反循环钻孔灌注桩施工控制要点

作者：陆长春

来源：《城市建设理论研究》2014年第31期

        摘要：本文讲述了反循环钻孔灌注桩的施工准备、施工操作工艺及施工过程中的控制要点。

        关键词：桩机；护筒；泥浆；钻孔；清孔；砼浇筑

        中图分类号：U443文献标识码： A

        1工程概况

        某工程采用反循环钻孔灌注桩，桩径为800mm，砼标号为C30，采用水下混凝土。根据设计地质钻孔勘探，采用中风化片麻状片岩层作为持力层，钻孔深度约20米。

        2施工准备阶段

        施工前应先场地查勘工作，如有妨碍施工或对安全有影响的，应先清理，移位或妥善处理后方能施工。规划布置施工现场时，应首先考虑泥浆池循环、排水、清渣系统的安设，以保证反循环作业时，泥浆池循环通畅，污水排放彻底，钻渣清除顺利。施工前应做好场地平整工作，对不利于施工机械运行的松散场地，必须采取有效的措施进行处理。雨季施工时，要采取有效的排水措施。应具备施工区域内的地质报告，经会审确定的施工图纸、施工组织（或方案），钢筋等原材料的出厂合格证及其复试报告，砼配合比设计报告及其有关资料。施工主要管理人员和技术人员认真学习和熟悉设计图纸，充分了解设计意图和技术要求，并提前进行技术交底。

        3桩机的选择、安装与定位

        桩机是钻孔灌注桩施工的主要设备，可根据地质情况和各种桩机的应用条件来选择桩机及钻具。桩机的基础如果不稳定，施工中易产生桩机倾斜、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，再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桩机，桩机位置的偏差不大于2cm。对准桩位后，用枕木垫平桩机横梁。

        4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。钻孔内应保持比地下水位高的水头，增加孔内静水压力，防止坍孔。在测量组放样后，在纵横向的每一侧引两个控制桩，两个控制桩间距2米，钻孔时用于控制轴线偏位。控制桩引好以后，拉好十字线，用线锤将钻机钻头调整到十字线中心的位置。护筒要求坚固耐用，不漏水，其内径应比钻孔直径大（约20-30cm，），长度约2~3m，一般常用钢护筒。护筒内的水位要高出自然地下水2m以上，以确保孔壁的任何部分均保持0.02N/mm2以上的静水压力保护孔壁不塌陷，且高出地面0.3m，以便泥浆循环；同时护筒有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和钻头导向作用等。护筒埋设后，其周围0.5~1.0m范围，采用粘性土夯填密实，避免钻孔过程中漏浆。护筒埋设后，其平面位置偏差不大于2cm，倾斜度不大于0.5%。

        5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（如遇到较好土层可采取自成泥浆护壁）及经过循环净化的泥浆，应根据地层情况来确定泥浆比重，并应视地层变化或操作要求机动掌握，在粘土和淤泥层中，泥浆比重取1.2—1.3；在砂和砂、砾等容易塌孔的土层中，泥浆比重必须保持在1.3—1.4。泥浆比重小，护壁效果差；泥浆比重大会削弱钻头冲击功能，降低钻进速度。

        6钻孔

        钻孔是一道关键工序，在施工中必须严格按照操作要求进行，才能保证成孔质量，首先要注意开孔质量，为此必须对好中线及垂直度，并压好护筒。砂石泵起动后，应待反循环正常后，才能开动钻机慢速回转下放钻头至孔底。开始钻进时，应先轻压慢转至钻头正常工作后，逐渐加大转速，调整加压力，以不造成钻头吸口堵水为限度。当钻头穿过护筒底1m以下后，再以正常钻速、钻压钻进。在施工中要注意不断添加泥浆和抽渣，还要随时检查成孔是否有偏斜现象。钻进时应认真仔细观察进尺情况和砂石泵的排水出渣情况；排量减少或出水中含钻渣较多时，应控制钻进速度，防止因泥浆比重太大而中断反循环。加接钻杆时，应先停止钻进，将钻具提离孔底80～100mm，维持泥浆循环1～2min，以清洗孔底并将管道内的钻渣携出排净，然后停泵加接钻杆。钻杆连接应拧紧上牢，防止螺栓、螺母、拧卸工具等掉入孔内。钻进时如孔内出现坍孔、涌砂等异常情况，应立即将钻具提离孔底，控制泵量，保持泥浆循环，吸除坍落物和涌砂，同时向孔内输送性能符合要求的泥浆，保持水头压力以抑制继续涌砂和坍孔，恢复钻进后，控制泵排量不宜过大，避免吸坍孔壁。钻进达到要求孔深停钻时，应维持泥浆正常循环，清洗吸除孔底沉渣为止。起钻时应注意操作轻稳，防止钻头拖刮孔壁，并向孔内补入适量泥浆，稳定孔内水头高度。鉆孔质量须满足下列要求：a、平面位置：群桩不大于100mm，单排桩不大于50mm。b、钻孔直径：不小于设计孔径。c、倾斜率：不大于1%。d、深度：对于摩擦桩不小于设计要求。所以钻好的孔应及时清孔，下放钢筋笼和灌注水下混凝土。钻孔的顺序也应该事先规划好，既要保证下一个桩孔的施工不影响上一个桩孔，又要使钻机的移动距离不要过远，同时不能扰动附近土层而影响邻孔的稳固。

        7清孔

        钻孔的深度、直径、位置和孔形直接关系到成桩质量与桩身曲直。为此，除了钻孔过程中密切观测监督外，在钻孔达到设计要求深度后，应对孔深、孔位、孔形、孔径等进行检查。在终孔检查完全符合设计要求时，应立即进行孔底清理，避免隔时过长以致泥浆沉淀，引起钻孔坍塌。清孔后，其孔内泥浆、孔底沉渣厚度须符合下列要求：泥浆比重1.1~1.15；粘度17~20（Pa·S）；含砂率≤2%；胶体率＞98%；孔底沉渣厚度：不大于50mm。

        8钢筋笼的制作及安装

        钢筋笼的制作应按设计及规范要求进行，每一断面接头率不大于50%。钢筋笼标准分节长度为9m，其底节和顶节长度根据钢筋骨架总长度而定。为防止钢筋笼起吊及运输过程的变形，须采取有效措施：钢筋笼加强箍筋处加焊临时十字支撑，以增强其刚度，并在吊放桩孔过程中依次拆除；钢筋笼起吊时，采用大小钩进行空中翻身或采用2台吊机抬吊，避免起吊过程中钢筋笼弯曲变形。钢筋笼四周设置凸出的定位钢筋或弧形定位砼垫块来保证钢筋保护层厚度。

        9浇注砼

        桩孔应随钻随灌，成孔后不要过夜，及时浇注砼。砼采用垂直导管法浇注，导管采用φ250~φ300mm的钢导管。导管使用前，须计算确定管节后预拼，并进行水密、承压及接头抗拉试验，试验时的水压大于孔底压力的1.5倍，并使导管底部距孔底预留250~400mm的空间。安放钢筋笼和混凝土导管后，检测泥浆比重、黏度、含砂率。若不合格，再用导管压浆进行二次清孔，合格后方能进入水下混凝土浇筑工序。二次清孔完成立即进行砼浇注工作。首批砼浇注采用拨球法灌注。拨球浇注前，砼储存量须大于4m3（必要时需用公式V≥πd2h1/4+πD2Hc/4确定），以保证首批砼浇注后，导管埋深大于1.0m。砼浇注须连续地进行，否则易出现断桩现象。在整个浇注过程中，应经常量测孔内砼面层的高程，作好砼浇注记录，控制导管埋深在2~4m。任何情况下，导管埋深不少于2m，且不大于6m。孔内砼面位置的控测，采用重锤探测。砼浇注到桩顶上部5 m 以内时，不再提升导管，待浇注至规定标高一次提出导管，拔管采用慢提及震动，以保砼密实。砼浇注，应保持正常的浇注速度，尽量缩短导管拆除时的间断时间，防止堵管事故发生。浇注砼时，孔口溢出的泥浆应引流至适当地点。孔身砼浇注至设计桩顶标高后，应加灌0.5~1.0m，以保证桩头砼强度和与承台的连接质量。砼浇注是钻孔灌注桩施工最重要、最关键的工序，必须引起高度重视。浇注砼前，应进行详细的技术交底。同时对砼浇注过程中可能出现的浇注事故，应采取有效的预防和紧急处理措施，确保水下砼浇注质量。