钻孔灌注桩施工技术

灌注桩:通过机械或人工在桩位上直接钻孔，在孔内放置钢筋，灌注混凝土而形成的桩。

与预制桩相比，灌注桩不受地层变化的限制，不需要接桩和截桩，节省钢材，振动和噪音低。

根据成孔方法，灌注桩分为泥浆护壁钻孔灌注桩、沉管灌注桩、干式钻孔灌注桩、人工挖孔灌注桩等。

1.人工挖孔灌注桩施工工艺？

大直径灌注桩是人工开挖，放置钢筋笼，灌注混凝土形成的桩基，也称墩基础。由承台、桩身和扩大头组成(图2-31)，穿过深厚的软土层，直接坐在坚硬的岩石层上。

优点是桩径大，承载力高；施工时，可在孔内直接检查成孔质量，观察地质土质变化；桩孔深度根据地基土层实际情况控制，桩底清孔清渣彻底干净，容易保证混凝土浇筑质量。？

图2-31？带混凝土护圈的挖孔桩

1)施工技术

人工挖孔桩护壁常采用现浇混凝土护壁、钢护筒或沉井护壁。当采用现浇混凝土护壁时，施工流程如下:

(1)确定桩位，放线。

②土方开挖。开挖分段进行，每段高度视土墙垂直承载力而定，一般为0.5 ~ 1.0。

m，开挖直径为设计桩径加上两倍护壁厚度。开挖顺序为自上而下，先中间，后洞边。

(3)支撑墙模板。模板的高度取决于每段开挖土方的高度，一般为1。

m，由4-8个活动模板组成。挡土墙厚度不应小于100mm，一般取D/10？+ ?5cm(D为桩径)，第一井圈护壁厚度应比以下各段增加100 ~ 150。

Mm，上、下两段挡土墙可用长约1 m的φ6-φ8钢筋拉结。

(4)将操作平台放在模板顶部。平台可以用角钢和钢板做成半圆，两者一起构成一个整圆，用于临时放置混凝土和浇筑混凝土。

⑤浇筑挡土墙混凝土。挡土墙混凝土的强度等级不应低于桩身混凝土的强度等级，并注意浇捣密实。

真实的。根据土层的渗流情况，可以考虑使用速凝剂。不得在模板被桩孔内的水淹没的情况下浇筑护壁混凝土。每段挡土墙应在同一天连续施工。上下挡土墙的搭接长度应不小于50 mm

6.拆除模板，继续下一节施工。通常，当浇注混凝土24时

h后，即可拆模。护壁如发现蜂窝、孔洞、漏水等情况，应及时加固封堵，防止孔外的水通过护壁流入桩孔。当挡墙达到质量要求后，即可开挖下一段土方，然后将模板浇筑到挡墙混凝土中，以此类推，直至挖至设计要求的深度并压实。

设计并扩展底部。

⑦安放钢筋笼，浇注混凝土。当孔底有水时，应在浇筑混凝土前清除。当混凝土浇注到钢筋上时，

当达到底面设计标高时，再次安放钢筋笼，继续浇筑桩身混凝土。

2)施工注意事项

(1)桩孔开挖，当桩间距小于2倍桩径且小于2.5时。

m，应采用区间开挖。排桩跳挖最小施工净距不得小于4.5 m，孔深不得大于40 m

(2)每段挖土后，必须用吊线检查中心线位置是否正确，桩孔中心线平面位置偏差不得超过50？Mm，桩的垂直度偏差不超过65438±0%，桩径不小于设计直径。

(3)防止土壁坍塌和流沙。如果开挖遇到松散或流沙土层，可减小每段的开挖深度(取0.3-？0.5

m)或采用钢护筒、预制混凝土沉井等。作为挡土墙，穿过此土层后再按一般方法施工。流沙现象严重时，应采用井点降水。

(4)灌注桩身混凝土时，应注意清孔和防止积水。桩身混凝土应一次性连续浇筑，不得施工。

为了防止混凝土离析，宜一前一后浇筑混凝土。如果通过挡土墙的地下水流入量太大而无法排出，则应采用导管法灌注水下混凝土。

⑤必须制定安全措施。

A.施工人员进洞时必须戴安全帽。当有人在孔内工作时，必须有人监督和保护孔。

b .孔内必须设置应急软梯，供人员上下井；电动葫芦、吊笼等。使用应安全可靠，并配备自控设备。

动态夹紧安全装置；不得用麻绳、尼龙绳悬挂或上下踩踏井壁法兰；电动葫芦在使用前必须测试其安全起重能力。

c .每天开工前必须检测井下有毒有害气体，并采取足够的安全防护措施。当桩孔开挖深度超过10m时，应有专用设备向井下送风，风量不应小于25 L/s。

d .护壁应高出地面200 ~ 300mm，防止杂物滚进孔内；洞口周围应设置0.8m高的护栏。

E.洞内照明采用12V以下的安全灯或矿灯。所用电器必须有严格的接地、接零和漏电保护器(如潜水泵等。).

2.钻孔灌注桩施工技术

1)干钻孔灌注桩

(1).干钻孔灌注桩的施工工艺如图2-17所示。

(2).干式成孔一般采用螺旋钻机钻孔。螺旋钻头外径分别为400mm、500mm、600mm，钻孔深度分别为12m、10m、8m。适用于成孔深度内无地下水的一般粘土层、砂土和人工填土地基，不适用于有地下水的土层和淤泥质土。

(3)钻机就位后，钻杆应垂直对准桩位中心，钻孔时应先慢后快，以减少钻杆的晃动，及时纠正钻孔的偏差或位移。

(4)钻至所需深度后，清除孔底的泥土。清孔的目的是将孔内的浮土和虚土取出，减少桩的沉降。方法是钻机在原深度空转清土，然后停止转动，提钻卸土。

(5)钢筋骨架的主筋、箍筋、直径、根数、间距及主筋保护层应符合设计规定，并应绑扎牢固，防止变形。用导向钢筋送入孔内，同时防止泥土、杂物落入孔内。钢筋骨架就位后，应立即浇筑混凝土，以防塌孔。浇筑时应分层浇捣，每层厚度为50 ~ 60 cm。

图2-17？螺旋钻机钻孔灌注桩施工流程示意图

(a)用钻孔机钻孔；(b)放置钢骨架；(c)浇注混凝土

2)泥浆护壁钻孔灌注桩

泥浆护壁是一种用泥浆保护和稳定孔壁的机械钻进方法。它通过循环泥浆将切割下来的泥浆碎屑悬浮起来，排出孔外，适用于有地下水和无地下水的土层。

成孔机械包括潜水钻机、冲击钻机、冲抓锥等。

泥浆护壁钻孔灌注桩施工工艺:确定桩位、埋设护筒、桩机定位、泥浆准备、机械成孔(潜水钻机、冲击钻机等)。)、泥浆循环清渣、清孔、安放钢筋骨架、水下混凝土浇筑。

？

(1).埋衬和准备泥浆

(1)钻孔前，在现场放线定位，根据桩位挖出桩孔表层土，并埋设护筒。钻孔桩及护筒埋设见图2-18。套管高约2m，上部有1 ~ 2个溢流孔。它是由厚度为4 ~ 8毫米的钢板制成的圆柱体，其内径应比钻头直径大200毫米。套管的作用是固定桩孔位置，保护孔口，防止地表水流入，增加孔内水压，防止塌孔，成孔时引导钻头方向。

(2)钻孔过程中，向孔内注入相对密度为1.1 ~ 1.5的泥浆，使桩孔内孔壁土层中的孔隙填充密实，避免孔内漏水，保持套管内水压稳定；泥浆的相对密度增加了孔内水压，可以稳定孔壁，防止塌孔；通过循环泥浆，可以将切割下来的泥渣悬浮排出，起到携砂排土的作用。？

图2-18？钻孔灌注桩护筒埋设

(2)孔隙形成

1)用潜水钻机钻井

①潜孔钻机成孔示意图

潜孔钻机成孔示意图如图2-20所示。？

图2-20？潜水钻机钻井示意图

1位；2-潜水钻机；3-电缆；4缸发动机；5-水管；

6-滚轮(支点)；7-钻杆；8-电缆盘；9-5kn卷扬机；

10-10kn提升机；11-电流电压表；12-启动开关

②工作模式

潜水钻机是旋挖钻机的一种。其防水电机变速机构与钻头密封在一起，经桩架和钻杆定位后，可潜入水中和泥浆中钻孔。泥浆注入后，孔内切下的土粒和石渣用正循环或反循环排渣法排出孔外。

③排渣方式

潜孔钻机成孔排渣有两种方式:正循环排渣和反循环排渣，如图2-21所示。

A.正循环排渣法:在钻进过程中，旋转的钻头将泥渣切割成泥浆后，高压泥浆由泥浆泵抽出，经钻机的中心管和岔管送到钻头底部，强力喷射，与切割成泥浆的泥渣混合，沿孔壁向上携带泥浆，从套管的溢流孔排出。

B.反循环排渣法:砂泵随主机潜入孔内，直接将切割泥渣随泥浆抽出孔外。？

a)正循环排渣；(b)反循环排渣

1-钻杆；2-供水管；3-主机；4-钻头；5-沉淀池；

6-潜水泥浆泵；7-泥浆泵；8-砂泵；9-炉渣提取管；10-排渣软管

(2)冲击钻孔成孔

①冲击钻机通过机架和绞车将带叶片的重钻头(冲击锤)提升到一定高度，利用自由下落的冲击力切割破碎的岩层或冲击土层成孔(图2-22)。

(2)冲击钻头的形式有十字形、工字形、人字形等。一般来说，通常使用交叉冲击钻头(图2-23)。

(3)冲孔前应埋好钢护筒，并准备好护壁材料。？

图2-22？简易冲击钻机示意图

1-辅助滑轮；2-主滑轮；3-主极；4-前拉索；5-后拉索；

6-拉条；7-双滚筒提升机；8-导向轮；9-垫木；10-钢管；

11-供浆管；12-溢出端口；13-淤泥渡槽；14-衬里回填；15位？

图2-23？十字冲头示意图

(4)冲击钻机就位后，冲击锤中心对准套管中心，在0.4~0.8m的冲程范围内下放密集冲击，并及时加石子和泥浆护壁，直至套管下沉3 ~ 4m，冲程可增至1.5 ~ 2.0m，然后转入正常冲击，随时测量和控制泥浆的相对密度。

⑤施工过程中，应经常检查钢丝绳的损伤、夹紧机构的松紧和转向装置的灵活程度，避免钻眼。

(3)冲抓圆锥体形成孔

①抓锥的锥头(图2-24)装有一个重铁块和一个活动抓片。抓斗锥体由框架和绞盘提升到一定高度。下落时，放开滚筒的刹车，打开抓斗叶片，使锥头自由下落，冲入土中。然后启动绞车将锥头提起，闭合抓斗叶片抓取泥土。抓斗锥体整体吊至地面，清除土渣，依次循环成孔。

(2)冲抓锥成孔施工工艺、护筒安装要求、泥浆护壁循环与冲击成孔施工相同。

(3)适合在软土(砂、粘土)中冲孔，但遇到硬土时，应采用冲击钻施工。？

图2-24？冲抓锥头

抓取土壤；(b)土壤提升

1-抢片；2-连杆；3-重量；4滑轮组

钻孔灌注桩钻孔施工如图2-19所示。？

图2-19？钻孔灌注桩钻孔施工

(3)清孔

(1)孔检是用检测仪检查桩位、直径、深度、通道；清孔是清除孔底的泥沙和淤泥浮土，以减少桩基的沉降，提高承载力。

(2)泥浆护壁钻孔清理时，对于土质较好、不易坍塌的桩孔，可采用吸风机清孔，气压为0.5MPa，使管内形成强大的高压气流，同时不断补充清水，搅拌好的泥浆随着气流上涌从喷嘴排出，直至喷出清水。

(3)对于稳定性差的孔壁，应采用泥浆循环法清孔或抽缸排渣，清孔后泥浆的相对密度应控制在1.15 ~ 1.25。

(4)灌注水下混凝土

(1)泥浆护壁成孔浇筑混凝土是在水中或泥浆中进行的，故称为浇筑水下混凝土。

(2)水下混凝土应比设计强度高一个强度等级，且必须具有良好的和易性，配合比应通过试验确定。

(3)导管法常用于水下混凝土浇筑(图2-25)。

(4)浇筑时，先将导管和漏斗灌满混凝土，数量应保证导管下端一次性埋入混凝土面以下0.8m以上，然后剪断悬挂防水塞的钢丝，混凝土拌合物在自重作用下迅速将球塞排出水中。钻孔桩-混凝土浇筑如图2-26所示。

图2-25？水下浇筑混凝土

1-进料斗；2-储料斗；3-滑道；4-起重机；

5-漏斗；6-导管；7-liner；8-水塞？

3.沉管钻孔灌注桩施工技术

(1).打桩方法

沉管灌注桩是利用锤击打桩设备或振动沉桩设备，将带有钢筋混凝土的桩尖(或钢靴)或带有翻板桩靴的钢管沉入土中(钢管直径应与桩的设计尺寸一致)，造成桩孔，然后放入钢骨架并灌注混凝土，再拔出套管，在拔管过程中振动夯实混凝土，从而形成所需的灌注桩。沉管灌注桩桩靴见图2-27。

图2-27？沉管灌注桩桩靴

(2)桩的分类

利用锤击沉管设备沉管拔出成桩称为锤击沉管灌注桩(图2-28)；用振动器振动沉管并拔出导管成桩，称为振动沉管灌注桩(图2-29)。

①锤击沉管灌注桩

锤击沉管灌注桩机械设备示意图见图2-28。？

图2-28？锤击沉管灌注桩机械设备示意图

1-桩锤钢丝绳；2-桩管滑轮组；3-箕斗钢丝绳；4-桩锤；5-桩帽；

6-混凝土漏斗；7-桩管；8桩框架；9-混凝土铲斗；10-返回绳；

11-行车用钢管；12-预制桩尖；13-提升机；14-卧铺

②振动沉管灌注桩

振动沉管灌注桩机示意图见图2-29。？

图2-29？振动沉管灌注桩机示意图

1-导向滑轮；2-滑轮组；3-振动激励器；4-混凝土漏斗；5-桩管；

6-加压钢丝绳；7-桩架；8-混凝土桶；9-返回绳；10-阀桩尖；

11-缆风绳；12-提升机；13-行车用钢管；14-卧铺

(3)成孔顺序

沉管灌注桩施工过程中，对土体有挤土作用和振动影响，成孔顺序要结合现场施工条件考虑。

每隔一个或两个桩位形成孔；

在相邻桩混凝土初凝前或终凝后成孔；

如果一个承台下有五根以上的桩，先钻中间的桩，再钻最外面的桩。

(4)施工技术

为了提高桩的质量和承载力，灌注桩常采用单桩法、多桩法和倒插法。

单行程法(又称一次性拔管法):拔管时，每次提管0.5 ~ 1.0m，振动5 ~ 10s，再拔管0.5 ~ 1.0m，如此反复，直至完全拔出。

重复打法:在同一桩孔内连续打两次单打，或根据需要进行部分重复打法。施工期间，确保两根沉管的轴线在混凝土初凝前后重合。

翻转插入法:钢管每提升0.5m，再插入0.3m，以此类推，直至拔出。

1)锤击沉管灌注桩

(1)锤击沉管灌注桩施工工艺流程

锤击沉管灌注桩适用于一般粘性土、淤泥质土和人工填土地基，其施工工艺如图2-30所示。？

图2-30？沉管灌注桩施工工艺

(a)就位；(b)浸入水中的钢管；(c)开始浇注混凝土；

(d)降低钢骨架并继续浇注混凝土；(e)管材拉拔和成型

1-桩尖；2-钢管；3-强化

(2)锤击沉管灌注桩施工要点

(1)桩尖与桩管连接处应垫麻(或草绳)垫圈，防止地下水渗入管内，做缓冲层。沉管时，先用低锤锤击，观察无偏差后再正常敲击。

(2)拔管前，应先锤击或振动套管，待测混凝土确实已流出套管后，方可拔管。

(3)桩管内混凝土应尽量填满，拔管应均匀，并保持连续的密锤敲击，控制拔管速度。一般土层应不大于1m/min，软土层和软硬结合处应控制在0.8m/min以内。

(4)在将管底拉到桩顶设计标高之前，不得中断敲打或敲击。注意保持管内混凝土略高于地面，并保持至整管拔出。

⑤当桩中心距小于5倍桩管外径或小于2m时，应采用跳跃法施工；中间空出的桩，待相邻桩的混凝土达到设计强度的50%后，方可打桩。

(2)振动沉管灌注桩

1)振动沉管灌注桩采用激振器或振动沉管。

2)其施工流程如下:

(1)桩机就位。

②沉管

③喂养。

④拔管

(3)沉管灌注桩的质量问题及处理方法。

1)颈缩

(1)缩颈:指桩身局部直径小于设计要求的现象。

(2)在淤泥和软土中沉管时，被挤压的土壁会产生间隙水压力，然后在拔管后被挤压到新浇的混凝土中，桩的局部区域被挤压形成缩颈。？

(3)当拔管速度过快或混凝土量少，或混凝土拌合物和易性差时，周围的淤泥土会趁机填充，也会形成缩颈。

(4)处理方法:拔管时，管内混凝土面应保持高于地面，使其有足够的扩散压力，混凝土坍落度控制在50 ~ 70 mm，拔管时应采用多冲程，严格控制拔管速度。

2)断桩

①断桩:指桩身部分分离或断裂，更严重的是一段桩没有混凝土。

②原因:桩间距过近，施工时相邻桩的混凝土还没有足够的强度，形成的桩被压断。

③处理方法:施工时，控制中心之间的距离不小于4倍桩径；确定打桩顺序和打桩路线，以减少对新浇混凝土桩的影响。采用跳桩法或待成桩混凝土达到设计强度的60%后，再进行下一根桩的施工。

3)吊脚桩

(1)吊脚桩是指桩底混凝土为空或松软，未落实在孔底地基土层上的现象。

②原因:地下水压力大，或预制桩尖破损，或桩靴瓣口缝隙大，水、泥进入套筒钢管，或桩尖瓣口受土压，拔出到一定高度才开管，使混凝土落下，造成桩脚不密实，形成软层。

③处理方法:为防止阀门打不开，拔管时可采用紧拉慢拔的方法，将桩脚底部局部翻转几次，即可正常拔管。桩靴和套管之间的界面应衬有性能更好的衬垫，以防止地下水和泥浆的渗透。

4)混凝土溢流

如果灌注桩时混凝土用量比正常情况高出65，438+0倍以上，可能是由于孔底有洞，或在饱和淤泥中作业时，土壤被扰动，强度大幅度降低。在混凝土侧压力的作用下，桩身膨胀，混凝土用量增加。因此，施工前应详细了解场地地质条件，在饱和淤泥质软土中使用沉管灌注桩时，应先进行试桩。如发现混凝土用量过大，应与设计单位联系，使用其他桩型。？