工，保证施工质量。