灌注工艺（精选十篇）
灌注工艺 篇1
关键词：电动钻孔,灌注桩,基础施工探讨
1 钻孔灌注桩工艺过程
1) 螺旋钻孔灌注桩施工工艺:钻机就位后, 用吊线、水平尺等检查导杆, 校正位置, 使钻杆垂直对准桩位中心。钻孔时放下钻机, 使钻杆向下移动至钻头触及土面时, 才开动转轴旋动钻杆, 边钻进边出土。当钻到预定深度后, 必须在原深处进行空钻清土, 然后停钻提起钻杆。桩孔钻成清孔后, 应尽快吊放钢筋, 灌注混凝土不要隔夜, 灌注混凝土时应分层进行。2) 大直径钻孔扩底灌注桩施工工艺:场地平整→放桩位线→钻机就位→机械钻直孔→人工清直孔及扩孔→扩孔清底→检查→放钢筋笼→灌注混凝土。大直径钻孔灌注桩一般是指桩身直径大于700m m在孔内灌注混凝土而成的桩。
2 钻孔灌注桩施工要点
2.1 成孔的垂直度
钻孔灌注桩的垂直度是保证承载力的重要指标, 垂直度的检测是保证桩身质量的重要环节。为避免钻孔倾斜, 在钻机就位和钻孔过程中, 要随时注意校核钻杆的垂直度, 发现倾斜及时纠正。对于地基不均匀, 土层呈斜状分布和土层中夹有大的孤石或其它硬物的情形, 施工前必须作好准备。在不均匀地层中钻孔时, 使用自重大的钻机和刚度大的钻杆较为有利。进入不均匀硬层、斜状岩层和碰到孤石时, 钻速要打慢档。处理大孤石和坚硬岩石, 采用自重大的复合式牙轮钻或换用冲击钻都是有效的方法。
2.2 成孔的深度
1) 测孔工具影响测量的精度。施工队常用的测绳一经水泡就会出现收缩现象, 有的收缩量可达1%左右, 测50m的孔就会产生0.5m的误差。采用细钢丝测绳要当心数标松动错位。避免误测的办法是在施工现场或附近地面上设置长度标记作为准绳, 每次终孔一定把测绳拿去核实。2) 钻孔入岩深度达不到设计要求。更多的是由于地层分布不均匀, 如岩层分布成倾斜状或起伏变化剧烈导致判断失误。入岩深度的控制因钻孔工艺不同而有所区别。反循环工艺和冲击钻成孔的桩, 可采用岩样鉴别法。此外, 还需注意每个桩的入岩和终孔的岩样最好留样备案, 直至工程使用正常, 沉降稳定。
2.3 钻孔的孔径
在湖、塘、沟、谷与河漫滩地段新近沉积的粘性土和粉土中钻孔容易出现缩孔现象。尤其要重视液性指数IL>0.75呈现软塑状态和流塑状态的粘性土, 而在IL>1.0呈流塑状态的淤泥质软土层成孔缩孔现象更不可避免。与孔径有关的质量问题有:1) 由于孔径小于规范要求, 桩的截面缩小, 承载能力降低, 实际上降低了桩的安全系数。2) 软弱土层一般都在地层上部, 缩颈现象也发生在此段, 而桩的内力也是上段大, 容易造成桩身抗压强度不够而破坏。3) 由于孔径达不到要求, 导致钢筋笼无保护层, 桩的抗压弯能力消弱或丧失。
2.4 孔内的泥浆
在钻孔灌柱桩的施工中, 泥浆质量差, 会形成如下的不良后果:
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, 导致钢筋与砼握裹力降低。泥浆比重过大, 使得砼水下灌注阻力增大, 降低砼的流动半径, 使砼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。
2.5 孔内的沉渣与沉淤
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倍以上, 故携渣能力强。为此, 可采用正循环成孔, 反循环清孔的工艺。此法现场只需增加一台6m3的空压机即可。
无论采用反循环还是正循环成孔工艺, 都应重视砼灌注前的清孔。灌注前抽吸二分钟左右, 一方面抽出一定的沉渣, 另一方面泥浆的抽吸作用导致一部分沉渣、沉淤上浮, 而且短时间内不会沉淀。此时灌注砼, 砼坠落的巨大冲击力还能溅除最后残余的部分沉渣与沉淤, 可基本上将孔底沉渣清除干净。
2.6 混凝土的灌注
成孔后孔内砼的灌注是最后一道也是最关键的一道工序。
在保证砼料质量合格的前提下, 导管法水下灌注砼质量难以控制的主要原因是:1) 不能象上部结构施工那样逐层振捣;2) 由于导管埋在泥浆和砼中, 砼的灌入阻力是相当大的, 灌入阻力可按下式估算:R=π (D2-d2) (L1rw+L2rh) /4式中;D为桩直径;d为导管直径;rw为泥浆重度;rh为砼重度。
要克服大的灌入阻力保证混凝土桩身质量, 必须有相当大的冲击力, 冲击力越大, 完成混凝土灌注的时间越短, 砼桩身越均匀。由于混凝土是由水泥、砂、石子配制的混合料, 不同材料、不同粒径则摩擦系数不一样, 因此仅靠静力平衡产生的超压力缓慢流淌, 则易造成混凝土粗骨料在桩芯堆积, 随半径增大而递减。桩身不匀, 则影响桩身混凝土的抗压强度和桩的承载能力。
目前最常见的水下砼灌注法有如下缺点:1) 砼料落入导管中不连续, 形不成较大的冲击能量, 使砼没有足够的力量向四周挤压、扩散, 桩的摩阻力严重降低。此外, 还容易使桩身不均匀。2) 砼料绝大多数要经过反弹再落入导管, 容易造成砼离析和堵管。3) 吊臂上下移动速度慢, 产生不了大的加速度, 因此砼料的下落没有足够的超压, 造成砼料的导管附近堆积成钟形断面。由于不能将隔浆层水平顶升, 在钟形断面塌落时容易裹入泥浆, 造成夹泥芯。4) 由于导管上下移动次数过于频繁, 使得泥浆不断沿导管壁渗入砼中, 影响桩身砼质量。
鉴于以上缺点, 在施工中宜采用大体积砼冲击灌注法。但用大体积砼冲击灌入法应注意以下几个问题:1) 必须注意排气技术, 防止形成气堵, 使砼料灌不下去。2) 砼料最好通过网筛 (网眼8~10cm左右) 进入料斗, 防止夹杂大直径块石、水泥块等造成卡管。3) 砼和易性要好, 如砼离析, 则容易在料斗下部和出料口处形成堆积, 导致出料困难, 同时也容易堵塞导管。4) 砼灌注时, 吊车司机应大力配合。当打开活门砼料下落时, 必须随砼料的下落不断向上提动导管, 提动量要小, 注意掌握时机。5) 当砼灌注到桩顶部位时, 为了保持足够的冲力, 必须注意导管要留有一定的长度, 一般为10m左右, 灌注时及时上拨, 保证高度产生冲力, 使桩头部分的砼质量不至降低。
3 要注意的要点
钻孔灌注桩施工工艺分析 篇2
【关键词】钻孔灌注桩;施工工艺;控制;检测
0.前言
钻孔灌注桩施工质量由于受工程地质条件、水下混凝土灌注工艺、现场管理等因素的影响，桩质量离散性大，缺陷事故时有发生。为保证工程的质量，必须加强灌注桩施工现场质量控制，严格成桩后的质量检测。
1.钻进工艺选择与孔径控制
开钻时应轻压慢转，及时加入重块，降低钻具重心，防止倾斜。正常钻进时，应根据土层变化、孔径、孔深等因素，合理地选择钻进参数，结合常见地质特点:①杂填土，松散，该层钻进速度快，钻进参数选用中等压力，快转速，大泵量，采用高粘度、大密度的泥浆护壁，力求快速钻穿;②粘土，可塑，厚度2~3m，钻进参数选用中等压力，快转速，大泵量，低密度泥浆;③淤泥，饱和，软塑，厚度10~15m，宜用笼式钻头钻进，采用快转速，大泵量，低密度泥浆并反复扫孔;④粉质粘土，中硬塑，厚度3~5m，选用中等压力，快转速，大泵量，低密度泥浆;⑤强风化花岗岩，厚度变化大，为本工程部分工程桩的持力层，采用四翼刮刀钻头钻进，钻进参数选用中等压力，中等转速，大泵量，优质高密度泥浆;⑥中风化花岗岩，为本工程大部分工程桩的端承力层，采用金刚牙轮钻头钻进，选用中等压力，中等转速，大泵量，优质高密度泥浆。孔径的大小与钻头的直径有直接的关系，选用钻头的直径宜比设计桩径小50mm左右，为减少因钻头晃动而产生超径，应使用同心度好的钻头。钻进时，应保持孔内有足够的水头高度和合理的泥浆技术指标，平衡土层压力，防止缩孔及塌孔。施工时应经常测定泥浆比重，定期测定粘度、含砂量和胶体率，及时调整泥浆技术指标，必要时使用泥浆添加剂。优质泥浆对孔壁既有良好的保护作用。
2.终孔鉴定及孔底沉渣控制
在终孔鉴定中，渣样是判断的重要依据。对于嵌入中风化岩层的桩基础，根据捞取的渣样进行岩面的判别，确定嵌岩的深度，终孔时测量孔深，并二次判别渣样是否符合要求。钻孔原始记录和钻渣的捞取要及时、准确，决不允许回记记录及假造钻渣。对于持力层落在强风化岩层上的基桩，根据渣样判别进入岩层，要注意强风化岩与残积上的区别，一般强风化岩渣样含有小块状次生矿物，用手可扳断，而残积土渣样除了石英外，基本不含坚硬块体。施工过程中钻进的速度与阻力对于判断岩上层的穿越，定性较可靠;对泥浆循环的观察也是重要的辅助手段。
孔底沉渣直接影响着嵌岩桩端承作用的发挥，必须进行严格控制。下钢筋笼、导管后，在灌注混凝土前，进行二次清孔，同时调制优质泥浆，使其能降低颗粒下沉速度;采用先进的反循环清孔工艺，沉渣测定符合要求后，立即灌注混凝上，保证二次清孔后至第一盘混凝土间隔时间不超过30min，防止土渣回落;尽量加大混凝土初灌量，利用初灌量的冲力，冲开残余孔底的少量沉渣。
3.水下混凝土灌注控制
水下混凝土灌注是成桩的最后一道工序，也是保证桩身质量的最关键的工序。一般采用导管法灌注水下混凝土技术进行灌注。第一盘混凝土的灌注采用剪球工艺，根据不同桩径计算混凝土的初灌量，保证第一盘混凝土灌入时能将导管埋入2m以上的深度。灌注混凝土时，随着灌注高度的不断上升，要及时提升导管，提升时要保证导管底端埋入管外混凝土以下的深度不少于4~6m，但也不宜大于8m，严禁将导管底端提出混凝土面，避免造成断桩或局部离析。混凝土灌注时应随时上下抽动导管，确保混凝土的密实性。混凝土灌注时应经常测量导管内外混凝土面高度，控制导管在混凝土内的埋深。避免出现质量事故。
4.灌注桩的桩身质量检测
根据钻孔灌注桩荷载传递原理，桩身质量是制约基桩承载力的一个主要因素，对桩身完整性、桩底沉渣等情况进行检测是必不可少的一项工作。低应变应力波动力检测应用于桩身完整性检测，能准确地确定桩身缺陷类型及其在桩身的具体位置，定性分析桩底沉渣的厚度，评定桩身质量等级。其原理是在桩顶施加一脉冲力，应力波沿桩身向下传播，当桩身存在明显波阻抗差异的界面(如断桩和混凝土严重离析等部位)或桩身截面变化部位(如缩径或扩径)，将产生反射波，经接收放大、滤波和数据处理，可识别来自桩身不同部位的反射信息，据此判断桩身完整性、确定缺陷类型及具体位置。由于低应变动测检测面广，准确性较高，操作方便，越来越广泛地应用于钻孔灌注桩的桩身质量检测。另外，可采用钻孔取芯法对个别桩进行检测，直观地判别桩身混凝土的完整程度，并通过芯样抗压试验定量评定桩身混凝土强度等级，同时对低应变动测的准确性加以检验。
5.施工注意事项
5.1避免工程质量通病
(1)混凝土局部强度不足。由于粗骨料未称量，用水量控制不严，塌落度过大或骨料用体积量度不够准确，混凝土配合比在特殊情况下未及时调整等原因造成。
(2)混凝土局部离析。由于混凝土在搅拌中时间少于90秒，不够均匀。溜槽或串筒过短，车上混凝土直接向孔内倒下等原因造成。
(3)钢筋笼成型有弯曲(香蕉型)或扭曲现象。由于主筋未预先调直，也未把箍筋焊接在主筋位置上的等分距离点上，制作钢筋笼的底垫高低不平等原因造成，致使主筋的混凝土保护层厚薄不均，甚至露筋影响质量。
(4)钢筋笼成型后，必须经现场质安员或施工人员全面检查焊接质量，若主筋的搭接焊缝厚度不足或箍筋有漏点焊位置，应立即通知焊工补焊，并及时办理好隐蔽工程验收手续。
(5)终孔岩样，用胶袋装好密封，尽量保留孔底原岩样备查。
5.2主要安全技术措施
(1)挖孔桩的护壁最小厚度应不小于100mm。挖孔桩的孔深一般不宜超过25m。当桩长小于等于8m时，桩身直径(不含护壁，下同)不应小于0.8m;当桩长为8m至15m时，桩身直径不应小于lm;当桩长为15~50m时，桩身不应小于1.2m;当桩身超过20m时，桩身直径应适当加大。当桩间净距(含排桩)小于4.5m时，必须采用间隔开挖(有扩底的人工挖孔桩，则以扩底部分计)。
(2)场地临近的建(构)筑物，施工前应会同有关单位和业主进行详细检查，并将建(构)筑物原有裂缝及特殊情况贴上沙纸记录备查。对挖孔和抽水可能危及的邻房，应事先采取加固措施。
(3)人工挖孔桩的土质岩样、入岩深度、孔底形状、桩径、桩长、垂直度、桩顶标高和混凝土强度等，必须符合设计要求。
(4)人工挖进过程中，对可能出现流沙、涌泥、涌水，以及有害气体等情况，必须要有针对性的安全防护措施。对施工现场所有设备、设施、安全装置、工具和劳保用品等，需要经常进行检查，确保完好和安全使用。
(5)当桩孔开挖深度超过5m时，应在孔底面以上3m左右处的护壁凸缘上设置半圆形的密眼钢筋做成的安全防护网。防护网随着挖孔深度适当向下增加设置，在吊桶上下时，作业人员必须站在防护网下面，停止挖土，注意安全，每天开工前，在鸟笼内放置小鸟，吊放到桩孔底，放置时间不得少于10分钟，经检查小鸟生态正常，方可下井作业，孔深超过10m时，地面应配备向孔内送风装置，风量不应少于25L/S。孔底凿岩时应加大送风量。
6.结语
谈钻孔灌注桩施工工艺 篇3
1 施工前的准备工作
1)进场前进行场地平整工作保证后续机械入场顺利;2)事先进行场地勘测工作,测绘场地内电缆,给排水管道等位置,并给予妥善处理,并指挥施工技术人员在施工过程中注意;3)施工技术人员必须持证上岗且要求有实际操作经验;4)所有进场材料都必须经试验检测合格后才能使用,钢筋及水泥都必须具有出厂证明,并根据规范要求取样送检,经检验合格后才允许投入使用;5)施工前应详细了解当地的地质条件,会审确定施工图纸、施工组织设计或方案等,然后测量放线布桩。
2 施工流程
1)测量放样及高程控制。
测量放样参照测量施工方案放线定桩位,并且做好标记以备日后复核;高程测量根据基准点,用水准仪测定各桩孔的井口标高。
2)设备安装调试。
垫平填实基础,在技术人员指导下钻机就位,精心调试保证冲锤垂直对准桩位。
3)埋设护筒。
护筒采用坚实不漏水的钢护筒,确保在护筒埋设稍有偏差时,保证钻头能正确就位,并能顺利提钻。坑尺寸为护筒直径增加1 m,基坑挖掘完毕后安装护筒,护筒直径比桩径大200 mm,其位置校核无误后,护筒周围分层回填粘土并夯实,护筒埋设深度为2 m～4 m。护筒埋好后,在桩机范围内整浇混凝土地坪,挖好泥浆排放沟,确保泥浆不外溢。
4)制备泥浆。
合理设置泥浆池,用检验合格的粘土制备泥浆,用泥浆车将泥浆运送到指定位置。
5)钻孔。
钻孔作业应分班连续进行,钻机稳固后使其钻架吊点、钻机的转盘中心和桩位中心三点在一垂直线上方可开钻,以后每班核对位置一次。钻孔中采用轻压慢钻,为提高成孔质量,成孔过程中,钻机的钻进速度根据泥浆的补给情况应严格控制,在泥浆供给充足的情况下一般在前期慢钻掘进,后期方可全速钻进。钻进时经常取钻渣,并做记录与地质剖面图进行核对,若发现与设计不符,及时申报主管部门。当钻孔达到设计深度,停机后对孔径、孔深、孔位、垂直度进行检查。
6)清孔。
因为孔底沉渣厚度直接决定灌注桩的承载力,特别是嵌岩桩(端承桩),所以清孔是要选择合适的清孔方法。不同的清孔方法影响清孔质量,目前工程中常采用清浆清孔法,这种方法清孔较为彻底,适用于各种桩。同时清孔时必须保证孔内水头,提管时避免碰孔壁,防止坍孔。清孔后用检孔器测量孔径,检孔器的焊接可在工地进行。
7)安放钢筋笼。
根据工程要求在满足规范的前提下制作钢筋笼。吊放钢筋笼时,必须保证骨架垂直缓慢下放,控制好钢筋笼顶标高,用钢筋固定使其在标高位置上,确保钢筋骨架既不下沉也不上浮。
8)放导管。
导管使用前必须进行闭水试验,合格的导管才能使用,以保证导管水下灌注混凝土时不漏水,不漏浆,确保桩的质量。提前根据孔深计算好导管节数,置好备用。导管沉放时应居中慢慢下放,不能接触到孔壁和钢筋笼,以免导管在提升过程中将钢筋笼提起。保证导管底距孔底有0.3 m左右的空隙,防止混凝土无法利用其自重涌出管外。
9)二次清孔。
为了保证彻底清除孔内沉渣,在导管放入后利用反循环钻机出渣的原理,利用导管快速进行二次清孔,进一步清除孔内成渣厚度。
10)灌注混凝土。
灌注前对施工用混凝土进行质量检查,同时检查导管的封闭性;施工过程中导管内要始终充满混凝土,保证混凝土可以依靠自重顺利流出导管;施工前要计算好首批混凝土的灌注量,做好充分准备,在灌注时要做到连续灌注;边灌注边拔管,拔管时不得挂住钢筋笼,且禁止将导管拔出混凝土面,造成断桩;桩顶最终标高比设计高度高出0.8 m左右的桩头,多出部分可在混凝土初凝后终凝前人工破除。
3 施工过程中常见问题及处理方法
1)孔壁坍塌。
主要是由于土质松散,钻进速度过快,空钻时间过长,成孔后待灌时间和灌注时间过长等造成。发生坍孔现象时,根据实际工程经验判别坍孔位置并立即采取相应的措施处理,一般回填小石子或者粘土至探孔位置以上。若坍孔严重,应立即停机将钻孔用碎石子和粘土混合物填满,采取措施将坍孔补平然后低速钻进。
2)孔位倾斜。
主要是由于地面软弱,钻机在工作时发生倾斜;在钻进过程中遇探头石或其他硬物,导致探头发生倾斜。处理方法是施工中重大、钻杆刚度大的钻机且在钻机下铺设枕木放平钻机;钻孔偏斜时,可提起钻头,上下反复扫钻几次,以便削去硬土,然后慢钻掘进。
3)断桩。
主要原因是导管拔出混凝土浇筑面,首批混凝土量不足无法一次性灌注完成。处理方法是经常探测混凝土高度,灌注过程应连续进行并确保导管在混凝土中的埋深为2 m～6 m,使导管拔出速度与混凝土浇灌速度一致。
4)钢筋笼浮起。
主要是由于浇灌混凝土时混凝土灌注量相对过大,产生较大的冲击力,将钢筋笼冲起;钢筋笼固定不够坚固;拔导管时钩住钢筋笼将其带起等。处理方法是在钢筋笼上压重物增加自重,在灌注到钢筋笼时放慢混凝土灌注速度。
4结语
钻孔灌注桩施工工艺虽日趋成熟,但由于其地下施工的不可见性及其施工过程的复杂性,各个环节均对最后桩的质量有很大影响,所以要求施工技术人员熟知相关规范,有处理常见施工问题的能力,认真做好施工前准备工作并在工作中作好记录,只有这样才能保证工程质量。
摘要：针对钻孔灌注桩施工工艺进行了探讨,详细介绍了钻孔灌注桩施工前的准备工作,施工工艺及流程,并分别阐述了孔壁坍塌,孔位倾斜,断桩等常见问题的处理方法,以期指导实践,保证钻孔灌注桩施工质量。
关键词：钻孔灌注桩,施工流程,断桩,钢筋笼
参考文献
[1]黄锐斌.钻孔灌注桩施工工艺浅析[J].中国西部科技,2007(19):23-25.
灌注工艺 篇4
⑴桩体混凝土要从桩底到顶标高一次完成、如遇停电等特殊原因，必须留施工缝时，可在混凝土面周围加插适量的短钢筋，在灌注新的混凝土前，施工缝面必须清理干净，不得有积水和隔离物质。
⑵灌注桩身混凝土，必须用溜槽及串筒离灌注面2m以内下落，不准在井口抛铲或倒车卸料，以免混凝土离析，影响混凝土整体强度。
⑶在灌注混凝土过程中，注意防止地下水进入，不能有超过50mm厚的积水层，否则，应设法把混凝土表面积水层用导管吸干，方可灌注混凝土，
如渗水量过大(>1m3/h)时，应按水下混凝土操作规程施工。
⑷混凝土边灌注边插实，宜采用插入式振动器和人工插实相结合的方法，以保证混凝土的密实度。
⑸在灌注桩身混凝土时，相邻10m范围内的挖孔作业停止，并不得在孔底留人。
对水下钻孔灌注桩主要施工工艺探讨 篇5
关键词：水下钻孔灌注桩;施工;工艺
引言
灌注桩是水运工程施工中必不可少的重要材料，它指的是通过机器或者人力在地基中挖掘一个孔洞，并向孔洞内填筑混凝土和钢筋等材料做成的桩。依据打孔的方式不同，可以将灌注桩分为沉管、钻孔等类型。钻孔灌注桩由于其本身操作简便，安全又稳定，所以被当下路桥施工中广泛应用。但是由于操作工艺相对复杂，成桩以后又不显示在表面，所以灌注桩出现问题都是很隐蔽的问题，也是会给整个水运工程造成极大危害的问题。
一、成孔阶段的施工工艺
1.在埋设护筒的阶段
护筒不仅可以防止孔壁塌陷，而且还具有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置等功能。在确定桩基之后，我们就可以开展护筒埋设工作。钻孔灌注桩的护筒主要是应用厚度为3mm 的钢板来制作。在埋设护筒的时候，要使桩的中心线与护筒的中性线对正，并保证护筒的垂直，埋设的深度范围最好控制在1.0m ～1.5m 之间。另外，在护筒稳定之后，还需要用粘土在护筒周围进行回填，保证护筒的稳定性。
2.在制备泥浆方面
钻孔的泥浆包括水、粘土和添加剂，需要应用到冷却钻头以及润滑钻具等工具，对于泥浆要及时进行循环和净化，在确定泥浆稠度的过程中，需要将钻孔方法和地层实际情况充分纳入考虑范围，灵活掌握泥浆稠度，结合操作情况，来合理的调整。如果泥浆过稀，那么就会影响到排渣能力和对护壁的保护效果;如果泥浆太稠，那么钻头的冲击功能就会受到影响，钻进速度遭到降低。
3.成孔的方法主要包括
当前我国主要的成孔方式有两种形式，（1）正循环回转钻进成孔，所谓正循环回转钻进成孔，其主要优势在于应用的钻机较小，设备重量也相对较轻，很适应在地区狭窄的区域进行运用。通常在实际钻孔过程中，使用泥浆保护墙壁，因为泥浆从泥浆泵中到钻杆内之后，其会带动孔壁和钻杆相互之间的钻渣形成孔。因为其整体钻孔的过程都是按照一定程序的，多次进行的，所以也叫做正循环回转钻进成孔方法。（2）反循环回转钻进成孔，这种方法主要是在桩顶装置一些护筒，在实际的钻孔过程中，泥浆在孔内进行循环过程中，就会构成泥浆膜，因此可以在一定程度上保障成孔的完整性，确保成孔的施工质量，同时还能加快钻孔的整体速度，费用成本还非常经济实惠。
4.成孔的质量控制措施
要严格依据相关的设计要求来开展钻孔工作，这样成孔的质量方可以得到保证。首先是开孔，要保证开孔的质量，对中线和点位合理对好，保证护筒足够的牢固，在开钻之前，需要将泥浆灌注到护筒内，结合土层具体情况来确定泥浆比重指标，或者将清水注入进来，必要的情况下，可以将一些黄土或者膨胀土给添加进来，开钻时，需要保证筒内泥浆浓度达到了一定要求。在正常钻进的过程中，需要对钢丝绳的长度及时松放。在成孔的过程中，需要对孔内进行仔细检查，避免有异常情况出现，还需要对泥浆不断的添加，并且抽渣，对钻架进行检查，避免有倾斜问题出现，各个部件牢固的连接，如果有松动或者倾斜问题出现，需要及时的修正。在钻孔的过程中，需要科学记录各个地层的岩土。当钻到设计高程时，需要对孔深和孔径以及孔底岩样进行核对，合格之后，方可以开展清孔工作。
二、在清孔阶段的施工工艺
1.研究清孔的新工艺
使用空压机式吹砂管来进行循环清孔的原理为：使用软风管把空气吹入管底，将相对密度较小的此混合物从吹砂管排出，让泥浆快速流动与桩孔沉渣的排出同时进行，此外，已沉淀的泥浆再次流回，维持管孔中的原水位，直至清理沉渣的程度满足设计规范和施工要求。这种方法也是使用气体进行上举从而清孔法的一种，也叫气举法。优势为：清孔耗时较少，可迅速高效地清孔，即使桩孔较深亦可以保持较高的清孔效率。因为时间较少，使用高速能降低塌孔和直径缩小的概率。劣势为：清孔机械较多，施工步骤繁杂，常常由于工序过多而产生错误，从而引起不必要的麻烦。此外，如果采用法兰连接的方法进行吹砂管的接头会导致接拆管的花费时间较长，管卡连接的方法又会导致掉管发生事故，而且由于吹砂管径比较小，时常出现孔底仍存有粗渣的现象，所以其清孔的效果并不特别理想。
2.对清孔质量的要求
清孔的目的是使孔底沉渣、泥浆密度、泥浆含渣量等指标符合施工规范要求。清孔一般在终孔检查完成后进行，主要采用注浆漂浮法进行清孔，其工作原理是当钻孔达到设计高程时，对孔深、孔径及孔斜度等进行检查，若检查达标，则往孔底注入泥浆，在泥浆上浮时就会将孔底的钻渣带出。若一次清孔完成后发现孔底仍残留沉渣，则就需要进行二次清孔，直至所有指标都达标后，方停止清孔。在清孔时还要注意保持孔内的水位，并且对孔内的泥浆指标进行实时的监控，保障泥浆的厚度和密度。随后应当进行钢筋笼的加工安装、导管的安放。
三、灌注水下混凝土的施工工艺
1.准备工作
灌注水下混凝土时，要对桩机和搅拌机进行检查，以保证其正常运行，同时铺设灌注平台，将石、砂、水泥等原材料准备充分，确保畅通的运输通道。此外，成孔及清孔质量检验合格后，安设导管，在灌注之前，需对导管进行检测，确定导管密闭和抗压性能良好。其次，要对钻孔内的导管长度和孔底的距离加以控制，在此基础上，导管和孔底距离应在一定距离之间，避免导管距孔底过近或过远，具体数值在20cm到40cm之间。
2.对首批混凝土进行灌注
在导管内的隔水塞上部放置一定的水泥浆，这样一方面可以避免粗骨料将隔水塞卡住，另一方面能够用后面的混凝土将水泥浆冲到混凝土的最上面，从而形成了混凝土的保护层。隔水塞在往内斗中导入水泥浆时逐渐下沉，将泥浆全部压入导管，在孔底灌入首批混凝土后，应及时测量孔内混凝土的高度和面积，以得出初次填埋的深度，在符合要求的情况下进行下次灌注。
3.对混凝土进行连续灌注
整个灌注过程应该连续施工，不可间断施工。要保证商品混凝土能及时连续供应、施工人员拆卸导管操作熟练，灌注总时间不得长于首批混凝土的初凝时间。水下混凝土应有良好的和易性和流动性，混凝土运抵现场后，要及时检查其坍落度（一般控制在180～220mm之间），检查不合格的不得使用。
开始灌注混凝土时，导管底部至孔底的距离宜为400mm。首批混凝土的方量应保证灌入后的导管初次埋深不小于0.8m，首批混凝土落下后，应连续灌注。在灌注过程中，导管的埋深应控制在2～6m之间，一般最小不得少于1m，要设专人测量混凝土顶面标高，计算导管埋深和每次拆卸长度，严禁估算导管埋深或仅凭经验拔管，严禁导管埋深过小甚至拔出混凝土面。拆下的导管应立即用清水冲洗干净，防止残浆硬固。
灌注顶标高应高于设计桩顶标高0.5～1m，以保证桩头混凝土的强度。冬季施工当气温低于0℃时，应采取保温或加热措施，使混凝土进入导管时的温度不低于5℃;夏季施工当气温高于30℃时，应在混凝土中掺入缓凝剂。
结束语
钻孔灌注桩的整个施工过程属隐蔽工程项目，而且在水运工程中其质量的控制非常关键。施工机械的选型、施工现场的布置、钻孔、清孔和灌注水下混凝土。在钻孔桩施工中，要严格按施工方案，质量标准，操作规程和流程施工，严格把握各个影响质量的关口，灵活果断处理施工中发生的各种问题，保证钻孔桩的质量。
参考文献：
[1]刘国军.钻孔灌注桩桥梁工程的质量控制[J].山西建筑，2014，40（10）.
[2]陈皎.关于桥梁钻孔灌注桩施工技术的分析[J].科技致富向导，2012（7）.
探讨反循环钻孔灌注桩工艺 篇6
为解决这个难题工程技术人员经过总结、探索, 积极研究推广钻孔反循环制桩工艺。泵吸反循环是通过砂石泵的抽吸作用, 在钻杆内腔形成负压, 在孔内液柱和大气压的作用下, 孔壁与环状空间的冲洗液流向孔底, 将钻头切削下来的钻渣带进钻杆内腔, 再经过砂石泵排至地面沉淀池内;沉淀钻渣后, 冲洗液流向孔内, 形成反循环。反循环与正循环的本质区别在于沉渣的冲洗、上返流速存在巨大差异, 反循环冲洗液携带钻渣后迅速进入过水断面较小的钻杆内腔, 可以获得比正循环高出数十倍的上返速度。
根据钻探水力学原理, 冲洗液在钻孔内的上返速度Va的1.2-1.3倍, 即Va= (1.2-1.3) Vs。反循环钻进钻渣在钻杆内运动, 是形态各异的钻渣群在有限的空间作悬浮运动, 钻渣颗粒要占据一定液体断面, 在这种特定条件下可以采用长春地质学院在利延哥尔公式基础上进行实验给出的公式计算颗粒悬浮速度Vs计算公式为:Vs=3.1×k1× (ds× (rs-ra) / (k2×r2) ) 的1/2次方:Vs-钻渣颗粒群悬浮速度 (m/s) ds-颗粒群最大颗粒粒径 (m) :rs-钻渣颗粒的密度 (kg/dm 3) :ra-冲洗液的密度 (kg/dm3) :k1-岩屑浓度系数;k1=0.9-1.1, 浓度越大, k1越小;k2-岩屑颗粒系数, k2=1-1.1, 球形颗粒为1, 越不规则, k2的值越大。
目前, 泵吸反循环钻杆内径大多数为150mm, 用上述公式计算可知, 块状为120mm, rs为2.1kg/dm3, ra为1.05kg/dm3, 悬浮速度为1.02m/s, 按照Va= (1.2-1.3) Vs计算, Va达到1.33m/s就可以把几何尺寸小于钻杆内径的钻渣排除。
目前常用8BS砂石泵额定排量为180m3/h, 满负荷时冲洗液上返流速可以达到2.83m/s, 可以看出该速度远大于钻渣上返所需流速1.33m/s的要求, 因此进入钻杆内的钻渣能够被有效的抽吸上来。而正循环钻进冲洗液携带钻渣后进入钻杆与孔壁形成的环闭空间后上返速度是很低的。试计算φ89mm钻杆与φ0.8m钻孔的环闭空间, 断面积为0.495m2, 当采用两台600型水泵并联送水, 满排量时冲洗液的上返速度仅达到0.04m/s, 根据上述公式可见正循环钻进只有依靠高浓度高密度泥浆来悬浮钻渣。
综上所述, 反循环本身所具有的特点, 给提高成孔效率、成桩质量和综合经济效益等方面带来一系列的好处。
1 钻进速度与成桩效率有大幅度提高
钻头在工作时的最有利条件是被切割下来的岩土屑, 立即能够从孔底带出并送到地面, 这样可以减少二次破碎, 不会降低效率以及钻头的磨损。冲洗液携带钻渣的能力正比例于介质的密度和其运动速度的平方, 所以影响有效排渣的因素是冲洗液的上返速度。由于钻孔桩施工的土层多为松散、颗粒差异又较大的土层, 因此钻进速度的高低主要取决于排渣的速度。
正、反循环两种钻进速度的差异, 随着钻孔直径以及土层颗粒的增大而增大, 一般来说对于地层和技术要求相同的情况, 反循环施工速度为正循环的2倍左右。
反循环钻进过程就是清孔过程, 不但节省了时间同时又可靠地保证孔底沉渣符合要求。机械钻进速度的提高和清孔时间的缩短促进施工效率的提高、成桩周期缩短, 有效地提高了劳动生产率。
2 孔壁稳定、成孔质量好
反循环钻孔桩孔壁的稳定, 主要是利用静水压力来平衡地层压力维持孔壁的稳定。根据土力学计算以及大量实践证明, 只要保持孔壁任何深度处压力不小于0.2Mpa, 即使是在粘聚力较差的流沙层, 使用经过处理的泥浆 (冲洗液) 也可以保持钻孔不坍塌、不缩颈、不扩颈;反循环钻孔根据浇注混凝土记录时浇注深度与混凝土用量关系, 很容易反算孔径。计算结果表明由于孔壁稳定, 从上到下孔壁的直径都是在有效控制范围之内。这样就可以有效的防止缩颈、扩颈不良现象出现并避免混凝土的浪费。
3 混凝土浇注质量得到有效保证
灌注混凝土是保证成桩质量的关键工序, “断桩”、“夹泥”、“堵管”等常见的灌注质量事故都与孔内混凝土上部压力过大有一定关系。孔内压力值与冲洗液的浓度、密度、粘度有直接的关系。正循环为了有效的排渣, 选用的泥浆 (冲洗液) 密度高、浓度大, 势必造成孔内压力大, 这样混凝土人导管排出的阻力增大, 浇注困难;另外正循环钻孔过程中因冲洗液浓度高、密度大所形成的过厚泥皮与孔底沉渣, 很难从孔中完全清除, 所以其中一部分在浇注过程中卷入冲洗液中更加大混凝土抬升的阻力, 这种阻力在灌注临近结束时更加明显 (笔者观察此时孔内排出的泥浆密度、浓度明显加大, 流淌缓慢) , 若处理不当, 很容易使临近桩顶10m左右混凝土质量差、强度低, 而该部分又是桩受力的关键位置。反循环成孔由于泥浆 (冲洗液) 密度、浓度、粘度都较低, 形成泥皮较薄和钻渣清理较为彻底, 因此灌注较为顺畅, 桩顶泥浆少, 桩身混凝土质量明显提高。
4 提高单桩承载力, 降低工程造价
单桩承载力的大小, 取决于桩周土的摩阻力与桩底端承力, 反循环钻孔过程中形成的泥皮较薄从而使摩阻力增大, 桩底沉渣清除较为彻底, 无软弱层从而提高端承力。根据对比试验, 一般反循环比正循环提高承载力10%~20%, 因此单位承载力造价必然降低。
5 非运废浆量减少, 施工成本降低
根据定额, 废浆排运费约占工程成本8%~10%。反循环钻头切削的粘土土层成块状, 随即被吸入钻杆内腔, 也就是说钻渣来不及水化就被排出孔外, 废浆量势必减少;另液、渣分离较为简单, 这样施工成本必然降低。
6 适应性广
反循环排渣的特点, 使这种工艺方法对地层适应性广, 可顺利钻进各种粘土、砂土、卵砾石层以及基岩层, 对于直径500~1800mm钻孔桩施工都很适应。
因反循环工艺对班组操作工人要求较高, 实施起来有一定的难度, 应加强班组操作工人的培训, 加以推广。当然反循环钻进也有自身的缺点如水泵故障多、纯钻进时间较正循环短、超径卵石层钻进困难以及循环系统复杂等, 但这些问题会随着研究和应用的深入逐步解决。
摘要：钻孔灌注桩因孔底沉渣和孔壁泥皮过厚往往导致承载力折减, 形成系列质量通病的原因是该工艺采取了高浓度、高密度泥浆介质 (冲洗液) 施工的结果。
浅谈钻孔灌注桩钻孔工艺 篇7
K2384+253.743立交桥位于天祝县抓喜秀龙乡永丰村改移G312线上, 与主线交叉桩号为K2384+253.743。桩基地层主要为第四系全新统填筑土、亚砂土、块石、亚粘土、卵石和上更新统冲洪积物碎石组成。卵石、碎石是良好的基础持力层。根据工程地质测绘桥址区无构造线通过, 属相对稳定区。钻孔灌注桩的施工, 因其所选护壁形成的不同, 有泥浆护壁法和全套管施工法两种。本桥钻孔采用泥浆护壁法。
2 钻孔灌注桩钻孔施工工艺
2.1 护筒设置
(1) 护筒内径宜比桩径大20~40mm。
(2) 护筒中心竖直线与桩中心线重合, 平面允许误差为50mm, 竖直线倾斜不大于1%, 全站仪实测定位。
(3) 护筒高度要高出地面0.3m或水面1.0~2.0m。当钻孔内有承压水时, 应高于稳定后的承压水位2.0m以上。
(4) 护筒埋置深度应根据设计要求或桩位的水文地质情况确定, 一般情况埋置深度宜为2~4m, 特殊情况应加深以保证钻孔和灌注混泥土的顺利进行。
(5) 护筒连接处要求无突出物, 应耐拉、压, 不漏水。
2.2 泥浆的调制和使用技术要求
一般应备有泥浆池、沉淀池和搅拌池、循环槽等, 有条件时可采用机械化法。
泥浆的调制用水和粘土或澎润土地及添加剂调制而成, 调制的泥浆相对密度应在1.20~1.40, 粘度22~30, 含砂率≤4%, 胶体效率大于95%, 失水率≤20%, 酸碱度8~11。如果配制的泥桨不符合要求, 可适当加入Na2CO3Na OH等外加剂, 改善泥桨性能。
2.3 钻孔的场地要求
(1) 地为旱地时, 应清除杂物、换填软基, 清除面积应满足钻孔要求。
(2) 地为陡坡时, 可用枕木、型钢等材料搭设工作平台, 其高度应高出工作水位。
2.4 钻孔施工一般要求
(1) 钻机就位前, 应对钻机进行检查。
(2) 钻孔时应按设计资料绘制的地质剖面图, 选用适当的泥浆。
(3) 钻机安装后的底座和顶端应平稳, 在钻进中不应产生位移和沉陷, 否则应即时处理。
(4) 钻机作业分班连续进行, 填写的钻孔施工记录, 交接班时应交待钻进情况和下一班应注意的事项。应经常对钻孔的泥浆进行检测和试验, 不合要求时, 应随时改正。应经常注意地层变化, 在地层变化处均应捞取渣样, 判明后记入记录表中并与地质剖面图核对。
2.5 钻孔灌注桩钻进的注意事项
(1) 无论采用何种方法钻孔, 开孔的孔位必须准确, 开钻时均应慢速钻进, 待导向部位或钻头全部进入地层后, 方可加速钻进。
(2) 用全护筒法钻进时, 为使钻机安装平正, 压进的首节护筒必须竖直, 钻孔开始后应随时检查护筒水平位置和竖直线。如发现偏移应将护筒拔除, 调整后重新压入钻进。
(3) 在钻孔排渣、提钻头除土或因故停钻时, 应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, 必须将钻头提出孔外。
(4) 用实心锥冲击钻孔时, 应选择提升速度较快、起重能力较大的钻机和质量较大的钻锥, 钢丝绳与冲击钻锥之间必须设置自动转向装置并连接牢靠, 钢丝绳应选用同向捻制、纤维芯柔软、无死褶痕迹和断丝者, 其抗拉安全系数不小于1.2, 锥径不宜小于孔径的95%。
(6) 升降钻锥时应平稳, 钻锥提出井口时应防止碰撞护筒、孔壁或钩挂护筒底部, 拆装钻杆应力求迅速。
(7) 因故停钻时孔口应加护盖, 严禁将潜水钻机和钻锥留在孔中。
2.6 钻孔故障及处理方法
(1) 塌孔, 其表征是孔内水位突然下降又回升, 孔口冒细密水泡, 出渣量显著增加而不见进尺, 钻机负荷显著增加等。塌孔多由泥浆性能不符合要求、孔内水头未能保证、机具碰撞孔壁等原因造成。应查明塌孔位置后进行处理, 塌孔不严重时, 可回填土到塌孔位置以上, 并采取改善泥浆性能、加高水头、深埋护筒等措施继续钻进, 踏孔严重时, 应立即将钻孔全部用砂类土或砾石土回填, 无上述土类时可采用粘质土并掺入5%~8%的水泥砂浆, 应等待数日后方可采取改善措施后重钻。塌孔部位不深时, 可采取深埋护筒法, 将护筒填土夯实, 重新钻孔。
(2) 钻孔偏斜、弯曲, 常由地质松软不均、岩面倾斜、钻架位移、安装未平或遇探头石等原因造成, 一般可在偏斜处吊住钻锥反复扫孔, 使钻孔正直, 偏斜严重时, 应回填粘质土到偏斜处顶面, 待沉积密实后重新钻孔。
(3) 扩孔与缩孔, 扩孔多系孔壁小塌或钻锥摆动过大造成, 应针对原因采取防治措施。钻锥缩孔常因地层中含遇水能膨胀的软塑土或泥质页岩造成, 钻锥磨损过甚, 亦能使孔径稍小, 前者应采用失水率小的优质泥浆护壁, 后者应即时补焊钻锥。缩孔已发生时可用钻锥上下反复扫孔, 扩大孔经。
(4) 钻孔漏浆, 遇护筒内水头不能保持时, 宜采取护筒周围回填土夯筑密实、增加护筒沉埋深度、适当减小护筒内水头高度、增加泥浆相对密度和粘度、倒入粘土使钻锥慢速转动、增加孔壁粘质土层厚度等措施, 用冲击法钻孔时, 可填入片石、卵石, 反复冲击, 增加护壁。
(5) 糊钻、埋钻, 冲击钻锥糊锥时, 应减小冲程、降低泥浆粘度和相对密度, 并在粘土层回填部分砂类土和砾类土。遇到塌方或其他原因埋钻时, 应使用空气吸泥机吸走埋锥的泥砂, 提出钻锥。
(6) 卡钻常发生在冲击钻孔时, 多因先形成了梅花孔, 或钻锥磨损未及时补焊、钻孔直径变小, 而新钻锥又过大, 冲锥倾倒, 遇到探头石, 或孔内掉入物件卡住等。卡钻后不宜强提, 可用小锥冲击或用冲、吸的方法将钻锥周围的钻渣松动再提出。
(7) 掉落钻物应迅速用打捞叉、钩、绳套等工具打捞, 若落物已被泥砂埋住时, 宜按前述各条, 先清泥沙, 使打捞工具能接触到落物后再打捞。
(8) 在任何情况下, 严禁施工人员进入没有护筒或无其他防护设施的钻孔中处理事故。当必须下入护筒或其他防护设施的钻孔时, 应在检查孔内无有害气体, 并备齐防毒、防弱、防塌埋等安全设施后方可进行。
3 结束语
钻孔灌注桩在我国得到了广泛的应用, 是比较成熟的施工工艺。钻孔灌注桩具有安全、工艺操作简便、工程质量易于保证、单桩承载力高等特点。但是由于是机械作业, 因此, 在施工中要做好环保和安全等工作。
参考文献
[1]公路施工手册.桥涵 (上、下) [M].北京:人民交通出版社, 2000.
[2]范立基.桥梁工程 (上、下) [M].北京:人民交通出版社, 1986.
[3]JTJ024-85[S].公路桥涵地基与基础设计规范.
水下钻孔灌注桩施工工艺探析 篇8
1 施工工艺流程
1.1 护筒埋设和泥浆制备阶段
第一, 是护筒的埋设。保护孔口、固定桩位、保持孔内水位、保持施工水平高度、保持泥浆高度 (始终都搞出地下水位) 、引导钻头方向, 并逐渐形成孔内向孔壁的净水压力, 以此来让孔壁得到有效的维护, 不至于出现坍塌的现象, 这便是埋设护筒的主要作用。针对护筒的埋设, 应该注重以下几个方面:首先, 护筒的制作应该采用厚度为3mm-6mm的钢板, 而护筒内径必须大于桩径15cm-20cm。当护筒的长度在2m-6m的时候, 其应该大于桩径20cm-40cm, 深水处的护筒内径则应该比桩径大40cm。其次, 就护筒底端的埋置深度而言, 在浅水处或者旱地, 针对粘性土, 护筒底端的埋置深度应该保持在1m-1.5m左右。而针对沙土, 应该将护筒周围0.5m-1m范围之内的土彻底挖除, 然后将粘性土填满至护筒底端的0.5m以下, 并且埋置的深度始终不能低于1.5m。在深水河床的砂土、淤泥以及软土处, 护筒底端的埋置深度不能够低于3m, 而面临较厚的淤泥层和软土层时, 护筒则应该尽可能的埋入到卵石层0.5m-1m处或者不透水层粘性土内的1m-1.5m处[1]。再次, 护筒的始终应该保持在不大于5cm的平面位置上, 且其倾斜度的偏差也不能大于1%。
第二, 是泥浆的制备。一般情况下, 泥浆的制作都是由膨润土 (或粘土) 与水、相应添加剂组合而成。在钻孔作业的过程中, 泥浆能够有效的渗填钻孔内不同土层的空隙, 以致于密实, 不仅能够保持孔内始终维持着一定的水压, 也能够让孔内的渗漏水达到最低的限度, 在这样的情况下, 孔壁必然会长期处于相对稳定的状态。那么, 我们在成孔过程中就必须对泥浆的相对密度进行严格的控制。具体来说, 不仅要将排渣泥浆的相对密度控制在1.1-1.2, 同时在容易坍孔或穿过夹卵石层的土层中成孔时, 要将泥浆的相对密度控制在1.3-1.5。另外还要在较厚的夹砂层或沙土中成孔时将泥浆的相对密度控制在1.1-1.3。
1.2 钻孔即清孔阶段
第一, 是钻孔极端。首先, 在钻机安装就位之后, 顶部与底座在钻进和运行过程中不应该出现沉陷或位移的现象, 必须让其保持持续性的平稳。而针对回转钻机顶部的桩孔中心、转盘中心以及吊滑轮而言, 始终都应该让其处于同一条铅垂线之上。其次, 当具备导向装置的钻机进行开孔作业时, 应该保持较慢的推进速度, 直到导向部位全部钻进了土层之后, 才能够进行全速钻进。再次, 处于正循环钻机开孔的阶段时, 首先就要将转盘和泥浆泵启动, 直到一定数量的泥浆进入到钻孔之后, 才能够开始钻进。
第二, 是清孔极端。一般情况下, 当钻孔达到了图纸所规定的深度之后, 我们就必须在第一时间进行清孔。在具体的清孔过程中, 始终要将孔内水位保持在河流水位或地下水水位以上的1.5m-2m处, 以此来降低坍孔现象的出现率。总的来说, 清孔的常用方法主要具有以下几点:一是抽浆清孔法。这种清孔的方法较为彻底, 其适用于各种方法钻孔的摩擦桩和柱桩。一般情况下, 抽浆清孔法都是在空气吸泥机、反循环钻机、真空吸泥泵以及水力吸泥机的应用下实现的;二是换浆清孔法。这种清孔法适用于正循环法的摩擦桩。这种方法是实现, 首先就要在钻孔完成之后将钻锥距孔底的距离提升10-20cm, 并让其继续循环, 然后以密度相对较低的泥浆压入 (1.1-1.2) , 以此来将钻孔中的那些密度较大的泥浆和悬浮钻渣成功换出[2]。另外, 近年来还出现了一种清孔的新工艺, 即“空压机吹砂管反循环清孔法”。其工作原理是通过软体风管的应用来将压缩空气送入到吹管底部, 以此来让泥浆形成密度较小的泥浆空气混合物, 让其在水压力的作用下沿吹砂管向上排出。而在泥浆快速流动的同时, 带动桩孔沉渣也会从孔内排出, 而经沉淀后的泥浆则回流到桩孔之内, 以此来让孔内的水位保持不变, 这样的过程直到把沉渣彻底清除, 且达到设计规范与施工规范的实际要求为止。总而言之, 无论采用任何清孔方法, 在清孔作业完成之后, 我们都必须在放置钢筋笼骨架之前, 利用孔规来对成孔的全长进行严格的检查, 始终要让孔规的外径处在不小于设计桩直径的状态 (一般情况下, 孔规的长度都为4m) 。
1.3 灌注混凝土阶段
首先, 在灌注混凝土之前, 我们必须对孔底泥浆的沉淀厚度进行全面的检测, 如果具有不符合实际要求的问题存在, 那么必须再次进行清孔。其次, 在灌注混凝土的过程中, 混凝土的温度始终都要保持在5℃之上。如果在气温低于0℃的环境下, 那么我们必须对所灌注的混凝土采取各种保温措施。再次, 在灌注混凝土时, 应该对井孔内的混凝土面位置进行经常性的探测, 以此来对导管埋深进行及时的调整。一般情况下, 导管的埋深都应该保持在2m-6m之间。另外, 灌注操作必须具备连续性。需要引起注意的是, 在灌注过程中, 要尽可能将导管的拆除时间控制在最短的范围内, 如果在灌注完成之后发现具有导管内砼不满的现象, 那么应该以及采取相应的补浆操作, 以此来避免因导管内砼不满而导致导管内出现的高压空气囊。最后, 灌注的桩顶标高必须比设计标高高出0.5m-1m, 以此来保证其质量[3]。
2 钻孔灌注桩施工技术的质量保证措施
在钻孔灌注桩的施工过程中, 出现问题最多的即是钻孔阶段, 如坍孔、缩孔、钻孔偏移等。为了保证钻孔灌注桩施工技术的质量, 我们则必须对这些常见的问题引起足够的重视。首先, 针对坍孔问题而言, 我们必须找出坍孔位置, 查明坍孔原因, 然后在设定计划进行处理。面对不严重的坍孔时, 我们可以回填至坍孔位置之上, 然后对泥浆性能进行改善, 并以埋深护筒、加高水头等措施来继续钻进。而如果坍孔较为严重, 那么则应该立刻用小砾石夹粘土或砂对钻孔进行回填, 然后再通过相应的措施来重新进行钻孔。其次, 针对缩孔问题而言。如果已经发生了缩孔, 那么我们必须用钻锥在缩孔的地方上下反复进行扫孔, 以此来进一步扩大孔径, 从而改善缩孔问题, 降低缩孔现象的出现率。最后, 针对钻孔偏斜问题而言。钻杆不垂直、钻头导向部分过短、土质软硬不一或者是遇上了孤石等, 即是造成钻孔偏斜的根本原因。一旦遇上钻孔偏斜的问题, 我们则应该减慢钻速, 并用钻头来再次进行反复的扫钻, 以此来削去硬层, 从而回到正常的钻孔状态[4]。而如果在距离孔处不深的地方遇上了孤石, 则可以直接利用炸药来将其消除。
3 结语
总之, 要想顺利的完成钻孔灌注桩施工, 并保证其技术的质量, 我们就必须在施工之前对钻孔地区的水文、地质等情况进行了解与掌握, 并且根据施工环境、地层情况、生产要素配备等来制定出科学合理的施工方案。只有这样, 整个施工工程的质量才能够得到有力保证。
参考文献
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[3]肖志礼.浅谈桥梁工程中钻孔灌注桩施工工艺[J].黑龙江科技信息, 2011, 24∶292.
浅谈钻孔灌注桩施工工艺 篇9
关键词：钻孔灌注桩,水下混凝土,施工工艺
钻孔灌注桩是一种广泛应用的基础形式,具有适应性强、施工操作简单、设备投入不大等优点。但由于钻孔灌注桩的施工主要是在地面以下进行,其施工过程无法直接观察,成桩后也不能直接进行开挖验收,它又是最容易出现质量问题的一种基础形式。掌握钻孔灌注桩施工工艺,进行必要的防范是保证钻孔灌注桩成桩质量,确保基础工程安全的重要措施。钻孔灌注桩施工工艺:准备工作※钻孔※终孔和验孔※清孔※制备吊放钢筋笼※再清孔※灌注水下混凝土※破桩头桩检※接筑承台。
1 准备工作
1.1 准备场地
施工前应将场地平整好,以便安装钻架进行钻孔。当墩台处无水时,钻架位置处应整平夯实,清除杂物,挖换软土,场地有浅水时,宜采用土或草袋围堰筑岛。
1.2 埋置护筒
护筒的作用:1)固定钻孔的位置;2)开始钻孔时,对钻头起导向的作用;3)保护孔口,防治孔口坍塌;4)隔离孔内外的表层水,并保持孔内水位高于孔外的水位,以产生足够的静水压力稳定孔壁,因此,埋置护筒要求稳定、准确。
护筒内径应比钻头直径稍大,旋转钻需增大0.1 m～0.2 m。冲击或冲抓钻需增大0.2 m～0.3 m。埋置护筒应特别注意以下几点:1)护筒的平面位置要埋置正确,偏差不大于50 mm;2)护筒顶标高应高出地下水位和施工最高水位1.5 m～2.0 m,无水底层钻孔因护筒顶部没有溢浆口,筒顶也应高出地面0.2 m～0.3 m;3)护筒底应低于施工最低水位(一般低于0.1 m～0.3 m即可)。
1.3 制备泥浆
泥浆在钻孔中的作用:在孔内产生较大的静水压力,防止塌孔;泥浆向孔外土层渗透,在钻进过程中,由于钻头的活动,孔壁表面形成一层胶泥,具有护壁作用;同时将孔内外水流切断,能稳定孔内水位;泥浆比重大,具有夹带钻渣的作用,利于钻渣的排出。因此在钻孔过程中保持一定稠度的泥浆,一般比重以1.1～1.3为宜。调制泥浆的黏土塑性指数不宜小于15,粒径大于0.1 mm的砂粒不宜超过6%。
1.4 安装钻机和钻架
在钻孔过程中,成孔中心必须对准桩位中心,钻机必须保持平衡,不发生位移、倾斜和沉陷。钻机(架)安装就位时,应详细测量,底座应用枕木垫实塞紧,顶端应用缆绳固定平稳,并在钻进过程中经常检查。
2 冲击钻进成孔
利用钻锥(10 kN～35 kN)不断地提钻、落钻,反复冲击孔底土层,把土层中泥砂、石块挤向四壁或打成碎渣,钻渣悬浮于泥浆中,利用抽渣筒取出,反复上述过程冲击钻进成孔。
钻孔注意事项:在钻孔过程中应防止塌孔、孔形扭曲或斜孔钻孔漏水、钻杆扭断,甚至把钻头埋住或掉进孔内等事故。因此钻孔时,应注意下列几点:
1)钻孔过程中,始终要保持孔内外既定的水位差和泥浆浓度,以起到护壁固壁的作用,防止塌孔;2)钻孔过程中,应根据土质等情况控制钻进速度。调整泥浆稠度,以防止塌孔及钻孔偏斜、卡钻和旋转钻机负荷超载等情况的发生;3)钻孔宜一气呵成,不宜中途停钻,防止塌孔。若塌孔严重要回填重新钻孔;4)钻孔过程中加强对桩位、成孔情况的检查工作。
终孔时应对桩位、孔径、形状、深度、倾斜度及孔底土质等情况进行检验,合格后立即清孔、吊装钢筋笼、灌注水下混凝土。
3 清孔及吊装钢筋笼骨架
清孔的目的是除去孔底沉淀的钻渣和泥浆,以保证灌注的钢筋混凝土质量,保证桩的承载力。
1)抽浆清孔———用空气吸泥机吸出含钻渣的泥浆而达到清孔的目的;2)掏渣清孔———用掏渣筒或大锅锥掏清孔内粗粒钻渣;3)换浆清孔———置换孔内泥浆以达到清孔的目的。
4 灌注水下混凝土
4.1 灌注方法和有关器具
导管法施工:将导管居中插入到离孔底0.3 m～0.4 m处(不能插入孔底沉积的泥浆中),导管上接漏斗,在接口处设隔水栓,以隔绝混凝土和导管内水的接触。在漏斗中储备足够数量的混凝土后,放开隔水栓,储备的混凝土连同隔水栓向孔底猛落,这时,孔内水位猝然外溢,说明混凝土已灌入孔内,若落下有足够数量的混凝土,则将导管内水全部压出,并使导管下口埋入孔内混凝土中1 m～1.5 m,保证孔内的水不能重新流入导管,随着混凝土不断通过漏斗,导管灌入钻孔,钻孔内初期灌注的混凝土及其上面的积水或泥浆不断被顶托升高,相应的不断提升和拆除导管。这时应保持导管的埋入深度为2 m～4 m,最大不宜大于4 m,拆除导管时间不超过15 min,直至钻孔灌注混凝土完毕。
导管:内径0.2 m～0.4 m的钢管,壁厚3 mm～4 mm。每节长度1 m～2 m,下面的一节应较长,一般为3 m～4 m。导管两端用法兰盘及螺栓连接,并垫橡皮圈,以保证接头不漏水。
为了首次灌注桩的混凝土的数量能保证将导管内的水全部压出,并满足导管初次埋入深度的需要,应计算漏斗的最小容量,从而确定漏斗的尺寸大小:
其中,Hc为导管初次埋深开始时导管底离孔底的间距,m;h1为孔内混凝土高度达Hc时,导管内混凝土柱与导管外水压平衡所需的高度,h1=HwRw/Rc,Hw为孔内水面到混凝土面的高度,m,Rw,Rc为孔内水或泥浆、混凝土的容重;d,D分别为导管、桩孔直径。
4.2 对混凝土材料的要求
为保证水下混凝土的质量,混凝土的配合比按设计强度的混凝土标号提高20%进行设计。混凝土要有必要的流动性,以坍落度表示宜在180 mm～220 mm范围内,每立方米混凝土的水泥用量不小于350 kg,水灰比宜为0.5～0.6,并可适当提高含砂率(宜采用40%～50%)使混凝土有较好的和易性。为防止卡管,石料尽量用卵石,适宜粒径为5 mm～30 mm,最大粒径不大于40 mm。
在混凝土浇筑过程中,为了随时掌握孔内混凝土顶面的实际高度,可用测绳和测深锤直接测定,测深锤一般用锥形锤。为了保证灌注桩成桩后的质量,可采用超声波法等进行无损检测。
4.3 灌注水下混凝土注意事项
灌注水下混凝土是钻孔灌注桩的最后一道关键性的工序。其施工质量将严重影响桩的质量:
1)混凝土拌和必须均匀,尽量缩短混凝土运输距离和减少颠簸,防止混凝土发生离析而卡管。
2)为防止导管接头与导管漏水,保证导管制作时具备足够的抗拉强度,能承受其自重和盛满混凝土的重量,内径应一致,其误差应小于±2 mm,内壁须光滑无阻,组拼后须用球塞、检查锤做通过试验;最下端一节导管长度要长一些,一般为4 m;每节导管的长度要整齐统一,便于丈量长度,并作出标记和记录;导管使用前做好水密性试验。导管不要埋入混凝土过深,严格控制混凝土配合比、和易性等技术指标。
3)灌注混凝土过程中必须连续作业,一气呵成。孔内混凝土上升到接触钢筋笼架底时,应防止钢筋笼架被混凝土顶起。
4)在灌注过程中,要随时测量和记录孔内混凝土灌注标高和导管入孔长度,以控制和保证导管埋入孔内混凝土有适当的深度,防止导管提升过猛,管底提离混凝土面或埋入过浅而使导管内进水造成断桩夹泥,也要防止导管埋入过深而造成导管内混凝土压不出去或导管埋入过深导致终止浇灌而断桩。
5)灌注的桩顶标高应比设计值预加一定的高度。此范围内的浮浆和混凝土应凿除,以确保混凝土的质量,浇筑标高应高出桩顶设计标高0.5 m～1.0 m,深桩应酌情增加。务必注意,不要因误测而造成短桩。
参考文献
[1]JGJ 4-80,工业与民用建筑灌注桩基础设计与施工规程[S].
对钻孔灌注桩反循环工艺理论的探讨 篇10
关键词：钻孔灌注桩 基础 施工 工艺
钻孔灌注桩因孔底沉渣和孔壁泥皮过厚往往导致承载力折减，形成上述质量通病的原因是该工艺采取了高浓度、高密度泥浆介质（冲洗液）施工的结果。为解决这个难题工程技术人员经过总结、探索，积极研究推广钻孔反循环制桩工艺。
一、钻孔灌注桩反循环工艺的原理分析
泵吸反循环是通过砂石泵的抽吸作用，在钻杆内腔形成负压，在孔内液柱和大气压的作用下，孔壁与环状空间的冲洗液流向孔底，将钻头切削下来的钻渣带进钻杆内腔，再经过砂石泵排至地面沉淀池内；沉淀钻渣后，冲洗液流向孔内，形成反循环。反循环与正循环的本质区别在于沉渣的冲洗、上返流速存在巨大差异，反循环冲洗液携带钻渣后迅速进入过水断面较小的钻杆内腔，可以获得比正循环高出数十倍的上返速度。
根据钻探水力学原理，冲洗液在钻孔内的上返速度Va的1.2-1.3倍，即Va=（1.2-1.3）Vs。反循环钻进钻渣在钻杆内运动，是形态各异的钻渣群在有限的空间作悬浮运动，钻渣颗粒要占据一定液体断面，在这种特定条件下可以采用长春地质学院在利延哥尔公式基础上进行实验给出的公式计算颗粒悬浮速度Vs计算公式为：
Vs=3.1×k1×（ds×(rs-ra)/(k2×r2))的1/2次方
Vs——钻渣颗粒群悬浮速度（m/s)
Ds——颗粒群最大颗粒粒径（m）
Rs——钻渣颗粒的密度(kg/dm3)
Ra——沖洗液的密度（kg/dm3)
k1——岩屑浓度系数；k1=0.9-1.1，浓度越大，k1越小；
k2——岩屑颗粒系数，k2=1-1.1,球形颗粒为1，越不规则，k2的值越大。
目前，泵吸反循环钻杆内径大多数为150mm，用上述公式计算可知，块状为120mm，rs为2.1kg/dm3，ra为1.05kg/dm3，悬浮速度为1.02m/s，按照Va=(1.2-1.3)Vs计算，Va达到1.33m/s 就可以把几何尺寸小于钻杆内径的钻渣排除。目前常用8BS砂石泵额定排量为180m3/h，满负荷时冲洗液上返流速可以达到2.83m/s，可以看出该速度远大于钻渣上返所需流速1.33m/s的要求，因此进入钻杆内的钻渣能够被有效的抽吸上来。
而正循环钻进冲洗液携带钻渣后进入钻杆与孔壁形成的环闭空间后上返速度是很低的。试计算φ89mm钻杆与φ0.8m钻孔的环闭空间，断面积为0.495m2，当采用两台600型水泵并联送水，满排量时冲洗液的上返速度仅达到0.04m/s，根据上述公式可见正循环钻进只有依靠高浓度高密度泥浆来悬浮钻渣。
二、钻孔灌注桩反循环工艺的优势分析
综上所述，反循环本身所具有的特点，给提高成孔效率、成桩质量和综合经济效益等方面带来一系列的好处。
1、钻进速度与成桩效率有大幅度提高 钻头在工作时的最有利条件是被切割下来的岩土屑，立即能够从孔底带出并送到地面，这样可以减少二次破碎，不会降低效率以及钻头的磨损。冲洗液携带钻渣的能力正比例于介质的密度和其运动速度的平方，所以影响有效排渣的因素是冲洗液的上返速度。由于钻孔桩施工的土层多为松散、颗粒差异又较大的土层，因此钻进速度的高低主要取决于排渣的速度。
2、孔壁稳定、成孔质量好 反循环钻孔桩孔壁的稳定，主要是利用静水压力来平衡地层压力维持孔壁的稳定。根据土力学计算以及大量实践证明，只要保持孔壁任何深度处压力不小于0.2Mpa，即使是在粘聚力较差的流沙层，使用经过处理的泥浆（冲洗液）也可以保持钻孔不坍塌、不缩颈、不扩颈；反循环钻孔根据浇注混凝土记录时浇注深度与混凝土用量关系，很容易反算孔径。计算结果表明由于孔壁稳定，从上到下孔壁的直径都是在有效控制范围之内。这样就可以有效的防止缩颈、扩颈不良现象出现并避免混凝土的浪费。
3、混凝土浇注质量得到有效保证 灌注混凝土是保证成桩质量的关键工序，“断桩”、“夹泥”、“堵管”等常见的灌注质量事故都与孔内混凝土上部压力过大有一定关系。孔内压力值与冲洗液的浓度、密度、粘度有直接的关系。正循环为了有效的排渣，选用的泥浆（冲洗液）密度高、浓度大，势必造成孔内压力大，这样混凝土人导管排出的阻力增大，浇注困难。反循环成孔由于泥浆（冲洗液）密度、浓度、粘度都较低，形成泥皮较薄和钻渣清理较为彻底，因此灌注较为顺畅，桩顶泥浆少，桩身混凝土质量明显提高。
4、提高单桩承载力，降低工程造价 单桩承载力的大小，取决于桩周土的摩阻力与桩底端承力，反循环钻孔过程中形成的泥皮较薄从而使摩阻力增大，桩底沉渣清除较为彻底，无软弱层从而提高端承力。根据对比试验，一般反循环比正循环提高承载力10%-20%，因此单位承载力造价必然降低。
5、非运废浆量减少，施工成本降低 根据定额，废浆排运费约占工程成本8%-10%。反循环钻头切削的粘土土层成块状，随即被吸入钻杆内腔，也就是说钻渣来不及水化就被排出孔外，废浆量势必减少；另液、渣分离较为简单，这样施工成本必然降低。
6、适应性广 反循环排渣的特点，使这种工艺方法对地层适应性广，可顺利钻进各种粘土、砂土、卵砾石层以及基岩层，对于直径500-1800mm钻孔桩施工都很适应。当然反循环钻进也有自身的缺点如水泵故障多、纯钻进时间较正循环短、超径卵石层钻进困难以及循环系统复杂等，但这些问题会随着研究和应用的深入逐步解决。
三、钻孔灌注桩反循环工艺施工中应注意的问题
1、规划布置施工现场时，应首先考虑冲洗液循环、排水、清渣系统的安设，以保证反循环作业时，冲洗液循环通畅污水排放彻底，钻渣清除顺利。
2、及时清除循环池沉渣。
3、钻头吸水断面应开敞、规整、流阻小，以利防止砖块、砾石等堆挤堵塞；钻头体吸口端距钻头底端高度不宜大于250mm；钻头体吸水口直径宜略小于钻杆内径。
