钻孔灌注桩的施工方法

时间：2024-07-28

谢培荣

（厦门中联永亨建设集团有限公司，福建厦门 361000）

0 引言

目前，地方政府颁布了限制挖孔桩基础的相关政策，挖孔桩最终必定被钻孔桩所替代，并且在不同领域广泛应用钻孔灌注桩，现如今，该施工工艺已经比较成熟，不过，当开展实际施工时，对于钻孔灌注桩而言，许多环节都会影响其施工质量，任何一个环节出错都会引出质量问题，而该工艺本身也有所缺陷，孔底沉渣及桩身垂直度等都极易导致施工质量问题出现，因此必须对其做到足够重视。

1 钻孔灌注桩施工成孔过程

1.1 成孔的方法

（1）干作业成孔

在地下水位较低并且成孔深度内没有地下水的土质中，干作业成孔法较为适用，可以直接取土成孔。现在应用率较高的是螺旋钻机成孔。施工全过程包括八个步骤，分别为清理现场、放线定位桩的测量、桩基就为、取土成孔、底部沉渣清理、查验成孔质量、钢筋笼吊装以及孔内混凝土浇筑。在施工过程中，需要注意四方面的问题。其一，在钻孔刚开始便需要使钻杆处于垂直状态，并且正确设定位置，尽量避免由于钻杆晃动而导致孔径增大、孔底虚土增多。其二，如果发现钻进难度大及钻杆晃动等现象，需要及时提钻检查，将存在地下的障碍物清除出去，有效防止钻孔机具被损坏以及桩孔发生偏移。其三，在钻进时，将位于孔口的粘土随时清除出去，如果碰见相关异常情况，需要在第一时间停下，与相关单位共同研究解决。其四，当钻头钻进硬土层后，极易导致钻孔倾斜偏移，应该提钻从上至下多次扫钻，从而将硬土除去。

（2）泥浆护壁成孔

泥浆护壁成孔可以分成回转钻机成孔、潜水钻机成孔与冲击钻成孔。

1）回转钻机成孔

按照泥浆循环方式，还可以将回转钻机成孔分成正循环回转钻机成孔与反循环回转钻机成孔。

首先是正循环回转钻机成孔，合理应用钻机回转装置，使其带动钻具旋转，由此对除去一定数量的硬土，并且通过泥浆泵将清水输送到钻杆，清理好孔底，在钻杆和孔壁两者间存在一定环状空间，带有岩屑的清水沿这一空间上升，由孔口向沉淀池流动，在沉淀池经过相应沉淀净化后重复应用，进而构建起正循环排渣系统。在持续排出钻渣的同时钻孔一直向下拓展，最终到达预设孔深。针对泵吸反循环而言，砂石泵具有较强抽吸功能，该循环方式直接对其应用，促使存在钻杆中的水流上升，进而构建起反循环排渣系统[1]。对于喷射反循环，一定量高速水流从射流泵流出，该循环通过对其应用产生负压，促使存在钻杆中的水流上升，进而形成反循环。最后是气举反循环，将压缩空气输送其中，由此实现水循环，在钻杆中，同时存在水流与液体，并且部分液体还存在钻杆外侧，而水流上升速度与液体重度差密切相关，当孔深增大时，效率也随之提高。

2）潜水钻机成孔

该设备的工作部分为减速机、封闭防水电机与钻头，这一部分潜入到水中。其具有鲜明优势，主要包括体积小、灵活移动以及快速钻进等，能够钻进50米，在地下水位高的多种土质中都比较适用，比如砂土、淤泥土与粘性土等。成孔排渣方式有两种，分别为正循环、反循环排渣。首先是正循环，随着钻头的高速旋转切削淤泥，通过泥浆泵输送泥浆，使其到达钻头底部，然后强力排出，并且混合进碎泥渣，沿着孔壁向上输送泥土，由溢流孔排出去。然后是反循环排渣，主机带领砂土泵同时潜入到孔中，然后从孔内将碎泥渣排出去。

3）冲击钻成孔

该成孔方式适用于岩土层，在成孔过程中，向上提升钻头，然后利用自由下落产生的冲击强度将岩层破碎，再通过掏渣筒将孔中的碎渣取出来。

1.2 套管成孔

（1）振动沉管成孔

该成孔方法适用于淤泥质土及粘性土等。在施工之前首先将桩机设置好，而活瓣位于桩管下端，将其套入桩靴中，与桩位对齐，缓慢压进土内，然后打开沉管。

（2）锤击沉管成孔

在杂填土层以及黏性土中较为适用。在施工过程中，利用桩架将钢套管吊起来，使活瓣处于关闭状态，套入桩靴中。再将套管徐徐放下，并且压进土中。将桩帽扣在套管上方，确保套管和桩锤处于统一垂直线，切忌套管偏移超过0.5%，此时便可起锤沉套管。

1.3 泥浆的制备

钻孔泥浆主要有三项组成部分，分别为水与粘土以及添加剂，并且存在冷却钻头、浮悬钻渣与润滑钻具，使静水压力有所增大，同时孔壁上也形成了一层泥皮，将孔内和孔外的渗流隔断，尽可能避免坍孔现象出现。部分泥浆经过调制成为钻孔泥浆，并且还有部分泥浆已得到循环净化，两部分泥浆需要以钻孔方法以及地层实况为依据，合理设定泥浆配比，如果所调制的泥浆过稀，会降低排渣与护壁效果。反之，弱化钻头冲击力，导致钻进更缓慢[2]。

2 钻孔灌注桩成桩过程

2.1 清孔及吊装钢筋笼

（1）清孔

对于桩身的垂直度和成孔装置的数量，钻孔的各种参数与之息息相关，包括深度、孔形、直径以及位置。所以，在钻孔过程中，不仅要时时监督，还应该在钻进深度达到预期后详细检查钻孔各参数。如果所有参数达标，需要在第一时间清理孔底，如若不然，时间一长将导致泥浆沉淀，进而出现钻孔坍塌现象。若是孔壁坍塌概率大，当进行混凝土水下灌注之前，应该严格控制沉渣厚度，使其不超过三十厘米。如果孔壁坍塌的概率低，应该使沉渣厚度不超过二十厘米。于柱桩而言，当进行射水之前，应该使沉渣厚度不超过 5厘米。通过灵活应用各种钻进实现清孔的目的。一般情况下，所应用的方法为抽渣筒、反循环旋转机真空吸泥机等。在应用吸泥机清孔时，只需要少数设备，方便操作，并且清孔效果较好，不过要将其应用于稳定性差的土层，需要慎重。

（2）吊装钢筋笼

利用吊车吊起位于方木上的钢筋笼，在此过程中使大勾设定两个固定点，确保钢筋笼顶端处于稳定状态，并且小勾在钢筋笼中间位置起吊。然后是长骨架，在未起吊时，将两根杉木杆临时设置于骨架中，由此增大骨架刚度。首先从中间起吊，然后同端点一起起吊，当骨架从地面离开，停止中间点起吊，将端吊点提升，在到达孔口后下方钢筋笼，将骨架准确放进孔口中。

2.2 灌注水下混凝土

在灌注水下混凝土时，所应用的方法通常为钢导管。根据桩径的大小确定导管管径，主要组成部分为内径在200毫米到350毫米之间的管子，通过带有垫圈的法兰盘进行导管连接，并且做好其水密、接头抗拉以及承压试验。当刚开始灌注时，在导管底部到孔底这段位置，预留250毫米到400毫米的空间。严格控制第一次灌注混凝土数量，使其符合导管首次埋深。在灌注全过程中，应该使出料口伸进已完成灌注的混凝土中，其深度大于等于两米，由此避免管内渗入泥浆。同时，对于孔中混凝土面层，应该实时测量其高程，在第一时间适当调整面层和出料口的位置。在任何时间，应该确保管底处于混凝土顶面下两米[3]。