钻孔灌注桩施工工艺工法

1 施工工艺流程图：

制 备 泥 浆

钢筋笼加工制作

二 次 清 孔

图1-1 钻孔灌注围护桩施工工艺流程图

平 整 场 地 桩 位 放 样 钢护筒制作 埋设钢护筒 钻 机 就 位 钻 孔 成 孔 检 验 清 孔 泥 浆 外 运 安放钢筋笼 安 放 导 管 试拼装检验导管 泥 浆 外 运 混凝土搅拌运输 灌注水下混凝土 拔除钢护筒 成 桩 检 测 2 桩位放样

根据施工设计图纸及技术交底，利用平面控制网进行桩位放样定位的测量，并进行复核，确保桩位正确无误。平面位置采用布设十字控制点，交叉法进行定位，即采用放样护桩检查方法控制。桩位偏差应小于50 mm。

图2-1 钻孔灌注桩桩位定位

3 钻机就位、调试

⑴ 钻机施工场地及行走道路应平整压实，杂物清理干净，满足钻机正常工作和移动要求。

⑵ 钻机安装时应垫平并固定好，保持稳定，不得产生位移或沉陷，钻架顶端应用缆风绳对称张拉，地锚牢固。

⑶ 孔桩位置测定好后移动钻机使得钻头中心与孔桩中心重合，偏差不得大于50mm。 4 埋设护筒

采用直接打入或者挖坑埋放，埋入深度一般应大于1.5m。护筒一般用4~8mm厚钢板制作，内径应比钻孔直径于100mm，上部开设1~2个溢浆孔。 5 泥浆制备与管理

⑴ 泥浆制作

采用膨润土泥浆，其主要成分有：膨润土、水、外加剂及粘土。外加剂选用增粘剂CMC和分散碱。膨润土的掺量为8%，其他外加剂应根据泥浆性能掺入。

泥浆拌制一般用泥浆搅拌机进行搅拌，根据泥浆性能从1%的CMC、4%的碱液桶中取出一定数量液体逐步加入搅拌，待达到新鲜泥浆性能后，输入到泥浆池中备用。搅拌时间一般为4~7min。当搅拌后立即使用的，搅拌时间应长些，否则，搅拌时间应短些。泥浆制备的投料顺序一般为：水，膨润土，外加剂。膨润土泥浆一定要充分搅拌，否则，膨润土溶胀不充分，会影响泥浆的失水量和粘度。

⑵ 泥浆的参数

钻孔时泥浆比重可根据实际情况调整，一般保持在1.15～1.3之间。钻孔过程中泥浆应经常检测，如有超标应及时调整泥浆性能。

表5-1 钻孔灌注桩护壁泥浆性能指标表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 项目 泥浆密度 漏斗粘度 含砂率 胶体率 失水率 泥皮厚度 静切力 PH值 性能指标 1.15~1.3 1.6〞～1.8〞 ＜4﹪ ＞95﹪ ＜3Ml/30min 1～3㎜/30min 1min20～30/㎝2 7～9 检验方法 泥浆密度计 50000/7000漏斗法 含砂率测定器 量杯法 失水量仪 失水量仪 静切力计 PH试纸 ⑶ 泥浆的管理

将搅拌均匀的泥浆倒入泥浆池中，并将泥浆池和沉淀池用循环槽相连，可使孔中排出的泥浆通过沉淀池转至泥浆池循环使用。沉淀池的容积为6m3，循环槽的断面积应是砂石泵出水管断面积的3～4倍；泥浆池的容积不小于桩孔实际容积的1.2倍，以免灌注混凝土时冲洗液外溢。

沉淀池中的沉渣及废泥及时清除，并用密封车或脱水干硬处理后用自卸车运至堆放场地，防止污染施工现场及其周围环境。 6 钻进及成孔检验

⑴ 钻孔前检查钻机是否固定好、钢丝绳保持完好无损、供电线路是否连接正确，漏电保护开关是否连接好，工作是否正常。

⑵ 采用跳三钻一法进行钻孔，下钻时应注意先将钻头垂直后，再导正下入孔内。进入孔内后，先缓慢钻进，当孔位和钻机稳定和垂直后，再正常钻进。钻进中，当发现塌孔、偏孔、斜孔时，应及时处理。发现缩颈时，应经常提动钻具，维护孔壁，以防埋钻。

图6-1 钻孔灌注桩钻孔施工顺序

⑶ 钻进时高压软管下不得站人，接头应稳固，采用潜水泥浆泵时，每完成一根桩后应检查一次泥浆泵运行状况。

⑷ 钻进时应根据地质变化控制钻进速度，保证钻孔安全。 ⑸ 钻机停钻，必须将钻头提出孔外，置于钻架上，不得滞留孔内。

⑹ 桩身的垂直度要求在1/200，故钻机就位时保持底座平稳，以保证不发生倾斜位移。钻头中心采用桩定位器对准桩位。

⑺ 为保证钻孔的垂直度，在钻进过程中随时注意钻机导向装置，钻孔过程中发生斜孔、弯孔、缩孔、塌孔或沿护筒周围冒浆以及地面沉陷时，应停止钻进，采取以下措施：

① 当钻孔倾斜时，可往复扫孔修正；倾斜过大时，填入粘土至偏孔处上部0.5m重新钻进；

② 在成孔过程中或成孔后孔壁坍塌，轻度塌孔应加大泥浆密度和提高水位；严重塌孔应投入粘土泥膏，待孔壁稳定后再采用低速钻进；

⑶ 钻孔漏浆可适当加稠泥浆或倒入粘土，慢速转动；护筒周围及底部接缝用土回填密实，适当控制孔内水头高度，不要使压力过大。

⑻ 挪移钻机时，不得挤压电缆线及风水管路。

⑼ 测量孔深：采用软尺测量钻孔深是否得到设计孔底标高位置。 7 清孔

(1) 钻到设计标高后即开始清孔作业，采用钻机逆循环法清孔排碴，清孔时让钻头保持在孔底位置缓慢转动，同时用泥浆泵在孔桩底部抽出泥浆和弃碴混合物，孔口处及时补充新鲜泥浆保护孔壁。

(2) 废浆应收集好，集中处理，注意防止或减少环境污染。

(3) 清孔完毕时要达到如下标准：泥浆比重在1.3～1.5之间，含砂率在8%以内，粘度为20～22s。清孔完毕后直接用钢筋笼测量孔径与垂直度，桩位偏差不应大于50mm，桩径允许偏差±50mm，桩身垂直度偏差不大于1%，如不合格应

汇同监理工程师进行处理(洗孔或回填重钻)。

(4) 测量沉碴厚度：沉淀层厚度不大于10cm。 8 钢筋笼制作安装

⑴ 钢筋笼制作

① 调直机的场地应设置警戒区，装设防护栏杆以及警示标志，严禁非施工人员在此停留，操作人员在作业时必须离开钢筋2米以外。

② 使用钢筋机械时严禁违规操作，严格遵守安全操作规程。 ③ 严禁在弯曲钢筋的作业半径内和机身不设固定销的一侧站人。 ④ 弯曲好的半成品应堆放整齐，弯钩不得朝上。

⑤ 电焊机作业时应穿戴好防护用品，施焊完毕，拉闸上锁。

⑥ 钢筋笼分段加工，每段长10~12m，相邻两根主筋接头错开布置，采用直螺纹套筒连接。

钢筋笼施工主要要求如下： 1）主筋间距偏差不宜大于10mm； 2）箍筋间距偏差不宜大于20mm； 3）钢筋笼长度偏差不宜大于100mm； 4）钢筋保护层偏差不宜大于20mm。 5）钢筋焊接搭接长度不小于 6）钢筋笼垫块间距不大于 ⑵ 钢筋笼安装

① 钢筋笼采用分段吊装法安装，第一段钢筋笼吊入桩孔后固定在孔口处，并使每根钢筋的接头均露出孔口20cm以上。接着吊起第二段钢筋笼，对正孔口，用套筒与第一段钢筋笼连接牢固后放入孔内至只露出接头为止固定好，然后吊装第三段钢筋笼，依次循环至钢筋笼达到设计长度为止。

② 钢筋笼入孔后，要牢固定位，注意钢筋笼的方向和内外侧，并采取钢管叉防止在灌注水下混凝土过程中下落或上浮。入孔定位标高应准确，允许误差为±5cm，并使其下部悬空；钢筋笼上口应和桩中心对中并固定，允许误差为±3cm,可在上口外圈焊定位筋支撑在护筒壁上。

③ 钢筋笼吊装前，应采取措施防止钢筋笼产生过大变形。

④ 钢筋笼孔口连接时，孔内钢筋笼应固定牢靠，钢筋连接人员和起重操作人员应协调一致，专人统一指挥。

图8-1 钻孔灌注桩钢筋笼及吊装

9 下导管及二次清孔

⑴ 下导管

① 采用直升导管法进行水下混凝土的灌注。导管一般用直径300mm的钢管，壁厚3mm，每节长2.0～2.5m，配1～2节长1～1.5m短管，由管端粗丝扣、套

筒连接，接头处用橡胶圈密封防水。导管支撑架用型钢制作，支撑架支垫在钻孔平台上，用于支撑悬吊导管。混凝土灌注期间时用钻架吊放拆卸导管。

② 导管使用前，应进行接长密闭试验。导管拼装前，应先检查管内壁是否有无混凝土等附着物，如有需清除干净，确保管内壁光滑，利于混凝土下落翻浆。同时按序尺量每节导管长度，并做好相应记录，防止导管下放长度与记录不符。当管底与孔底间距过小，不易翻浆；反之，造成混凝土埋深不够，发生断桩事故。

③ 作业时严防碰撞，以免接头螺栓松动，入孔时需再次检查每个接头是否拧紧。入孔下插要轻慢，防止下插到孔底而堵塞导管下口。导管下口距孔底一般0.3~0.5米，导管入孔接长时，每节节头必须对丝扣抹黄油后再拧紧套筒，否则易漏泥浆至导管内，影响混凝土质量。

⑵ 二次清孔

由于安放钢筋笼及导管准备浇注水下混凝土，时间的间隙较长，孔底产生新碴，待安放钢筋笼及导管就序后，采用换浆法清孔（利用泥浆泵和导管采用正循环法清孔）以达到置换沉渣的目的，施工中勤摇动导管，改变导管在孔底的位置，保证沉渣置换彻底；或者采用悬浮法空压机从导管送风管直接到孔底使得孔底的沉渣在孔内悬浮起来，然后开始封底混凝土施工。待孔底泥浆各项技术指标均达到设计要求，且复测孔底沉碴厚度在设计允许范围以内，清孔完成，立即进行水下混凝土灌注。 10 水下灌注混凝土

首批混凝土数量：按规范要求，首批混凝土的方量应满足导管初次埋深≥1.0m和填充导管底部间隙的需要，设导管下口离孔底40cm，参照规范进行计算

桩基首批混凝土方量。

首批封底混凝土计算：

混凝土导管埋深应满足1m以上， 混凝土数量V按 下式计算：

V=H1×πd2/4+Hc×πD2/4 式中 D——钻孔桩直径； d——导管直径；

Hc——首批需要混凝土面至孔底 高度=导管埋深（1m）+导管底至孔底高度； H1——混凝土面到水面高度

混凝土初灌时可采用制作的圆柱形隔水栓或采用自由塞隔水（即充气球胆），直径宜比导管内径小1cm，能自由通过导管即可。利用大漏斗装入计算出的封底混凝土，把泥浆面降低到护筒底边以降低泥浆的压力保证翻浆效果，装入充气球在各项指标满足要求，现场工程师同意的情况下便可以将首批混凝土灌入，灌完后立即测深孔内混凝土面高度，计算出导管内埋置深度，如符合要求，即可正常灌注。

正常灌注开始后，砼要连续从漏斗口边侧溜滑入导管内，不可一次放满，（以避免产生气囊）。应紧凑地、连续的进行，严禁中途停工，同一个桩的混凝土持续灌注时间应不大于凝土初凝时间。尽量缩短拆除导管时间，下料掌握好速度，不宜太快太猛，以免造成气堵。灌注过程中要防止混凝土拌合物从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底。使泥浆内含有水泥而变稠凝结，而使测深不准确。灌注过程中，应注意观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土面厚度，正确指挥导管的提升和拆除。

在灌注过程中，当导管内混凝土不满，含有空气时，后续混凝土要徐徐灌入，不可整斗的灌入漏斗和导管，以免在导管内形成高压气囊，挤出管节间的

橡皮垫，而使导管漏水。

导管埋深控制。灌注混凝土时，导管埋入混凝土的深度，一般宜控制在2～4m较好。在任何情况下，不得小于1m和大于6m，易发生拔导管时拔漏（拔出混凝土外），大于6m时导管不易拔出、小于1m时容易引起断桩。拔管前须仔细测探混凝土面深度。用测深锤测探时，至少须由2人用测锤分别换手测探，防止误测。拆除导管动作要快，时间一般不宜超过15min。要防止螺栓、橡胶垫和工具等掉入孔中，并注意安全，已拆下的管节要立即洗洗干净，堆放整齐。

在灌注将近结束时，由于导管内砼柱高度减少，砼压力降低。如出现砼顶升困难时，可适当减少导管埋深使灌注工作顺利进行，再拔出最后一节长导管时，拔管速度要慢，避免孔内上部泥浆压入混凝土中。为确保桩基顶质量，在桩顶设计标高以上加灌一定高度的混凝土，高度在0.8-1.2米左右。

在灌注砼时，应配合现场实验员制作砼试件，每根桩应制作不少于3组砼试件（分上中下各一组）。 11 拔除钢护筒

钢护筒在灌注结束，砼初凝前拔出，起吊护筒时要保持其垂直度。 12 常见问题及处理措施 12.1 孔壁塌陷

⑴ 表现形式

钻进过程中，如发现排出的泥浆中不断出现气泡，或泥浆突然漏失，则表示孔壁有塌陷现象。

⑵ 问题分析

① 护壁底部为软土、淤泥、砂土、砂、杂填土、 卵石等较松散的地质层； ② 孔内泥浆水位不够；

③ 钻斗上下移动速度过快，导致水流以较快的速度由钻斗外侧和钻孔之间的空隙中流过，冲刷孔壁；有时还在上提钻斗时在其下方产生负压而导致孔壁坍塌；

④ 地面上重型施工机械的重力和其作业时的振动，以及地基土层自重应力影响常导致地面以下10~15m处产生孔壁坍塌；

⑤ 有砂砾石、卵石等强透水地层； ⑥ 泥浆的配合比和性能满足不了施工要求； ⑦ 安装钢筋笼时碰撞孔壁，使泥膜和孔壁破坏； ⑧ 成孔后待灌时间过长或灌注时间过长。 ⑶ 防治措施

①在松散易塌土层中，适当埋深护筒，用粘土密实填封护筒四周； ②随时补充孔内泥浆，保持孔内泥浆水位高于护筒底1~2m；

③控制钻头升降速度，根据不同的桩径和地质情况采取不同的升降速度； ④尽量避免重型机械在施工区域附近行走，掏出来的泥土及时清运； ⑤充分选用密度和粘度较大的泥浆，必要时向孔内添加粘土； ⑥使用优质的泥浆，提高泥浆的密度和粘度；

⑦注意钢筋笼绑扎、焊接以及定位块等的设置和安放，搬运和吊装时应防止变形，下放过程避免碰撞孔壁；

⑧注意工序安排，在保证施工质量的情况下，尽量缩短待灌和灌注时间。 12.2 沉渣过厚

⑴ 表现形式

主要表现在灌注之前测得孔底沉渣过厚。 ⑵ 问题分析

①当钻进地层以砂层为主时，砂不可避免的混进泥浆中，泥浆一般都循环使用，当多次使用的泥浆注入孔内时经过长时间的沉淀，砂便会沉到孔底，引起沉渣过厚；

②在砂层钻进时，提钻时砂子容易从钻头流出从而沉渣过厚。 ⑶ 防治措施

①泥浆的沉淀问题可以通过设置2个泥浆池来处理。一个储浆池，一个沉淀池，当泥浆从孔内返回时先经过沉淀池，可将大量砂子沉淀后再流向储浆池。沉淀池内的砂子要及时清运。

②在砂层中钻进时，控制钻进进尺，尽量减少砂子外流。

③如钢筋笼下放后测得沉渣过厚，可用下入导管后接上专用到管帽，利用循环泵清孔。 12.3 灌注过程堵管

⑴ 表现形式

水下混凝土灌注过程中，无法继续进行。 ⑵ 问题分析

①混凝土和易性，流动性差而离析或骨料粒径过大；

②各种机械故障引起混凝土浇筑不连续，在导管中停滞时间过长而堵管。 ⑶ 防治措施

①严格控制混凝土质量；

②平时要注意钻机钻机本身的及时保养和维修，施工过程中严格控制并保证机械设备运转正常 12.4 卡埋钻事故

⑴ 表现形式

在钻进过程中，钻杆突然无法转动和提升。 ⑵ 问题分析

①较松散的砂卵石或流砂层，孔壁易发生大面积塌方而造成埋钻； ②粘泥层一次进尺太深孔壁易缩颈而造成卡钻；

③因机械事故而使钻头在孔底停留时间过长，导致钻斗筒壁四周沉渣大多而造成卡埋钻。

⑶ 防治措施

①在钻至较松散的砂卵石或流砂层时，应提前制定对策，调整好泥浆比重； ②在粘泥层钻进时要控制一次进尺量，如在15m以下深度钻进时，一次钻进深度最好不超过40cm；

③处理卡埋钻可用钻斗周围疏通法，即用水下切割或反循环等方法，清理钻筒周围沉渣，然后起吊。

12.5 钢筋笼上浮

⑴ 表现形式

钢筋笼的位置高于设计位置。 ⑵ 问题分析

①钢筋笼放置初始位置过高； ②混凝土灌注过程中推动钢筋笼上升。 ⑶ 防治措施

①钢筋笼初始位置应定位准确；

②混凝土灌注过程中，应缩短灌注时间，并随时掌握混凝土浇注的标高和导管埋深，当混凝土埋过钢筋笼底端2~3m时应及时将导管提至钢筋笼底端以上。 12.6 缩颈

（1）表现形式

① 缩颈即孔径小于设计孔径。 （2） 造成原因 ① 塑性土膨胀。 （3） 对策：

① 采用优质泥浆，降低失水量。成孔时，应加大泵量，加快成孔速度，在成孔一段时间内，孔壁形成泥皮，则孔壁不会渗水，亦不会引起膨胀。

② 在导正器外侧焊接一定数量的合金刀片，在钻进或起钻时起到扫孔作用。如出现缩颈，采用上下反复扫孔的办法，以扩大孔径。

12.7 卡管

（1）表现形式

① 水下灌注混凝土过程中，无法继续进行的现象。 （2） 造成原因

① 初灌时，隔水栓堵管；混凝土和易性、流动性差造成离析；混凝土中粗骨料粒径过大；各种机械故障引起混凝土浇筑不连续，在导管中停留时间过长而卡管；导管进水造成混凝土离析等。

（2） 对策：

① 使用的隔水栓直径应与导管内径相配，同时具有良好的隔水性能，保证顺利排出。在混凝土灌注时，应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制。

② 水下混凝土必须具备良好的和易性，配合比应通过实验室确定，坍落度宜为18～22cm，粗骨料的最大粒径不得大于导管直径和钢筋笼主筋最小净距的1/4，且应小于40mm。为改善混凝土的和易性和缓凝，水下混凝土宜掺外加剂。应确保导管连接部位的密封性，导管使用前应试拼装、试压，试水压力为0.6～1.0MPa，以避免导管进水。在混凝土浇筑过程中，混凝土应缓缓倒入漏斗的导管，避免在导管内形成高压气塞。

③ 在施工过程中，应时刻监控机械设备，确保机械运转正常，避免机械事故的发生。 12.8 钢筋笼上浮

（1）表现形式

① 钢筋笼的位置高于设计位置的现象。

（2）造成原因

① 钢筋笼放置初始位置过高，混凝土流动性过小，导管在混凝土中埋置深度过大钢筋笼被混凝土拖顶上升；当混凝土灌至钢筋笼下，若此时提升导管，导管底端距离钢筋笼仅有1m左右时，由于浇筑的混凝土自导管流出后冲击力较大，推动了钢筋笼的上浮；由于混凝土灌注时间过长，且导管埋深较大时，其上层混凝土因浇注时间较长，已接近初凝，表面形成硬壳，混凝土与钢筋笼有一定的握裹力，如此时导管底端未及时提到钢筋笼底部以上，混凝土在导管流出后将以一定的速度向上顶升，同时也带动钢筋笼上升。

（3）对策：

① 钢筋笼初始位置应定位准确，并与孔口固定牢固。

② 加快混凝土灌注速度，缩短灌注时间，或掺外加剂，防止混凝土顶层进入钢筋笼时流动性变小，混凝土接近笼时，控制导管埋深在1.5～2.0m。灌注混凝土过程中，应随时掌握混凝土浇注的标高及导管埋深，当混凝土埋过钢筋笼底端2～3m时，应及时将导管提至钢筋笼底端以上。导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2～4m，不宜大于5m和小于1m，严禁把导管提出混凝土面。

③ 当发生钢筋笼上浮时，应立即停止灌注混凝土，并准确计算导管埋深和已浇混凝土面的标高，提升导管后再进行浇注，上浮现象即可消失。 12.9 断桩

⑴表现形式

①混凝土凝固后不连续，中间被冲洗液等疏松体及泥土填充形成间断桩。 ⑵ 造成原因

①由于导管底端距孔底过远，混凝土被冲洗液稀释，使水灰比增大，造成混凝土不凝固，形成混凝土桩体与基岩之间被不凝固的混凝土填充；受地下水活动的影响或导管密封不良，冲洗液浸入混凝土水灰比增大，形成桩身中段出现混凝土不凝体；由于在浇注混凝土时，导管提升和起拔过多，露出混凝土面，或因停电、待料等原因造成夹渣，出现桩身中岩渣沉积成层，将混凝土桩上下分开的现象；浇注混凝土时，没有从导管内灌入，而采用从孔口直接倒入的办法灌注混凝土，产生混凝土离析造成凝固后不密实坚硬，个别孔段出现疏松、空洞的现象。

⑶ 对策：

① 成孔后，必须认真清孔，一般是采用冲洗液清孔，冲孔时间应根据孔内沉渣情况而定，冲孔后要及时灌注混凝土，避免孔底沉渣超过规范规定。

② 灌注砼前认真进行孔径测量，准确算出全孔及首次砼灌注量。砼浇注过程中，应随时控制砼面的标高和导管的埋深，提升导管要准确可靠，并严格遵守操作规程。严格确定砼的配合比，砼应有良好的和易性和流动性，坍落度损失应满足灌注要求。

③ 在地下水活动较大的地段，事先要用套管或水泥进行处理，止水成功后方可灌注砼。灌注砼应从导管内灌入，要求灌注过程连续、快速，准备灌注的砼要足量，在灌注砼过程中应避免停电、停水。绑扎水泥隔水塞的铁丝，应根据首次砼灌入量的多少而定，严防断裂。确保导管的密封性，导管的拆卸长度应根据导管内外砼的上升高度而定，切勿起拔过多。 13 质量通病及防治措施 13.1 桩孔垂直度偏差

⑴ 表现形式 成孔后桩孔出现弯曲 ⑵ 问题分析

①场地不平整或作业时钻机安装不稳； ②地面软弱或软硬不均匀；

③土层呈斜状分布或土层中夹有大的孤石或其它硬物等情景。 ⑶ 防治措施

①施工前先要平整场地； ②进入不均匀地层时，钻速要慢；

③遇到孤石或硬层时，钻速要放慢，钻孔倾斜时，可提起钻头上下反复扫钻几次，以便削去硬土。