冲击成孔灌注桩桩底零沉渣施工方法

刘 昌 学

(山东省地质矿产勘查开发局第三地质大队，山东 烟台 264000)



冲击成孔灌注桩桩底零沉渣施工方法

刘 昌 学

(山东省地质矿产勘查开发局第三地质大队，山东 烟台 264000)

介绍了冲击成孔灌注桩的适用范围，从泥浆配制、成孔过程、孔深与沉渣测量、清渣、灌注等方面，阐述了冲击成孔灌注桩桩底零沉渣施工方法，并总结了施工中的注意事项，指出该施工技术提高了桩的承载力、稳定性以及抗震能力。

灌注桩，零沉渣，泥浆，导管

0 引言

冲击成孔泥浆护壁灌注桩施工，分为正循环和反循环。反循环施工孔底干净，但设备成本高，密封性能要求高。正循环设备简单，孔底清渣不容易清理干净，清孔时间长。正循环适应性强，应用更为广泛。现代高层建筑已成主流，桩底沉渣量直接影响着桩的承载力大小。规范范围内桩底的少量沉渣同样会造成桩基础的微量不均匀沉降，降低了高层建筑整体的稳定性及抗震能力。现详叙正循环施工冲击成孔灌注桩桩底零沉渣施工方法，反循环施工类同，不做介绍。钻孔成孔后泥浆循环，传统清渣方法是全孔调浆，清渣。在此基础上做了改进，灌注前突出调整孔底以上1 m～2 m孔内泥浆参数，达到较好的悬浮孔底局部沉渣能力，最大限度降低桩底沉渣，以达到零沉渣效果。

1 冲击成孔灌注桩适用范围

适用一般地层，填土、淤泥、粘土、粉土、砂土、砂砾、基岩等地层，特别适用于硬岩层，孔底零沉渣施工工艺适用所有冲击成孔灌注桩中。

2 泥浆的配制

泥浆是一个非常重要的施工指标，钻进施工时相对密度控制在1.2 g/cm3～1.5 g/cm3，粘度25 s～30 s，含砂率小于10%。灌注前调到1.10 g/cm3～1.20 g/cm3，含砂率4%～6%，粘度20 s～22 s。 泥浆配置采用原土或加粘土用钻头在孔底锤击造浆，每进尺几米向护筒内添加粘土和水。在接近较厚的砂层时提前加粘土多备泥浆，保持泥浆池有充足泥浆，有利于穿过砂层。砂层很厚也可采用专门制备泥浆补充，采用相对密度较大的泥浆有利于循环泥浆携带泥砂排出孔外，同时有利于孔壁稳定，成孔后或在接近成孔时，相对密度过大泥浆可适当提前逐步缓慢加水调整泥浆参数，有利于缩短清渣时间。

3 成孔过程

向孔内不断加入粘土和补充加水，通过钻头锤击造浆，泥浆循环向孔外排渣。施工中每隔5 m～10 m用钻头上下拉动孔壁几次，刮去较厚的泥皮。

4 孔深、沉渣的测量

4.1 终孔深度测量误差

孔底的沉渣及测量工具及测量者的经验不足等原因造成孔深测量数值不准。

4.2 解决方法

孔深及持力层达到设计要求，停止钻进，停泵，钻头下落孔底，采用小行程、小力度吊紧钢丝绳，锤击孔底沉渣，使孔底大颗粒沉渣破碎成小颗粒易悬浮状态，而不再增加孔深。经3 min～5 min后，人站在井口周围，双脚感觉到锤击造成地面震动较清脆时，立即拉出锤头。下测绳测锤测量井深，由于孔内刚锤击完成，孔内干净，测锤放入孔底，手握测绳，上下活动测量井深，手感觉到“铛铛”的清脆感觉时，说明孔底干净。在护筒不同的方向取三个位置点取平均数作为孔深，记录孔深数值。测井时手感觉不到清脆时，说明孔底有沉渣。向孔内填加40 cm～60 cm厚粘土，停泵，重新下锤击打造浆，悬浮孔底沉渣。一般锤击5 min～10 min采用相同方法，小行程、小力度吊紧钢丝绳，锤击孔底沉渣，不再增加孔深，当双脚感觉清脆振动时，提锤量井，记录孔深。当孔底沉渣仍然较多，测锤测不到孔底时，重复以上步骤，向孔内加粘土造浆，直到测准孔深为止。

4.3 动态孔深

锤击清孔过程中，孔深有变化时，按动态方法确定终孔实际孔深。

4.4 沉渣的厚度测量

清孔完成后测量孔深，用终孔实际孔深减去现在孔深即是现在的沉渣厚度。每次用测绳测井都要用钢尺矫正测绳的长度。

5 成孔后的清渣方法

1)成孔并量取孔深及沉渣厚度后，循环孔内泥浆，沉淀沉渣并捞砂。

根据孔深、孔径、孔内泥浆的含砂率及泵量大小，一般需要几个小时清孔。暂不加水稀释，以保证泥浆有较好悬浮大颗粒砂砾的能力。用手试或用仪器测出的泥浆含砂率较低时，特别是大颗粒砂砾几乎没有了，再开始慢慢从护筒出浆口外向循环槽加水稀释，一旦加水过快或在孔口加水，孔底沉渣很快就沉积起来。清孔过程中时常测量孔底沉渣，通过调整孔内泥浆指标逐渐达到设计要求后，停止冲孔，拉出钻头，测量孔内沉渣。

2)第一种情况。

清孔过程中发现沉渣较多，传统方法是重新冲孔，效率低。现改进方法，将钻头落入孔底，停泵，用小行程，小力度吊紧钢丝绳锤击孔底沉渣，使孔底大颗粒变成细小易悬浮小颗粒状。一般3 min～5 min后，双脚感觉振动较清脆时，钻头提离孔底，向孔底泵入事先配好的新泥浆或向孔底投放粘土，按沉渣厚度的3倍～5倍确定投放粘土量，一般40 cm～60 cm厚度量即可。下钻头冲击造浆破碎并悬浮孔底沉渣，一般10 min～15 min即可完成。孔底1 m～2 m范围内沉渣得到充分破碎和悬浮，再开泵循环排渣，几个小时后测量孔底沉渣厚度，沉渣多，仍重复采用以上方法。

3)第二种情况。

当测得沉渣厚度小于5 cm时，停泵15 min后孔底沉渣厚度基本不变时，说明孔内基本干净，此时再下钢筋笼，下导管二次清孔后灌桩就能保证孔底沉渣量符合设计要求。

4)为了达到零沉渣效果，还需要以下步骤。

a.第一步：刮泥皮，孔壁较厚泥皮，容易造成缩径和下笼时泥皮刮落孔底，采用合格直径的探孔器或在钻头上焊1圈～2圈设计桩径大小的钢筋圈，上下活动，刮掉多余泥皮，泥皮落入孔底。泥皮刮好后要去掉钢筋圈，防止卡锤。

b.第二步：加粘土，孔底局部调浆，向孔底泵入新配泥浆1 m～2 m或向孔底填加厚度40 cm～60 cm粘土，等待30 min～60 min让孔内较大颗粒沉渣充分沉淀到孔底，同时及时补充井口泥浆面下落的部分高度，防止井口坍塌。停泵，钻头下落孔底，采用小行程、小力度吊紧钢丝绳锤击孔底沉渣方法使孔底大颗粒沉渣破碎成小颗粒易于悬浮状态，造浆的同时不再增加孔深，使孔底2 m左右以内的泥浆重新调和达到更好的悬浮效果，一般可保持2 h左右孔底基本无沉渣。

6 下笼、下导管灌注

1)导管使用前先做水密承压实验，做好编号，按编号顺序接导管。

下笼要吊正，平稳放入孔内。导管安装完成后检查丝扣松紧程度，按以往经验，连续上导管过程中，前几节部分已松动，需从下而上二次上紧导管丝扣。下完导管，测量沉渣，合格就不必二次冲孔。经上述步骤的施工，可保持2 h左右孔底基本无沉渣。水下混凝土灌注前，要重新对孔深、孔径、标高、垂直度、孔底沉渣等指标复核。复核合格立即开始连续灌注，达不到要求的立即处理。当沉渣超标，采用导管二次清孔。

2)二次清孔的桩常出现以下情况。

导管内外液面高差不一，导管内泥浆面高于护筒内浆面，严重的会使泥浆面顺导管上涌到上部料斗里造成灌注困难，不利于灌注时冲刷孔底沉渣。

a.原因。由于加水过快，孔底泥浆相对密度远高于导管冲孔时的泥浆相对密度，停泵后，泥浆顺导管向上反流。

b.防止与解决方法。采用优质泥浆，灌注前向孔底泵入相对密度1.2左右新泥浆。调泥浆时，加水应逐渐调整，不可过快。当出现泥浆顺导管上升过高时，卸开导管，让导管上口落入井口泥浆面附近，待回流停止再安装，灌注前，再测一次沉渣厚度，合格后再灌桩。

3)灌注。

在本视频中，来自中国出生缺陷监测中心、全国妇幼卫生监测办公室的朱军教授强调，如果不加大防控力度，出生缺陷总量势必增加，并给出了数据来支持这一说法。

灌注前检查混凝土坍落度，控制在180 mm～220 mm。导管落入孔底探底后提起，离孔底30 cm～50 cm。在保证孔不坍塌的情况下，适当降低护筒内泥浆面高度，从而提高首灌压力差。提前交底清楚，关键是操作人员的协调与配合。根据计算，保证首灌量，孔底导管埋深1.0 m以上，连续灌注，适当增大首灌量。首灌完成后，保证底管埋深1.0 m的情况下，上下活动导管，使导管底口在离孔底30 cm～50 cm范围内上下活动几次，以提高孔底清渣能力。导管埋深2 m～6 m，勤卸导管。

7 砂层复杂情况

遇到砂层很厚，孔内含砂量较多时，为防止孔坍塌及提高对砂土的悬浮能力，适当提高泥浆相对密度和粘度。也可配捞渣筒加快捞渣能力。砂层较厚更适合于下笼灌注前加粘土孔底局部再造浆工艺，提高孔底以上1 m～2 m局部范围悬浮沉渣能力。

8 注意事项

1)护筒埋设要牢固，周围用粘土分层回填夯实，保持水头压力。

2)刮泥皮要平稳轻刮，防止钻头歪倒破坏孔壁。

3)孔外加水调浆过程逐渐调整，不可加水过快，以免造成孔内沉渣过多。

4)首灌配合非常重要，是关系到零沉渣成败的关键。

9 优点

1)孔底局部再造浆测井工艺能准确测量孔底沉渣厚度。

2)清孔时孔底局部再造浆工艺，提高了孔底悬浮砂土的能力，减少了冲孔清渣时间。

3)灌前的孔底局部再造浆工艺，提高了孔底悬浮砂土的能力。多数情况下不需要导管二次清孔，有利于防止钢筋笼上浮现象。

4)零沉渣桩的承载力、稳定性及抗震能力大大提高。

[1] JTS 167—4—2012，港口工程桩基规范[S].

[2] JGJ 94—2008，建筑桩基技术规范[S].

[3] 张向华.谈反循环成孔灌注桩施工[J].山西建筑，2012，38(36):89-90.

The construction method of impact bored pile bottom zero sediment

Liu Changxue

(TheThirdGeologicalBrigade,ShandongGeologyandMineralExplorationandDevelopmentBureau,Yantai264000,China)

This paper introduced the application scope of impact bored pile, from slurry manufacture, hole forming process, hole depth and sediment measurement, slag, priming and other aspects, elaborated the zero sediment construction method of impact bored pile bottom, and summarized the matters needing attention in construction, pointed out the construction technology improved the bearing capacity, stability and seismic capacity of pile.

bored pile, zero sediment, slurry, conduit

1009-6825(2016)27-0063-02

2016-07-18

刘昌学(1968- )，男，工程师

TU473.14

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