对钻孔灌注桩的施工要点分析

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摘要：本文通过对钻孔灌注桩、施工工艺、技术措施、施工方法等的方面的论述介绍了钻孔灌注桩的施工方法、施工过程及施工中出现的问题。对钻孔灌注桩施工工艺作了较充分的论述,并进行了客观的分析,以确保基础工程的安全施工。

关键词：钻孔灌注桩；施工工艺；技术措施；施工技巧

Abstract: This paper discussed the bored piles, construction techniques, technical measures; construction methods discussed in the construction of bored piles, the construction process and construction problems, discussed drilling and put out an objective analysis to ensure the safe construction of the foundation works.Key words: bored piles; construction technology; technical measures; construction skills

中图分类号：TU2文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

20世纪40年代初，随着大功率钻孔机具的研制成功，钻孔灌注桩首先在美国问世。二战后，随着世界各地特别是欧美发达国家经济的复苏，科学技术得到了日新月异的发展，钻孔灌注桩在高层、超高层的建筑物和重型构筑物中被广泛的应用。当然，在我国，钻孔灌注桩设计及施工水平也得到了长足的发展。

贵州省内多数深基础采用人工挖孔灌注桩方式施工，一般为端承桩且要求桩身入岩0.5～2m。人孔桩有施工为干作业、持力层认定直观等优点，但由于本地属喀斯特地质，存在地下溶岩发育丰富，地下水位高等不利情况。我公司近年来工程孔桩施工中，如有桩长超过30m或人孔桩开挖遇地质情况不良时，一般均建议设计单位采用钻孔灌注桩形式施工，几年以来，已在10多个项目应用，积累了一些经验。

钻孔灌注桩的施工首先应根据土质、桩径大小、入土深度和机具设备等条件选用适当的钻具和钻孔方法，以保证顺利达到预计孔深，然后清孔、吊放钢筋笼架、灌注水下混凝土。接下来将具体的介绍钻孔灌注桩的施工方法以及在施工过程中的注意事项。

1、准备工作

（1）场地准备施工前应首先将场地平整好，以便安装钻架进行钻孔。当墩台位于无水岸滩时，钻架位置应当整平夯实，清除杂物，挖换软土；场地有浅水时，宜采用土或草袋围堰筑岛；当场地为深水或陡坡时，可以用土桩或钢筋混凝土桩搭设支架，安装施工平台支撑钻机。深水中在水流比较平稳的时候，也可以将施工平台架设在浮船上，就位，锚固稳定后在水上钻孔。水中支架的结构强度、刚度和船只的浮力、稳定性都应当事先进行验算。

（2）埋置护筒 护筒的作用包括以下几方面：①固定桩位，并作为钻孔导向；②保护孔口，防止孔口土层坍塌；③隔离孔内、外表层水，并保护钻孔内水位高出施工水位以稳固孔壁。因此，埋置护筒应当稳固、准确。同时护筒的制作应当坚固、耐用、不易变形、装卸方便并能够重复使用。埋置护筒时应注意以下几点：①护筒平面位置应当埋设正确，偏差不宜大于50mm；②护筒顶标高应高出地下水位和施工最高水位1.5m~2.0m。在无水地层钻孔，因护壁顶部设有溢浆口，因此筒顶也应高出地面0.2m~0.3m；③护筒底应低于施工最低水位。深水下沉埋设的护筒应沿导向架借自重、射水、震动或锤击等方法将护筒下沉至稳定深度；④下埋式及上埋式护筒挖坑不宜太大，护筒四周应当夯填密实的粘土，护筒底应埋置在稳定的粘土层中，否则应当换填粘土并夯密实，其厚度一般为0.5m。

（3）泥浆池 泥浆在钻孔中的作用主要有：①在孔内产生较大的悬浮液压力，可防止坍孔；②泥浆向孔外土层渗漏，在钻进的过程中，由于钻头的活动，孔壁表面形成一层胶泥，具有护壁作用，同时将孔内外水流切断，能够稳定孔内水位；③泥浆比重大，具有浮渣作用，利于钻渣的排出。因此在钻孔过程中，孔内应当保持一定程度的泥浆。

本工程所采用的钻机为反循环钻机，在施工场地内砌筑一个长15.0m×宽2.4m×高1.3m的泥浆池，保证钻进2根桩的泥浆量，泥浆池由红砖砌筑而成，用砖混结构砌筑一条宽1.7m、高0.3m的泥浆沟槽，泥浆池、沟槽侧壁和底部铺设塑料薄膜，保证泥浆不会对初支面造成影响，并防止泥浆外漏。在锁口圈、泥浆池与沟槽连接处设置一个出水口，保证水流的正常循环。根据钻进情况，泥浆池和沉渣池循环向前砌筑，既可保证沉渣池内的沉渣能够及时清除，又不会减少泥浆池内的泥浆量。

首先施工无泥浆池部位灌注桩，然后将泥浆池移到已打灌注桩处，再进行灌注桩施工。泥浆池平面布置具体情况如下图所示。

图1泥浆池平面布置图

（4）安装钻机或钻架 钻架是钻孔、吊放钢筋笼、灌注混凝土的支架。在钻孔过程中，成孔中心必须对准桩位中心，使钻机钻杆铅直不发生倾斜移位现象，保证钻机对中误差小于20mm。钻机必须保持平稳，不发生

位移、倾斜和沉陷。钻机安装就位的时候应当进行详细的测量，底座应当用枕木垫实塞紧，顶端应当用缆风绳固定平稳，并在钻孔过程中经常进行检查。施工前，钻机应先试运转检查，以防成孔中发生故障。

2、钻进成孔

采用循环回转钻机，边钻进边注入泥浆护壁，保持泥浆面始终不低于锁口圈顶下0.5m，钻进过程中随时检测钻机钻杆垂直度，并随时调整。成孔后泥浆比重应控制在1.25以内，成孔时应做好记录。施工中应注意以下事项：（1）开始钻进时，应先轻压慢转，待钻头正常工作后，逐渐加大转速，调整压力，并使钻头吸口不产生堵水。在钻进过程中，不可进尺太快，要给泥浆护壁一定的护壁时间；（2）根据孔内土层地质柱状图和捞取钻渣样判别土类，每进尺2m，检查泥浆指标及时调整泥浆浓度（比重），防止坍孔事故；（3）钻进过程中应认真、准确、及时地做好成孔记录，填写报表；（4）钻进过程中应该注意：桩孔上部孔段钻进时轻压慢转，尽量减小桩孔超径。

在钻孔的过程当中会遇到斜孔、缩孔、坍孔、掉钻、卡钻护筒冒水等现象，造成这种现象的原因及简单处理方法如下：

2.1 斜孔

造成钻孔桩偏斜的主要原因有：（1）钻孔中遇有较大孤石或探头石；（2）在有倾斜度的软硬地层交界处、岩面倾斜处或在粒径大小悬殊的砂卵石层中钻进，钻头受力不均；（3）扩孔较大处，钻头偏向一方；（4）钻机底座的安置未保持水平或产生不均匀沉陷；（5）钻杆弯曲，钻头不正。

预防方法主要有：（1）在安装钻机时要使转盘、底座水平，在钻进过程中要经常检查校正；（2）由于主动钻杆较长，转动时上部摆动过大，必须在钻架上增设导向架；（3）钻杆、钻头应逐个检查，及时调直；（4）在有倾斜的软硬地层中钻进时，应吊着钻杆控制进尺，低速钻进。

处理方法主要有：（1）在倾斜处吊住钻头上下反复扫孔，使孔正直；（2）在偏斜严重时应回填砂粘土到偏斜处，等沉积密实后再继续钻进。

2.2 缩孔

导致缩孔的主要原因有：（1）钻具严重磨损后焊补不及时；（2）地层中有软塑土，遇水膨胀后使孔径缩小。

预防方法：在施工中应经常检查钻具尺寸及土质的变化，以免此类事故的发生。

2.3 坍孔

如果钻孔内水位突然下降，孔口冒细密的水泡，就证明已经坍孔，引起坍孔的主要原因有：（1）泥浆比重不够；（2）由于掏碴或清孔而未及时补充泥浆；（3）护筒埋置太浅或者孔口附近地面受水浸变软，孔口坍塌造成护筒漏水形成的坍孔；（4）成孔时间过长而未及时灌注混凝土。以上原因均会导致坍孔，所以在钻进施工中应尽量避免此类问题的发生。

坍孔处理方法有：（1）将坍塌的桩孔立即用砂和粘土或砂砾和粘土回填夯实，待回填物沉积密实后再行钻孔；（2）在坍孔部位不深时，也可用深埋护筒法进行处理。

2.4 掉钻、卡钻和埋钻

主要原因是在卡钻时强提、强扭，使钻杆接头不良等引起掉钻。在打捞掉入钻头时，碰撞孔壁而产生坍孔，造成埋钻，所以在钻进过程中要经常检查转向装置、钻杆、钢丝绳及联结装置，如有问题应及时处理，以免事故的发生。

2.5 护筒冒水、钻孔漏浆

容易引起护筒倾斜、位移及周围地面下沉而造成坍孔。在埋设护筒时要将护筒四周回填的粘土分层夯实。在钻进时避免碰撞护筒，如有类似情况发生后，可以增加护筒沉埋深度，加大泥浆比重，倒入粘土慢速转动，还可以适当降低护筒内的水头，如果护筒严重下沉、位移，应反工重埋护筒。

3、清孔及吊装钢筋骨架

清孔的目的是除去孔底沉淀的钻渣和泥浆，以保证灌注的钢筋混凝土质量，保证桩的承载力。如清理不好，沉碴超厚，还容易引起桩身混凝土产生夹泥或者有夹层，甚至导致断桩。常用的清孔方法有抽浆清孔、掏渣清孔和换浆清孔。无论采用何种方法清孔应当达到的要求是：浇注混凝土前孔底500mm以内的泥浆比重应当小于1.25、含砂率≤8%、粘度≤28s。

3.1第一次清孔

桩孔成孔后，应进行第一次清孔，清孔时应将钻具提离孔底0.3～0.5m，缓慢回转，同时加大泵量，每隔10min停泵一次，将钻具提高3～5m来回串动几次，再开泵清孔，确保第一次清孔后孔内无泥块，相对密度达1.2左右。

3.2第二次清孔

钢筋笼下放连接完成，且导管下好后，要用导管进行第二次清孔，第二次清孔时间不少于30min，测定孔底沉渣小于30cm时，方可停止清孔。不得用加深孔底深度的方法替代清孔。

钻孔桩的钢筋应按设计要求预先焊成钢筋笼骨架，整体或分段就位，吊入钻孔。钢筋笼骨架吊放前应当做以下检查：①孔底深度是否符合要求；②孔壁有无妨碍骨架吊放和就位情况是否正确。钢筋骨架吊装可以利用钻架或另立扒杆进行。吊放时应当避免骨架碰撞孔壁，并保证骨架外混凝土保护层厚度，应当随时校正骨架位置。钢筋骨架达到设计标高后，牢固定位于孔口。钢筋骨架安置完毕后，须再次进行孔底检查，有的时候需要进行二次清孔，达到要求后就可以进行灌注水下混凝土。

4、灌注水下混凝土

灌注桩桩身一般采用C25～C30混凝土，使用商品混凝土。

4.1混凝土的要求

施工采用商品混凝土，为保证混凝土的现场质量，每车次均应进行混凝土坍落度、和易性的检查。对不合格的混凝土予以退回，不得使用。

4.2混凝土的浇筑工艺

4.2.1安装导管及漏斗

安放导管前应首先对导管进行水密承压试验及接头抗压试验，防止浇注过程中接头漏浆而出现不良胶结。

导管安放按照孔位中心分节连接，直至导管距离孔底0.3～0.4米为止，导管上口接漏斗，在接口处设隔水球，以隔绝混凝土与管内水的接触。

4.2.2水下混凝土灌注

灌注水下混凝土前，再次检查孔内泥浆性能指标和孔底沉淀厚度，如超过规定，应进行第二次清孔，符合要求后方可灌注水下混凝土。

砼灌注采用钻机机架配吊斗进行，混凝土由搅拌车运输至竖井井口，利用龙门架提升系统，配合吊桶下放至竖井底部的农用三轮车上，由三轮车运输至现场，三轮车应进行处理，做到不漏浆、不渗水、混凝土不离析。施工时第一车混凝土坍落度应稍大，控制在18～20cm，并且首批混凝土数量应满足导管在混凝土中的埋深不少于2米，考虑1.05～1.2的扩孔系数，则首批混凝土数量应不少于 。

首批混凝土拌合物下落后，混凝土应连续灌注，灌注过程中应保持导管埋置深度控制在2～3m，并经常对孔内混凝土面的位置进行探测。为防止钢筋笼上浮，一是在横担上加重，二是在导管的法兰连接处与管壁焊接导向三角铁，以消除导管提升对钢筋笼的影响。混凝土浇注的顶部高程应比设计桩顶标高高0.5～0.6米，为保证接桩桩头混凝土的强度，水下混凝土浇筑过程中，安排人员对顶部浮浆进行清理，直至露出新鲜混凝土骨料为止，方可停止水下混凝土的灌注。

4.2.3桩头处理

桩头多余部分可在混凝土浇注完成7天后进行，利用人工配风镐将高出设计高程部分的混凝土凿除。

5、结束语

最近几年随着当地的高层、超高层建筑不断增加，钻孔灌注桩技术在桩基的施工中得到了广泛的应用，但由于其成桩质量受人为的因素影响比较大，常常导致灌注桩的质量出现问题，从而影响了桩基承载能力。因此，应当在现有的技术条件下，加强施工队伍的管理建设，提高施工队伍的素质，保证在施工过程中每一个环节都按照规范的规定执行，精心组织、精心施工，钻孔灌注桩的成桩质量是可以得到充分保证的。