钻孔灌注桩施工技术的现状分析

侯琳 李竞克

【摘要】钻孔灌注桩自问世以来，广泛应用用于工业建筑、高层楼宇、水利水电及桥梁码头等工程建设中。同时，在这些工程实践活动中，钻孔灌注桩的设计理论和施工技术也在不断发展和完善。钻孔灌注桩是通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩。其类型繁多，各有优缺点。因此我们通过分析各种类型的钻孔灌注桩施工特点从而确定钻孔灌注张的未来发展方向。

【关键字】桩 施工 现状 发展

根据目前实际中运用情况，常用的钻孔灌注桩的类型有冲击成孔灌注桩、正（反）循环钻成孔灌注桩、潜水钻成孔灌注桩、长螺旋钻孔灌注桩和旋挖成孔灌注桩等。

一、冲击成孔灌注桩

冲击成孔灌注桩是利用冲击钻机成孔的，冲击钻机是一种比较传统的钻进机具，依靠冲击锤进行冲砸，掏渣筒掏渣，上下往复冲击将土石劈裂、砸碎，部分被挤入孔壁之内，普通泥浆护壁。适用于常见的所有填土层、粘土层、密实砂层、圆砾层及角砾复合夹层，但在大漂石、卵石层及微风化地层中进尺缓慢，且冲击锤容易损坏。而且，在松散且厚度较大的砂层中钻进时容易塌孔，主要原因是冲击钻进时孔内泥浆比重不均匀，上部小下部大，掏渣筒掏渣后孔内水位降低产生水位差造成塌孔。

冲击成孔灌注桩具有地层适应范围广、施工速度快、场地环境要求小、造价较低等特点。但同时冲击钻劳动强度大，泥浆循环要设立泥浆回流池占地大，产生的泥浆不易外运，施工震动噪音大，环境评价差。

二、回旋钻孔灌注桩

回旋钻孔灌注桩是利用回旋钻机成孔的，回转钻机是一种在我国应用时间最长、范围最广、市场保有量最大的成孔机具，该种钻机除在卵、砾石层钻进较为困难外，在其它各种常见地层均有良好的适用性。回转钻孔灌注桩根据排渣方式的不同分为正循环和反循环两种，反循环又细分为泵吸、气举、孔底泵送（射流）三种。在素土层、粘土层及砂土层常采用正循环，在卵石层、砂卵石夹层、岩石层及孔底清渣常采用反循环。根据地层不同，钻头可采用不同形式，特别是在钻进坚硬岩石层时需配置滚刀钻头或牙轮钻头，回转钻机的钻孔直径可达2～5m，深度可达百米。

正（反）循环钻成孔灌注桩具有应用范围广、护壁效果好、成孔质量高，施工无震动、无噪音、机具操作方便、造价较低等特点。但此种钻孔灌注桩施工速度慢且仅适用于单一粘性土、砂土、卵石土层中，在多种土层地质结构中，遇软硬土层过渡地层，因成孔垂直度仅靠钻杆及钻头自重来保证，遇软硬土层过渡地层时，钻头和钻杆会偏向软弱土层方，导至桩基成孔弯曲，无法保证桩基施工质量。同时施工现场用水量大、泥浆排放量大，扩孔率较难控制，又很难在卵石、漂石、基岩上施工，特别是在坚硬地层中进度缓慢，施工成本直线上升。

三、潜水钻成孔灌注桩

潜水钻成孔灌注桩利用潜水转机成孔，潜水钻机是一种旋转式钻孔机，其防水电机变速机构和钻头密封在一起，由桩架及钻杆定位后可潜入水、泥浆中钻孔，注入泥浆后通过正循环或反循环排渣法将孔内切削土粒、石渣排至孔外。

該种钻孔灌注桩适用于粘性土、粘土、淤泥、淤泥质土、砂土、砂砾夹层、软质岩层等地层。钻机以潜水电动机作动力，工作时动力装置潜在孔底，电动机防水性能好，运转时升温较低，过载能力强，耗用动力小，钻孔效率高，施工成本低。但潜水钻机不适用于碎石土层、超过10cm的卵砾夹层、卵石地层及基岩施工，且成孔时采用泥浆护壁，易造成现场泥泞，采用反循环钻孔时，如土体中有较大石块，则容易卡管并易导致桩侧土层和桩尖土层松散，使桩径扩大灌注混凝土灌注超量。

四、长螺旋钻孔灌注桩

长螺旋钻孔灌注桩成孔属干作业、非挤土灌注桩范畴，是用长螺旋钻孔机的螺旋钻头在桩位处就地切削土层，被切土块钻屑随钻头旋转，沿带有螺旋叶片的钻杆上升，自动排出孔外的成孔方法。

长螺旋钻孔灌注桩适用于各类填土、粘性土、粉土、粉质砂土、碎石类土，具有震动小、噪声低、不扰民、钻进速度快、无泥浆污染、桩身质量好、地层的适应性强、造价低等特点，并且根据需要，调整压力，桩径范围在0.3～1.2m之间可调，钻孔深度一般为10～35m。但长螺旋钻机不适宜大粒径卵石、卵砾夹石层、漂石地层施工，桩底不能入岩，一般桩径较小，单桩承载力低，并且机身庞大、自重大，运输成本高。

五、旋挖成孔灌注桩

旋挖成孔灌注桩是近年来发展最快的一种新型桩基成孔施工方法，它通过钻杆和钻斗的旋转，以钻斗自重并加液压作为钻进压力，使土屑装满钻斗后提升钻斗出土，通过钻斗的旋转、挖土、提升、卸土和泥浆置护壁，反复循环而成孔。

旋挖成孔灌注桩适用于各类粘土、粉土、密实砂土、淤泥质土、人工回填土及含有部分卵石、碎石的地层，借钻具自重和钻机加压力，耙齿切入土层，在回转力矩的作用下钻斗同时回转配合不同钻具，适应于干式（螺旋）、湿式（回转斗）的成孔作业。目前，旋挖钻机的最大钻孔直径为3m，最大钻孔深度达120m（主要集中在40m以内），最大钻孔扭矩620kNm。旋挖成孔的施工方法具有施工质量可靠、成孔速度快、成孔效率高、适应性强等特点，大大缩短了工期，废浆少，低噪音，污染小保护了环境，克服了机械成孔时孔底沉淤土多、桩侧摩阻力低、泥浆管理差的缺点，极大地提高了施工质量。但其缺点是对于厚度较大的松散砂层在钻进时易塌孔，在卵石含量较大的卵石层钻进时速度慢，不适用于坚硬岩石层入岩施工。旋挖钻机施工速度快，成孔质量高，一次投入费用较大，施工设备庞大，移动困难，施工成本高，能耗大。

钻孔灌注桩常见问题

○1坍孔；

○2钻孔偏斜；

○3卡钻；

○4掉钻；

○5扩孔及缩孔；

○6灌注过程中导管进水；

○7灌注过程中导管堵塞；

○8水下浇注混凝土灌注质量事故；

○9桩顶空心；

○10钢筋笼上浮。

结语：

目前，钻孔灌注桩的类型很多，每一种钻孔灌注桩都有其各自的使用范围和优缺点。在实际施工的过程中，钻孔灌注桩基础类型的选择需要综合分析各项技术和经济指标，同一地层采用不同类型的钻孔灌注桩，施工效率、消耗的成本和环境影响都存在显著差异，而钻孔灌注桩施工成本的高低在一定程度上会直接影响整个项目的建设成本。

通过对现存的常用钻孔灌注桩的研究对比和桩基施工过程中问题的分析，发现了各种类钻孔灌注桩都在一定程度上存在自己的劣势，因此，钻孔灌注桩施工设备和工艺的改进，对在保证施工质量、提高施工进度、减少问题出现和返工的同时，控制好成本，减低对周边环境的影响都具有十分重要的意义。