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1、下面以“集丰高速公路No2合同段饮马河大桥及堆村大桥” 钻孔灌注桩 基础施工为例，进一步说明钻孔灌注桩施工工艺及事故分析防治。（见“钻 孔灌注桩施工工艺”部分）钻孔灌注桩的施工工艺1施工准备1.1.1 施工场地准备施工前应将桥位测量放样和场地平整好，以便安装钻架进行钻孔。当场地位于无水岸滩时，钻架位置应整平夯实，清除杂物，挖除软土；当场地有浅水时，宜采用土或草袋围堰筑岛；当场地为陡坡、深水 或淤泥层较厚时，可搭设工作平台,平台必须牢固稳定，能支承钻机在其上面工作。 采用方法可根据实 地情况选择，如：在水上打桩用型钢焊接平台，在锚碇稳固船上架设钻机。1.1.2 施工机具配备施工设备主要指钻机。钻
2、机应根据钻孔直径，深度和场地地质等因素选用,集丰高速公路No2合 同段饮马河大桥及堆村大桥 桩基施工根据不同的地质情况 主要采了三种钻机：A.旋挖钻机（螺旋钻机）, B.正循环回旋钻机,C.冲击钻机（工程中通常称作磕头钻）。（1）旋挖钻机 本工程有将近40棵桩是由旋挖钻完成，占工程桩基础总量的1/3。旋挖钻机成孔是通过 底部带有活门的桶式钻头回转破碎岩土，并直接将其装入钻斗内，然后再由钻机提升装置和伸缩钻杆将钻斗提出孔外卸土，这样循环往复，不断地取土卸土，直至钻至设计深度。适用：素填土层、亚粘土层、亚沙土层、亚粘土夹粉细砂层，强风化泥质粉砂岩层，弱风化泥质粉砂岩层等。旋挖钻的优点是钻进速度快，
3、效率突出，60右的桩6-7h即可成孔，1d可成孔2-3个，是冲击钻、循环钻工作效率6 倍之多。缺点是因为其工作靠旋转成孔，因此容易塌孔，不适用于：弱风化岩层或存在大块块石的地质层，由于旋挖钻机自重大，在软土地区、水网地区应谨慎使用，旋挖钻机也不适用于嵌岩桩。（旋 挖钻实物图如图1）（2）所谓正循环 就是在钻进的同时，泥浆泵将泥浆压进泥浆笼头，通过钻竿中心从钻头喷入钻孔内，泥浆挟带钻渣沿钻孔上升，从护筒顶部排出至沉淀池，钻渣在此沉淀而泥浆进入泥浆池循环使用。在安 装钻机时，钻架必须保持平稳，不得发生位移、倾斜和沉陷（旋挖钻实物图1）（3）冲击钻机冲击钻机分为实心锥和空心锥两种。1）实心锥冲击钻（
4、即：冲击钻） 用冲击式装置或卷扬机提升实心钻锥， 上下往复冲击，将土石 劈裂、劈碎，部分被挤入井壁之内。 由泥浆悬浮钻渣，使钻锥每次都能冲击到孔底新土层。 冲击一定 时间后，放入掏渣桶掏渣，提出孔外倒掉 。本法泥浆一方面起悬浮钻渣作用，另一方面起护壁作用。2）空心锥冲击钻（即：冲抓钻）其钻孔原理与实心锥冲击钻相同。只是因为钻锥是空心的，在上下往复冲击时,其锥减刮刀将孔底冲碎，而且已冲碎的钻渣可以从锥底进入空心锥管内。冲击一定时间后将钻锥提出，倒掉锥内的钻渣，再将钻锥放入井底继续冲击钻进。本工程项目所采用空心冲击钻机。1 .2 灌注桩施工工艺1.2.1施工流程桩基施工流程 为:护筒埋设一配置泥浆
5、一钻进成孔一清孔一下钢筋笼一二次清孔一浇注混凝土。桩基施工的顺序采用 跳打法，并结合现场的实际情况进行施工。图3 钻孔灌注桩施工工艺流程1. 2.2护筒埋设护筒的作用是固定桩位，保护孔口不坍塌，隔离地面水和保持孔内水位高出施工水位以维护孔壁 及钻孔导向等,根据施工场地可选择采用 钢护筒或混凝土护筒，制作护筒时要考虑其 内径要比钻头直径 稍大（20-40cm）。埋设护筒时应注意:护筒 平面位置应埋设准确,偏差不宜大于50mm护筒顶标高应 高出地下水位和施工水位 1.52m在无水地层钻孔时 因护壁顶部设有溢浆口 , 因此筒顶也应高出地面 0.2 0.3m。1.2.3泥浆配置（泥浆循环系统）合理的泥
6、浆配置是成孔质量的重要因素。泥浆在钻孔的作用是：在孔内产生较大的悬浮液压力，可防止坍孔；泥浆向孔外土渗透，在钻进的过程中,由于钻头的活动，孔壁表面形成一层胶泥，具有一定的护壁作用，同时将孔内外水流切断，能稳定孔内水位；泥浆比重大,具有 浮渣作用，利于钻渣的排 出。施工中泥浆配置一般采用人造泥浆和砂砾石层投放优质粘土相结合的办法配置泥浆。泥浆的性能 指标要根据不同的钻孔方法和不同的地层情况来确定。1.2.4钻进成孔先启动泥浆泵，钻机空转，待泥浆进入钻孔一定数量后再开始钻进。钻进速度随地质情况而变，在粘性土中用中等转速,大泵量、稀泥浆钻进。在砂性土中用低档、轻压慢速,大泵量、稠泥浆钻进。 在较硬土
7、中 用低慢速优质泥浆，慢进尺钻进。在钻孔过程中钻进时 要严格将泥浆比重控制在 1.11.3 之间（如果采用旋挖钻机成孔，相对密度可控制在1.05-1.10之间）。在较好的粘土层中钻孔，可灌入清水，使钻孔时孔内自造泥浆，达到固壁的效果。如果稠度不够应及时投入粘土。用此方法可以避免出现塌孔现象，钻孔应一次完成，不得中途停顿 ，如遇有事故，应立即处理:要保持孔内水头比外侧河面 水头高1m左右，以防塌孔。钻孔过程中应加强对桩位、成孔情况的检查工作，终孔时应对桩位、孔径、形状、深度、倾斜度及孔底土质等情况进行检验,合格后立即清孔。1.2.5钢筋笼的制作和安装钢筋笼采用固定平台制作，通过十字交叉筋对吊装主
8、筋进行加固。转运时，双吊车起吊或单吊车用粗圆木协助主副钩起吊，以避免钢筋笼因吊装而变形。1.2.6清孔清孔的目的 是除去孔底沉淀的钻渣和泥浆,以保证灌注的钢筋混凝土质量，保证桩基有足够的承载力。在终孔检查后，应立即进行孔底清理，避免隔时过长，泥浆、钻渣沉淀，造成清孔困难或坍孔。清孔一般采用 换浆清孔法，是指在钻孔完成后，利用正循环钻机，让钻孔机继续空转12个小时进行第 一次换浆清孔，然后把钻头拉起来拿开，并马上把钢筋笼放进孔内安装好，检查孔内泥浆浓度、含砂率 等泥浆性能指标和孔底沉淀厚度。超过规定，再进行第二次清孔,继续循环换浆，清渣，直到清孔质量达到规范要求为止。在清孔排渣时必须注意保持孔内
9、水头，以防坍孔。1.2.7水下混凝土的灌注灌注混凝土前，应再控测孔底泥浆浓度、含沙率，如大于规定值,须再次清孔，直至复验合格时才 可以灌注。清孔干净及钢筋笼就位合格后，就要立即安装好碌料车。水下混凝土采用直升导管法进行灌 注，混凝土通过漏斗进入导管，进入到初期灌注的混凝土下面，顶托着初期灌注的混凝土及其上面的水 或泥浆上升。为使灌注工作顺利进行，应尽量缩短灌注时间，坚持连续作业，使灌注工作在首批灌注 的混凝土仍具塑性的时间完成。在灌注首批混凝土时，导管上口接漏斗，在接口处设 隔水栓（隔水栓要求能在导管内滑动自如不致卡管），以隔绝混凝土与导管内水的接触。在漏斗中放足够数量的混凝土 后，放开隔水栓
10、使漏斗中存备的混凝土连同隔水栓向孔底猛落，将导管内的水挤出，混凝土从导管下 落至孔底堆积，并使导管埋在混凝土内，此后向导管连续灌注混凝土。随着混凝土不断由漏斗、导管灌入钻孔，钻孔内初期灌注的混凝土及其上面的水或泥浆不断被顶托升高，相应地不断提升导管和拆除 导管，直至钻孔灌注混凝土完毕。导管下口至孔底的距离一般在 2040c讷宜，而且导管埋入混凝土中的深度以24m为好，要控制混凝土的 坍落度在1822cm之间，以防坍落度过小混凝土堵塞导管，渥凝土的含砂率宜为40吮50%以使混凝土有良好的和易性和流动性。（1）首批灌注混凝土数量满足导管埋没深度和填充导管底部间隙的需要，必须保证首批灌注混凝土的数量
11、，其所需的混凝土数量：V =兀 d2h/ 4 + 兀 D2H/ 4式中:V首批混凝土所需数量（m）；h孔内混凝土高度达H时，导管内混凝土与导管外水压平衡所需要高度（m）；h = a*b + c a孔内水面到混凝土面的水柱高 （m）；b, c分别为孔内水（或泥浆）和混凝土的重度；H灌注首批混凝土时所需井孔内船面至孔底的高度（m）;D井孔直径（m）;d导管内径（m）；（2）水下混凝土配制 采用普通硅酸盐水泥，水泥的初凝时间不宜早于2.5h o混凝土的配合比按设计强度的混凝土标号提高20%行设计。混凝土应具有必要的流动性，塌落度控制在180-220mm 水灰比宜用0.5-0.6 ,并可适当提高含砂率
12、，宜采用40%-50%使混凝土具有良好的和易性;为防卡管，石料的最大粒径不大于40mm 首批灌注的混凝土初凝时间不得早于灌注桩全部混凝土灌注完成的时间，当混凝土数量较大时，灌注需要较长时间时，可通过试验在首批混凝土中掺入适量的缓凝剂,以延缓其凝结时间。2. 钻孔灌注桩的事故分析2.1成孔中的事故2.1.1钻孔漏浆（一）漏浆原因1. 在透水性强的砂砾或流砂中，特别是在有地下水流动的地层中钻进时，稀泥浆向孔壁外漏失。2. 护筒埋置太浅，回填土夯实不够，致使刃脚漏浆。3. 护筒制作不良，接缝不严实，造成漏浆。4. 水头过高，水柱压力过大，使 孔壁渗浆。（二）处理方法1. 凡属于第1种情况的回转钻机或
13、旋挖钻机应使用较粘稠或高质量的泥浆钻孔。冲击钻机可加稠泥浆或回填粘片石、卵石反复冲击增强护壁。2. 属于护筒漏浆的，应按有关护筒制作与埋设的规范规定办理。如接缝处漏浆不严重，可由潜水工用棉、絮堵塞，封闭接缝。如漏水严重，应挖出护筒，修理完善后重新埋设。由于本工程项目两座大桥 （饮马河大桥和堆村大桥）桥址均位于石灰岩溶岩发育地段，故在桩基成孔施工过程中最为常见的事故就是漏浆。本工程项目曾多次发生过漏浆，漏浆部位主要发生在基岩面与其覆盖层的交接处。在土层中也有可能由于土洞”的存在而漏浆，此种情况较少，本工程仅在堆村3#2桩基发生（漏浆时距基岩面尚有约 5m），且由于土洞”较大，浆液流失非常迅速而引
14、起塌孔。2.1.2塌孔（一）塌孔原因1. 泥浆相对密度不够 及其他泥浆性能指标不符合要求 ，使泥壁未形成坚实泥皮。2. 由于出渣后未及时补充泥浆（或水），或河水、潮水上涨，或孔内出现承压水，或钻孔通过沙砾等强透水层，孔内水流失等而造成孔内水头高度不够。3. 护筒埋置太浅，下端孔口漏水、坍塌或孔口附近地面受水浸湿泡软 ，或钻机直接接触在护筒上， 由于震动使孔口坍塌，扩展成较大塌孔。4. 在松软砂层中钻进进尺太快5. 提出钻锥钻进，回转速度过快，空转时间过长。6. 冲击（抓）锥或掏渣筒倾倒，撞击孔壁 ，或爆破处理孔内孤石、探头石时，炸药量过大，造成 过大震动。7. 水头太高，使孔壁渗浆或护筒底形成
15、反穿孔。8. 清孔后泥浆相对密度、粘度等指标降低，用空气吸泥机清孔泥浆吸走后未及时补浆（或水），使孔内水位低于地下水位。9. 清孔操作不当，供水管嘴直接冲刷孔壁、清孔时间过久或清孔后停顿时间过长。10. 吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。（二）塌孔的预防和处理1. 在松软粉沙土或流沙中钻进时 应控制进尺速度，选用较大相对密度、粘度、胶体率的泥浆或高 质量泥浆。冲击钻成孔时投入粘土，掺片石、卵石 ，低冲程锤击，使粘土膏、片、卵石挤入孔壁起护 壁作用。2. 汛期或潮汐地区水位变化过大时，应采取升高护筒，增高水头，或用虹吸管、连通管等措施保 证水头相对稳定。3. 发生孔口坍塌时,可立即拆除护筒并回填钻孔，重新埋设护筒再钻。4. 如发生孔内坍塌,判明坍塌位置，回填砂和粘土（或砂砾和黄土）混合物到塌孔处1米2米,如塌孔严重应全部回填，待回填物沉积密实后再行钻进。5. 严格控制冲程高度和炸药量 。6. 清孔时应指定专人补浆（或水），保证孔内必要水头高度。供浆（水）管最好不要直接插入钻孔中，应通过水槽或水池使水减速后流入钻孔中，可避免冲刷孔壁。应扶正吸泥机，防止触动孔壁。不宜使用过大的风压，不宜超过 1
