浅谈正循环钻孔灌注桩的施工工艺

摘要：灌注桩是桥梁施工中常见的一种基础，本文结合工程实践经验，对正循环钻孔灌注桩的施工工艺进行了较为详细的介绍。

关键词：钻孔，清孔、钢筋笼、灌注砼

中图分类号： U443.15+4 文献标识码： A 文章编号：

概况

灌注桩简况

工程设计桩型为摩擦型桩，要求桩基清孔后，桩底沉渣厚度不大于24cm。设计桩径为1.2m，桩长37.0-37.4m，数量14根。钻孔灌注桩采用C30水下混凝土。

工程水文

拟建场地内浅层地下水为第四纪松软层孔隙潜水，地下水补给主要来源于河水及大气降水，地下水水位随河水位、季节变化。勘察期间进行了地下水位测量，钻孔内初见水位标高为1.09～1.51m（85国家高程，后同），稳定水位标高1.20～1.60m。

根据地方水文地质资料，场区内最高地下水位标高约为2.2m，最低地下水位标高约为0.7m左右，水位变化幅度约1.5m。

工程地质

拟建场地46.0m勘探深度范围内地层自上而下可分为9个工程地质单元体。第1工程地质单元体为第四纪全新世新近人工堆积物及河沟淤泥；第2～第9工程地质单元体为第四纪全新世长江三角洲相沉积物。

正循环钻机适用范围及作业原理

正循环钻机施工工艺比较简单,容易操作，适用于粘土、粉土、砂土、碎石机风化岩等地层。一般通过泥浆的循环以保护钻井井壁和出渣。正循环钻机的泥浆由泥浆泵从泥浆池里抽到钻杆里,通过钻杆不断的输送到钻井里,然后从钻井井口自然的排出来,同时把钻渣带到地面上来。

施工

作业准备

资料准备

收集并研究工程水文资料、地质资料，勘察报告，确定选用合适的施工机械；桩机临近有高压线时，一般采用换钻机或降低作业平台标高等方法确保桩机与施工的安全距离；及时做好技术及安全交底工作。

场地平整

首先，清除灌注桩施工区域的障碍物以满足测量放线的要求；再根据技术控制要求，构筑桩基施工平台。

测量放线

测量人员根据建设单位提供的设计图和导线网，准确的测放基线，基点及桩位；基准点妥善保护，定期复测，确保基准点的精度。

护筒

护筒制作、埋设

钻孔桩设计桩径为1.2m，根据经验，护筒直径为Ø1.4m，护筒单节3m长。

钢护筒采用人工埋设，要求埋设的护筒位置准确、垂直、稳固，护筒中心与桩中心重合（有偏差时，偏差不得大于2cm，倾斜偏差不大于1％），护筒埋设深度约2.7米，护筒高出地面0.3米，并且高出地下水位1.5-2.0米。护筒与孔壁间隙用粘土捣实，防止松动、漏水。

钻机就位

钻机采用正循环钻机，钻机就位前由技术人员对原定桩位进行复核，桩位偏差要求小于1cm，用“＋字线”定位，钻机就位：要求钻机支垫牢固，钻尖对中(偏差小于20mm)，钻杆垂直(钻孔垂直度偏差不得大于1/300)。

泥浆调制

现场布置1个沉淀池和1个泥浆池，沉渣池的容量大于2根钻孔桩的体积。泥浆制备采用高塑性粘土并根据工艺和穿越土层情况进行配合比设计。钻孔开始阶段，泥浆由水、粘土和添加剂按适当配合比配制而成，中间及后期的钻孔泥浆采用已完成基桩的泥浆。泥浆护壁施工期间，泥浆面高出地下水位1m以上，清孔要不断置换泥浆，确保孔壁稳定和钻孔出渣。

钻孔

在钻孔过程中，及时捞取钻渣，分析地质变化情况，以便调整钻进速度和泥浆指标。及时清除钻渣，以免影响泥浆循环，严密观察钻进情况，有无跳钻，失水过快，钻进速度异常及大量气泡上翻等情况，如果发现，立即停钻分析原因及时处理，以保证成孔质量和施工顺利进行。另外观察孔内水头高度，检测泥浆指标，检查钻杆轴心位置及钻杆垂直度等是否满足规范要求，及时填写原始记录。

在正常钻进时，泥浆比重要求为1.1～1.2，泥浆粘度要求18～22S，含砂率＜8％，钻进时做好泥浆比重，泥浆粘度及含砂率的检测。正常施工时，大量泥砂在沉淀池沉淀下来，需要及时清理，可将废浆暂时储存，调节外运，以保持场内清洁。

（3）钻孔分班连续作业，并填写钻孔施工记录。钻孔泥浆必须检测和试验，不可仅凭经验办事；关注钻孔的地层变化，在地层变化标高达到时，捞取渣样，并与勘察资料核对。

（4）钻进过程中采用增重减压钻进，保持孔底承受的压力不超过钻具重量之和（扣除浮力）的80%，以避免斜孔、弯孔和扩孔现象。

（5）在钻孔排渣、提钻头除土或因故停钻时，保持孔内具有规定的水位和要求的泥浆相对密度和粘度。处理孔内事故或因故停钻，将钻头提出孔外。

（6） 根据以往施工钻孔施工经验，成孔过程中，做好泥浆的维护管理工作。每0.5小时测一次泥浆的比重、含砂率及粘度25S。

清孔

成孔后检查孔深、孔径，符合要求后方可清孔。根据沉淀厚度≤24的设计要求，确定采用正循环泵吸方式清孔。值得注意的是：清孔的目的是清除底部沉淀土，不可理解为洗整个孔，从而引发人为扩孔的行为。

在清孔过程中，以相对密度较(1.03～1.1)的低含砂率优质泥浆沿井壁注入，将钻孔内的悬浮钻渣和相对密度较大的泥浆换出，清孔时要保持孔内水头，防止坍孔。清孔后，孔口、孔中部和孔底提出的泥浆相对密度为1.03～1.1，粘度为17～20S，含砂＜2%；胶体率＞98%，孔底沉淀土厚度不大于24cm。

钻孔检查

钻孔在终孔和清孔后，对孔径、孔形和倾斜度进行测定，测试检查合格后，书面上报监理工程师复查，并做好下放钢筋笼的准备。

钢筋笼

钢筋笼的制作、运输和吊装施工必须采取适当的加固措施，以防钢筋笼变形。

桩基钢筋笼分段插入桩孔，各段主筋采用焊接，相邻钢筋焊接位置错开位置。定位钢筋每2米设置一组，每组4根沿周长等分布置。

吊放钢筋笼时，不得碰撞孔壁，就位后采取加固措施固定钢筋笼位置。

灌注砼

桩孔检验合格，吊装钢筋笼完毕后，安装导管浇筑混凝土。导管内壁光滑圆顺，直径为20cm，节长2.8m,导管不得漏水。使用前进行拼装、试压，试压压力为孔底静水压力的1.5倍；导管轴线偏差不超过孔深的0.5%，且不大于1cm，导管采用螺丝扣接头，且具备防松脱装置；使用的隔水球具备良好的隔水性能，并保证顺利排出；开始灌注混凝土时，导管底部距离孔底的距离为30-50cm，导管一次埋入砼灌面下不少于0.8m,导管埋入砼深度为2-6m。

首批灌注桩混凝土事先计算好混凝土的数量，以满足导管首次埋设深度（≥0.8m）和填充导管底部（30～50cm）的要求。

运到灌注现场的混凝土，其和易性、坍落度等性能指标必须符合要求。 一般水下灌注砼坍落度宜为18～22cm。

首批混凝土拌合物下落后，连续灌注。

灌注过程中，导管的埋设深度控制在2～6米，并经常测探井孔内混凝土面的位置，及时调整导管埋深。

灌注混凝土时，为防止钢筋混凝土骨架上浮，在混凝土面距钢筋骨架底部1米左右时，降低灌注速度。当混凝土面升至骨架底口4米以上时，提升导管，使导管底口高于骨架底部2米以上，即可恢复正常速度灌注。

灌注的桩顶标高高出设计0.5米，多余部分在承台施工前凿除。

灌注砼施工必须做灌注记录。

检测

对每根桩进行低应变检测，检测方法采用反射波法。检测结论为：混凝土波速3894m/s-4133m/s，平均波速为3995，分类指数为Ⅰ类（2L/c时刻前无缺陷反射波，有桩底反射波），确认桩身无缺陷。及时收集灌注桩砼试压块报告，确定灌注砼强度符合要求。

结束语：

不同的设计桩径、桩长、水文条件、地质条件及现场施工环境采用的钻孔机械和相应的施工处理方法会有不同。作为一个专业的工程人，必须因地制宜，针对不同的情况采取适宜的办法，以确保灌注桩质量得到很好的控制。