9.5干作业成孔灌注桩

9．5 干作业成孔灌注校

干作业成孔灌注桩即不用泥浆或套管护壁措施而直接排出土成孔的灌注桩。这是在没有地下水阶情况下进行施工的方法。目前干作业成孔的灌注桩常用的有螺旋钻孔灌注桩、螺旋钻孔扩孔灌注桩、机动洛阳铲挖孔灌注桩及人工挖孔灌注桩四种。螺旋钻孔灌注桩的施工机械形式有长螺旋钻孔机和短螺旋钻孔机两种。但施工工艺除长螺旋钻孔机为一次成孔，短螺旋钻孔机为分段多次成孔外，其他都相同。目前螺旋钻孔灌注桩的工作特性是以摩擦力为主的摩擦端承桩。螺旋钻孔扩孔灌注桩的扩孔机具也有两种：一种是双管双螺旋扩孔机，可以自钻自扩一次成孔，属于无桩根扩孔桩，见图977；另一种是利用螺旋钻孔机成直孔，配扩孔器进行扩孔，属于有桩根扩孔桩，见图9-8。桩的工作特性为以端承力为主的端承摩擦桩，直桩部分在施工中的质量通病与螺旋钻孔灌注桩相同。

人工挖孔灌注桩一般采用现浇混凝土或钢筋混凝土护壁施工，也分直身桩和扩底桩两种，见图9-9。

9．5．1 孔底虚土多

1．现象

成孔后孔底虚土过多，超过规范所要求的不大于10cm的规定。

2．原因分析

(1)松散填土或含有大量炉灰、砖头、垃圾等杂物的土层，以及流塑淤泥、松散砂、砂卵石、卵石夹层等土中，成孔后或成孔过程中土体容易塌落。

(2)钻杆加工不直或在使用过程中变形，钻杆连接法兰不平，使钻杆拼接后弯曲。因此钻杆在钻进过程中产生晃动，造成孔径增大或局部扩大。提钻时，土从叶片和孔壁之间的空隙掉落到孔底。钻头及叶片的螺距或倾角太大，如在砂类土中钻孔，提钻时部分土易滑落孔底。

(3)孔口的土没有及时清理干净，甚至在孔口周围堆积有大量钻出的土，钻杆提出孔口后，孔口积土回落。

(4)成孔后，孔口盖板没有益好，或在盖板上有人和车辆行走，孔口土被扰动而掉入孔中。

(5)放混凝土漏斗或钢筋笼时，孔口土或孔壁土被碰撞掉入孔内。

(6)成孔后没有及时浇筑混凝土，孔壁长时间暴露，被雨水冲刷及浸泡。

(7)施工工艺选择不当；钻杆、钻头磨损太大；孔底虚土没有清理干净。

(8)成孔后，不及时浇筑混凝土，孔壁长时间暴露，水分蒸发，孔壁土塌落。

(9)出现上层滞水造成塌孔。

(10)地质资料和必要的水文地质资料不够详细，对季节施工考虑不周。

3．预防措施

(1)仔细探明工程地质条件，尽可能避开可能引起大量塌孔的地点施工，如不能避开，则应选择其他施工方法。

(2)施工前或施工过程中，对钻杆、钻头应经常进行检查，不符合要求的钻杆、钻头应

及时更换。根据不同的工程地质条件，选用不同型式的钻头。

(3)钻孔钻出的土应及时清理，提钻杆前，先把孔口的积土清理干净，防止孔口土回落到孔底e

(4)成孔后，尽可能防止人或车辆在孔口盖板上行走，以免扰动孔口土。混凝土漏斗及钢筋笼应竖直地故人孔中，要小心轻放，防止把孔壁上碰塌掉到孔底。当天成孔后必须当天灌完混凝土。

(5)对不同的工程地质条件，应选用不同的施工工艺。一般来说提钻杆的施工工艺有以下三种：

1)一次钻至设计标高后，在原位旋转片刻再停止旋转，静拔钻杆。

2)一次钻到设计标高以上1m左右，提钻甩土，然后再钻至设计标高后停止旋转，静拔钻杆。

3)钻至设计标高后，边旋转边提钻杆。

(6)成孔后应及时浇筑混凝土。

(7)干作业成孔，地质和水文地质应详细描述，如遇有上层滞水或在雨季施工时，应预先找出解决塌孔的措施，以保证虚土厚度满足设计要求。

(8)钢筋笼的制作应在允许偏差范围内，以免变形过大，吊放时碰刮孔壁造成虚土超标，同时应在放笼后浇筑混凝土前，再测虚土厚度，如超标应及时处理。

4．治理方法

(1)在同一孔内用本条预防措施(5)中第一种方法做二次或多次投钻。

(2)用勺钻清理孔底虚土。

(3)孔底虚土是砂或砂卵石时，可先采用孔底灌浆拌合，然后再灌混凝土。

(4)采用孔底压力灌浆法、压力灌混凝土法及孔底夯实法解决。

9．5．2 桩身混凝土质量差

1．现象

桩身表面有蜂窝、空洞，桩身夹土、分段级配不均匀，浇筑混凝土后的桩顶浮浆过多。

2．原因分析

(1)(1)混凝土浇筑时没有按操作工艺边灌边振捣，或只在桩顶部振捣，下部没有振捣，

使混凝土不密实，出现蜂窝、空洞等现象。

(2)浇筑混凝土时，孔壁受到振动，使孔壁土塌落同混凝土一起灌入孔中，造成桩身夹土。

(3)混凝土浇筑一半后，放钢筋笼时碰撞孔壁使士掉入孔内，再继续浇筑混凝土，造成桩身夹土。

(4)每盘混凝土的搅拌时间或加水量不一致，造成坍落度不均匀，和易性不好，故混凝土浇筑时有离析现象，使桩身出现分段不均匀阶情况。

(5)拌制混凝土的水泥过期，骨料含泥量大或不符合要求，混凝土配合比不当，造成桩身强度低。

(6)浇筑混凝土时，孔口未放铁板或漏斗，会使孔口浮土混入。

3．预防措施

(1)严格按照混凝土操作规程施工。为了保证混凝土和易性，可掺入外加剂等。严禁把土及杂物和在混凝土中一起灌入孔内。

(2)浇筑混凝土前必须先放好钢筋笼，避免在浇筑混凝土过程中吊放钢筋笼。

(3)浇筑混凝土前，先在孔口放好铁板或漏斗，以防止回落土掉入孔内。

(4)雨季施工孔口要做围堰，防止雨水灌孔影响质量。

(5)桩孔较深时，可吊放振捣捧振捣，以保证桩底部密实度。

4．治理方法

(1)如情况不严重且单桩承载力不大，则可与设计研究采取加大承台梁的办法解决。

(2)如有严重质量问题，则按9．1．1“桩身断裂”的治理方法处理。

(3)按照浇筑混凝土的质量要求，除要做标准养护混凝土试块，还要在现场做试块(按照有关规范执行)，以验证所浇筑的混凝土质量，并为今后补救措施提供依据。

(4)浇筑混凝土时，应随浇灌随振捣，每次浇灌高度不得超过1．5m；大直径桩振捣应至少插入2个位置，振捣时间不少于30s。

9，5．3 塌孔

1．现象

成孔后，孔壁局部塌落。

2．原因分析

(1)在有砂卵石、卵石或流塑淤泥质土夹层中成孔，这些土层不能直立而塌落。

(2)局部有上层滞水渗漏作用，使该层土坍塌。

(3)成孔后没有及时浇筑混凝土。

(4)出现饱和砂或干砂的情况下也易塌孔。

3．预防措施

(1)在砂卵石、卵石或流塑淤泥质土夹层等地基土处进行桩基施工时，应尽可能不采用

干作业钻孔灌注桩方案，而应采用人工挖孔并加强护壁的施工方法或湿作业施工法。

(2)在遇有上层滞水可能造成的塌孔时，可采用以下两种办法处理。

1)在有上层滞水的区域内采用电渗井降水。

1)在有上层滞水的区域内采用电渗井降水。

2)正式钻孔前一星期左右，在有上层滞水区域内，先

钻若干个孔，深度透过隔水层到砂层，在孔内填进级配卵

石，让上层滞水渗漏到下面的砂卵石层，然后再进行钻孔

灌注桩施工，见图9-10。

(3)为核对地质资料，检验设备、施工工艺以及设计要

求是否适宜，钻孔桩在正式施工前，宜进行“试成孔”，

以便提前做出相应的保证正常施工措施。

4．治理方法

(1)先钻至塌孔以下1—2m，用豆石混凝土或低强度等

级混凝土(C10)填至塌孔以上1m，待混凝土初凝后，使填

的混凝土起到护圈作用，防止继续坍塌，再钻至设计标高。

也可采用3：7灰土夯实代替混凝土。

(2)钻孔底部如有砂卵石、卵石造成的塌孔，可采用钻

深的办法，保证有效桩长满足设计要求。

(3)成孔后要立即浇筑混凝土。

(3)成孔后要立即浇筑混凝土。

(4)采用中心压灌水泥浆护壁工法，可解决滞水所造成的塌孔问题。

9．5．4 钻进困难

1．现象

钻进时很困难，甚至钻不进。

2．原因分析

(1)遇有坚硬土层，如硬塑粉质粘土、灰土；或有地下障碍物，如石块、混凝土块等。

(2)钻机功率不够，钻头的倾角、转速选择不合适。

(3)钻进速度太快或钻杆倾斜太大，造成鳖钻，因而钻不进去。

3．预防措施

(1)同9．5．3“塌孔”的预防措施(1)。

(2)根据工程地质条件，选择合适的钻机、钻头及转速。

(3)施工时钻杆要直，并控制钻进速度。

4．治理方法

(1)如石头、混凝土等障碍物埋得不深，可提出钻杆，清理完障碍物后重新钻进。遇有理得较深的大块障碍物，如不易挖出，可拔出钻杆，在孔内填进砂土或素土，同设计人员协商改变桩位，躲过障碍物再钻。如实在无法改变桩位，可用带合金钢钻头的牙轮钻或筒钻，把石块或混凝土块磨透取出；也可用少量炸药爆破，取出碎块后重新钻进。

(2)对于饱和粘性土层，可采用慢速高扭矩钻机进行钻孔；对于硬塑粉质粘土或灰土之

类的硬土层，除采用上述钻机外，还需采用钻硬土的伞型钻。在硬土层中钻孔时，可适当在孔中加水，一方面防止钻头过热，同时润滑和软化土层，加快钻进速度。

(3)遇到干硬粘土层，当钻至该土层时，钻出一定量的孔，然后灌入定量的自来水，使其渗入1～2d，再继续钻入，依次循环穿过次层为止。

9．5．5 桩孔倾斜

1．现象

桩孔垂直偏差大于规范要求的1/100。

2．原因分析

(1)地下遇有坚硬大块障碍物，把钻杆挤向一边。

(2)地面不平，桩架导向杆不垂直，稳钻杆时没有稳直。

(3)钻杆不直，尤其是两节钻杆不在同一轴线上，钻头的定位尖与钻杆中心线不在同一轴线上。

3．预防措施

(1)同9．5．4“钻进困难”的治理方法(1)。

(2)不符合要求的钻杆及钻头不应使用，或及时更换。

(3)同9．1．1“桩身断裂”预防措施(2)及9．1．5“桩身倾斜”的预防措施(1)。

4．治理方法

(1)对严重倾斜的桩孔，应用素土填死夯实，然后重新钻子L。

(2)同9．5．4“钻进困难”的治理方法(1)。

9．5．6 扩孔底虚土多

1．现象

扩孔底虚土超过规范规定过多。

2．原因分析

扩孔底虚土多的原因主要来自两方面。

(1)清孔没有清理干净，清孔时要求扩孔刀片比原扩孔时位置约低5cm“扫膛”一次，而施工时没有做到这一点，有时反而比原扩孔位置高。这就使原扩孔时留在孔底的虚土不能清理干净。

(2)同9．5．1“孔底虚土多”的原因分析(1)、(3)、(5)、(6)。

3．预防措施

(1)施工中严格执行施工操作规程，采用合理的施工工艺，把好质量关。

(2)同9．5．1“孔底虚土多”的预防措施(1)、(3)、(4)。

(3)根据电流值或油压值，随时调节扩子L刀片削土量，防止出现超荷现象。

(4)在扩底过程中，如遇地下水或塌孔等情况，应会同有关单位研究处理。

4．治理方法

虚土过多时，应重新进行清孔，直到满足规范要求为止。

9．5．7孔形不完整

1．现象

孔形不符合设计要求，出现豁口、“梅花”孔等情况。

2．原因分析

(1)钻直孔时，孔的垂直偏差过大或孔径小于扩孔器直径，造成在放扩孔器时破坏了孔形。

(2)扩孔时，由于切削土量过多，储土筒内储存不下而存于扩孔刀片中，致使刀片收不拢，在强制提出扩孔器时破坏了孔形。

(3)扩孔器发生故障或扩孔刀片连杆机构中夹有石子，使扩孔刀片合不拢，提出扩孔器时破坏了孔形。

(4)由于地质原因出现塌孔或缩孔等现象。

3．预防措施

(1)钻直孔时严格要求孔必须垂直，并且孔径应略大于扩孔器的直径，如钻杆直径小于扩孔器直径时，应及时更换。

(2)扩孔刀片应缓慢张开，每次扩孔切削的土量以储土筒填满为止，不可多切削土，致使扩孔刀片合不拢。一次扩孔达不到设计要求时，可进行二次或多次扩孔。

(3)每次提出扩孔器清理储土筒内土的同时，应仔细清理扩孔器连杆机构部位的土，并检查扩孔刀片的动力源是否安全可靠。

(4)在编写施工组织设计(或施工方案)时，要充分研究地质报告，若有可能出现塌孔缩颈时，应与有关单位研究出补救措施，必要时应作试钻孔，观测成孔情况。

4．治理方法

扩孔刀片收不拢时，可多做几次张开收拢的动作，尽可能把扩孔刀片中的土挤实，然后再提出扩孔器。每次扩孔的土应视储土筒容量而定，不宜过多。

9．5．8桩顶位移偏差大

1．现象

桩顶平面位移过大。

2．原因分析

参见9．1．4“桩顶位移”的原因分析(4)。

3．防治措施

参见9．1．4“校顶位移”的防治措施。