反循环钻孔灌注桩施工工艺控制

徐锋　何小琦

【摘 要】在内河港口桩基础施工过程中，采用反循环钻孔灌注桩施工工艺进行施工，可以极大地提高钻孔灌注桩的成孔效率、缩短工期。本文通过对阜阳港颍州港区一期码头工程所采用的反循环钻孔孔灌注桩的施工案例，介绍了反循环钻孔孔灌注桩的施工组织、施工准备、钻孔、钢筋绑扎、浇筑水下混凝土及质量检验等工艺，对反循环钻孔钻孔灌注桩的施工质量控制进行了一些有益的探讨。

【关键词】反循环；钻孔灌注桩；施工；质量控制

0.引言

阜阳港位于安徽省阜阳市颍州经济开发区三十里铺镇花园村，是沙颍河整治工程安徽段的项目之一。阜阳港颍州港区一期工程码头桩基工程共有199根钻孔灌注桩，其中码头钻孔灌注桩115根（43m）、64根（38m），桩径Φ1.0m，引桥钻孔灌注桩均长31.7m，桩径Φ0.8m。根据地质勘察结果，场地浅层为工程特性较差的粉质粘土、粉土、细砂，向下以较好的粉质粘土为主。结合工程的地质情况，本港区钻孔灌注桩采用QZ1000型和QZ1500型反循环钻机钻进，泥浆护壁，导管法灌注水下混凝土。

1. 施工组织安排

由钻孔桩施工队负责施工。初期施工人员须10人，高峰期施工人员须40人。施工队由一名施工队长负责管理施工。所需的主要施工机械、设备见表1-1。

2. 施工准备

2.1 钻孔场地应清除杂物、换除软土、平整压实，场地位于陡坡、水中或淤泥中时，用枕木或型钢等搭设工作平台，平台必须坚固稳定，能承受施工作业时所有静、活荷载。

2.2 埋设钢护筒，护筒内径比桩径大20cm，护筒顶面高出施工地面20～30cm。护筒埋置深度须符合下列规定：砂性土应≥2m，黏性土应≥1m。当表层土质松软时应将护筒埋置到较坚硬密实的土层中的深度不小于0.5m。岸滩上埋设护筒，在护筒四周回填黏土并分层夯实；护筒顶面中心与设计桩位偏差不大于50mm，倾斜度不大于1%。

2.3 开挖泥浆池，选用膨润土、CMC、PHP、纯碱等配制优质泥浆。根据地层情况及时调整泥浆性能，本工程的泥浆性能指标见表2-1。

3. 钻孔

3.1 钻机就位前，对主要机具及配套设备进行检查、维修。

3.2 钻孔前，按施工设计所提供的地质、水文资料绘制地质剖面图，挂在钻台上。针对不同地质层选用不同的钻头、钻进压力、钻进速度及适当的泥浆比重。

3.3 开钻时宜低挡慢速钻进，钻至护筒以下1米后再以正常速度钻进。对使用反循环钻机钻孔，应先将钻头提离孔底20厘米，待泥浆循环通畅后方可开钻。

3.4 钻进过程中要及时滤渣，同时经常注意地层的地质变化，发现有变化时须捞取渣样，判断地层的地质类型，记入记录表中，同时要同设计部门提供的地质剖面图进行比较，捞取的钻渣样须编号进行保存，以方便分析和检查。

3.5 要经常检查护壁泥浆的参数指标是否满足要求。

3.6 开始钻进时，须适当控制进尺，使初期成孔竖直、圆顺，防止孔位偏心、孔口坍塌[1]。

3.7钻孔深度一旦达到设计要求深度时，对孔径、孔深、孔形、孔位等指标进行检查，确认达到设计标准后，立即填写终孔检查证，并经驻地监理工程师认可，方可进行孔底清理和灌注水下混凝土的准备工作。

4.清孔

4.1 本项目根据地质情况采用反循环清孔方式。

4.2 清孔时注意事项：清孔标准符合设计及规范要求，抽出的泥浆手摸无2～3mm颗粒，泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2%，粘度17～20s。

4.3浇筑水下混凝土前应检查沉渣厚度，沉渣厚度应满足设计要求；如沉渣厚度超出规范要求，则利用导管进行二次清孔。

5. 钻孔桩钢筋笼制作、安装

5.1 对于本工程项目由于桩基较短，钢筋笼全部制作成整体，采用一次吊装就位的方法施工。

5.2钢筋笼制作时，按设计尺寸做好加强箍筋，标出主筋的位置。把主筋摆放在平整的工作平台上，并标出加强筋的位置。焊接时，使加强筋上任一主筋的标记对准主筋中部的加强筋标记，扶正加强筋，并用木制直角板校正加强筋与主筋的垂直度，然后点焊[2]。在一根主筋上焊好全部加强筋后，用机具或人转动骨架，将其余主筋逐根照上法焊好，然后吊起骨架阁于支架上，套入盘筋，按设计位置布置好螺旋筋并绑扎于主筋上，点焊牢固。

5.3设置钢筋笼骨架钢筋保护层。主筋的焊接使用双面搭接焊进行焊接，同一个截面上接头数量符合规范要求，主筋同加强钢筋采用焊接连接。钢筋骨架的保护层厚度可用焊接钢筋“耳朵”或转动混凝土垫块，设置密度按竖向每隔2m设一道，每一道沿圆周布置8个[2]。见图5-1。

5.4钢筋笼骨架的运输采用钢管焊成几个托架用翻斗车进行牵引方法运输。

6.钢筋笼起吊和安放

6.1 钢筋笼起吊。 钢筋笼焊接完成后， 钢筋笼安装使用汽车吊采用两点法进行吊装，第一吊点可设在钢筋笼骨架的下部，第二点可设在钢筋笼骨架长度的中点到上三分点之间。由于本项目钢筋笼骨架比较长，在起吊前须对骨架内部临时绑扎至少两根杉木杆以增强骨架刚度。起吊时，先起吊第一吊点，使骨架笼骨架稍离开地面，再同第二吊点一起起吊。等待钢筋笼全部离开地面以后，停止起吊第一吊点，并继续起吊第二个吊点。伴随着第二个吊点上升的同时放松第一个吊点，直到钢筋笼骨架垂直地面时停止起吊。这时解除第一起吊点，对骨架顺直情况进行检查，对弯曲的钢筋应整直。当钢筋骨架吊入孔口以后，扶正骨架使其慢慢下降，禁止摆动骨架碰撞孔壁，解除绑扎的杉木杆。当第二个吊点接近孔口时须进行临时支撑。将吊钩移到骨架上端，取出临时支承，将骨架下降至设计标高为止。在孔口牢固定位，以免在灌注水下混凝土过程中发生浮笼现象。

6.2钢筋笼定位。首先测定孔口的高程，计算出定位钢筋的长度，核算无误后进行定位焊接。采用拉十字线方法，确定钢筋笼中心位置，再通过护桩找到桩位中心，要确保钢筋笼中心位置和桩位中心一致。接着把两根工字钢平行的插入定位骨架钢筋顶端的顶吊圈下面，把两根枕木平行的放在护筒的两边 ，枕木比护筒高出5cm左右，用枕木支撑整个定位骨架。

7.砼灌浇筑

7.1导管技术要求灌注水下砼采用钢导管灌注，采用导管内径为25-30cm。使用前应导管进行接头抗拉与水密承压试验，只有符合要求的导管才能使用。水密试验时的水压力值要大于等于1.3倍的孔内水深压力值，也应大于等于焊缝和导管壁可能承受灌注砼时最大内压力p的1.3倍[3]。

P=rchc-rwHw （1）

式中：p—导管可能受到的最大内压力（kPa）；

rc—砼拌和物的重度（24kN/m3）；

hc—导管内砼柱最大高度（m）；

rw—井孔内溶液的重度（kN/m3）；

Hw—井孔内溶液的深度（m）。

7.2安装导管。导管采用φ25-30钢管，每节长2～3m，同时配1～2节1～1.5m的短导管。钢导管要有光滑、圆顺的内壁，内径一致，接口严密。导管直径要求满足桩径和砼浇筑速度。对试验符合要求的导管，采用从下到上次序进行编号并标示出尺度。组装后对导管轴线偏位，要求不超过井孔深度的0.5%同时满足不大于10cm的要求，试压力为孔底静水压力的1.5倍。按作业平台的高度和井孔深度来按的长度。决定导管长度按孔深和工作平台高度决定。钻孔上口到漏斗底距离，应确保大于中间一节导管长度。导管安装完成后，应确保导管低部到井孔底有25～40cm的距离。

8. 首批封底混凝土

计算和控制首批封底混凝土数量，使砼下落时的冲击能量能够把导管里泥浆挤出，同时确保导管下口被埋入砼深度不小于1m，导管底口与孔底的距离为25-40cm。为控制桩底沉渣厚度，减少后期沉降量，要保证砼具有冲开桩底沉渣的冲击能量。

8.1首批灌注砼的数量公式

V≥ （H1+H2）πD2/4+h1πd2/4 （2）

h1=Hwrw/rC （3）

H1—导管底口到砼桩底的高度；

H2—首批灌注砼的最小深度（导管底口到砼面的高度）为1m，

h1—泥浆底部到砼面的高度，保证导管埋入砼中的深度不小于1m。

8.2开阀。打开漏斗阀门，放下封底砼，第一批砼灌入井孔底以后，立即探测井孔内混凝土面标高，把导管埋入砼的深度计算出来，如符合要求，可以进行正常灌注浇筑。

8.3水下砼浇灌。桩基础砼浇筑使用砼搅拌车运输，灌注过程应连续紧凑地进行作业，禁止浇筑中途停工。在灌注过程中，应控制导管的埋置深度在2～4m。同时应对井孔内砼面的标高经常进行测探，以便即时对导管埋深进行调整。导管拆除时间一般控制在15min之内完成。要立即清洗干净已经拆下的管节，并整齐堆放。当砼面升到钢筋骨架下端时，可采取防止骨架被砼浮起的措施：①尽量缩短砼总的浇注时间。②对砼面到达骨架底部时，要缓慢浇筑砼，并应确保钢筋笼底部至导管底口的距离在1-3m，以减小混凝土从导管底口出来后向上的冲击力[4]；③当钢筋骨架埋置深度达到4-5m后，须将导管提升，减少砼对导管的埋置深度，这样可增加导管底部以下的骨架埋置长度，从而增强砼对钢筋骨架的握裹力。

为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上应加灌100cm以上，以便灌注结束后将此段混凝土清除。

8.4灌注砼测深方法。灌注水下砼时，采用测绳法经常探测孔内混凝土面至孔口的深度，以控制导管埋深。

8.5泥浆清理。钻孔桩施工中，应将产生大量废弃的泥浆，经泥浆分离器处理后，运往指定的废弃泥浆的堆放场地，并做妥善处理。

9. 质量检测

本项目的钻孔桩全部采用小应变检测。对质量有问题的桩，钻取桩身混凝土鉴定检验。对钻孔桩钻孔允许偏差检查控制参数见表10-1，对钻孔桩钢筋骨架允许偏差见表10-2 。

10. 结论

本文通过以上对应按要求对施工准备、定位、钻孔、成孔、灌注、检查等工艺的介绍，为工程技术人员对反循环钻孔灌注桩施工工艺提供经验积累。

参考文献：

[1]吴生刚.建筑施工中钻孔灌注桩的质量控制[J].中国房地产业.2011（7）.

[2]练雄健.人工挖孔桩施工质量和施工安全[J].中国科技财富.2010（22）.

[3]戴群劲.混凝土灌注桩在水利工程施工中的应用[J].科学之友.2012（14）.

[4]敖厚勇. 武黄城际铁路鄂州特大桥桩基础实例[J].科技创业月刊.2011（2）.

作者简介：

徐锋（1974-），男，汉，安徽滁州市人，合肥工业大学硕士，安徽交通职业技术学院土木系讲师。

课题项目：

2010年安徽省高等学校省级质量工程项目（20101583）。