冲击式钻机钻孔灌注桩施工技术

冲击式钻机钻孔灌注桩施工技术钻孔灌注桩施工的关键技术问题是造孔，造孔质量与护筒、泥浆、钻孔、清孔等工序密切相关。

现就排涝渠大桥钻孔桩使用正循环钻机进行钻孔灌注桩的施工技术对此加以论诉，并与其他钻孔方式进行教简单的比较。

1、根据现场情况作好施工准备，选择冲击式转钻机，进行场地布置、钻孔定位、埋设护筒。

护筒的作用是固定桩位、钻头导向、隔断地面水、保护孔口防止坍塌、提高孔内水位，增加对孔壁的静水压力以防塌孔。

对于本桥钻孔桩数量多的情况使用4mm钢板制作的钢板护筒，护筒内径比钻头直径大20cm，可以重复多次使用。

2、本桥地质情况为含水地层松散砂性土，钻孔灌注桩施工中孔壁土体的抗剪强度低，圆环作用弱而不足以抵抗孔径向内的土压力，必须采用提高孔内水位使其高于孔外水位，形成一定高度的水头，向孔壁产生静水压力，从而保持孔壁稳定。

利用孔内水头压力护壁的办法，采用泥浆护壁。

为了充分发挥泥浆的护壁和浮碴作用，选用符合要求的粘土，并备足所需用量。

选用塑性指数大于25，小于0.005mm 的粘土粒含量大雨50%的吸水性强，遇水膨胀分解的优质粘土。

3、钻孔在钻孔桩施工中是关键性的工序，不仅决定施工进度，而且关系到施工的成败，稍有疏忽，就会塌孔，延误工期甚至使钻孔报废。

因此，在钻孔桩施工前根据实际情况制定预防塌孔和保证钻孔质量的技术措施，认真贯彻落实。

施工中按规范严格要求，做到、做足以下步骤：（1）开孔阶段钻机用小冲程，简易冲击钻具冲程不大于1m。

当孔底已在护筒脚下3～4m，适当加大冲程。

（2）随土层的变化适时调整冲程。

在卵石地层冲进时，泥浆比重选用大比重的，用1.5左右比重的泥浆，以加强护壁防止渗漏，冲程亦可较大，以便松动和破碎卵石。

在粘土层冲进时，在孔内可以自行造浆，故可只加清水，保持一定的水头。

冲程亦不宜过大，以防吸钻。

用简易冲击钻具时，冲程宜在2m以内。

在砂层中或淤泥层中钻进时，将粘土掺适量片石投入孔内，用小冲程冲击将粘土和片石挤进孔壁加固。

在基岩中冲进时，可用大冲层，但钻头磨损大，应用高强而耐磨钢材修补，泥浆比重以满足浮碴为度，约1.3左右。

如果岩面倾斜，可向孔内回填高约50cm的片石，用小冲程快打，待冲平岩面后，方可加大冲程，以免发生斜孔，同时钻机操作时，应保证钻头转动灵活，避免出现梅花孔保证钻孔圆顺。

在掏碴后或因其他原因停钻后再次开钻时，应由小冲程逐渐加大到正常冲程，以免卡钻。

本桥岩层为砂层，按砂层的情况控制泥浆比重。

（3）在钻大直径桩孔时，可采用先导钻后扩钻的方法钻进。

当用十字型钻头钻150cm以上桩孔时，可分两级钻进，第一级钻头直径可为设计桩径的0.4～0.6倍。

当用BDM—4型钻机钻直径2.5m桩孔时，应根据地质情况和钻杆容许扭距决定是一次成孔或分级钻进，若土层坚硬可以三级钻进，第一级钻头直径为 1.5m，第二级钻头直径为设计桩径。

本桥桥桩直径为 1.5m，采用十字型钻头钻，所以分两级钻进。

（4）在开孔阶段，为了使钻碴泥浆尽量挤入孔壁，可少抽查。

待冲进4m～5m后，既应勤抽查。

一般情况钻进0.5m～1.0m抽一次，每次抽3～5筒。

也可按钻孔进尺的变化来确定抽查时间，当一小时的进尺在卵、漂石地层小于5cm、软地层小于15cm时，即应抽查。

对于冲抓钻孔与冲击钻孔类似，冲钻孔时，需及时向孔内补充泥浆，不用抽查，根据地层情况，采用冲抓结合的方法成孔。

对于旋转钻机造孔时，开钻时泥浆要浓，钻头空转，要保证护筒底部的孔壁稳定。

4.桩孔检查桩孔钻至设计标高后，必须对桩孔质量进行检查。

现有仪器有超声波井斜仪和DM—686型超声波孔壁测定仪器两种，可直接测出桩孔各质量特征值（倾斜度、偏位值、扩孔率、孔径、孔深和壁面状况等），并用数值和图象直接显示，直观清楚、性能稳定，精确度可达0.5cm。

本桥灌注桩采用超声波井斜仪对钻孔桩进行探测，探测结果显示桩孔质量全部合格。

5.清孔桩孔钻至设计标高后，孔内一部分泥碴沉淀，一部分呈悬浮状态，另一部分附着在孔壁上。

同时随间歇时间的增加，后两部分泥碴还会继续沉淀，从而使孔底积成一层沉碴，降低桩的承载能力。

所以在灌注桩身混凝土前，必须将沉碴清除，这项工作称清孔。

《铁路桥涵施工规范》规定，沉碴的容许厚度为：摩擦桩不大于5cm。

清孔的方法应根据钻孔方法、设计对清孔的要求、机具设备和孔壁土质情况而定，常用的方法有：（1）抽查法用抽查筒清掏孔底沉碴，应边抽边加水，保持一定的水头高度。

抽查后，用一根水管插到孔底注水，使水流从孔口溢出。

在溢水过程中，孔内的泥浆比重逐渐降低，达到所要求的标准后停止。

此法适应于冲抓、冲击成孔的各类土质的摩擦桩，抽查后孔内泥浆比重应不大于1.3。

（2）吸泥法吸泥法清孔用吸泥机或简易吸泥机进行，清孔时由风管将高压空气输进排泥管，使泥浆形成密度较小的泥浆空气混合物，在水注压力下沿排泥管向外排出泥浆和孔底沉碴，同时向孔内注水，保持孔内水位不不变，直至喷出的泥浆指标符合规定时为止，此法适用于不易坍塌的柱桩和摩擦桩清孔，如图6—46。

若在易发生坍塌的钻孔内清孔，可在灌注水下混凝土的导管内吸泥，清孔后立即灌注混凝土，这样可以减少桩底泥碴沉淀厚度，如图6—46（b）所示。

若清孔后孔底沉淀层仍较厚时，可在导管外安设￠30mm射水（风）管，冲射3min～5min，使沉淀层翻起，然后立即灌注水下混凝土，射水压力比孔底泥浆压力大50Kpa即可，如图6—46（c）所示。

使用本法时，钢筋笼可先放入孔内。

（3）换浆法正循环旋转钻孔在终孔后，停止进尺，保持泥浆正常循环，以中速压入符合规定标准的泥浆，把孔内比重大的泥浆换出，使含砂率逐步减少，最后换成纯净的稠泥浆，这种泥浆短时间不会沉淀，使孔底沉淀层在允许范围内。

其具体步骤是：当钻孔距设计标高1m时，用纯净的稠泥浆（比重不小于1.4），钻至设计标高；然后钻头提离孔底20cm左右空转，继续供给稠泥浆，保持泥浆正常循环，经数十分钟或数小时，待孔内泥浆换完直至稳定状态为止；加入清水继续循环，直至孔底沉淀层不大于5cm为止。

本桥采用换浆法，在钻孔桩旁建泥浆池，以中速压入符合规定标准的泥浆，把孔内比重大的泥浆换出。

直至最后换成纯净的稠泥浆，这种泥浆短时间不会沉淀，使孔底沉淀层在允许范围内。

（三）钻孔灌注桩施工要求1.钢筋笼制作钢筋笼应根据设计要求、起重设备能力，整体或分节制作。

一般钢筋笼较长（大于12cm）常分节制作，分节长一般为5m～8m。

要求主筋平直，箍筋圆顺，尺寸准确，主筋接头应错开，同一截面内的饿接头根数不多于主筋总根数的50%。

两接头的距离应大于50cm。

然后分节吊装并焊成整体，并保证轴线为一直线。

为防止钢筋笼搬运及吊装时变形，每隔2m左右设一道与主筋直径相同的加劲箍筋，主筋与箍筋连接处应点焊牢固，必要时可用方木临时加固。

钢筋笼就位，应与孔壁保持设计保护层距离，可在钢筋笼主筋上每隔2m左右对称设置四个“钢筋耳环”，耳环钢筋一般用10mm～12mm。

或设混凝土垫块，其尺寸为15cm×20cm×8cm，靠孔壁一面做成圆弧形，靠骨架面作成平面，并有十字槽，纵向为直槽，横向为曲槽，其曲率同箍筋的曲率，在纵槽两侧对称地预埋备绑扎的饿2号铅线。

也可用导向钢管控制保护层厚度，钢管的数量不少于4根，其长度与钢筋笼长度相等，钢管可在混凝土灌注过程中逐步拔出。

钢筋笼入孔后，要固定牢固，定位标高应准确，允许误差5cm，并使钢筋笼底部处于悬吊状态然后灌注水下混凝土。

2.水下混凝土灌注灌注水下混凝土是钻孔桩施工的关键工序之一，应精心组织，保证质量。

水下混凝土灌注原理与规定见沉井水下混凝土部分，现仅结合钻孔桩施工的特点补丛充如下：（1）灌注水下混凝土的准备工作应迅速，防止坍塌和泥浆沉淀过厚。

开始灌注前应再次核对钢筋笼标高、导管下口距孔底距离、孔深、泥浆沉淀层厚度，孔壁有无坍孔现象等，如不满足要求，经处理后方可开始灌注。

（2）每根桩灌的时间不应太长，应尽量在8h内灌注完毕，以防止顶层混凝土失去流动性，提椹导管困难，增加事故的可能性，要求每小时灌注高度不宜小于10cm。

一经开灌，中途任何原因中断灌注皆不得超过30min。

（3）灌注所需的混凝土数量，约为设计桩体积的1.3倍。

（4）测量水下混凝土面的饿用测绳吊着重锤进行，过重则陷入混凝土内，过轻则浮在泥浆中沉不下去。

一般是锤底直径13cm～15cm，高约18cm～20cm用钢板焊制的圆锥体，内灌砂配重，容重为15KN/m3 ～20KN/ m3左右。

（5）导管埋入混凝土的深度取决于灌注速度和混凝土的性质，任何时间不小于1m，一般控制在2m～4m。

（6）灌注标高应高出桩顶设计标高不少于0.5m，以便清除浮浆和消除测量误差。

3.桩身混凝土质量检测钻孔桩施工应保证其质量合乎设计要求。

由于施工不慎或其他原因，可能在桩身产生空洞、蜂窝、离析等缺陷。

为了及时发现隐患，以便采取补救措施，保证设计要求，可利用超声波对桩身混凝土进行检测。

钻孔桩内部缺陷的超声波检测法，是通过事先预埋在桩孔内的测管，把发射探头分别置于两根管道中，使超声脉波冲穿过两管道之间的混凝土，并使两探头在管中作等距离的上下移动，观测声波传播时间变化，据此判断混凝土缺陷位置和尺寸。

声测管的布置应根据桩截面大小、分别用图6—47所示形状。

一般两根声测管的间距最大不超过1.5m，常以1.0m为宜。

声测管的截面积之和应小于桩截面积的1%，外径过大会削弱桩的承载力，若桩径较大，声测管可按图6—47 所示布置。

若不用此法，对质量有怀疑的桩，应钻取心芯鉴定，每个桩身基础检查的桩数应符合规范规定。

钻孔灌注桩施工方法的主要技术问题在以上所列各项中详诉，对每一步的施工过程都要严格按规范和施工组织设计的工序组织施工，这样才能高效、优质地进行钻孔桩的施工，不致出现废桩，耽误工期。