钻孔灌注桩的施工工艺及施工要点.docx
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钻孔灌注桩的施工工艺及施工要点
钻孔灌注桩的施工工艺及施工要点
第一节钻孔灌注桩施工流程
钻孔灌注桩施工工序包括场地准备、桩位放样、埋设护筒、钻孔、清孔、吊放钢筋笼、灌注混凝土等，施工工艺流程如图3-1所示。
钻孔灌注桩施工是一项质量要求高，须在一个短时间内连续完成多道工序的地下隐蔽工程，施工必须要认真按照施工工艺流程进行。
钻孔灌注桩工艺流程图
第二节施工准备
3.2.1放桩
放桩是指将设计好的桩中心点位的坐标用相关仪器投放到施工场地中。
放桩流程为：
核对坐标→架设仪器→输入坐标→放点。
（1）核对坐标
此过程往往被众多测量人员所忽略，图纸中给定的坐标可能会是错误的，因此在实地放桩前需要进行坐标核算，核对坐标可用Execel表格。
（2）架设仪器
将全站仪位于控制点位处，固定两支架，伸缩第三只架。
使圆水准器泡偏向的方向与固定两只架中的一个处于同一直线上，然后固定支架再调节和气泡在一直线上的支架。
一般情况只要精平后再对中精平就可以了，棱镜立于另一控制点位处作为后视。
（3）输入坐标
将要测放桩号的点位坐标输入到全站仪中，全站仪就可以计算出控制点位与测放点位的距离与角度。
（4）放点
调整全站仪使镜头方向指向测放点位的方向，误差在2”左右以内，将棱镜立于测放点位附近，不断调整棱镜的位置，是全站仪对准棱镜头，然后通过全站仪测距后给定的移动距离移动棱镜，直到全站仪经过测算后给定的移动距离1mm左右以内为止，再将木桩或钢桩钉在棱镜架设处并喷漆，此时一个桩的桩位即投放完成。
3.2.2人工挖探坑
施工厂区内地下管线复杂，为保证管线安全及施工正常进行，在钻孔桩施工前需进行人工挖探坑探明管线准确位置，并加以保护后方可施工钻孔桩。
探坑深度不小于2.0m（挖到原状土），如果2.0m以下仍然为回填土，不能确定管线位置的，必须继续挖，直到原状土或确定管线位置为止。
为保证施工安全必须浇注混凝土护壁，探坑开挖至1m后必须开始施做混凝土护壁，严防土质疏松导致孔口坍塌。
3.2.3符桩
符桩的过程大致与放桩相同，略有不同的是桩位标识是安放在人工挖探坑后的盖板上，以便钻机中心对准标识准确下钻。
符桩也是施工准备中的一个重要环节，不可忽视。
3.2.4护筒埋设
护筒采用钢护筒，根据不同的钻孔径用4mm钢板制成内径比钻孔直径大0.1m～0.2m的钢护筒，护筒埋设一般要高出地下水位1.0m～2.0m，并高出施工地面至少0.3m，护筒在黏土层中不宜小于1.0m；砂土中不宜小于1.5m，其高度尚应满足孔内泥浆面高度的要求，如果采用旋挖钻机开挖护筒埋设深度不应小于2.5m。
并且要求坚固、不漏水。
钢护筒顶端留有宽0.4m、高0.2m的出浆口，桩位经测设确定后，先挖探坑，确认没有管线后进行护筒埋设，护筒外围用粘土填筑夯。
护筒采用钻机压入，位置应准确，其中心线与桩中心线对齐，允许偏差不大于20mm，并应保证护筒的垂直度，倾斜率不大于L％（L为护筒的全长）[4]。
3.2.5泥浆制备
一、泥浆制备技术要求
使用的泥浆用泥浆用优质膨润土制作。
泥浆技术指标见表3-1所示。
表3-1泥浆技术指标表
项目
名称
新制泥浆
循环再生泥浆
废弃泥浆
1
比重（g/cm
）
1.06～1.10
1.10～1.25
≥1.25
2
粘度（s）
18～28
25～30
>30
3
失水量（ml/30min）
≤20
≤30
﹥30
4
泥皮厚度（mm）
≤3
≤5
﹥5
5
含砂量（%）
≤4
≤5
﹥5
6
PH值
8～10
≤11
﹥11
制备好的泥浆还应达到以下要求：
（1）及时采集泥浆样品，测定性能指标。
对新制备泥浆要进行第一次测试，使用前进行一次测试，钻孔过程中再测试一次，钻孔结束后在泥浆面下1米及孔底以上0.5米处各取泥浆样品进行测试。
泥浆回收、处理后各测试一次。
（2）储存泥浆每8小时搅拌一次，每次搅拌泥浆或测试必须进行记录。
（3）新鲜泥浆制作好搁置24小时后，经测试各项指标合格方可正式使用。
回收泥浆必须经过振动筛处理，性能指标达到要求后方可循环利用。
（4）施工中经常测定泥浆比重、粘度、含砂率和胶体率。
二、泥浆循环系统
环泥浆循环系统由泥浆池、沉淀池、泥浆输出管、泥浆回收管、制浆机、活动振动筛、除渣设备等组成，并应设有排水排废浆等设施，循环系统如图3-2。
图3-2泥浆循环系统图
3.2.6混凝土配合比及灌注机具
一、混凝土的配合比
因混凝土是在水下灌注，因此混凝土应该具有良好的和易性和流动性，且易于在导管中流动，又不易于离析，因此需要对混凝土的粗细骨料和外加剂严格要求。
对混凝土的材料要求如下：
水泥：
采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，强度等级不宜低于32.5级，用量不低于370Kg/m
，水泥的初凝时间不早于2.5h。
细骨料：
应选用级配合理，质地坚硬，颗粒洁净的天然中粗砂。
、
粗骨料：
宜选用坚硬卵砾石或碎石，骨料最大粒径不应大于导管内径的1/6至1/8和钢筋最小净距的1/4，同时不应大于40mm。
外加剂：
为改善混凝土的和易性和缓凝，水下混凝土掺入减水剂、混凝剂、早强剂等外加剂。
二、主要机具设备
主要机具设备：
向水下输送混凝土用的导管；导管进料用的漏斗；隔水胆与混凝土挡板；输送混凝土用的搅拌车等。
各设备主要参数如下：
导管内径为20cm，分段制成，导管间通过导管端部的螺丝口导管套筒连接。
导管每节长度2.5m，最上部的三节导管从上到下依次为0.5m、1.0m、1.5m。
漏斗为5mm厚的钢板制成，容积大于1m³。
隔水胆采用篮球内球胆，直径为20cm，即同导管内径，混凝土挡板采用3mm厚圆形钢板，略大于漏斗下口。
第三节主要施工过程和施工要点
3.3.1钻孔施工
一、钻机就位
钻孔选用德国产的低噪音、无污染、高效率、特备适合坚硬岩层宝峨BG25C钻机成孔，该钻机采用全断面取芯钻机工艺，即采用特别的“筒式”钻具，将一次性全部抓入筒中，成孔速度可达10～15m/h。
钻机就位前应先检查钻机底座和顶端是否平衡，检测作业区承载力是否满足钻机施工要求，保证在钻进过程中不产生位移和沉陷；钻机就位后对应钻杆中心和垂直度进行复测，其偏差不应大于2cm。
对钻杆垂直度的复测是一项必不可少的工作，垂直度的校核可用全站仪进行。
二、钻进
成孔采用“跳二打一”施工步骤，即每隔2根桩进行钻孔施工，这样做可以避免因孔间距过小而造成的踏孔现象，同时也可以避免大范围移动机械造成工时延后。
钻进前应先测算出设计孔深，设计孔深的计算步骤如下：
首先用水准仪测出护筒顶标高，护筒顶的测量方法为：
将水准仪立于将要测量的护筒附近位置处，架稳调平，塔尺立于高程控制点处，调整水准仪镜头竖直中心线
，读取并记录水平中心线所指示的读数（后视读数），然后将塔尺立在护筒边沿上，和前述方法一样读取读数（前视读数），则：
护筒顶标高=控制点高程—前视读数（3-1）
下面计算设计桩底标高：
设计桩底标高=设计桩顶标高—设计桩长（3-2）
计算设计孔深：
设计孔深=护筒顶标高—设计桩底标高（3-3）
以二号承台的桩孔为例，其设计桩顶标高为41.242m，设计桩长为23.25m，带入公式（3-2）得：
设计桩底标高=41.242m-23.25m=17.992m
经测量该桩的护筒顶标高为43.721m，带入公式得：
设计孔深=43.721-17.992m=25.729m。
钻进工艺及要求为：
（1）旋挖钻机钻孔时，先在钢护筒内注入泥浆，开始慢速钻进，使护筒刃脚处有坚硬的泥皮护壁，钻进深度超过护筒下2m后，即可按正常速度钻进。
泥浆经沉淀池沉淀后回收循环利用。
钻进要随时监测泥浆比重及泥浆中含砂情况，记录钻进中的有关参数及地质情况，以核对地质资料。
（2）钻进达到要求孔深停钻时，仍要维持泥浆正常循环，直到钻渣含量小于4%为止。
起钻时应注意操作轻稳，防止拖刮孔壁，并向孔内补充适量的泥浆，稳定孔内水头高度。
（3）为保证孔深要求，避免超欠挖，当钻机在钻孔过程中仪器显示已达到设计标高时，需要在用测绳复制。
钻进过程中还应随时注意控制仪表，以控制钻杆垂直度。
（4）钻进过程中，每进尺2～3m，应检查钻孔直径和竖直度，检查工具可用圆钢筋笼（外径D等于设计桩径，高度3～5m）吊入孔内，使钢筋笼中心与钻孔中心重合，如上下各处均无挂阻，则说明钻孔直径和竖直度符合要求。
（5）钻进时如孔内出现踏孔、涌砂等异常情况应立即将钻具提离孔底，保持泥浆高度，吸除坍落物和涌砂；同时向孔内输送性能符合要求的泥浆，保持水头压力以抑制继续涌砂和坍孔。
3.3.2清孔
一、清孔要求
清孔应分二次进行。
第一次清孔在成孔完毕后立即进行，采用钻机的掏渣筒清孔；第二次在下放钢筋笼和灌注混凝土导管安装完毕后进行，采用泥浆循环置换法清孔。
清孔过程中观测孔底沉渣厚度，孔底沉渣厚度不大于100mm时即可停止清孔，并保持孔内水头高度，防止坍孔事故。
二、第一次清孔
由于旋挖钻机采用筒式掏渣，应严格控制其钻进深度，严禁超深
。
清孔采用抽浆清孔法，即在终孔后停止进尺，利用泥浆泵持续泵压5至15min，使孔底沉渣随泥浆基本排除，达到清孔要求为止，并同时掺入相对比重较小的泥浆（含沙量小于4%），以保持稳定的水位。
三、第二次清孔
在安放钢筋笼及导管后，准备灌注水下混凝土前，由于这段时间间隙较长，孔底又会产生一部分沉渣，所以待安放钢筋笼及导管就绪后，利用泥浆循环，将孔内沉渣带出孔外。
3.3.3钢筋笼的制作和吊装
一、制作钢筋笼
钢筋笼的成型采用加强箍筋成型法，其绑扎顺序大致是先主筋等间距布置好，待固定住架立筋后，再按设计的间距安设箍筋。
箍筋、架立筋与主筋之间的接点可用电弧焊接。
加强箍筋与全部主筋焊接并在下端焊加强箍筋一道，并将箍筋及架立筋预先牢固地焊接到钢筋笼的端部上，这样当钢筋笼插到孔底时，可有效地防止架立筋插到桩端处的地基中。
钢筋笼主筋采用机械连接，接头的外漏丝扣不得超过一个完整扣，主筋连接在同一断面的接头率不大于50%。
钢筋笼下端0.2m范围内主筋稍后内侧弯曲呈倾斜状。
钢筋笼制作允许偏差见表3-2
。
表3-2钢筋笼制作允许偏差
序号
项目
允许偏差（mm）
检验方法
1
主筋间距
±10
用尺量
2
箍筋间距
±20
用尺量
3
钢筋笼直径
±10
用尺量
4
钢筋笼整体长度
±50
用尺量
续表3-2
5
主筋弯曲度
﹤1%
用尺量
6
主筋弯曲度
﹤1%
用尺量
为确保桩身混凝土保护层厚度，在主筋外侧安设混凝土保护层砂浆垫块，垫块制成圆饼状。
钢筋笼的制作过程中还有一个十分重要的环节就是吊筋的安装，安装吊筋的目的是为了固定钢筋笼，使其处在预先设定的平面上。
安装吊筋前需要计算吊筋的长度。
吊筋长度的计算方法如下》
首先计算出桩顶至护筒顶距离。
由于设计桩顶标高为已知量，护筒顶标高可通过高程控制点测出，则：
桩顶至护筒顶距离=护筒顶标高-设计桩顶标高（3-4）
已知护筒顶距离就可以很容易的计算出吊筋长度：
吊筋长度=桩顶至护筒顶距离-0.9m+0.1m+0.15m（3-5）
式（3-5）中0.9m为笼顶端与设计桩顶的距离，0.1m为吊筋上端吊环的高度，0.15m为吊筋与主筋的搭接长度。
仍以二号承台的桩孔为例，其护筒顶标高为43.721m，设计桩顶标高为41.242m，代入公式（3-4）得：
桩顶至护筒顶距离=43.721m-41.242m=2.479m
吊筋长度为：
吊筋长度=2.479m-0.9m+0.1m+0.15m=1.829m
上述结果表示吊筋设计成这个长度就可以保证桩顶的位置满足设计高程。
此处还要提到的是测斜管的绑扎。
因为基坑就开挖要对桩体位移进行监测，所以需要在一些钢筋笼上绑扎测斜管。
测斜管应绑扎在钢筋笼的内侧，保持罐体在一条直线上，绑扎牢固。
二、钢筋笼的吊装
钢筋笼的吊装采用25t吊车吊放。
起吊时，须用双吊点，吊点位置要恰当，一般设在加强箍筋处（吊点处应加焊）。
采用大钩和小钩相互进行钢筋笼吊装，小钩吊下部、大钩吊上部。
在吊车小钩上挂一个滑轮，将钢丝绳穿过滑轮，钢丝绳两端采用U型卡环与钢筋笼加强箍筋连接牢固，下部第一个吊点设置在下部第二个加强箍筋处，第二个吊点设置在向上6.0m加强箍筋处。
钢筋笼上部对称设置两根钢丝绳，钢丝绳两端采用U型卡环与钢筋笼加强箍筋连接牢固，第一个吊点设置在上部第二个加强箍筋处，第二个吊点设置在乡下8.0m的加强箍筋处，每根钢丝绳上均有一个滑轮，将两个滑轮挂在扁担（型钢制作）上，扁担上部设置吊钩挂在吊车大钩上。
起吊时大、小钩同时受力，大钩向上吊起钢筋笼，小钩起到稳定钢筋笼的作用，同时防止钢筋笼弯曲变形，相互配合将钢筋笼慢慢吊直，同时安排专人扶稳钢筋笼的作用，同时防止钢筋笼在起吊过程中始终处于稳定状态下。
吊直后将钢筋笼对准孔位缓慢下放，不得摇晃碰撞孔壁或强行入孔
。
钢筋笼入孔后，要牢固定位，保证钢筋笼的方向，并将钢管穿入吊环中，将钢筋笼吊住，保证笼顶标高符合规范要求，防止在灌注水下砼过程中下沉或上浮。
入孔定位标高应准备，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。
3.3.4灌注混凝土
灌注前应先测量混凝土的坍落度和泥浆比重，要求的坍落度为160mm～220mm，泥浆比重为1.1～1.2，还应取混凝土做成试块，养护后按照国家标准进行强度测定。
灌注混凝土施工顺序：
安设导管→使隔水栓与导管内水面紧贴→灌注首批混凝土→连续灌注直至桩顶
，如图3-3
图3-3浇注混凝土施工顺序图
一、灌注首批混凝土
放下隔水胆，安平混凝土挡板后，灌入封底混凝土。
封底混凝土灌注到一定量后，用吊车小钩提起混凝土挡板，隔水胆被混凝土压入孔底，并从底部导管排出。
灌注首批混凝土时，导管底部距离宜为0.3～0.5m，导管首次封入长度不小于0.8m
。
混凝土的初灌量宜按下式计算：
（3-6）
式中：
V
—混凝土的初灌量（m
）
d—桩孔直径（m）
d
—导管直径（m）
L—钻孔深度（m）
H—导管埋入混凝土的深度（m）
h—导管下端距灌注前测得的孔底高度（m）
t—灌注前孔底沉渣厚度（m）
以二号承台的桩孔为例，取其导管埋入混凝土深度H为0.8m，导管底部距灌注前测得的孔底高度h为0.4m，钻孔直径0.8m，导管直径d
为0.2m，经测得其钻孔深度L为25.93m，灌注前孔底沉渣厚度为0.03m，将上述数据代入公式（4-6）得混凝土初灌量为:
二、导管埋深
首批混凝土灌注后应连续不断灌注混凝土，实际上因为每个孔需要灌注的混凝土量大约为13m
，而每辆混凝土搅拌车的容量为7m
左右，因此每个孔需要灌注两车混凝土，这样就不可避免的出现灌注混凝土间歇现象
。
在灌注过程中，应经常用测锤探测混凝土面的上升高度，并适时提升、逐级拆卸导管，保持导管的合理埋深。
应根据实际情况严格控制导管的最小埋深，以保证桩身混凝土的连续均匀，不使其可能裹入混凝土上面的浮浆皮和土块，防止出现断桩现象。
对导管的最大埋深，则以能使管内混凝土顺畅流出，便于导管提升和减少灌注提管、拆管的辅助作业时间来确定。
探测次数不宜小于所用的导管节数，并应在每次提升导管前，探测一次管内外混凝土面的高差。
导管埋深如表3-3。
表3-3导管埋深值表
导管内径
（mm）
桩孔直径
（mm）
初灌量埋深（m）
连续灌注埋深（m）
桩顶部灌注埋深（m）
正常灌注
最小埋深
200
60～1200
1.2～2.0
3.0～4.0
1.5～2.0
0.8～1.2
230～255
80～1800
1.0～1.5
2.5～3.5
1.5～2.0
1.0～1.2
300
＞1500
0.8～1.2
2.0～3.0
1.2～1.5
1.0～1.2
三、灌注过程注意事项
灌注混凝土必须连续进行，不得中断。
否则先灌入的混凝土达成初凝，将阻止后灌入的混凝土从导管中留出，造成断桩。
在灌注过程中，当导管内混凝土不满含有空气时，后续混凝土宜通过导流槽流入漏斗及导管，所以不得将混凝土整斗倾入管内，以免在导管形成高压气囊，挤出管节间的橡胶垫圈，造成导管漏水。
在灌注将近结束时，混凝土上升困难，可用吊钩上下提升导管，加大孔内混凝土高度，加快混凝土上升速度。
为防止提升导管时挂住钢筋笼，在导管提升时要人工施加外力使导管旋转，边旋转边提升。
四、桩顶的灌注标高及桩顶处理
桩顶的灌注标高应比设计标高增加0.5m以便清除桩顶的浮浆沉渣，桩顶灌注完毕后应立即测量桩顶的实际标高，待桩顶混凝土强度达到设计强度的70%时，将高出设计标高的部分凿除。
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