钻孔灌注桩(冲击反循环钻机)施工工艺

钻孔桩施工工艺（冲击反循环钻机）

钻孔桩采用冲击反循环钻机成孔。钻孔灌注桩施工工艺框图见图2。 混凝土养护测量放样（定桩位）

埋设护筒，钻机就位

调整垂直度

配置护壁泥浆(或原土造浆)

孔

第一次清孔

检测孔径，孔深，垂直度

钢筋笼安放

下放导管二次清孔及验孔

灌注水下混凝土

逐节拆除导管

砼

运

输钢筋笼制作

桩头清理

桩基检测平整场地

成钻 孔

继 续 钻 孔

检验不合格

复测桩顶标高、护筒及桩位

图2 钻孔灌注桩施工工艺框图

(1)施工准备

①陆上桩基：先平整场地，以便钻机安装和移位。场地布置根据施工现场的实际情况，合理安排泥浆池、沉淀池的位置，沉淀池的容积满足2个以上排渣量

的需要；根据地质情况准备一定数量的造浆粘土。复核设计图纸桩位中心坐标，用全站仪在施工现场精确放样，并打出“十”字线做好栓桩；由项目部质检人员进行桩位复核，报驻地监理工程师验收桩位，误差控制在3mm以内。原地面低于桩顶设计标高的地方，选择土质良好的土回填至桩顶设计标高1米以上，整平并且分层夯实。

护筒制作及埋设：根据桩位的定点，做好护筒埋设，护筒采用6mm钢板卷制而成，护筒内径大于桩径300mm，埋设时护筒顶端高出地面0.3m或水面1.5m，护筒底埋置深度根据地质情况进行确定，埋入土中的深度为2m。护筒中心线与桩基中心线重合，误差不大于50mm，竖向倾斜度偏差不大于1%。护筒采用汽车吊起吊就位，护筒底部50cm范围内及四周回填粘土并分层夯实。

②水中桩基：本桥跨越乐运河，有部分桩基位于水中，且为浅水区桩基。位于浅水区的桩基，由于水量小、流速低，桩基础采用草袋围堰、筑岛进行钻孔施工。编织袋围堰结构布置示意见图3。

护筒埋设时将其打入河床面以下，并穿透河床表面的松散覆盖层，必要时打入不透水层，并用导向设备控制护筒位置，护筒顶端高出最高施工水位1.5～2m。水中平台按最高施工水位、流速、冲刷及地质条件等因素确定埋深。其他施工方法同陆上桩基。

围堰标高

施工水位

施工水位

编织袋

粘土添芯

粘土添芯

图3 编织袋围堰结构布置示意图

(2)钻孔施工

①造浆、开孔

钻机安装处事先整平夯实，以免在钻孔过程中钻机发生倾斜和下陷而影响成孔的质量。钻机牢固固定，以免钻机在钻孔过程中发生移位。

往护筒内填制浆粘土约0.5m，分别往护筒和泥浆池内注足水。开动钻机，使冲击钻头上下运动，将护筒内粘土冲成泥浆，启动泥浆泵，循环泥浆，直至护筒内与泥浆池内泥浆浓度一致。入孔泥浆指标符合下列规定：

a、入孔泥浆相对密度，对于松散易坍地层为1.20～1.40。

b、入孔泥浆黏度，对于松散易坍地层为22～30。

c、新制泥浆含砂率＜2%。

d、胶体率＞98%。

e、PH值为8～11。

泥浆原料选用优质黏土，为了提高泥浆的黏度和胶体率，可在泥浆中投入适量的烧碱或碳酸钠，其掺量由试验确定。

钻进中，随时检验泥浆比重和含砂率，并填写泥浆试验记录表。

开钻前，在护筒内多加一些粘土。地表土层松疏时，还要混和加入一定数量的小片石，然后注入泥浆和清水，借助钻头的冲击把泥膏、石块挤向孔壁，以加固护筒角。

开始正循环钻进，冲击钻孔时用小冲程，当孔底在护筒脚下3～4m后，根据实际情况适当加大冲程。

钻孔时，随时察看钢丝绳的回弹情况，耳听钻锥的冲击声，以判别孔底情况，掌握勤松动，少量松绳的原则；孔内泥浆顶面高出护筒脚0.5m以上或地下水位1.5～2.0m。以免泥浆面荡漾损坏护筒脚孔壁，但比护筒顶面低0.3m，以防止泥浆溢出；冲击过程中勤抽渣，勤检查钢丝绳和钻头的磨损情况，预防安全质量事故的发生。

②反循环钻进

正循环钻进至泵吸反循环系统可以正常工作时开始反循环钻进。用潜水砂石泵潜入孔内泥浆，若孔壁比较稳定，停止正循环钻进，泥浆循环约2min后停泵，解除排渣胶管与泥浆泵的连接，启动泵吸反循环系统，开动钻机，进行反循环钻进。钻进过程中，操作人员随着进尺快慢及时放主钢丝绳，放绳时使钢丝绳在每次冲击过程中始终处于拉紧状态，既不少放，也不多放。反循环钻进时及时补水，始终保持孔内水位高于地下水位2m左右。

钻进时注意事项：钻进时，起、落钻头速度宜均匀，不得猛或骤然变速，提锥高度不大于5m；因故停钻时，将钻头提出孔外，并将孔口护盖, 停钻泥浆指标：相对密度1.03～1.1，粘度17～20（S），含砂率小于2%，胶体率﹥98%，沉砂厚度：当桩径≤1.5m时，沉砂厚度≤50mm；当桩径＞1.5m时，沉砂厚度≤100mm。钻孔应一次成孔，不得中途停顿，钻机达到设计深度后，对孔位、孔径、孔深和孔形等进行检查，并按规范要求填写钻孔记录表；钻进时注意进尺速度和地层变化，在地层变化处每1m深取一次渣样，判明后记入记录表中，并与地层剖面图核对，报监理工程师认可备案。

(3)终孔的确定

①施工地质验证与勘查资料基本一致，采用设计值终孔。

②施工地质验证与勘察资料不符，则根据桩底是否漏浆、冲锤进尺快慢及岩样是否新鲜、坚硬等情况进行综合分析判断，必要时加补钻孔，确定终孔位置。

③对于已查清设计桩底标高以下存在岩溶的桩基，保证桩基持力层下溶洞顶板厚度不小于3倍桩径且不小于6m，否则采取桩基穿越该溶洞的处理措施。

④桩基钻至设计标高后，采用简易钻探等手段进一步查明桩基以下5m范围内是否存在隐伏溶洞，当与设计地质条件不符时，及时上报，以确定相应的处理措施。终孔后及时报现场监理工程师检验。

(4)清孔

钻孔至设计高程以后，在吊放钢筋笼之前，对孔内的石渣、泥浆进行必要的清理。做到孔内泥浆粘度、含渣量和孔底沉渣符合设计及图纸要求。

孔深可根据地面标高和孔底设计标高，利用测量绳实际测量，但在使用测量绳时，测量绳是经过校验合格的测量绳，孔深比设计深度超深不小于50mm。孔的倾斜度可通过下放探孔器来检验，倾斜度不得大于1%，探孔器的外径为钻孔桩钢筋笼直径加100mm（不大于钻头直径），长度为外径的4～6倍；孔位由测量进行复核，孔的中心位置对于单排桩偏差不大于50mm；孔径不小于设计值。

采用抽渣法清孔，并及时向孔内注入清水或新鲜泥浆，保持孔内泥浆稠度以防塌孔。清孔指的是成孔到位后的第一次清孔，主要是清除孔内的大量钻渣，以便于现场技术员和监理进行成孔验收。

抽渣时注意：及时向孔内补浆或补水，如向孔内投放粘土自行造浆，在抽渣后随着冲击投放粘土，不宜一次倒进很多，防止粘结；抽渣筒放到孔底后，在孔底上、下提放几次，使其多进些钻渣，然后提出。钻头刃口在钻井中不断磨损，直径磨耗不得超过1.5cm，每班开钻前检查钻头直径、及时补焊，不宜中途修补，以免卡钻。准备备用钻头，轮换使用和修补。

清孔后泥浆指标：相对密度1.03～1.1，粘度17～20（S），含砂率小于2%，胶体率﹥98%，沉砂厚度：当桩径≤1.5m时，沉砂厚度≤50mm；当桩径＞1.5m时，沉砂厚度≤100mm。

(5)钢筋笼制作及安装

①钢筋笼制作

接头符合现行《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041—2000）的有关规定。制作钢筋笼时，对钢筋的调直、除锈、截断、弯折与焊接均按设计图纸和技术规范要求进行。桩身钢筋笼在加工场加工，主筋接头按设计要求进行处理；钢筋笼的主筋尽量为整根，采用焊接、挤压接头时，同一截面接头数量小于50%；采用搭接时，同一截面接头数量小于25%；按设计要求于钢筋笼外侧焊接定位钢筋，以确保钢筋笼的保护层。桩长小于20m时，钢筋笼整体加工好后运至现场，采用25t汽车吊吊装入孔；桩长大于20m时，钢筋笼分节加工好后运至现场，在孔口进行竖向连接。

按图纸设计制作、安装声测管，声测管底口及接头保证焊接质量，检测管采用铁丝绑扎牢固，检测钢管紧贴加劲箍内侧均匀布置，采用ф57钢管，上端高出桩顶20cm，且通到桩底，接头处采用ф70钢套管焊接；下端采用钢板封底焊牢，且不能漏水；灌注混凝土前，将检测钢管灌满水，上口用木塞堵死。成品钢筋笼保证其顺直、尺寸准确。

钢筋笼吊装之前，先报现场监理对钻孔进行检验，检验孔的尺寸及泥浆指标，检验合格并经确认后，吊装钢筋笼。

钢筋笼吊装时对准孔位，尽量竖直轻放、慢放，遇障碍物可慢起慢落和正反旋转使之下落，无效时，立即停止下落，查明原因后再安装。不允许高起猛落，强行下放，防止碰撞孔壁而引起坍塌。钢筋笼节段连接采用电弧搭接焊，同一截面接头数量小于50%，采用单面搭接焊，焊缝长度不小于10d。入孔后牢固定位，并使钢筋笼处于悬吊状态。钢筋笼下到设计位置后，在孔口采取吊筋进行固定，防止混凝土施工过程中钢筋笼上浮。

(6)、二次清孔

此次清孔是指钢筋笼和导管安装完后，灌注水下混凝土前的清孔，称为第二次清孔。此次清孔必须达到下列要求：

根据《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041—2000），对于桩径＞1.5m 的桩，孔底沉渣厚度不大于100mm ；不得用加深孔底深度的方法代替清孔。

(7)、灌注砼

施工混凝土前，先报现场监理工程师验孔，并经签认后方可施工混凝土。砼由拌和站集中拌制，砼运输车运输到浇筑地点。导管法灌注水下砼，导管不使用法兰盘进行连接。钻孔桩所使用砼标号为C25，配合比设计时坍塌落度取18～22cm 之间，骨料采用机制碎石，粒径5～26.5cm,砂率、每立方米砼水泥用量及水灰比符合试验要求。

首批灌注混凝土的数量应满足导管埋置深度（≥1m ）和填充导管底部的需要，所需混凝土数量采用以下公式计算：

V ≥ (H 1+H 2)πD 2/4+πd 2h 1/4

V —首批灌注混凝土的数量（m 3）； D —桩孔直径（m ）；

H 1—桩孔底至导管底端距离，一般为0.4m ； H 2—导管初次埋置深度（m ）；

d —导管内径（m ）；h 1—桩孔内混凝土达到埋置深度H 2时，导管内混凝土柱平

衡导管外（或泥浆）压力所需的高度（m ），h 1= H w γw /γc ；H w —孔内水或泥浆的深

度（m ）,γw —孔内水或泥浆的重度（KN/m 3）,γc —混凝土拌合物的重度（取24KN/m 3）。

砼灌注工作开始后，必须连续不断地进行并且每斗砼灌注间隔时间尽量缩短，拆除导管所耗时间严格控制，一般不超过15min ，不能中途停歇；在灌注砼过程中，随时探测砼高度，及时拆除或提升导管，导管埋深一般保持在2～6m ，并作好灌注记录。

灌注混凝土注意的问题：

a 、导管使用前做水密、承压和接头抗拉试验。试验时的水压不应小于孔内水深13倍的压力，也不应小于导管和焊缝可能承受灌注混凝土时最大内压力P 的1.3倍。导管的接头严密，每次逐个检查，以防漏水。导管位于孔中央，并在灌注混凝土前进行升降试验。安放时记录导管安装顺序及每节长度，保证导管的总长度符合施工规范要求，灌注时记录导管拆除后的长度，并作好灌注记录。

b 、混凝土原材料拌和必须均匀，杜绝运输过程中的离析。每车混凝土均检测坍落度、和易性，达不到要求的砼坚决不用。

c 、为了确保浇筑过程的连续性，施工混凝土时工厂的两组搅拌设备同时运作。同时，拌合站自备4台250KW 发电机,在停电时使用，以保证混凝土的连续施工。

d 、制备砼的原材料符合技术规范及施工规范的要求。施工过程中砼坍落度始终控制在18～22cm 。

e 、由于混凝土数量大，灌注需要时间较长，灌注工作须连续进行，尽量避免任何原因的中断灌桩。

f 、在灌注过程中，将孔内溢出的泥浆引流到泥浆池内，以防止污染环境。灌注的标高比设计桩顶标高高出0.5～1.0m ，此范围内的泥浆和混凝土及时清除以防损坏桩身。

g 、灌注砼前，将声测管上端用塞子堵死，以防水泥浆进入声测管内造成堵管。

(8)桩头处理与桩基检测

桩基达到设计强度的70%以后，人工用风镐或风枪凿除桩头，并按设计要求逐根采用超声波对桩基进行整体性检验。需要时，钻取φ70mm 的混凝土芯样进行评定。