钻孔灌注桩的施工

摘 要：介绍了钻孔灌注桩的类别及特点,分析了钻孔灌注桩的施工方法,并对钻孔灌注桩质量控制进行了探讨.旨在保证工程质量及进度控制,为同行工作提供参考.

关 键 词：钻孔灌注桩；混泥土；施工方法；质量控制

灌注桩是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔,并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩,依照成孔方法不同,灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类.

1.钻孔灌注桩特点

钻孔灌注桩具有以下技术特点：

(1)施工时基本噪音小、振动小、地下泥土也不会对周边物体造成挤压等,因此对环境和周边建筑物危害小；

(2)大直径钻孔灌注桩直径大、入岩层；

(3)承重力大；

(4)桩长可以根据持力层起伏变化；

(5)钻孔灌注桩通常布桩间距大,群桩效应小；

(6)某些利用“挤扩支盘”钻孔灌注桩可以有效减少桩径和桩长,提高桩的承载力,减少沉降量；

(7)钢筋用量较少,便于施工.

2.钻孔灌注桩施工方法

(1)施工准备

施工准备包括：选择钻机、钻具、场地布置等.钻机是钻孔灌注桩施工的主要设备,可根据地质情况和各种钻孔机的应用条件来选择.施工准备包括选择桩机、钻具、场地及进行试桩等.选择具有代表性地质层的位置进行2根～3根实验试钻桩,以确定钻孔桩的各种技术参数,如桩长、基岩标准等.

(2)钻孔机的安装与定位

安装钻孔机的基础如果不稳定,施工中易产生钻孔机倾斜、桩倾斜和桩偏心等不良影响,因此要求安装地基稳固.对地层较软和有坡度的地基,可用推土机推平,在垫上钢板或枕木加固.为防止桩位不准,施工中很重要的是定好中心位置和正确的安装钻孔机,对有钻塔的钻孔机,先利用钻机的动力与附近的地笼配合,将钻杆移动大致定位,再用千斤顶将机架顶起,准确定位,使起重滑轮、钻头或固定钻杆的卡孔与护筒中心在一垂线上,保证钻机的垂直度.钻机位置的偏差不大于2cm.对准桩位后,用枕木垫平钻机横梁,在塔顶对称于钻机轴线上拉上缆风绳.

(3)埋设护筒

钻孔成败的关键是防止孔壁坍塌.当钻孔较深时,在地下水位以下的孔壁土在静水压力下会向孔内坍塌、甚至发生流砂现象.钻孔内若能保持壁地下水位高的水头,增加孔内静水压力,能为孔壁、防止坍孔.护筒除起到这个作用外,同时好有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和钻头导向作用等.

制作护筒的材料有木、钢、钢筋混凝土三种.护筒要求坚固耐用,不漏水,其内径应比钻孔直径大（旋转钻约大20cm,潜水钻、冲击或冲抓锥约大40cm）,每节长度约2~3m.一般常用钢护筒.

(4)泥浆制备

钻孔泥浆由水、粘土(膨润土)和添加剂组成.具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具,增大静水压力,并在孔壁形成泥皮,隔断孔内外渗流,防止坍孔的作用.调制的钻孔泥浆及经过循环净化的泥浆,应根据钻孔方法和地层情况来确定泥浆稠度,泥浆稠度应视地层变化或操作要求机动掌握,泥浆太稀,排渣能力小、护壁效果差；泥浆太稠会削弱钻头冲击功能,降低钻进速度.

(5)钻孔

钻具联结要牢固,铅直,初期钻进速度不要太快,在孔深4.0m以内,不超过2m/h,以后不要超过3m/h.在覆盖层始终要减压钻进,钻进速度与泥浆排放量相适应.冲孔钻在开孔时要慢,孔深2.0m以内,不超过1.5m/h.钻进过程中,经常测试泥浆指标变化情况,并注意调整钻孔内泥浆浓度,本工程地下水位埋深2~3米,泥浆压力超过水压力,可满足施工规范要求.经常检查机具运转情况,发现异常情况立即查清原因,及时处理.钢丝绳和润滑部分必须每班检查一次.小工具如扳手、榔头、撬棍用保险绳栓牢,防止掉入孔内.经常注意观察钻孔内附近地面有无开裂或护筒、桩架是否倾斜.严格遵守操作技术规程,做好钻孔记录.记录中要反映泥浆变化.钻至设计深度时,要由监理工程师在现场与施工单位有关人员共同判断并准确测定孔深.以此作为终孔标高的依据.

(6)清孔

钻孔到设计深度,施工单位提出终孔要求,需由现场监理工程师决定,并进行孔径,孔偏斜度、孔深的验收.验收方法是制造一个长度等于4~6倍桩径,直径等于孔径的钢筋笼,将钢筋笼吊放入孔,并顺利放到设计要求的孔底,说明孔径和偏斜度达到要求.孔深用测绳和钢尺丈量.钢筋笼放不到底时还需要修孔直至孔壁铅直,钢筋笼能顺利放到底为止.清孔方法是用原浆换浆法清孔,清孔后泥浆指标比重1.15～1.20之间,含砂量小于4%,粘度20～22%,孔底沉渣小于5cm.为防止孔内沉渣大于规范要求,一般用抽吵筒先将孔内泥砂打掉再换浆.清孔时应保持钻孔内泥浆面高于地下水位1.5～2.0m防止塌孔.清孔达到要求,由监理工程师再次验收孔深,泥浆和沉渣厚度.经监理工程师签证,同意隐蔽,灌注砼,再进行下道工序.

3.钻孔灌注桩质量控制措施

3.1成孔的质量控制

钻孔混凝土灌注桩和打入桩不同,打人桩是将周围土体挤开,桩身具有很高的强度,土体对桩产生被动土压力.钻孔混凝土灌注桩则是先成孔,然后在孔内成桩,周围土移向桩身土体对桩产生动压力.尤其是在成桩初始,桩身混凝土的强度很低,且混凝土灌注桩的成孔是依靠泥浆来平衡的,故采取较适应的桩距对防止坍孔和缩径是一项稳妥的技术措施.

3.2导管的制作与吊放

(1)导管为灌注水下混凝土的重要工具.其直径按桩长、桩径和每小时需要通过的混凝土数量决定,一般宜为25～30厘米,在任何情况下,不得小于20厘米.导管应分节制作,每节长度一般为1～2米,最下端一节,宜为4～6米.导管壁厚按导管直径和长度确定,一般宜用3～5毫米厚钢板卷制焊成,最下端一节不宜薄于5毫米.在最下端一节的上段约三分之一处应焊吊耳一对,备拴挂钢丝绳之用.

(2)导管的制作应力求坚固,内壁应圆滑、顺直、光洁和无局部凹凸.各节导管内径应大小一致,偏差不大于土2毫米.(3)导管吊放时宜用两根钢丝绳分别系吊在最下端一竹导管的两个吊耳上,井沿导管每隔5米左右用铅丝将导管和钢丝绳捆扎在一起.

3.3混凝土的灌注

(１)灌注水下混凝土是钻孔桩施工的重要工序,应特别注意,钻孔应经成孔质量检验合格后,方可开始灌注工作.

(２)灌注前,对孔底沉淀层厚度应再进行一次测定.如厚度超过规定,可用前述喷射法向孔底喷射3～5分钟,使沉渣悬浮,然后立即灌注首批混凝土.

(３)灌注开始后,应紧凑地、连续地进行,严禁中途停工.在灌注过程中要防止混凝土拌合物从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底.使泥浆内含有水泥而变稠凝结,而使测深不准确.灌注过程中应注意观察导管内混凝土下降和孔内水位升降情况,及时测量孔内混凝土面高度,正确指挥导管的提升和拆除.

(４)在灌注过程中,当导管内混凝土不满,含有空气时,后续混凝土要徐徐灌入,不可整斗的灌入漏斗和导管中,以免在导管内形成高压气囊,挤出管节间的橡皮垫,而使导管漏水.

(5)在灌注将近结束时,由于导管内混凝土柱高度减小,超压力降低,而导管外的泥浆及所含渣土稠度增加,比重增大.如出现混凝土顶升困难时,可在孔内加水稀释泥浆,并掏出部分沉淀土,使灌注工作顺利进行.在拔除最后一段长导管时,拔管速度要慢,以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管下,形成泥心.

４.结论

钻孔灌注桩由于对各种地质条件的适应性、施工简单易操作且设备投入一般不是很大,因此在各类房屋及民用建筑中都得到了广泛的应用.钻孔灌注桩的施工大部分是在水下进行的,其施工过程无法观察,成桩后也不能进行开挖验收.施工中的任何一个环节出现问题,都将直接影响整个工程的质量和进度,甚至给投资者造成巨大经济损失和不良社会影响.必须防在钻孔过程中及水下混凝土灌注过程中经常出现的施工质量问题,保质、保量地完成桩基施工任务.