浅析钻孔桩基础施工控制要点

罗亮 曹飞英

摘要：钻孔注桩的施工特点无论是钻进成孔还是灌注混凝土,都在水下行,无法像其他工程一样进行直接观测,而且一般要穿越地层十米,地质情况复杂多变,质量不易控制,施工过程中,塌孔颈、斜桩、断桩等事故屡见不鲜。

关键字：钻孔桩;护筒;泥浆;冲击旋转钻机;正反循环;清孔。

Abstract: The borehole injection pile construction features either drilling or concrete, both in the water down, not like other works like a direct observation, and generally to through the formation of ten meters, the geological condition is complex and changeful, difficult quality control, construction process, hole collapse neck, inclined pile, broken pile accident it is often seen.

Key words: bored pile; casing; slurry; impact rotary drill; the positive and negative cycle; the hole cleaning

中图分类号：TU47文献标识码：A 文章编号：

1前言：钻孔桩基础是一项隐蔽工程,其施工质量十分重要。具体施工中要严格按照规范要求进行施工,对每个施工环节都要高度重视。现就各种钻孔工艺要求进行简要阐述，,用科学规范的施工方法,以利提高工程质量。

2、钻孔桩施工准备

2.1、钻孔场地

在旱地上，应清除杂物，整平场地，如遇软土，适当处理、在浅水中，宜用筑岛法施工，筑岛面积应按钻孔方法、钻机大小等要求决定、在深水中，可搭设工作平台。平台底宜在施工水位以上并应牢固稳定，能支承钻机和完成钻孔作业。如水流平稳，钻机可设在船上钻孔，但必须锚固稳定。

2.2、制浆池、沉淀池和泥浆池，可设在桥的下游，也可设在船上或平台上。

2.3、钻孔前应设置坚实不漏水的护筒：

施工中优先采用钢护筒，筒壁厚度可根据钻孔桩孔径、埋深及护筒埋设方法选定。一般钻孔桩为4～8mm。根据工点需要，也可采用其他形式的护筒。护筒内径应大于钻头直径，当使用旋转钻机时应大于20cm，使用冲击钻机时应大于40cm。护筒顶宜高出施工水位或地下水位1.5~2.0m，并高出施工地面0.5m。其高度尚应满足孔内泥浆面高度的要求。

2.4、护筒埋置深度应符合下列规定：

2.4.1、在岸滩上，黏性土、粉土不小于1m，砂类土不小于 2m。当表面土层松软时，宜将护筒埋置在较坚硬密实的土层中至少0.5m。

2.4.2、水中筑岛，护筒宜埋入河床面以下1.0m左右。在水中平台上设置护筒，可根据施工最高水位、流速、冲刷及地质条件等因素确定。必要时打入不透水层。

2.5、泥浆指标应符合下列规定：

2.5.1、比重：

正循环旋转钻机、冲击钻机使用管形钻头钻孔时，入孔泥浆比重可为1.1～1.3。

冲击钻机使用实心钻头钻孔时，孔底泥浆比重不宜大于：

黏土、粉土 1.3

大漂石、卵石层1.4

岩石1.2

反循环旋转钻机入孔泥浆比重可为1.05～1.15。

2.5.2、黏度：人孔泥浆黏度，一般地层为16～22s，松散易坍地层为19～28s。

2.5.3、含砂率：新制泥浆不宜大于4％

3、钻孔施工要求

3.1、钻机安装及钻孔

安装钻机时，底架应垫平，保持稳定，不得产生位移和沉陷。钻机顶端应用缆风绳对称拉紧，钻头或钻中心与护筒顶面中心的偏差不得大于5cm。钻机钻孔时，孔内水位宜高于护筒底脚0.5m以上或地下水位以上1.5—2.0m；在冲击钻进中取渣时和停钻后，应及时向孔内补水，保持一定的水头高度。钻进时，起、落钻头速度宜均匀．不得过猛或骤然变速。孔内出土，不得堆积在钻孔周围。因故停钻时，孔口应加护盖。有钻杆的钻机，应将钻头提离孔底5m以上，其他钻机钻头提出孔外。钻孔应一次成孔，不得中途停顿。钻孔达到设计深度后，应对孔位、孔径、孔深和孔形等进行检查，并按本规范附录A填写钻孔记录表。孔位偏差不应大于10cm。

3.2、冲击钻机钻孔

3.2.1、在碎石类土、岩层中宜用十字形钻头；在黏性土、砂类土层中宜用管形钻具。

3.2.2、吊钻的钢丝绳必须选用软性、优质、无死弯和无断丝者，安全系数不应小于12。钢丝绳与钻头的联结必须牢固。主绳与钻头的钢丝绳搭接时，两根绳径应相同。捻扭方向必须一致。

3.2.3、用冲击法钻孔，为防止冲击振动使邻孔孔壁坍塌或影响邻孔已浇筑混凝土的凝固，应待邻孔混凝土浇筑完毕，并达到2.5MPa抗压强度后方可开钻。

3.2.4、冲击法造孔时，应采用小冲程开孔，使初成孔坚实、竖直、圆顺，能起导向作用，并防止孔口坍塌。钻进深度超过钻头全高加冲程后，方可进行正常的冲击。坚硬漂、卵石和岩层应采用中、大冲程，松散地层应采用中、小冲程。钻进过程中，必须勤松绳、少量松绳，不得打空锤；勤抽渣，使钻头经常冲击新鲜地层。每次松绳量，应根据地质情况、钻头形式、钻头质量决定。

3.2.5、钻进时，应经常检查钻头转向装置。钻孔时，应经常检孔。更换新钻头前必须检查到孔底，始可放入新钻头。钻进时应有备用钻头，轮替使用。钻头直径磨耗超过1.5cm时，应及时更换、修补。

3.3、旋转钻机钻孔

3.3.1、正、反循环旋转钻机适用于黏性土、砂类土及碎石类土，可根据地质条件、钻孔直径及钻进深度选用钻机和钻头。

3.3.2、旋转钻机的起重滑轮和固定钻杆的卡机，应在同一垂直线上，保持钻孔垂直。

3.3.3、开钻时，宜低档慢速钻进，钻至护筒下1m后，再以正常速度钻进。

在钻进过程中，应经常注意土层变化，对不同的土层采用不同的钻速、钻压、泥浆比重和泥浆量。

在砂土、软土等容易坍孔的土层宜采用低档慢速钻进，同时提高孔内水头，加大泥浆比重。

3.3.4、使用反循环旋转钻机钻孔时，应将钻头提离孔底约20cm，待泥浆循环畅通，方可开始钻进。

3.3.5、潜水钻机钻进时，可根据土质软硬控制进尺。钻机电流应控制在额定的范围内，如电流突然上升，应提出钻具，找出原因．消除故障。

3.4、钻孔异常处理

3.4.1、钻孔中发生坍孔后，应查明原因和位置，进行分析处理。坍孔不严重者，可加大泥浆比重继续钻进；严重者回填重钻。

3.4.2、出现流砂现象后，应增大泥浆比重，提高孔内压力或用黏土作成大泥块或泥砖投下。用冲击法造孔时可投黏土块，用钻头冲击黏土块挤入流砂层，加强孔壁，堵住流沙。

3.4.3、弯孔不严重时，可重新调整钻机或卡杆孔继续钻进。

发生严重弯孔、梅花孔、探头石时，应回填修孔，必要时反复几次修孔。冲击法修孔，应回填硬质带角棱的石块。并多填0.5m。

3.4.4、出现缩孔时，可提高孔内泥浆面或加大泥浆比重采用上下反复扫孔的方法，恢复孔径。

3.4.5、发生卡钻时，不宜强提。应查明原因和钻头位置，采取晃动大绳或钻头以及其他措施，使钻头松动后再提起。

3.4.6、发生掉钻时，应及时摸清情况，查明原因，采取措施，尽快处理。如钻头被埋住，应首先清除泥砂，再进行打捞。

4、清孔及浇筑水下混凝土

4.1、钻孔至设计高程经过检查后，应即进行清孔。浇筑水下混凝土前允许沉渣厚度应符合设计要求，设计未规定时：柱桩不大于10cm；摩擦桩不大于30cm。

4.2、清孔可采用下列方法：

4.2.1、抽渣法：适用于冲击钻机或冲抓钻机造孔。

4.2.2、吸泥法：适用于冲击钻机造孔，但土质松软孔壁容易坍塌时，不宜使用。

4.2.3、换浆法：正、反循环旋转钻机宜使用换浆法清孔。抽渣或吸泥时，应及时向孔内注入清水或新鲜泥浆，保持孔内水位，避免坍孔。换浆法的清孔时间，以排出泥浆的含砂率与换入泥浆的含砂率接近为度。

4.3、不得用加深孔底深度的方法代替清孔。钢筋笼主筋与加强箍筋必须全部焊接且宜整体吊装入孔。钢筋笼入孔后，应牢固定位。

4.4、水下混凝土的导管应符合下列要求：

4.4.1、导管内壁应光滑圆顺，内径一致，直径可采用20—30cm，中间节长宜为2m，底节长4m。

4.4.2、使用前应试拼、试压、不得漏水，并编号及自下而上标示尺度。导管轴线偏差依孔深、钢筋笼内径与法兰盘外径差值而定，不宜超过孔深的0.5%，亦不宜大于10 cm；组装时，连接螺栓的螺帽宜在上；试压的压力宜等于孔底静水压力的1.5倍。

4.4.3、导管长度可根据孔深、操作平台高度等因素决定。导管接头法兰盘宜加锥形活套，底节导管下端不得有法兰盘。有条件时可采用螺旋丝扣型接头，但必须有防止松脱装置。

4.5、水下混凝土的坍落度应采用18～22cm，细骨料宜采用河砂，粗骨料宜采用卵石，其粒径可采用5～37.5mm。水下混凝土封底，应有效地隔离泥浆或水分与混凝土，防止其进入混凝土体。混凝土的初存量应满足首批混凝土入孔后，导管埋人混凝土中的深度不得小于1m，并不宜大于3m；当桩身较长时，导管埋人混凝土中的深度可适当加大。水下混凝土应连续浇筑，不得中途停顿。

4.6、套管钻机成孔后，在浇筑混凝土过程中，套管宜经常转动。套管刃脚低于混凝土面的距离，应根据混凝土初凝时间确定，一般不宜小于1.5m，也不宜大于5m。

4.7、水下混疑土浇筑面宜高出桩顶设计高程1.0米。

4.8、在混凝土浇筑过程中，应经常测量导管埋入深度。 浇筑过程中，当因导管漏水或拔出混凝土面、机械故障、操作失误或其他原因，造成断桩事故时，应予重钻或会同有关单位研究补救措施。

5、结束语

钻孔注桩的施工特点无论是钻进成孔还是灌注混凝土,都在水下行,无法像其他工程一样进行直接观测,而且一般要穿越地层十米,地质情况复杂多变,质量不易控制,施工过程中,塌孔颈、斜桩、断桩等事故屡见不鲜。那么真正要确保钻孔桩的施工质量,还是要从施工过程控制入手,只有把好施工的每一个环节,才能真正避免损失的发生。

参考文献：

[1] 中华人民共和国交通部.公路桥涵施工及技术规范（JTG/F50-2011）.北京:人民交通出版社，2011.