桥梁桩基的钻孔灌注施工技术

郑 勇

（河南省交通建设工程有限公司 河南 郑州 450052）

钻孔灌注桩适用于工业建筑、民用建筑、道路桥梁建筑的基础设施，它不受地下水位的限制，对地基的要求也不严格，在桥梁的基础处理中应用的最为广泛。目前桥梁有公路桥，公铁两用桥，大多部分还是跨水桥，施工环境相对较为复杂性，使桥梁钻孔灌注与工业、民用建筑相比施工难度增大。

钻孔灌注桩施工应根据施工现场的地质条件、施工环境、钻机设备、桩径大小和钻孔深度等选择使用的钻具和钻孔方法。 常见的钻孔方法有正循环钻机钻孔、反循环钻机钻孔、冲抓钻机钻孔。不管采用何种钻孔设备和钻孔方法，钻孔前应先熟悉钻孔的一般规定并做好钻孔准备。

1 钻孔灌注桩的施工准备

1.1 施工场地准备

首先应根据地形条件、施工要求，平整施工场地、清除施工范围内障碍物，综合考虑进出场施工道路、场地的施工材料的运输、泥浆、混凝土的泵送、运输。然后布置钻孔的场地，钻机场地平面尺寸应根据桩基的设计的尺寸、钻机的数量、钻机的类型、底座尺寸、钻孔方法等。

桩基的施工位于水下时，施工平台应高于最好水位0.5m 以上。在深水中施工时，可以采用浮式施工平台、钢管桩平台和双壁钢围堰平台。 施工平台应能够承受工作时所有可能存在的动载和静载，并尽可能的稳定牢固。

1.2 施工前预设护筒

埋设护筒是钻孔灌注桩施工不可缺少的准备工作。护筒可以保证主要是保持泥浆的水位，防止坍塌。另外护筒还可以起到定位、控制桩定标高，保护孔口，防止地面的杂物坠入孔内，影响桩基的质量。 一般情况下要求护筒直径比桩径大300mm 左右， 并且应尽量保证护筒的中心与桩的中心在一条直线上。 旱地、浅水处的护筒往往采用挖坑埋设法、护筒底部和四周所填粘质土必须分层夯实。 但对于深水处的护筒设置，应严格注意平面位置、竖向倾斜和两节护筒连接质量均要符合要求，护筒连接处筒内无突出物，且不漏水。 沉入时可采用压重、振动、锤击并辅以筒内除土的方法。

1.3 钻孔设备的准备

钻孔设备很多， 应根据施工要求和地质情况选择合适的钻孔设备。常见的钻机设备有正循环回转钻机、反循环回转钻机、正循环潜水钻机、反循环潜水钻机和全护筒冲抓钻机等。 施工前因根据施工设计和地质情况选择合适的钻机设备，另外还要结合钻土层的粒径、碎石土的含量、钻孔的深度、直径。

2 钻孔施工工艺

2.1 正循环钻孔

正循环钻孔适用于砂黏土、 黏土、 粉砂土以及含有粒径不超过4mm 含量不超过20%-30%的砂砾等土层，钻孔直径不超过1.0m,深度不宜过大。

钻孔前应在测定的桩位、准确埋设护筒，用以固定钻孔位置；隔离地面水；通过提高井内的水头以增大井内的水压力；稳定孔口的土壤和杂物不掉进孔内，影响桩的质量。

护筒内径应大于桩径，护筒在构造上必须坚固、耐用、轻便、不漏水。

在陆地和浅滩直接埋设护筒时，埋设深度应根据地下水位或河道水位的高度确定，保证筒内有1m 以上的水头高度，护筒顶面必须高出施工水位。护筒底端应埋入天然地层，冰冻地区护筒应穿透冻层。在深水小于3m 的浅水处安放护筒，一般须围堰筑岛，岛面应高出施工水位的0.6-0.7m,有时为了减少筑岛填土体积，可适当提高护筒的高度。当桩位处无法围堰筑岛时，可先将套箱或套筒内安放护筒。在水深大于3m 的深水河床安放护筒，通常利用浮船工作平台，应尽量保证浮船的稳定性、牢固性。

正循环钻机钻孔时用泥浆护壁和排渣。在粘性土中泥浆相对密度取16-19pa.s, 在砂性土中泥浆相对密度取1.2-1.3 较宜。 另外要求泥浆的含砂率一般要求不大于6%。应根据地形条件及钻孔桩多少，地形变化情况，制备泥浆。为了节省黏土可利用循环泥浆。应根据桩位布置情况，设泥浆沟、沉淀池、储浆池及制浆筒，以使孔内溢流出的带渣泥浆经沉淀后再返回储浆池使用。

施工中应注意一下几点，保证钻孔质量：

1）在钻孔过程中应根据土质情况控制钻井速度和泥浆稠度，以防止塌孔、偏孔、卡孔和旋转钻孔负荷超载的情况的发生；

2）钻孔作业应分班连续进行，应经常对钻孔泥浆进行试验，经常注意土层的变化，并取土渣样试验，并与原来勘测的地质剖面图核对；

3）钻井过程中须用检孔器检验孔的质量，检孔器用钢筋笼做成，其外径等于设计孔径，长度要取孔径长度的5 倍左右。 每次换钻前都应检验孔。 不可采用重压、冲击或强插检孔器的方式；

钻孔施工完成后要立即进行清孔，清孔时可将空气吹吸管接上高压胶管，吊进孔底，用气流扰动渣浆和清扫孔底，在开动空压机吸取泥浆时，应开动水泵向孔内注入清水，以保持水头高度。常见的清孔方法有抽浆法、换浆法、掏渣法和喷射法等。 清孔的目的是抽取孔内泥浆，清除钻渣和沉淀层，尽量减小孔底沉淀厚度，另外清孔的是为灌注混凝土创造条件。 钻孔的深度达到设计厚度后，应对孔深、孔径进行检查，符合设计要求后方可清孔。

不论用采取何种清孔方法，在清孔排渣时，必须注意保持孔内水头，防止坍塌。 清孔后应从孔底提出泥浆试样，进行性能指标试验，试验结果应符合设计的规定，不可用加深钻孔的深度方法代替清孔。

2.2 全套筒冲抓钻机钻孔

除去一般钻机的准备工作外，在钻机就位前应安装钻机支腿的四块钢垫板，同时操作前后支腿，使钻机保持水平，而后安装底部护筒，安装护筒顶端向圈，安装抓斗或冲锤。 在开挖操作时，竖起操作支架，使其对准钻孔中心，并利用摇管装置安放护筒。利用抓斗挖掘土，这样可以避免抓土冲击过甚，撞击护筒，下钢护筒与抓土交替进行。

在抓挖过程中，尽量保证护筒内的水位高于外面的水位1-3m 左右，防止砂石涌入护筒，引起地面坍塌。

2.3 反循环钻孔

反循环钻孔，钻渣时依靠泵吸或气举的方法，将钻渣通过空心钻杆或管道排出井外。 在钻孔直径大于1.0m 时，应采用反循环工艺。 反循环钻孔主要靠静水水头压力， 应保证护筒内的水位高于地下水位。反循环的钻机泥浆不起排渣作用，故其相对密度较低。 反循环钻机在停止钻进后再由泵吸或气举方式在很短时间的排渣，出口泥浆与井口入泥浆相对密度相同时，即终止清孔，进行下道工序。

钻孔施工作业是钻孔灌注桩施工的一道重要施工工序，是后续工作施工进行的保证。只有根据工程质报告、设计要求、施工环境等条件选择合适的钻孔施工方法，才能保证钻孔的质量，为后续的灌注混凝土施工打下基础。

3 钻孔灌注桩的病害处理措施

钻孔桩在施工中通常会有护筒冒水、孔壁塌陷、缩颈、钻孔偏斜、桩底沉渣过多等病害。 要及时的做出调整控制措施，在有冒水现象发生时要立即停止施工，用粘土在四周填实加固；孔壁塌陷要下钢筋笼时做好位置测量，尽量的缩短施工时间；缩颈时采用上下反复扫孔的办法；为防止钻孔的偏斜，尽量采用自重大、钻杆刚度大的钻机，在坚硬地区放慢打孔速度，发生偏斜时，提起钻头反复钻几次，在偏斜上部半米处重新打孔；桩底的沉渣要不断的清洗，置换用水，控制泥浆的比重和粘度，使用质量较好的泥浆。

在含水量较多的地方施工时，要控制离析、夹泥的现象发生，施工前反复清除彻底孔壁和孔底，控制泥浆和含砂率。 灌注前要进行坍落度的试验。浇筑时控制导管的高度，不要因导管过高引起断桩，控制混凝土的质量，掺加必要的外加剂，改善水泥混凝土的性能。

［1］北京市政工程局，编.市政工程施工手册[Z].北京：中国建筑工业出版社，1995.

［2］张宝林，等，主编.市政公用工程质量检验评定标准汇编[S].北京：中国建筑工业出版社，1999.

［3］张明君，主编.城市桥梁工程[M].北京：中国建筑工业出版社，1997.

［4］黄兴安，主编.市政工程质量通病防治手册[Z].北京：人民交通出版社，1999.