就地灌注混凝土樁的施工工藝

程燕

（山西省第三建筑工程公司）

就地灌注混凝土樁的施工工藝

程燕

（山西省第三建筑工程公司）

隨著鉆井技術的成熟，鉆機性能的不斷完善，鉆孔灌注樁的應用將進入一個新階段。本文主要介紹鉆孔灌注樁的施工方法和設備，就常用的鉆孔灌注樁的特點和施工方法作介紹，重點對鉆孔灌注樁的施工工藝流程作了詳細的說明。

鉆孔灌注樁；施工工藝；灌注水下混凝土

1　鉆孔灌注樁的特點

鉆孔灌注樁的樁長可以根據持力土層的起伏面變化，并按使用期間可能出現的最不利內力組合配置鋼筋，鋼筋用量較少，便利施工，故應用較為普遍，某些省市橋梁柱基中鉆孔清灌注樁占80％以上。鉆孔灌注樁的優點有：振動及噪音小；施做大直徑樁；樁接頭；長度的調節容易；檢驗樁側及樁底土的性質和類別；斜近建筑物影響小。缺點；有排水和棄土問題；不能進行小直徑樁施工；撓動了地基，故承載力相對叫囂較小；樁身的質量可靠性較預制樁小。

2　鉆孔方法

鉆孔的方法可歸納為三種類型：即沖擊法、沖抓法與旋轉法。沖擊法系用沖擊鉆機或卷揚機帶動沖錐，借助錐頭自重下落產生的沖擊力反復沖擊破碎土石或把土石擠入孔壁中，用泥漿浮起鉆渣，或用抽渣筒或空氣吸泥機排出鉆渣而形成鉆孔。沖抓法系用沖抓錐靠自重產生沖擊力切人土層或破碎土層，葉瓣抓土、棄土以形成鉆孔。旋轉法系用人力或鉆機，通過鉆桿帶動錐或鉆頭旋轉切削土壤，用泥漿浮起排出鉆渣形成鉆孔。根據上述各種鉆孔方法的適用范圍和特點，結合機具設備供應情況、設計和工期要求以及土層狀況，可以正確的選擇鉆孔方法。

3　鉆孔灌注樁的施工工藝流程

鉆孔灌注樁施工因成孔方法的不同和現場情況各異，施工工藝流程不會完全相同。在離工前，要安排好施工計劃，編制具體的工藝流程圖，作為安排各工序施工操作和進度的依據。參照各地的實踐經驗，當同時有幾個樁位施工時，要注意相互的配合，避免干擾與沖突，并盡可能地做到均衡地使用機具與勞動力，既要抓緊新鉆孔的施工，也要做好已成樁的養護和質量檢驗工作。

鉆孔灌注樁施工，必須由有經驗的施工人員主持，并掌握場地的地質與水文地質情況，保證鉆孔設備完好，施工記錄完善。鉆孔灌注樁施工的主要工序是：設護筒→制備泥漿→鉆孔→清底→鋼筋籠制作與吊裝以→灌注水下混凝土。下面就其要點簡略介紹：

（1）埋設護筒：鉆孔成敗的關鍵是防止孔壁坍塌。當鉆孔較深時，在地下水位以下的孔壁土在水壓力下會向孔內坍塌，甚至發生流砂現象。鉆孔內若能保持比地下位高的水頭，增加孔內靜水壓力，能穩定孔壁、防止坍孔。護筒要求堅固耐用，不漏水，其內徑應比鉆孔直徑大（旋轉鉆約大2cm，潛水鉆、沖擊或沖抓錐約大40cm），每節長度約2～3m。一般常用鋼護筒，在陸上與深水中均能使用，鉆孔完成，可取出重復使用。埋設護筒如圖1所示。護筒底部及其周圍一定范圍內應夯填粘土，借助粘土壓力及隔水作用，保持護筒穩定，保護孔口地面。在深水中埋設護筒時，先打入導向架，再用錘擊或振動加壓沉入護筒。護筒入土深度視土質與流速而定。護筒平面位置的偏差不得大于5cm，傾斜度不得大于1％。

圖1　護筒埋設示意圖

（2）泥漿制備：鉆孔泥漿由水、粘土（膨潤土）和添加劑組成，具有浮懸鉆渣、冷卻鉆頭、潤滑鉆具，增大靜水壓力，并在孔壁形成泥皮，隔斷孔內外滲流，防止坍孔的作用。泥漿稠度應視地層變化或操作要求機動掌握，泥漿太稀，排渣能力小，護壁效果差；泥漿太稠會削弱鉆頭沖擊功能，降低鉆進速度。

（3）成孔：灌注樁的成孔方法很多，各自適應于不同地層與環境條件。在橋梁工程中應用較多的有：沉管灌注樁、鉆孔（沖孔）或挖孔灌注樁等等。

①沉管灌注樁：采用錘擊或振動方法將鋼管沉入土內，然后在管內灌注混凝土（或鋼筋混凝土），隨灌隨拔管而形成灌注樁。鋼管下端應設活瓣樁尖或預制混凝土樁尖，并保持樁尖在樁管中線上。預制混凝土樁尖混凝土標號不得低于C30。

②鉆孔（沖孔）灌注樁：一般采用螺旋鉆頭或沖擊錐等成孔，或用旋轉機具輔以高壓水沖成孔，現常用的方法是：

a.正循環回轉法：系利用鉆具旋轉切削土體鉆進，泥漿泵將泥漿壓進泥漿籠頭，通過鉆桿中心從鉆頭噴人鉆孔內，泥漿挾帶鉆渣沿鉆孔上升，從護筒頂部排漿孔排出至沉淀池，鉆渣在淀而泥漿流人泥漿池循環使用。其特點是鉆進與排渣同時連續進行，在用的土層中鉆進速度較快，但需設置泥漿槽、沉淀池等，施工占地較多，且機具設備較復雜。

b.反循環回轉法：與正循環法不同的是泥漿輸入鉆孔內，然后從鉆頭的鉆桿下口吸迸，通過鉆桿中心排出至沉淀池內。其鉆進與排渣效率較高，但接長鉆桿時裝卸麻煩，鉆渣容易堵塞管路。另外，因泥漿是從上向下流動，孔壁坍塌的可能性較正循環法的大，為此需用較高質量的泥漿。

c.沖抓錐法：沖抓錐不需鉆桿，鉆進與提錐卸土均較推鉆快。由于錐瓣下落時對土層有一股沖擊力，故適用的土質較廣。但不能鉆斜孔，鉆孔深度超過20cm后，其鉆孔進度大為降低，當孔內遇到漂石或探頭石時沖抓較困難，需改用沖擊錐鉆進。

d.沖擊錐法：本法適用于各類土層。實心錐適用于漂、卵石和軟巖層，空心錐（管錐）適用于其它土層。

（4）孔徑檢查與清孔：鉆孔的直徑、深度和孔形直接關系到成樁質量，是鉆孔樁成敗的關鍵。為此，在鉆孔達到設計要求深度后，應采用適當器具對孔深、孔徑、孔形等認真檢查，符合設計要求后，填寫“終孔檢查證”。

（5）鋼筋籠的制作與吊裝：為保證鋼筋籠有一定的剛度，便入吊裝及保證主鋼筋受力后縱向穩定，住鋼筋直徑不宜小于14mm，且每根主筋不少于8根，主筋凈距不小于8cm。保護凈距不小于5cm，箍筋直徑不小于8cm，其中距一般為200～400cm。

（6）灌注水下混凝土：

①灌注方法：導管法施工過程施工中，將導管居中插入到孔底0.30～0.40m（不能插入孔底沉積的泥漿中），導管上口接漏斗，在接口處設隔水栓，以隔絕混凝土與導管內水的接觸。在漏斗中存備足夠數量的混凝土后，放開隔水栓，存備的混凝土連同隔水栓向孔底猛落，這時孔內水全部壓出，并使導管下口埋入孔內混凝土1～1.5m，并保證鉆孔中的水不可能重新流入導管。隨著混凝土不斷通過漏斗、導管灌入鉆孔，鉆孔內初期灌注的混凝土及起上面的水和泥漿不斷被頂托升高，相應地不斷提升導管和拆除導管，直到鉆孔灌注混凝土完畢。

②對混凝土材料的要求：由于是水下灌注為了保證質量，混凝土的配合比按設計強度的混凝土標號提高20％進行設計；混凝土應有必要的流動性，以落度表示，宜在180～220mm范圍內；每立方米混凝土水泥用量不少于350kg，水灰比宜用0.5，并可適當提高含沙（宜采用40～50％）使混凝土有較好的和易性；為防卡管，石料盡可能用卵石，適宜粒徑5～30mm，最大粒徑不應超過40mm。

4　鉆孔事故處理

（1）坍孔：應認真分析原因和查明位置，然后進行處理。坍孔不嚴重時，可回填至坍孔位置以上，并采取改善泥漿性能，加高水頭、埋深護筒等措施，繼續鉆迸。坍孔嚴重時，應立即將鉆孔全部用砂或小礫石夾粘土回填，暫停一段時間后，查明坍孔原因，采取相應措施重鉆。坍孔部位不深時，可采取深埋護筒法，將護筒周圍土夯填實，重新鉆孔。

（2）孔身偏斜、彎曲：一般可在偏斜處吊住鉆錐反復掃孔，使鉆孔正直。偏斜嚴重時，應回填粘性土到偏斜處，待沉積密實后重新鉆進。

（3）擴孔、縮孔：應采取防止坍孔和鉆錐擺動過大的措施。縮孔是鉆錐磨損過甚、焊補不及時或因地層中有遇水膨脹的軟土、粘土泥巖造成的。對前者應及時補焊鉆錐，對后者應用失水率小的優質泥漿護壁。對已發生的縮孔，宜在該處用鉆錐上下反復掃孔以擴大孔徑。

（4）鉆孔漏漿：如護筒內水頭不能保持，宜采取將護筒周圍回填土筑實、增加護筒埋置深度、適當減小水頭高度或加稠泥漿、倒入粘土慢速轉動等措施；用沖擊法鉆孔時，還可填入片石、碎卵石土，反復沖擊以增強護壁。

（5）梅花孔：由于鉆錐的轉向裝置失靈、泥漿太稠、鉆錐旋轉阻力過大或沖程太小，鉆錐來不及旋轉，易發生梅花孔（或十字槽孔，多見于沖擊鉆孔），可采用片石或卵石與粘土的混合物回填鉆孔，重新沖擊鉆進。

（6）卡鉆：卡鉆常發生在沖擊鉆孔，卡鉆后不宜強提，只宜輕提，輕提不動時，可用小沖擊鉆錐沖擊或用沖、吸的方法將鉆錐周圍的鉆渣松動后再提出。

5　結論

鉆孔灌注樁施工應根據土質、樁徑的大小、入土深度和機具設備等條件選用適當的鉆具和鉆孔方法，以保證能順利達到預計孔深，然后清孔，吊放鋼筋籠架，灌注水下混凝土。實踐證明，在就地灌注混凝土樁施工中，只要鉆孔方法正確，各項指標控制適當，樁的質量就可以得到保證，橋梁的安全也就得以保證。

U445.554

A

1673-0038（2015）29-0124-02

2015-7-3

程燕（1981-），女，山西長治人，工程師，大學本科，畢業于太原理工大學，土木工程專業，主要從事房屋建筑工程造價管理工作。