泵吸反循环钻孔扩底桩施工技术探讨

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摘要：泵吸反循环钻孔扩底桩比较适合在流砂等地质条件较差的环境中采用，和直孔桩相比，同等承载力的条件下可以缩小桩径，进而减少成孔工作量与节省钢筋混凝土材料，而当桩径相同时则可以大幅度提高承载能力。实践证明该桩型可节约混凝土大约3O％到5O％，钢材大约20％到30％。

关键词：泵吸反循环；钻孔扩底桩；施工技术

伴随着城市建设迅速的加快，各种大型、高层与超高层建筑物不断出现，这对基础承载力的要求越来越高，扩底桩技术也相应地得到了广泛地应用。同时建筑物也愈来愈密，以往常用的工人挖孔桩、管桩等桩型因对地层适应性比较差、施工安全隐患多、噪声大、振动大等缺点而受到施工限制，这进一步加速了钻孔扩底桩的应用与发展。长沙南站桩基工程采用带扩大头的钻孔灌注桩，并使用桩底后压浆施工工艺。根据施工桩身的直径划分，该工程钻孔扩底灌注桩桩身规格为1200mm与1400mm两种。设计钻孔扩底灌注桩持力层为强风化岩底部和弱风化花岗岩岩面，桩端端阻力特征值为3000kPa，平均有效桩长是22m。

1.施工流程

钻孔扩底桩是在钻孔桩的基础之上发展起来的一种新桩型，具体施工时应先使用一般钻孔方法根据桩身直径钻进到设计持力层，然后采用扩底钻头钻到孔底，扩底钻头的扩翼通过加压张开并使旋转切削桩底侧岩层以形成扩大头。达到设计方案要求的扩底直径后放下钢筋笼，灌浇混凝土，形成混凝土扩大头来以增加桩端承载力。工艺流程依次为：测放桩位，埋设护筒，钻机就位，直孔钻进成孔，直孔终孔验收，扩底钻进成孔，扩底验收，清孔换浆，孔形检测，吊放钢筋笼，下放导管等等。

1.1测量定位

（1）各测量控制点采用全站仪进行闭合测定，确认无误后用混凝土固定，并安装防护标志，以防因重车碾压与重物碰撞而发生位移。尽可能将各点安装在不影响施工视线的范围内。

（2）桩位测量采用全站仪与钢尺丈量法，在桩位测定前，对所用的测量基点进行复核，使其符合各种平面尺寸关系后，方可使用该基点。

（3）桩位测定分初测与复测，分别在挖埋护简前与埋设护筒后进行。复测合格后将 10钢筋一根插入，用来作为钻机钻孔定位的标志，然后用水准仪测定护筒的标高，经现场监理验收合格后即可进行施工。

1.2护筒的埋设

钻孔桩的护筒是用来确保孔口稳定、隔离上部杂物、防止孔口塌陷的有效措施，也是调整定位与标高的基准点，所以要在钻孔灌注桩施工前在护简周围浇筑10cm厚的混凝土地坪。本工程中护筒选用桩径大于10cm的钢制护筒，埋入视具体情况而定，护筒四周的间隙用粘土回填并捣实，用以保证护筒的稳定与牢固。

1.3钻孔施工与钻机就位

（1）为避免相邻桩串孔和影响邻桩的成桩质量，相邻桩的成孔施工间隔要满足4天或者大于36小时以上，对于不满足该要求的应跳桩施工。

（2）钻机就位时，转盘中心对桩位中心标志的偏差应该不大于20mm，转盘中心、钻杆中心和桩位中心应成一垂直线。

1.4成孔

本工程采用正反循环相结合的施工方法，直孔钻头选用双腰带三翼锥形钻头。钻进参数设置范围为钻压6-15kPa，转速40-128r/min。

直孔钻达设计孔深并且验收合格后，更换扩底钻头以扩底钻进，其技术要求与工艺流程主要有以下几个方面。

（1）钻头收缩和张开是否灵活，各部件焊接、各销轴连接是否牢固。

（2）依据设计方案，确定扩底钻头行程。

（3）精确测量孔深。当扩底钻头下放到孔底，在主动钻杆上做扩底的起点与终点标记时，注意扩孔系数。由于扩底钻头下放到孔底时并非完全收缩状态，因此确定扩底行程的终点时，应相应地酌情减少。

（4）钻头达到孔底后，在冲洗液充分循环后启动空钻，若空钻正常则加压钻进。钻进时应缓慢加压，逐渐张开扩翼，切削底侧面的岩层进行扩底，反循环排渣，直至终孔。

（5）扩底钻头提出孔外后须立即冲洗，以便查看钻头是否受损并及时加以修复，以备下次使用。

1.5护壁

钻孔形成后，在受到地层覆盖土压力的作用下，孔面会产生变形，泥浆的正确使用可有效抑制变形的发生。本工程受试验后，选用不同的泥浆性能参数，以平衡地层的侧压力，确保孔壁的稳定性，避免坍孔。泥浆性能指标控制范围如下：第一次清孔泥浆密度不大于1.4g/cm3,粘度32-37s，含砂率应该小于3％-7％；第二次清孔泥浆密度不大于1.21g/cm3,粘度23-27s，含砂率小于2％。

2.水下混凝土浇筑

依照孔深配备导管，并按先后次序放入孔内，导管口和孔底距离应该保持在200-400mm范围内。在第二次清孔结束时，每10至30分内倒入充足的初灌量，以达到导管初次埋入的深度。灌注部署应该注意以下几点。

（1）在灌注之前导管的位置应该居中。底口距孔底约为0.2至0.4米，放人球胆与盖板。然后将混凝土倒入漏斗，待装满漏斗后提起盖板，把漏斗内混凝土灌至孔底。同时要保证混凝土连续灌入孔内。

（2）要保证导管埋入的长度，所以拔管前需要用测绳进行测量，由现场质检员测定应拔管的长度，并登记后连续灌注混凝土。

（3）要保证桩顶的质量，一是清孔的时候应尽可能降低泥浆的密度，二是检测混凝土的上升速度，尽可能准确把握混凝土上升面。

（4）灌注结束之前需准确测量桩顶标高，在保证浮桩长度大于1m的情况下可停止灌注，还可减少材料浪费。

3.钢筋笼

选用正规厂家生产的钢筋，并将各类送测试中心做原材料力学试验。每一种类数量小于60t，复试合格的才可投入使用。由专职钢筋工与持证电焊工制作钢筋笼，并且对钢筋搭焊质量抽样送检，同一规格的每300个焊接接头抽样做一组拉伸试验。

采用双点起吊钢筋笼，吊点位置设置在第一道加强箍处。为避免钢筋笼变形，应采用对称布置，入孔时需对准钻孔中心缓慢放下，避免碰撞孔壁，不得强行下放。通常采用正反旋转，数次试验后逐渐放下。

4.后压浆施工

在扩底施工时，桩底面积增大，容易造成下部孔穴。在扩底清孔时，孔穴四周沉渣在扩底钻头的搅动下宜清除干净，但是在浇筑混凝土时扩大头和直孔交界处容易坍塌，造成沉渣厚度超标，二次清孔时难以清除干净，降低桩的承载效果。针对上述可能出现的情况，采取桩底后压浆措施可有效解决。

（1）后压浆管材需采用国际低压流体输送用焊接钢管，直径25mm，壁厚大于3．25mm； 1200与 l400桩对称设置三根压浆管。压浆管底端与单向阀相连，压浆管阀端深入桩端持力层深度须大于100mm。压浆管采用焊接接长，保证连接处不渗漏。

（2）正式压浆前须进行试验，对注浆压力、浆液水灰比等参数进行优化，最终确定施工参数。成桩2天后可以开始压浆操作。本工程施工参数为：注浆液采用42．5级普通硅酸盐水泥配制，浆液水灰比0.55-0.6；注浆压力0.4-1．0MPa。

（3）后压浆施工过程中需要对压浆各项参数进行定期检查，及时纠正不正常的。对客观环境变化引起的异常，需及时采取措施科学处理。后压浆施工完成后应该提供材质检验报告、后压浆操作记录、设计工艺参数和特殊情况处理等资料。

5.成桩检验及结果

工程桩基施工过程中，通过各个环节的有效控制，在完成整个工程桩的施工后，按有关规定和要求，对钻孔扩底桩检测。检测结果较为理想，其中一类桩达96％，二类桩为4％，无三类桩。随机抽取35根桩，采取钻孔抽芯法对桩进行抽查检测，结果表明桩的沉渣厚度与持力层均达到设计要求。此外，还随机抽取两根桩径分别为1200mm和1400mm的桩，对他们进行扩大头效果检验。以桩心为中心，按扩大头直径边缘向桩中心方向移桩长的O.5％倍，分4个方位布点下钻，抽取芯样，实验证是扩大头施工达到设计目标，以上说明泵吸反循环法施工扩底钻孔桩在本程中的使用是成功。

6.结束语

综上所述，本研究通过结合具体工程实践得出泵吸反循环钻孔扩底桩施工技术已成熟、适应性广、施工效率高、质量稳定、施工震动小、噪声低与应用范围广等优点，具有巨大的推广应用价值。

参考文献

[1]行业标准：建筑桩基技术规范.北京：中国建筑工业出版社，1995.

[2]杨荣斌.泵吸反循环钻孔扩底桩施工技术应用体会[J].探矿工程，2005（3）.