机械钻孔施工

冲击钻灌注桩施工工艺 ：场地平整→测量定位→护筒埋设→钻机就位→复验桩点→冲孔、清渣→成孔至设计高程→清孔→检查成孔质量→钢筋笼隐检→吊放钢筋笼→钻机移位→下导管→灌注架就位→水下灌注混凝土→灌注架移位→拆拔护筒→清理桩头→资料整理及报验。

A、施工前准备工作

a、场地平整、清除杂物，回填土应夯打密实。

b、设置闭合导线网并与本项目路线控制点闭合，达到规范要求精度，经验收合格后，导线点作为桩位点放样的基准点。导线点同样要闭合，达到精度要求。施工放样时采用全站仪在控制点上设站，测放桩位。用界、坐标法定出墩台中心位置（桥梁设计图只提供了桥墩中心点的坐标）和主要轴线或辅助施工基线，然后依据轴线或施工基线，采用苏-光J2经纬仪配合钢卷尺测放桩位，轴线控制桩需离开施工区10m以上，样桩用60cm长Φ10钢筋实地标定，钢筋露出5～8cm，端头涂上油漆。

桩位放样有专业测量人员进行，放桩位前，画出测量图，测量图经计算、校核、审核签证后方可使用。放出桩位中心，误差小于10mm，在打桩过程中随时检查修正，桩位旁边用标志牌标上墩台号及桩编号，放样成果必须经监理工程师签字后方可开钻。

测量仪器配备：采用一台拓普康GTS-311型全站仪、两台J2经纬仪做为测量定线、测放桩位、控制打桩垂直度使用；采用一台DS3自动安平水准仪做为引测水准点、控制标高使用。

所有测量仪器要经检验合格后方可使用，并备用检定合格证书。

C、搭设钻孔平台：旱地上施工的钻机平台在平整场地、清除杂物后，用枕木和轨道钢铺设。水上工作平台利用钢管桩作基桩，顶面纵横梁、支撑架用槽钢或工字钢，确保平台具有足够的刚度和稳定性。

d、挖泥浆池、沉淀池、储水池、准备合格粘土或膨润土。根据桩基的施工位置，在相临桩位之间挖两个泥浆池，用于成孔过程中泥浆的循环和沉淀。

e、接通水、电源，考虑到本桥桩基多，为保证工期，桩机必须投入多，其它如钢筋加工机械和混凝土集中拌和的需要，水下混凝土灌注所用的混凝土泵送机的功率均较大（泵送机的功率为75KW），预制场梁板预制等，因此拌和站所选用的变压器为400KW，为防止施工过程中的突然断电，同时必须配备160KW发电机组一套。

f、埋设护筒，护筒四周应夯实，顶端高出地面30cm，底部埋深2—4m，陆

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上桩钢护筒采用0.6~1.0cm钢板制作，直径比设计桩径大30cm，水中桩钢护筒采用0.8~1.2cm钢板制作，直径比设计桩径大40cm，上下正直，护筒中心线平面偏差小于5cm，护筒上部将设2个溢水口。开挖土至护筒埋深足够深度，然后起吊安放护筒，四周用粘土夯实，护筒口高出地面不小于30cm。桩位再用全站仪进行二次复核，确保放样偏差在1cm范围内，垂直度控制在1%范围内。水中护筒采用压入、振动和锤击的方法沉入，并保持护筒口高出水面不小于2m，保证孔内水头的高度。

g、移走地下障碍物。可能还有一些管网会占据桩位，必须在钻孔桩施工前，查清地下管网情况，尽早采取措施，迁走桩位上的地下障碍物。

h、桩架就位。机架要平直，机座垫稳，不能软硬不均，一般桩机下垫枕木。钻孔过程中机架不能移位和不均匀沉陷。

B、泥浆制备

钻孔泥浆选用优质粘土，有条件时可优先采用膨润土制浆。为提高泥浆的粘度和胶体率可投入适量的烧碱或碳酸钠，浆液的比重、粘度、静切刀、酸碱度、胶体率、失水等指标要符合该地层护壁要求，泥浆性能指标见下表：

泥浆性能指标表

相对密度 粘度(S) 22~30 失水量β(m1/30分) ≤20 ≥95 胶体率 孔壁泥皮厚(mm) ≤3 3-5 静切力 酸碱度(PH) 8~11 项目 指标 1.2~1.4 1、泥浆原料宜选用优质粘土，优先采用膨胀润土造浆，也可在泥浆中投入适量的烧碳酸钠或水泥来提高泥浆粘度和胶体率。

2、泥浆比重：泥浆在钻孔中对孔壁的侧压力随比重的增大而增大，孔壁也就越稳定。但泥浆的比重增大，孔壁泥皮增厚，泥浆消耗量增大，孔径不能保证，泥浆不易净化，也不利于清孔和灌注水下混凝土。

3、静切力：静切力大，流动阻力大，钻渣不易沉淀，影响净化，比重增大；静切力小，泥浆携带钻渣效果不好，因故停机时，钻渣易下沉造成沉渣过厚而埋钻。

4、粘度：粘度大，泥皮厚，携带钻渣能力强，但易糊钻影响进度；粘度过小易坍孔。入孔泥浆粘度，一般地层16~22S；松散易坍地层19~28S。

5、含砂率：含砂率高，容易积砂沉淀，泥浆携带钻渣能力减少。 6、酸碱度：维护一定的PH值对保持泥浆指标非常重要，可使泥浆中的粘

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土颗粒进行分散，增大泥浆中的胶体颗粒；当比重上升时，加纯碱水使体积膨胀，增大颗粒表面的水化膜，保护粘土颗粒不会粘在一起沉淀，增加泥浆的稳定性。施工用水PH值应大于6.5。

在钻孔灌注桩的施工中，无论对于成孔质量还是最终对桩的承载能力的发挥，泥浆质量都是相当重要的因素。目前桩基施工中绝大多数缺乏对泥浆质量和泥浆管理的重视，泥浆质量差，其直接后果是：

(1)形成不了护壁泥膜或形成的泥皮粘附力差，易于脱落，导致孔壁稳定性差，在砂性土地层易于塌壁，在流塑状粘土层则易于缩孔。

(2)泥浆稠度大、比重大、含砂率高,形成的泥皮质量差、厚度大,大大降低桩的侧摩阻力。

(3)稠浆在钢筋笼钢筋上沉积粘附，导致钢筋与混凝土握裹力降低。泥浆比重过大，使得混凝土水下灌注阻力增大，降低水下混凝土的流动半径，使混凝土骨料大部分堆积在桩芯部位，而钢筋笼外几乎无骨料，不仅桩身质量不好而且桩的侧摩阻力也难以发挥。工程计算承载力为14000kN以上，而静载试验不到5000kN就破坏，其中就有泥浆的影响。在空气中坍落度为21cm、扩散直径为38cm的砼，在水中坍落度下降为16.5cm、扩散直径为30.5cm，而在比重为1.2的泥浆中，坍落度则为14cm，扩散直径只有27cm。

清孔后泥浆指标，是从桩孔的顶、中、底部分别取样检验的平均值，其相对密度：1.03~1.10；粘度：17~20s；含砂率：<2%。

C、成孔

钻孔采用冲击钻机，钻机就位前应对钻前各项准备工作进行检查，包括机具设备的检查和维修。根据地质资料，大中桥应每墩绘制钻孔地质剖面图挂在钻机平台上，以便对每个钻孔的不同土层选用合适的钻头、钻进速度和合适的泥浆。钻机就位后，应认真调平对中，要求转盘中心同钻架上的吊滑轮在同一铅垂线上。在钻进过程中要经常检查，如果有微倾斜或位移应及时纠正，用探孔定位器检测桩身的倾斜度，使成孔后的倾斜度不超过0.5%桩长。

在钻孔过程中要严格控制和保持孔内水头稳定，使孔内水位高出地下水位或施工水位2米以上，以增加0.2千克/平方厘米以上的静水压力，保持孔壁稳固。这样可以保护泥浆比重以减少泥浆消耗，并能提高钻进速度。根据材料和钻孔实践经验，冲击钻孔泥浆比重采用1.30左右，可以使钻孔桩施工获得满意的结果。

钻孔过程中及时（每5m左右）做好钻孔记录，根据沉淀池中沉渣判定桩孔地质情况。

D、钻孔事故处理：

钻孔过程中经常会发生坍孔、缩孔、漏浆、流砂等事故。事故发生后，仔细

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查明情况，分析原因，并及时进行处理。

1、坍孔 坍孔有孔口坍塌和孔内坍方两种情况：

孔口坍塌处理：及时回填粘土或码砌粘土草袋加固防护后继续钻孔，若坍孔严重，宜拆除护筒回填或下钢护筒至未坍处1m重钻。其原因，一是护筒埋置过浅或回填粘土夯实不彻底，钻头上下提升时带动水流动，冲刷护筒底；二是成孔阶段泥浆不浓，钻进过快，故使护筒下脚处护壁不牢，以及孔口压力过大；三是孔内水头高度不够。

孔内坍塌处理：坍孔不严重时加大泥浆比重继续钻进，严重时回填黄泥重钻。坍孔原因，一是泥浆性能不好，未形成可靠护壁；二是孔内水头不足，造成孔内外水压力差等。 2、缩孔

缩孔处理：钻头上、下反复扫孔，使之扩大。其原因是淤泥质土遇水膨胀使孔径缩小或钻头严重磨耗使孔径缩小。在本桥淤泥层较厚或流塑状地层的情况下应特别改善泥浆性能，减少护壁泥浆失水率，防止缩孔。

3、卡钻

卡钻后采用强力起拔，或用打捞钩钩住钻头保险绳用其它设备强力起拔，或用小冲击锥冲击，或用冲、吸的方法将钻头周围的钻渣松动后再提出；施工中注意保持护筒垂直，防止倾斜；钻头尺寸应统一，下钻应控制速度，不要过猛过快。

4、偏斜、弯孔

纠偏处理：弯孔不严重时，可上、下钻头反复扫孔纠正，偏斜严重则需回填并待其沉淀密实后重钻。用冲击法钻孔倾斜时，可掺片石于粘土中，小冲程冲击密实，再重新钻孔。

5、涌水

进行填土筑岛2～3m高，以提供工作面与提高水头；在上游处(筑岛以外)打一Φ1.0m降压井让其涌水，以降低地下水压。

E、制作安放钢筋笼

钻孔经监理验孔合格后，应立即安排下放钢筋笼。钢筋笼内架根据设计长度分节制作。为确保钢筋笼的垂直，单根钢筋加工接长采用搭接焊方式，直径大于25mm的钢筋，采用机械连接。钢筋笼在施工场地台座上集中制作，用平板车运至现场。加强筋与主筋连接采用焊接，保证钢筋笼内骨架刚度，必要时，可用十字撑将钢筋笼临时支撑，防止变形。螺旋箍筋调直后均匀地绑扎在主筋上，为确保连接牢固，每节钢筋箍筋点焊在主筋上，在操作过程中，电焊机的电流不能太大，预防烧伤及主筋。主筋接头在同一截面不能超过50%，搭接位置必须按规范

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错开1m以上，与加强筋距离尽量远一些，防止钢筋搭接时，钢筋不易弯曲。钢筋笼耳筋用预先加工的钢筋。在钢筋笼骨架制作好后，将钢筋保护层焊接在主筋上，同一截面设置四块，竖向错开布置。声测管沿钢筋笼圆周均匀绑扎在钢筋笼内侧，必须绑扎牢固，防止浇筑砼时上浮。

钢筋笼由平板车运到孔位处，为保证钢筋笼的垂直度，利用25T吊车分节起吊、安放、孔口焊接各段钢筋笼。钢筋笼慢慢吊起移至孔口，在工人的扶持下将正位后的钢筋笼吊入孔内（有十字撑筋的要拆除）。在骨架入孔时，应清除钢筋骨架上的泥土和杂物，修复变形或移位的箍筋。钢筋笼焊接时，上下两节必须保证在同一竖直线上，主筋搭接采用单面焊，焊缝长度不小于10d，一般现场焊接按10d+1cm（d为钢筋直径）控制。在焊接前，用钢筋扳手绞紧，点焊使两主筋密贴，进行立焊。钢筋焊接结束后，严禁将钢筋焊接段立刻下放入孔，防止钢筋淬火，一般应超过30min。

钢筋笼吊入孔中，应对准孔位轻放慢下。严禁钢筋笼高起高落，强行下放，以防碰撞孔壁而引起坍塌。下放过程中要注意孔内水位变化情况，如发现异常情况马上停放，查明是否坍孔。

F、清孔及灌注水下砼

钢筋笼下放完成后，即安放导管。灌注水下混凝土时选用Dg250快速游丝扣接头钢管，利用桩机逐节下放。导管应事先进行水密、承压和接头抗拉试验，不得有漏水、漏气现象。导管应保证不漏水，不透水，连接牢固，装卸方便，并带有密封圈。要求每灌注一根桩对接长导管作水密试压试验。试压压力宜等于孔底静水压力的1.5倍，时间不小于5分钟。

（1）灌注前的检查及二次清孔工作

在钢筋笼骨架和导管就位后、灌注水下混凝土之前，应用反循环进行二次清孔，直到沉渣厚度小于设计或规定值（嵌岩桩5cm，摩擦桩为0.2Dcm），泥浆比重应控制在1.1以内。导管接长应顺直，其轴线误差一般不宜超过孔深的0.5%，亦不大于设计的 5cm。

沉渣与沉淤的区别：

一般不能把沉渣与沉淤混为一谈，凡是孔底的沉积物统称沉渣，实际上是有区别的。沉渣是钻孔过程中钻机切削和孔壁塌落的岩士，主要是砂、砾石和碎岩硝等，而沉淤则是比重大、稠度大的劣质泥浆由于空孔时间过长沉淀而成的流塑状混合物，沉淤的厚度往往大于沉渣，沉渣与沉淤均在桩底形成软弱隔层，能导致端承力丧失殆尽。沉淤的控制主要是提高泥浆质量和减少空孔时间。沉渣的清除采用反循环成孔工艺能达到较好的效果,速度能达到2~3m／s,是正循环的40

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