钻孔灌注桩施工工艺工法
1 前言
1.1工艺工法概况
灌注桩是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩，依照成孔方法不同，灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类。钻孔灌注桩是按成桩方法分类而定义的一种桩型。其中冲击钻、回旋钻、旋挖钻为成孔灌注桩最常用的成孔机械和工艺方法。 1.2工艺原理
先用机械或人工成孔，然后再安放钢筋笼、灌注混凝土的基础桩，以达到地基承载力的要求。 2 工艺工法特点
2.1冲击钻成孔灌注桩特点是设备构造简单，适用各种复杂地质，操作方便，所成孔壁较坚实、稳定，塌孔少、不受施工场地等。但用水量大，泥浆排放量大，污染环境，扩孔率较难控制。
2.2回旋钻、旋挖钻成孔灌注桩特点用于一般地质条件、各种大小孔径（500～1200mm）和深度（10～50m），护壁效果好，成孔质量可靠，施工无噪声、无振动、无挤压。机具设备简单，操作方便，费用较低，成孔速度较快。 3 适用范围
本标准适用于回旋钻成孔、冲击钻成孔、旋挖钻成孔等灌注桩的施工。 4 主要技术标准
《建筑工程施工质量验收统一标准》(GB50300) 《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202) 《建筑地基基础设计规范》(GB50007) 《建筑桩基技术规范》(JGJ94) 《建筑桩基检测技术规范》(JGJ106) 5 施工方法
5.1冲击钻成孔灌注桩系采用冲击式钻机或卷扬机悬吊冲击钻头（冲锤）上下往复冲击，将硬质土或岩石破碎，部分碎渣被挤入孔壁中，大部分成为泥渣，
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通过泥浆正反循环出渣成孔，再灌注混凝土成桩。
5.2回旋钻、旋挖钻的成孔是用专用钻机成孔，灌注混凝土成桩。 6 工艺流程及操作要点 6.1施工工艺流程
施工准备 施工方案 技术交底 测量放线 埋设护筒 拌制泥浆 排渣 泥浆测试 钻机就位 钻 孔 原土造浆或注入泥浆 清 孔 不符合 清孔检查 钢筋笼制作 符合 安放钢筋笼 吊放导管
第二次清孔 水下灌注混凝土 预拌或现场拌混凝土 拆除导管 桩机移位 检查验收 图1 泥浆护壁钻孔灌注桩施工工艺流程图
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施工准备 施工方案 技术交底 测量放线 埋设护筒 钻机就位 钻 孔 清 孔 不符合 清孔检查 符合 钢筋笼制作 安放钢筋笼 吊放导管 预拌或现场拌混凝土 灌注混凝土 检查验收 图2 干钻成孔灌注桩施工工艺流程图
6.2操作要点
6.2.1桩位放样
钻孔桩定位使用十字定位法标出钻孔桩位置并编号，桩位测量利用主体结构的轴线，采用全站仪测量定位，保证孔位准确无误，同时考虑各种施工误差。
6.2.2埋设护筒
钢护筒用厚3～5mm钢板制成，内径比钻头直径大10cm，护筒制作长度2m左右，护筒顶端留有高0.4m，宽0.2m的出浆口，护筒下端设刃脚。钢护筒埋设时先放出桩位点，过桩位中心点拉十字线在护筒外80～100cm设控制桩，在桩位处挖出圆坑，然后在坑底填筑30～50cm左右厚的粘土，分层夯实，安设护筒，
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周围用粘土填筑，护筒中心与桩位中心偏差不得大于50mm，其埋置深度：在粘性土中不宜小于1.0m，在砂性土中不宜小于1.5m。
6.2.3钻机就位
1钻机就位时，必须保持钻机平稳、不倾斜和位移，并采取一定的固定措施。为控制钻孔深度，应对每桩位地面测设标高，以便施工控制和记录。
2钻机就位时，应采取措施保证钻具中心和护筒中心重合，其偏差不应大于20mm。钻机就位后应平整稳定，保证在钻进过程中不产生位移和摇晃，否则应及时处理。
6.2.4钻孔施工
1钻孔一般要求：钻孔前应根据工程地质资料和设计资料，使用适当的钻机种类、型号，并配备适用的钻头，调配合适的泥浆。开钻时在护筒下一定范围内应慢速钻进，待导向部位或钻头全部进入土层后，方可加速钻进。
2回旋钻机反循环成孔
1)在反循环钻孔前，首先启动砂石泵，待形成正常循环，才能开动钻机慢速下放钻头至孔底。
2）钻进中应认真观察进尺情况和砂石泵排水出渣情况，排量减少或出水中含钻渣较多时应控制钻进速度。
3）在砂砾、砂卵石地层钻进时，为防止钻渣过多，卵砾石堵塞管路，可采用间断钻进间断回转的方法控制钻速。
4）加接钻杆时，应先停止钻进，将钻头提离孔底80～100mm，维持泥浆循环1～3min，待钻渣携出排净后停泵加接钻杆。
5）钻杆连接应拧紧上牢，防止螺栓、螺母、拧卸工具等掉入孔内。 6）钻进出现坍孔、漏砂等异常情况，应立即提升钻头，并控制泵量，保持循环，同时向孔内输送性能符合要求的泥浆，并保持水头压力。
3回旋钻机正循环成孔
1）钻头下孔后，钻头应距孔底50～100mm，并开动泥浆泵，使泥浆循环2～3min。然后开动钻机钻进，增加钻速和钻压并适当控制钻进速度。
2）正常钻进时，应调整合理的参数钻进。
3）在砂砾层钻进时，易引起钻头跳动、蹩车蹩泵、钻孔偏斜等现象，故操
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作时注意控制给进，加大泵量，降低转速。
4）在易坍孔地层钻进时，应调大泥浆比重和粘度。
5）加接钻杆时先将钻头提高，泥浆循环3～5min后加接钻杆。 6）钻进过程中，应防止扳手、管钳、垫叉等工具掉入孔内。 4冲击钻成孔
1）冲击成孔时应使用大比重、高粘度泥浆护壁。
2）冲击时应控制钢丝绳放松量，严禁“打空锤”，损坏冲击机具。 3）用卷扬机施工时，应在绳上标识控制冲程。冲击钻头到底后要及时收绳提起冲击钻头以防钢丝绳缠卷钻头或反缠卷筒。
4）在黏土层中，冲击宜采用较低冲程，以防粘泥包钻头。
5）在淤泥中冲击钻进时，应增加碎石和黏土投量，并用较低冲程0.75～1.5m，边投边冲，增加孔壁稳定性。
6）在卵砾层冲击时，应多投黏土少投石量，冲程可增加到2～2.5m。 7）在漂石层冲击钻进时，可回填硬度和漂石相近的碎石，用高冲程冲击或高低冲程交替冲击。
8）在基岩中，宜采用高冲程和高频率，应不断转动钻头，改变钻头冲击位置，防止出现梅花形孔底或发生斜孔。
9）冲孔时随时测定和控制泥浆密度，每冲击1～2深应排渣一次，并定时补浆，直至设计深度。
5旋挖钻成孔
1）当遇到坍塌夹层土时，可输入制备泥浆，也可采取提高水头高度或投放粉状泥浆材料，钻机孔内旋转拌合。
2）水位下成孔提钻时，要先停置1～3min慢提以防负压增大吸垮孔壁或造成缩孔。
3）每次提升取土后，要及时注水或输入泥浆。 6.2.5护壁用泥浆制作
1护壁泥浆一般由水、黏土（或膨润土）和添加剂按一定比例配置而成，可通过机械在泥浆池、钻孔中搅拌均匀。
2 施工前施做泥浆池。泥浆池一般分循环池、沉淀池、废浆池三种，从钻孔
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中排出的泥浆首先经过沉淀池沉淀，再通过循环池进入钻孔，沉淀池中的超标废浆液通过泥浆泵排至废浆池后集中排放。泥浆池的总容量宜按一台成孔设备计算不宜小于桩体积的3倍。
3 施工过程中试验员控制泥浆参数，循环浆不能满足参数要求时倒入废浆池静置外运处理；新浆配置完成静置24h后倒入循环池使用。
4 泥浆稠度一般大于18～22s，泥浆比重1.15～1.25之间，泥浆含砂率小于8%；胶体含量大于90%。
6.2.6清孔
1清孔分两次进行，钻孔桩钻到设计深度后，对孔深、孔径、垂直度进行测检，符合要求后进行第一次清孔。钢筋骨架、导管安放完毕，砼灌注之前，应进行第二次清孔。
2第一次清孔根据设计要求，施工机械采用换浆、抽浆、掏渣等方法进行，第二次清孔根据孔径、孔深、设计要求采用正循环、泵吸反循环等方法进行。
3第二次清孔后的沉渣厚度和泥浆性能指标应满足设计要求。
4不论采用何种清孔方法，在清孔排渣时，必须注意保持孔内水头，防止塌孔。不得采取加深桩孔深度的方法代替清孔。
6.2.7钢筋笼制作、吊装
1 桩主筋采用双面搭接焊或对焊，双面搭接焊焊接长度≥5d；定位加筋位于主筋内侧，并与主筋焊接；箍筋与钢筋笼整体焊接；外侧焊接钢筋笼定位筋，确保桩的保护层，并且一次整体吊装就位，焊接及加工钢筋笼偏差按规范要求执行。
2 钢筋笼加工过程中加强检查，选用与钢筋笼加工相匹配E500焊条，调节点焊机的电流参数，确保加工质量。主筋焊接焊缝质量，螺旋箍筋的节点焊接数量及质量。
3 钢筋笼运输采用小车倒运和吊车倒运相结合的方式。小车负责长范围内钢筋笼的水平运输，吊车负责有障碍情况下和近距离的钢筋笼倒运工作。当工程桩钢筋笼长度在25～40m之间，钢筋笼采用上下段分开，孔口单面电弧焊接方案。
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图3 运输小车运输长钢筋笼
导向小车运输小车运输小车4 钻孔至设计标高后，检查孔深、孔径、垂直度符合要求后，进行清孔换浆，达到要求后立即用汽车吊一次整体吊装就位，钢筋笼在起吊、运输及安装过程中采取措施防止变形，起吊点设在加强箍筋部位。钢筋笼吊入后固定牢靠，防止砼浇注过程中上浮。
6.2.8灌注水下混凝土
1 砼灌注是确保成桩的关键工序，砼灌注前应做好一切准备，保障砼灌注连续、紧凑的进行。灌注混凝土采用导管法，导管使用前均调直、试拼装、试压编号，检查接口连接是否严密牢固，同时检查拼装后的垂直情况。使用前要进行过球、水密及承压试验。导管使用后及时清除管壁内外粘附的砼残浆。
2 混凝土的配制要具有良好的和易性，细骨料采用中、粗砂，粗骨料采用粒径不大于40mm卵石或碎石；坍落度为18～22cm。正式拌制砼前，根据试配结果，选择合适的配比。采用集中拌制混凝土，罐车运输，汽车吊配合施工。
3 在砼开灌前，导管居中安放入孔，导管底距孔底高度控制在30～50cm，且第一节导管长度不小于4m，导管上端连接混凝土漏斗，且漏斗顶面离地面距离不大于2000mm。开始灌注时，在漏斗下端设隔水塞。待初灌砼足够后，截断隔水塞的系接铁丝，使混凝土猝然落下，迅速落至孔底并把导管裹住，封底混凝土最小厚度250mm，使导管埋入混凝土的深度保持2.0～3.0m。
4 每根桩的水下混凝土灌注工作紧凑、连续地进行，并应分层振捣，分层高度约为500～1000mm，严禁中途停工。砼灌注过程中导管应始终埋在砼中1～2m，严禁将导管提出砼面。钻孔桩灌注顶标高应高出桩顶设计标高一定高度，以便清除浮浆，保证钻孔桩质量。
6.2.9凿桩头
桩头砼强度达到设计值的25%时，立即拔除地面上钢套管并凿除桩头多余砼，其截除的高度满足截桩以上的新浇砼不小于50cm，凿除桩头砼采用人力风镐凿除。
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7 劳动力组织
表1 劳动力安排表（100米桩长）
工 种 普工 操作司机 电工 人员数量（人） 20 10 2 工 种 钢筋工 混凝土工 电焊工 人员数量（人） 10 10 10
8主要机具设备 8.1施工机械
回旋钻、冲击钻、旋挖钻机、卷扬机、砂石泵、泥浆泵、泥浆搅拌机 8.2工具用具
手推车、砼导管、储料斗、铁锨、扳手、管钳、切割机、电焊机、弯曲机 9 质量控制
9.1易出现的质量问题
9.1成孔时出现塌孔、缩径现象。 9.2钻孔时桩孔偏斜。
9.3灌注水下混凝土时钢筋笼上浮、桩身砼夹泥或断桩。 9.2保证措施
9.2.1根据不同地层，控制使用好泥浆指标。在回填土、松软层及流砂层钻进时，严格控制速度。地下水位过高，应升高护筒，加大水头。地下障碍物处理时，一定要将残留的砼块处理清除。孔壁坍塌严重时，应探明坍塌位置，用砂和粘土混合回填至坍塌孔段以上1～2m处，捣实后重新钻进。
9.2.2钻头直径应满足成孔直径要求，并应经常检查，及时修复。易缩径孔段钻进时，可适当提高泥浆的粘度。对易缩径部位也可采用上下反复扫孔的方法来扩大孔径。
9.2.3保证施工场地平整，钻机安装平稳，机架垂直，并注意在成孔过程中定时检查和校正。钻头、钻杆接头逐个检查调正，不能用弯曲的钻具。在坚硬土层中不强行加压，应吊住钻杆，控制钻进速度，用低速度进尺。对地下障碍物预先处理干净。对已偏斜的钻孔，控制钻速，慢速提升，下
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降往复扫孔纠偏。
9.2.4严格控制砼质量和坍落度，砼和易性要好。砼进入钢筋笼后，砼上升不宜过快，导管在砼内埋深不宜过大, 严格控制在一定范围，提升导管时，不宜过快，防止导管钩钢筋笼。
9.2.5成孔时严格控制泥浆密度及孔底沉淤，第一次清孔必须彻底清除泥块，砼灌注过程中导管提升要缓慢，特别到桩顶时，严禁大幅度提升导管。严格控制导管埋深，单桩砼灌注时，严禁中途断料。拔导管时，必须进行精确计算控制拔导管后砼的埋深，严禁凭经验拔管。 10 安全措施
10．1主要安全风险分析 桩孔坍塌、机械伤害 10．2保证措施
10.2.1冲击钻成孔机械要安放平稳，防止冲孔时突然倾倒或冲锤下落。 10.2.2采用泥浆护壁成孔，控制好泥浆密度、孔内水头高度、护筒埋设深度、钻机垂直度、钻进和提钻速度，以防塌孔，造成机具塌陷。
10.2.3机械设备发生故障后及时检修，禁止带故障运行，不违规操作，杜绝机械和车辆事故。
10.2.4护筒埋设完毕、灌注混凝土完毕后的桩坑应加以保护，或填埋或覆盖。钢筋骨架起吊要平稳，严禁猛起猛落，并拉好尾绳。 11 环保措施
11.1采用低噪音设备或工具，合理安排作业时间等防噪声措施。 11.2施工废水、废浆、施工机械设备废油应排入沉淀池集中处理，不得直接排放，钻出的泥土及时运走。 12 应用实例 12.1工程简介
中铁置业“缤纷南郡”二期工程施工一标段住宅楼工程，包括4#、15#楼、幼儿园及车库，建筑面积77529.3m2，工程位于西安市西高新丈八四路6号，其中4#、15#楼为剪力墙结构，地上33层，地下1层；地下车库为框架结构，地下1层。工程开竣工日期为2010.9.15-2012.2.12，造价1.3亿元。主楼采用混凝土灌注桩；车库采用天然级配砂石换填。4#、5#楼钻孔灌注桩（C40），总计
9
394根，桩长32m。桩径600mm，桩心间距1600mm。 12.2施工情况
钻孔桩采用回转钻机成孔施工，为了防止在钻孔或振捣过程中，对相邻桩孔造成影响，采取“跳一钻一”的方法施工。根据本工程钻孔桩所经过的杂填土、黄土、古黄土等的地质条件，确定采用回转钻机、泥浆护壁成孔，导管法灌注水下砼方法施工。 12.3工程结果评价
桩基检测委托具备相应资质的检测单位进行，10%桩进行超声波检测，桩进行小应变检测。经过检验全部合格，未出现断桩现象。 12.4建设效果及施工图片
图4 旋挖钻钻孔施工
10
100%
图5 钻孔桩破桩头
图6 桩基现场检测
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