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1、 第 1 页 共 14 页 摘要：近几年，随着我建设的发展大批高层建筑、高速铁路及高等级公路的建设， 作为基础承力最普遍采用的一种形式钻孔灌注桩，在施工中得到了广泛应用。所以我们应该更加彻底的了解以及学习钻孔灌注桩施工方法、工艺。在施工过程中注意和避免发生不必要的麻烦。 文章通过介绍让在桩基工程施工和监理过程中更加的清晰和了解。 一、施工中根据地质条件选择冲击钻机、正反循环旋转钻机、旋挖钻机等机型施工。 原则上钻孔桩穿越砂岩或砾石含量大的土层和进入坚硬基岩的，选用冲击型钻机；对于钻孔桩为穿越土层、粘土、软风化岩等较软土质的，选用旋挖钻机；对于水上、地基承载力软弱的地段钻孔施工，采用正反循环旋转
2、钻机。 钢筋笼分节预制，现场吊装焊接，导管法浇筑水下砼成桩。 在钻孔桩正式施工前，首先按设计要求进行试桩。 为保证桩基承载力，同时减少塌孔的危险，根据清孔和钢筋吊装工艺要求，空孔时间不大于15小时。 工艺框图 钻孔灌注桩施工工艺框图如下： 第 2 页 共 14 页 测量定位陆上钻机平台填筑钻机就位护壁泥浆制备钻进成孔检测及清孔钢筋笼加工安放钢筋笼导管就位水下混凝土灌注桩头处理混凝土拌合、运输护筒定位、埋设钻渣存放孔内泥浆排放施工准备移交下道工序泥浆外运 钻孔灌注桩施工工艺框图 施工方法、工艺说明 钻孔前的准备工作 钻孔前的准备工作主要包括桩位放样，探明地下管线，整理平整场地，布设施工便道，设置
3、供电及供水系统，制作和埋设护筒，制作钻孔架，泥浆的制备和准备钻孔机具等。 A 场地整理 施工前，施工场地按不同情况进行处理。对于处在水中的钻孔桩基础搭设施工平台，处在旱地的，清除杂物后夯压密实。 第 3 页 共 14 页 B 钻孔桩均使用钢护筒 为保证其刚度，防止变形，在护筒上、下端和中部外侧各焊一道加劲肋。护筒直径比钻孔桩直径大20cm。护筒埋设时，其轴线对准测量所标出的桩位中心，护筒周围和护筒底接触紧密，保证其位置偏差不大于5cm，倾斜度不大于1%。 C 泥浆的制作 泥浆池泥浆原料选用用优质黏土，为提高泥浆黏度和胶体率，在泥浆中掺入烧碱或碳酸钠等添加剂，其掺量经过现场试验决定。造浆后试验全
4、部性能指标，钻进中随时检验泥浆比重及含砂率。泥浆搅拌采用机械搅拌。泥浆循环系统布置见下图。 泥浆循环系统布置图 D 钻机就位 泥浆泵排浆地沟进浆管进浆管造浆池泥浆池泥浆净化器泥浆泵 阀门 阀门沉淀池钻孔桩钻孔桩排浆地沟钻孔桩钻孔桩钻孔桩钻孔桩钻孔桩钻孔桩 第 4 页 共 14 页 埋设好护筒后，即可进行钻机就位，就位时，使钻锥中心对准测量放样时所测设的准确就位。 钻孔工艺 A 旋挖钻机成孔施工工艺 施工准备 施工前探明地下管线，并经文物部门同意后方可施工。与既有道路交叉的先进行道路改移，防止影响既有路通行。 根据地形、水文、地质条件及机具、设备、材料运输情况，规划施工场地。 位于河中的桩基，
5、采用改流或草袋围堰， 再进行桩基施工。 开钻前根据地层岩性等地质条件、 技术要求确定钻进方法和选用合适的钻具。对钻机各部位状态进行全面检查，确保其性能良好。 护筒就位 护筒采用双壁钢护筒，由单节长度25m的护筒组成，护筒间由平头螺栓连接。 旋挖钻机护筒与钻机的动力头驱动连接器连接在一起,钻机操作手利用导墙将第一节钢护筒准确定位， 之后通过大扭矩钻机动力头将钢护筒旋转压入设计标高。护筒压入前及压入后，通过靠在护筒上的精确水平仪调整护筒的垂直位置。 泥浆制备 旋挖钻机采用静态泥浆护壁， 即随着钻孔深度的增加及时向孔内补充配备好的化学泥浆，灌注混凝土时泥浆排出孔外，经处理后循环使用。 泥浆的组成和配
6、比:依据本工程的实际地质情况和试配结果，选用优质膨润土、 纯碱、 水解聚丙烯酰鞍 （PHP） 、 水解聚腈钾盐 （KPAN） 、中性羟基纤维素（CMC）配制化学泥浆。 正式钻孔前经试配和对泥浆效果的观察，确定泥浆配比。泥浆指 第 5 页 共 14 页 标一般控制在比重1.1-1.30，粘度（漏斗）1922s，PH值在8左右。 泥浆的循环使用： 为保证不因泥浆的数量和质量影响成孔速度和成孔质量， 每个旋挖钻机机组一般在一个施工区段 （范围为300m左右）配备两个泥浆池（约保证3个孔的泥浆用量） 。 钻进时， 从泥浆制备池中抽取泥浆至井孔， 待灌注混凝土时将泥浆抽回到泥浆沉淀池中，经沉淀除砂后排至
7、泥浆制备池，在泥浆制备池中对泥浆各项指标进行检测，指标不合格，进行处理合格后使用。 施工中，严禁采用下列泥浆：未经处理的废浆、混入混凝土的泥浆、含砂率过大的泥浆、回旋钻机产生的泥浆。 旋挖成孔工艺综述 采用化学泥浆护壁。 首先通过底部带有活门的桶式钻斗旋转切削土层，并直接将岩土装入钻斗内，然后由钻机主卷扬和伸缩式钻杆提升钻斗至孔外，并及时补充泥浆。这样反复循环，不断取土、卸土，直至设计深度。 孔内泥浆流对钻进的影响： 为防止钻斗与孔壁之间的泥浆流对孔壁的冲刷，必须根据地质情况限制钻斗在井孔中的运动速度。 每次进尺对成孔的影响 普通钻斗（包括无底板和有底板钻斗）在钻进时必须严格控制进尺，防止孔内
8、事故发生。 钻进时，钻齿切削岩土进入钻斗内，通过伸缩式钻杆和主卷扬机提升钻斗到孔外，钻杆反转卸土，返回孔内，进行下一个循环。若进尺太大，则进入钻斗的岩土将通过钻斗上部充填到钻斗四周，泥浆将不能进入钻斗下部，在提钻时钻斗下部形成真空，不能提钻，造成孔内卡钻事故。根据地质状况和钻机性能，钻机在粘土地层中的进尺一般控制在4050cm，在砂层中的进尺一般控制在60cm左右，但必须采用双底板捞砂钻斗。 第 6 页 共 14 页 钻机定位系统和垂直控制系统 旋挖钻机一般采用全电脑控制系统，在操作室即可监控主桅杆、钻杆垂直度和进尺深度。 孔位对中： 通过主桅杆四边形调整系统、行走系统对中孔位中心，并锁定，在
9、钻进时，钻机旋转到孔位时自动锁定，可保证孔位的准确性。在操作时必须严格控制并随时检查， 这是确保孔位正确和不出现斜孔的主要措施。 在砂层中钻进 砂的土工特性决定在砂层中的钻进必须引起足够的重视。 根据试验结果调整护壁结构和钻进方式；对砂层较厚的孔，必须调整泥浆各项参数，调大比重、粘度、胶体率含量等。调整方式可采用钻斗携带膨润土至砂层位置提高砂层位置的护壁效果，防止塌孔。及时换用捞砂钻头，确保砂层全部提出孔外。 根据地质情况及时更换合适的钻头 旋挖钻机机组一般配备筒式普通钻头、筒式捞砂钻头、长螺旋钻头、短螺旋钻头、开岩钻头、螺旋磨岩钻头等多种型号，在施工中应根据具体的地质情况更换合适的钻头。 清
10、孔 当钻孔达到设计标高后，及时对孔位、孔径、孔深和孔形等进行检查确认，随即清孔。旋转钻机采用换浆法清孔，确认沉淀层厚度符合规定后，及时报请现场监理工程师检查签证。 B 冲击钻机成孔施工工艺 开钻前应注意的事项 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 第 7 页 共 14 页 膏、石块挤向孔壁，以加固护筒角。为防止冲击振动使邻孔坍塌或影响邻孔已灌注砼的凝固，必须等邻孔砼灌注完毕并达到一定的强度后方可开始钻孔。 冲击钻孔时宜用小冲程，孔底在护筒脚下3-4m后，可根据实际情况适当加大冲程。 在钻孔桩上部淤泥段，考虑采用冲抓钻
11、：一方面可防止坍孔，另一方面可以适当加快施工进度。 钻机钻进施工 钻机就位准确后开始钻进。 初始钻进时， 先在孔内注水， 加粘土，小冲程制浆， 进尺适当控制， 在护筒刃脚处小冲程、 高频率反复冲砸，使刃脚处有坚实的泥浆护壁， 钻至刃脚下1m后正常钻进。 钻孔作业时，注意地质变化，在变化处取渣样，编号保存。 冲击一段时间后，将冲锤提起，掏渣筒掏渣。在开孔阶段，为使钻渣挤入孔壁，待钻进4-5米后再掏渣。钻进进程中和掏渣后严格控制和保持孔内水头稳定，并注意观察，发现情况及时处理，并如实填写钻孔原始记录。 在钻进过程中，始终保持孔内水位高于地下水位或河水位2米左右。同时控制泥浆比重，在砂粘土地层钻进，
12、泥浆比重在1.05-1.15之间较好，既能获得较高的钻进速度，又能作到不塌孔；在易塌地层中钻进时，泥浆可提高到1.2左右，要适当降低成孔钻速，成孔过快易坍孔，必要时添加外加剂如CMC、纯碱等，以确保孔壁稳定。 桩孔钻至设计标高后,对成孔的孔径、孔深和倾斜度等进行检查满足要求后请监理工程师进行检查，为清孔做好准备。 抽渣时应注意的几个问题 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。 第 8 页 共 14 页 抽渣筒放到孔底后， 要在孔底上、 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，
13、每班开钻前检查钻头直径，若不符设计和规范要求应及时进行补焊，不宜中途修补，以免卡钻。准备备用钻头，轮换使用和修补。 检孔及清孔： 钻孔至设计标高后，使用长度和外径符合施工技术规范要求，用级钢筋制作的检孔器吊入孔内，检查孔径大小及垂直度等，得到监理工程师同意后采用换浆法清孔，清孔后，以开口铁盒检查泥浆，孔内沉淀指标应达到规范规定标准。清孔时，保持孔内水位在地下水位或河流水位以上1.01.5m防止坍孔。 C 正、反循环旋转成孔施工工艺 钻孔桩的施工应在距5米内的混凝土灌注桩完成后24小时后才能开始，以免干扰邻近桩混凝土的凝固。校正桩位后将钻机就位，桩机安设应稳固。 钻机就位对中后， 用全站仪进行复
14、核转盘中心与钻架上吊滑轮是否在同一垂直线上，若有偏差进行调整。 开钻前检查是否有弯曲钻杆，弯曲的钻杆不得使用。 连接好循环系统，开动泥浆泵循环2-3分钟，然后开动钻机，在循环沟内放置细砂筛，使泥浆经过筛子后漏回孔中。 钻孔采用减压钻进，即钻机卷扬机承受部分钻头和钻杆重力。在护筒刃角处应低压慢速钻进，使刃角处地层能稳固支撑护筒。 施工中，按照抽检频率检查泥浆指标情况，确保不塌孔； 经常检查钻头直径，发现磨损小于设计桩径时及时修补；检查回旋钻机顶端的起吊滑轮缘、钻盘中心和桩中心在同一铅垂线上，钻机底座是否水平，以保证桩身垂直度； 第 9 页 共 14 页 钻孔过程中应注意观察地质情况并做好原始记录
15、， 如果发现地质情况与地质勘探报告不一致，应及时报告，以便采取措施。 对于容易缩径的粘土层，要采取中等钻速，大泵量，稀泥浆的钻进方法。对于容易塌孔的砂土层要采取较大密度和粘度的泥浆，以提高泥浆悬浮、携带砂粒的能力，同时控制进尺，轻压、慢速、大泵梁、稠泥浆钻进，成孔后要减少孔口作业时间，尽快浇注混凝土。 为避免钻孔内泥浆柱的静压力而产生负压差，造成缩径或塌孔，每钻进一根钻杆之前，提升钻具至打完的钻杆长度后，以2-4m/min的速度下沉到底，这种做法俗称“划眼” 。经确认不至于放钢筋笼而造成障碍和不缩径后，继续加入钻杆正常钻进。 施工作业分三班连续进行，不允许中途停顿。如因故必须停止钻进时，不允许
16、将钻头停在孔底，以免沉渣埋住钻头。 施工若出现漏浆现象的处理方法：产生漏浆，不能保持孔内水头时，首先应集中力量加水，保持水头不下降。属于护筒漏浆时，用粘土在护筒周围填土加固，漏浆严重时返工重埋护筒。井下漏浆时，用泥膏填到不漏浆为止，并改进泥浆指标。 检测及清孔 钻孔至设计标高后，使用长度和外径符合施工技术规范要求，用级钢筋制作的检孔器吊入孔内，检查孔径大小及垂直度等，得到监理工程师同意后采用换浆法清孔，清孔后，以开口铁盒检查泥浆，孔内沉淀指标应达到规范规定标准。清孔时，保持孔内水位在地下水位或河流水位以上1.01.5m防止坍孔。 泥浆排放 对钻孔、清孔、灌注砼过程中排出的泥浆，根据现场情况引入
17、到适当地点进行处理，以防止对河流及周围环境的污染。水中钻孔桩采用军用浮箱做为泥浆循环池，多余的废浆运输至指定位置。 钢筋笼制作和吊装就位 第 10 页 共 14 页 使用的所有钢筋应具有出厂日期和质量证明书， 检验合格后才能使用。制作前先将主筋调直，清除钢筋表面油污和杂物等。 钢筋下料要准确控制下料长度。 钢筋笼制作采用钢筋加工场集中制作，每节长度不大于18m，对于大于18m的钢筋笼分节时应考虑主筋接头按规范要求错开及能在一定范围内移动主筋， 对接端预留一段螺旋筋不绑扎。桩基主钢筋笼各段之间主筋采用滚轧直螺纹连接，要求必须满足钢筋机械连接通用技术规程 。 加强筋弯制成型后点焊待加强筋和主筋连接
18、成一个整体后再施焊，加强筋点焊后必须用扳手消除弹性变形，焊工必须持证上岗。 钢筋笼在制作时要在平整的场地上进行， 场地用15cm厚的砼进行硬化，以保证制作的钢筋笼的整体直度和主筋焊接接长时的对位。用自制平板拖车托运至孔位处，吊装入孔，在井口连接接长。钢筋笼加工时在钢筋笼内部隔一定距离设置十字撑，以提高钢筋笼的整体刚度，防止钢筋笼在加工和运输过程中的变形。 当桩基采用声测管检测时，下放钢筋笼时应注意安装检测管。检测管采用钢管，连接方式为套管焊接连接，当钢筋笼分节绑扎时，检测管亦应根据钢筋笼长短分节连接， 检测管限位采用10钢筋加工成形，一侧与竖向主筋焊接，另一侧穿入套管钢管中，留有足够空隙利于检
19、测管自由转动。 并在检测管限位断面以上20cm处焊接8钢筋，防止检测管滑落孔中 （或采用10钢筋加工成形直接焊在加强箍筋上） 。管底采用钢板焊封，检测管对接完成后即将管身与钢筋焊接在一起。 管顶高出桩顶50cm， 灌满水后用木塞封堵， 防止灌桩时砼灌入。详见下表。 钻孔灌注桩钢筋笼制安误差控制表 名 称 误 差 名 称 误 差 名 称 误 差 主筋间骨架倾斜度 骨架顶端高20mm 第 11 页 共 14 页 箍筋间骨架保护层厚度 骨架底面高50mm 骨架外骨架中心平面位 二次清孔工艺 钢筋笼下放到位固定后，立即安放导管。导管采用钢管制成，接头为快速螺纹接头。导管使用前做水密、承压及接头抗拉试验
20、，然后用汽车吊逐段吊装接长、下放，导管下端距孔底的距离满足设计和规范要求。 混凝土导管安放完后，若孔底沉碴厚度不满足设计要求，利用导管进行二次清孔，使沉碴厚度、孔内泥浆性能满足设计及规范要求。清孔时及时向护筒内补充优质泥浆，确保护筒内水头，并取样检测，经监理工程师现场检验合格后，立即拆除吸泥弯头，开始浇筑水下混凝土。 灌注混凝土 A 砼材料要求以及导管、漏斗、储料斗的制备 组成砼的碎石、砂的级配良好，最大颗粒尺寸的选择以适合结构物尺寸，钢筋间距及砼拌和、装卸、浇注及操作为准。集料中的杂物含量，符合规范要求，必要时清洗和过筛，以除去有害杂质。 拌制砼用水在使用前做水质化学分析， 试验按有关规定进
21、行。 砼所用水泥符合设计及施工规范的规定，所有水泥都必须经合格分供方评定后，从批准的厂家进货；水泥进场时，必须附有水泥出厂合格证，并且经本单位中心试验室检验合格。 导管、漏斗和储料斗的制备 导管是灌注砼的重要工具，用3mm厚钢板卷制焊成，其直径按桩长、桩径和每小时需要通过的砼数量决定，不得小于250mm，导管分节长度便于拆装和搬运、并小于导管提升设备的提升高度，中间节一般长2m左右， 下端节可加长至4-6m， 漏斗下可配长约1m的上端节导管，以便调节漏斗的高度。 中间节两端焊有法兰盘， 以便用螺栓互相连接。 第 12 页 共 14 页 法兰厚度10-12mm，法兰边缘比导管外壁大出40-50m
22、m，法兰上有直径12-16mm的螺栓孔6-8个。在一端法兰附近焊有小吊耳一对，备栓挂钢丝绳用，上下两节法兰间垫以4-5mm厚橡胶垫付圈，其宽度外侧齐法兰盘边缘，内侧稍窄于法兰内缘。 漏斗用2-3mm厚的钢板制成圆锥形或棱锥形，在距漏斗上口的15cm处的外面两侧对称地焊吊环各一个，圆锥形漏斗上口直径取800mm，高为900mm；锥形漏斗结构尺寸为10001000800mm，插入导管的一般长度均设15cm。 储料斗采用3mm厚钢板及加劲肋制做，底部做成斜坡，出口设闸门，活动溜槽设在储料斗出口下方，溜槽下接漏斗。 B 砼的拌和及运输 混凝土的拌和采用拌和站集中拌和，混凝土运输车运送。 C 钻孔桩砼灌
23、注 水下混凝土灌注采用导管法，混凝土灌注应在钢筋笼吊放完成，各项检测数据合格后立即开始， 钻孔桩灌注前， 应计算初灌的灌注量，确保初灌埋管的成功。 砼在拌和站集中拌和，导管灌浇。采用砍球法灌注混凝土，确认初存量备足后，即可剪断隔水塞铁丝，灌入首批混凝土。同时，观察孔内返浆情况，测定埋管深度并作好记录。 灌注砼接近桩顶部位时，为了严格控制桩顶标高，计算混凝土的需要量，严格控制最后一次混凝土灌入量。 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，不能中途停工； 在灌注砼过程中， 随时探测砼高度， 及时拆除或提升导管，注意保持适
24、当的埋深，导管埋深一般保持在24m，最大埋深不大于6m。 灌注砼注意的几个问题 导管下端距桩底控制高度为0.30.4m；在一切工作就绪，经 第 13 页 共 14 页 量测孔底沉淀层超标时，采用射水（射风）管冲射3-5min。 导管埋入砼的深度在任何时候不小于1.0m。 水下灌注砼的实际桩顶标高应高出桩顶设计标高0.51.0m。 混凝土强度应满足设计要求， 每根桩基应制作不少于2组混凝土抗压强度试件，应按相关施工技术标准的有关规定检验混凝土强度；每根基桩均须采用无损法或超声波检测混凝土浇筑质量，发现桩的质量有异常现象或设计有要求时，应钻取混凝土芯样进行检查，对拄桩应钻到桩底下0.5m。 严禁导
25、管漏水或导管底口进水（即封不住底）而造成断桩事故，保证施工质量。 当砼灌注完毕后，待桩上部砼开始初凝，解除对钢筋笼固定措施，保证钢筋笼随着砼的收缩而收缩，避免粘结力的损失。 混凝土灌注至桩顶后，即将表面已离析混合物和水泥浮浆等清除干净。 清理桩头 等桩头砼强度达到设计值的25%时，立即拆除护筒并凿除桩头多余砼至桩顶设计标高。凿除桩头砼采用人工手工凿除，不采用爆破或其它影响桩身质量的方法进行。 二、结束语： 综上所述，为了不断提高建设工程钻孔灌注桩的质量，监理单位应从以下几个方面进行严格控制并不断进行研究、改进和提高： (l)对施工单位钻孔设备钻头的切削性能、泥浆的处理设备等与施工效率和质量有关的机具、仪器等都应进行检查。 (2)不同的施工方法其效率和质量有很大差异，监理应从施工方法着手进行预先控制。 第 14 页 共 14 页 (3)认真研究质量检测设备的准确性和可靠性，如大小应变动测的适用范围等。 检测结果不准确易引起纠纷， 处理不当会降低安全度，留下工程隐患。 (4)提高和完善管理水平，应以工序控制和事前控制为主，建立系统化的动态管理制度和方法。 (5)桩的施工过程中既要做到严格监理、关键工序进行旁站，又要热情服务，把质量隐患消除在萌芽中。
