1、-. z.鉆孔灌注樁的成孔方法、施工工藝及其應用 一、說明 近幾年來，隨著我國西部的大開發(fā)，我區(qū)的高速公路新建工程迅猛發(fā)展，橋梁鉆孔灌注樁基礎也越來越來。一九九九年十月至二OOO年三月本人參加了石中高速公路南段I合同段的施工，當時已臨近冬季，因此，路基工程只進行了軟基處理、填前碾壓及兩板土方的填筑工作，將工作重點放在了橋梁下部結構的施工任務上。全段起點K107+500，終點K112+615，共有一座中橋，兩座分離式立交橋，八座通道橋，均為鉆孔灌注樁基礎，中橋分離式立交橋橋臺樁徑120cm，橋墩樁徑150cm，通道橋橋墩，臺樁徑120cm，共228根樁基。設計樁基長度為17m-26m。其地質(zhì)情況

2、表層為粘土層，5 m往下為細中砂層，12m以下為卵石層。 二、成孔的主要施工方法 鉆孔灌注樁的關鍵是鉆孔。鉆孔的方法可歸納為三種類型：即沖擊法、沖抓法與旋轉(zhuǎn)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(chǎn)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，用抽渣筒或空氣吸泥機排出而形成鉆孔。沖抓法采用沖抓錐靠自重產(chǎn)生沖擊力，切入土層或破碎層，葉瓣抓土、棄土以形成鉆孔。旋轉(zhuǎn)法系用人力或鉆機，通過鉆桿帶動錐或鉆頭旋轉(zhuǎn)切削土壤，用泥漿浮起排出鉆渣形成鉆孔。每種方法又因動力與設備功能的不同，而分為多種。我們可以根據(jù)各種鉆孔方法的實用圍和特點，結合機具設備供應情況，設計和工期要求以

3、及土層狀況，來選擇正確的鉆孔方法。近幾年在國，成孔的方法也有好幾十種，下面我就簡單介紹一下在I合同段鉆孔灌注樁施工中所采用的幾種鉆進方法。正循環(huán)回轉(zhuǎn)法所謂正循環(huán)回轉(zhuǎn)法，就是利用鉆具施轉(zhuǎn)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入鉆孔，泥漿挾帶鉆渣沿鉆孔上升從護筒頂部排出至沉淀池，鉆渣在此沉淀而泥漿流入泥漿池循環(huán)使用。其適合的土層為粘性粉砂、細、中、粗砂，含少量砂石、卵石（含量少于20%）的土、軟巖等。當遇巖層時，采用牙輪鉆頭也可鉆進。在實際施工中，K107+507.5分離式立交橋3#臺，K109+839.1分離式立交橋0#臺共24根鉆孔灌柱樁為典型的正循環(huán)回轉(zhuǎn)法牙輪三冀鉆頭鉆

4、進施工。其特點是鉆進與排渣同時連續(xù)進行，在適用的土層中鉆進速度較快，但需設置泥漿槽，沉淀池等，施工占地較大，且機具設備較復雜。鉆孔時相對其它工藝鉆孔工程用水量較大，從施工情況來看，采用正循環(huán)回轉(zhuǎn)法牙輪鉆頭施工還是比較合理的，適合當時的地層情況，且工作效率較高。反循環(huán)回轉(zhuǎn)法與正循環(huán)回轉(zhuǎn)法不同的是反循環(huán)回轉(zhuǎn)法是漿泥漿輸入鉆孔，然后從鉆頭的鉆桿下口吸進，通過鉆桿中心排出至沉淀池。其適合的土層為粘性土、砂類土，含少量礫石卵石（含量少于20%、粒徑小于鉆桿徑3/2）的土、軟巖等，當遇巖層時，采用牙輪鉆頭也可鉆進。K108+047.8（2-8+8）m通道橋。K109+839.1分離式立交橋2#墩、3#臺共

5、34根鉆孔灌注樁為典型的反循環(huán)回轉(zhuǎn)法牙輪鉆頭施工。從施工情況來看，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，對機械有嚴重磨耗，這是反循環(huán)回轉(zhuǎn)法的缺點。另外，因泥漿是從上向下流動，孔壁坍塌的可能性較大，為此需用較高質(zhì)量的泥漿，根據(jù)地質(zhì)變化與鉆進速度不斷調(diào)整泥漿比重，保證鉆渣的懸浮和孔護壁。施工中，專門安排了試驗工不斷地檢查鉆進的進度及時調(diào)整泥漿比重，以防發(fā)生意外。從結果來看，這種方法的特點為鉆進比較快，機體較輕，便于安裝運輸。但因其鉆進時接長鉆桿裝卸麻煩，影響鉆進速度，且其工程用水及泥漿用量較大，經(jīng)濟效益一般。沖擊錐法在I合同段中，K107+507.5分離式立交橋0#臺、K1

6、08+563.3(2-8+8)m通道橋、K110+256(6-16.0)m惠農(nóng)渠中橋共74根鉆孔灌注樁為典型的沖擊錐法鉆孔。沖擊錐法適用于各類土層，在地區(qū)應用比較普遍。沖擊錐法又分為實心錐與空心錐兩種，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。在I合同段沖擊錐法施工中全部采用了實心錐。在沖擊錐下沖時有些鉆渣被擠入孔壁，起到加強孔壁并增加土層與樁間的側摩阻力作用。但不能鉆斜孔，鉆普通土層時，進度比其它方法都慢，鉆大直徑孔時，需采用先鉆小孔逐步擴孔的辦法（分級擴孔法）。由于設計的鉆孔灌柱樁孔徑橋臺樁為1.20m，橋墩樁為1.5m，所以普通采用二級擴孔法。先是使用1.0m和 1.3

7、m的鉆頭鉆進，再采用1.2m和1.5m的鉆頭擴孔，這種方法雖然比正、反循環(huán)轉(zhuǎn)法設備、鉆架矮小、輕便，但其擴孔時較難掌握，尤其是地層狀況不太好的情況下尤為明顯，容易造成縮孔或孔坍孔。所謂的縮孔就是鉆孔孔徑小于設計孔徑，使鋼筋籠無常下落安放，這就要求作業(yè)隊無論采用何種鉆進方法，在鉆孔樁達到設計深度后，一定要先用驗孔器進行驗孔，達到要求孔徑時才能進行清孔工作。有些作業(yè)隊為了節(jié)省工序，而忽略了驗孔器驗孔工作。當出現(xiàn)縮孔鋼筋籠無法下放時，便強行安放，結果造成井壁刮傷，使孔底沉淀厚度大大高于設計要求，鋼筋籠保護層厚度不夠，并且容易造成坍孔事故。如K108+563.3通道橋0#臺6#樁在施工中就出現(xiàn)了縮孔，

8、作業(yè)隊為了趕工期，未進行驗孔器驗孔，即進行了清孔工作，加上現(xiàn)場施工技術員責任心不強，而使鋼筋籠下放幾米后再也無法下落，被迫進行第二次擴孔，造成極大的返工浪費。因沖擊錐、沖抓錐或掏渣筒的吊繩松放過長，撞擊孔壁或其它原因可能會引起坍孔。坍孔的跡象就是孔水位驟然降落，并冒細密的水泡，長時間鉆進深度很小，鉆機負荷顯著增加，甚至錐頭運輸不起來，尤其在砂性土等松散地基中常易發(fā)生坍孔。如K110+256惠農(nóng)渠中橋就因地質(zhì)及施工不規(guī)而多次發(fā)生孔坍孔事故，其防止措施為，當孔口發(fā)生坍塌，致使護筒傾斜，則應及時用粘土回填，扶正護筒，嚴重時應挖起護筒，重新按要求埋置后再鉆孔。當孔發(fā)生坍塌，但情況不嚴重時，可回填至坍孔

9、位置以上1-2m，并加大泥漿比重繼續(xù)鉆進；情況嚴重時，應將鉆孔全部用砂夾粘土或小礫石夾粘土回填，經(jīng)35天稍密實后，再重新鉆孔。另外，沖擊錐法施工時還易出現(xiàn)的問題就是：鉆孔雖未出現(xiàn)坍孔事故，但由于在掏渣時沖錐上下來回擺動，撞擊孔壁，常常使孔直徑大于設計樁徑。這樣在灌注水下砼時就出現(xiàn)了超料現(xiàn)象，造成極大的經(jīng)濟損失。在I合同的鉆孔灌注樁施工中，凡是采用沖錐法成孔的樁基均出現(xiàn)了不同程度的超料現(xiàn)象，這給施工單位帶來了極大的經(jīng)濟損失及負面影響。沖抓錐法沖抓錐法是一個由三片六片可開閉的抓土瓣所組成的重抓土斗，錐頭重量一般為1.52.8t,沖抓錐在鉆機上由帶有離合器的卷揚機提升，至一定高度后放松吊繩，錐頭借自

10、重墜落。墜落時讓抓土瓣合攏，即可沖土；若使抓土瓣開插入土中，在提升時抓土瓣能自動合攏將土抓起，再棄于孔外。此法可用于土層較密實，用旋轉(zhuǎn)法效果較差時。但不能鉆斜孔，鉆孔深度超過20m后，其鉆孔進度大為降低；當孔遇到漂石或探頭石時沖抓較困難，需改用沖擊錐鉆進。K107+507.5分離式立交橋0#臺12#樁前期采用的就是沖抓錐法施工。當鉆孔深度超過20m后，其速度大大降低，后來又遇到探石頭，加之井底有鉆落物無法打撈，鉆孔已無法繼續(xù)進行。在承包隊資金困難，施工單位又組織不利的情況下，為防止坍孔而被迫撤離鉆機，將鉆孔重新回填砂夾粘土，經(jīng)3天后重新?lián)Q上沖擊錐魚尾鉆頭進行施工，大大影響了施工進度。當時由于工

11、期緊，任務重，施工單位組織的鉆機種類比較多，但成孔的方法基本以正、反循環(huán)回轉(zhuǎn)法及沖擊錐法三種為主。當然，還有其他成孔方法也逐漸開始在高等級公路上實施應用，比如人工挖孔樁在2002年中郝高速公路同心境應用就比較普遍，而且效果相當不錯，這里就不另做介紹。另外，國產(chǎn)及國外越來越先進的鉆機類型也開始逐漸在區(qū)推廣和應用。二、鉆孔灌注樁施工工藝。三、鉆孔灌注樁施工工藝 1、鉆孔準備 平整場地，整修道路。根據(jù)自然地面高程，樁頂設計標高來保證鉆孔各種設備、材料的擺放。搭設鉆孔灌注樁工作平臺應滿足以下要求：、鉆孔灌注樁位于旱地時、應清除雜物，換除軟土，整平夯實。、鉆孔灌注樁位于斜坡時，可用枕木、型鋼反搭工作平臺

12、。(3)、鉆孔灌注樁位于淺水時，宜采用圍堰筑島法施工，且島面須高出水位米為宜，并保證工作平臺牢固穩(wěn)定，承受工作時動荷載與施工機械的安全進出。2、樁位復核根據(jù)設計圖紙的測量坐標，用全站儀和經(jīng)過檢驗的鋼尺在平整夯實的工作平臺上按設計樁位定出樁位中心，并用十字垂直線固定延長護樁不少于四根，護樁上釘上鐵釘并用混凝土灌注保護，經(jīng)監(jiān)理工程師復核認可后，交鉆進班組保護現(xiàn)場樁位。3、護筒埋設鉆進工班根據(jù)測定的樁位中心，埋設護筒程序及滿足要求如下：（1）、留樁挖護筒：護筒采用0.5-0.8厘米厚的鋼板制做，護筒徑大于樁徑30-40厘米，護筒長度2-6米。（2）、安裝護筒：護筒下沉采用吊車進行，護筒就位按十字垂直

13、線方向檢查并在護筒口用漆標點，以便隨時檢驗鉆孔偏位情況。埋設好的護筒平面位置的偏差不大于5厘米，護筒垂直度的偏差不大于1%。護筒埋設長度根據(jù)地質(zhì)應在2.0-6.0米圍，以保證不塌孔為宜。護筒位于旱地時頂端高度高出地面30厘米，并高出地下水位米。（3）、挖掉中心留土。（4）、在井口5m以外開挖泥漿池和沉淀池，在護筒缺口和泥漿池之間用泥漿溝連接起來。4、泥漿（1）、鉆孔灌注樁成孔采用泥漿護壁，材料用塑性指數(shù)大于15以上的優(yōu)質(zhì)紅粘土、膨脹土與外加劑組成。沖擊鉆成孔應在孔口備足紅粘土待用，旋轉(zhuǎn)鉆成孔應準備1座以上沉漿池，每座泥漿池有泥漿泵，并備足粘土等待用。（2）、對孔泥漿或池泥漿隨時檢驗其比重、粘度

14、、含砂率、失水率，根據(jù)試驗結果不斷及時調(diào)整孔泥漿稠度等。5、鉆具及配套設備無論采用何種鉆孔方法，如回旋鉆或沖擊鉆，須具備鉆頭兩個，另外要有配套的發(fā)電機兩臺，強制式砼攪拌機一臺，滾筒式攪拌機一臺，12噸以上吊車一輛。6、鉆前準備（1）、鉆機就位前，應對鉆機的各項準備工作進行檢查，包括場地布置與鉆機座落處的平整和加固，主要機具的檢查，安裝與調(diào)試，配套設備的就位及水電供應的接通等。（2）、鉆機就位時，底座和頂端應平穩(wěn)，在鉆進和運行過程中不應產(chǎn)生位移和沉陷?；匦@機頂部的起吊滑輪線、轉(zhuǎn)盤中心和樁位中心三者應在同一鉛垂線上，其偏差不得大于2厘米。7、鉆進（1）、始終保持孔水量，以維持護筒應有水頭壓力，根

15、據(jù)地質(zhì)變化與鉆進速度不斷調(diào)整泥漿比重，保證鉆渣的懸浮和孔護壁。（2）、注意鉆桿接頭的緊固密封，防止漏水和鉆桿的松脫。（3）、鉆機運轉(zhuǎn)時，隨時檢查孔徑和鉆孔傾斜度，做好鉆孔記錄與交接班記錄。8、成孔檢驗與清孔（1）、鉆孔樁達到設計深度，對孔徑、孔位、孔深和傾斜度進行檢查驗收并填寫詳細的終孔記錄。（2）、對檢查驗收合格的孔即可進行清孔，清孔方法有掏渣清孔法、抽（換）漿清孔法。掏渣清孔法適用于沖擊鉆孔的初步清孔，掏渣前可投入水泥1-2袋，再用鉆頭沖擊數(shù)次，使孔泥漿、鉆渣和水泥形成混合物，然后用掏渣筒掏渣。抽（換）漿清孔法適用于循環(huán)鉆孔，將相對密度較低，（）的泥漿壓入，把孔的懸浮鉆渣和相對密度較大的泥

16、漿換出。清孔排渣時必須連續(xù)不斷補水，始終保持孔水頭，防止塌孔事故。不得用加深孔底深度的方法代替清孔。（3）、灌注水下砼前，孔底沉淀厚度不大于設計要求，超過時必須重新清孔。經(jīng)監(jiān)理工程師檢查確認樁孔滿足圖紙設計要求即可進行澆注水下砼的準備工作。9、水下砼的的澆注（1）、對檢查驗收合格已清好的孔即可進行鋼筋籠的安放焊接。在骨架上端，要根據(jù)護筒頂標高與骨架頂標高并考慮焊接的搭接長度設置吊環(huán)和固定桿并牢固定位。骨架吊裝前須對骨架進行全面的檢驗，骨架的檢驗必須滿足設計圖紙的質(zhì)量要求，骨架接頭的焊接、搭接長度符合規(guī)要求，骨架吊裝用吊車進行，安放時必須保持骨架的垂直度。（2）、導管吊裝采用吊車進行，（對第一次

17、使用的導管必須做水密性試驗），導管接頭密封圈安放牢固、正確，并涂滿黃油保證其不漏水、透水。（3）、第一批砼澆注按要求計算須有一定的儲量，砼拌合運至澆注點時，應防止其離析結塊，檢查其均勻性和坍落度（坍落度不小于18cm和不大于21cm），導管砼必須保證無汽泡和水泡的情況下充滿底部，導管在砼中埋深不小于2.0m且不大于6.0m，隨時測量并記錄導管的埋置深度和砼表面高度，導管每次拆除后必須將導管安放樁孔中心，防止提升導管時骨架上升與影響砼的澆注質(zhì)量。（）、鉆孔樁水下混凝土澆注應連續(xù)進行，并配備澆注混凝土時所用全部電量的發(fā)電設備，配備混凝土運輸設備及其它相應設備待用，防止因停電或其它設備事故使?jié)沧⒅袛?/p>

18、時間過長造成混凝土澆注質(zhì)量事故。每樁砼澆注完成后，樁頂砼標高必須高出設計樁頂?shù)?0-100cm以上，其高度可于砼強度達到5Mpa以后鑿除一部分，但須保留不少于高出樁頂10cm以上，以保證樁頂砼質(zhì)量，鉆孔樁施工完成后即可填寫成質(zhì)檢驗收報告。（5）、鉆孔灌注樁水下混凝土配制中的水泥用量、含砂率、水灰比、坍落度均滿足設計圖紙要求或橋梁施工規(guī)規(guī)定的要求?；炷恋暮奥室瞬捎?0%-50%，水灰比采用，坍落度為18-20cm。（6）、灌注首批砼時，應注意下列事項：a、導管下口至孔底的距離一般宜為25-40cm。b、導管埋入砼中的深度不得小于1米。（7）、灌注砼途中發(fā)生下列故障時，在可能的條件下及時進行處

19、理：a、首批砼灌注后導管進水時，應將已灌注的砼吸出，重新進行灌注。b、在砼面處于井孔水面以下不很深的情況下導管進水時，可采用底塞隔水的方法，并外加一定壓力重新插入導管，恢復灌注。（8）、處于地面及樁頂以下的護筒，應在灌注砼完后立即拔出；處于地面以上的護筒，待砼抗壓強度達到5Mpa后方可拔出。四、鉆孔施工中的注意事項鉆孔是施工中的一道重要工序，是高質(zhì)量、高速度的關鍵。用旋轉(zhuǎn)錐鉆孔，初鉆時應用卷揚機吊住鉆具，控制鉆進速度，并經(jīng)常檢查鉆具是否垂直。在施工中的鉆進速度還應按地質(zhì)情況加以控制，防止鉆機負荷超載、鉆桿擺動、鉆孔偏斜及卡鉆等情況發(fā)生。例如用反循環(huán)旋轉(zhuǎn)錐鉆孔時，若為粘土層，應中速鉆進，泥漿宜??；對孔壁易坍塌的砂性土和軟土，應低速鉆進，泥漿比重應大些；對粉砂土層，更應注意控制鉆進速度，以防坍孔；如遇亞粘土并夾有卵石、礫石時，可能會出現(xiàn)鉆桿跳動、大搖擺和偏移的況象，故宜低速慢進。用沖抓錐或沖擊錐鉆進，開始時進度不宜太快，應當用小沖程，一般提錐高度為，每分鐘沖擊20-25次，防止錐頭撞擊護筒，進鉆到一定深度后，孔壁起導向作用，起、落鉆錐速度要均勻。一般用中沖程（提錐高23m）,但在砂土層中沖抓時，宜