1、灌注桩施工技术泥浆护壁成孔灌注桩泥浆护壁成孔是利用泥浆保护稳定孔壁的机械钻孔方法。它通过循环泥浆将切削碎的泥石渣屑悬浮后排出孔外，适用于有地下水和无地下水的土层。成孔机械有潜水钻机、冲击钻机、冲抓锥等。泥浆护壁成孔灌注桩的施工工艺流程：测定桩位、埋设护筒、桩机就位、制备泥浆、机械( 潜水钻机、冲击钻机等 )成孔、泥浆循环出渣、清孔、安放钢筋骨架、浇筑水下混凝土。一、埋设护筒和制备泥浆钻孔前，在现场放线定位，按桩位挖去桩孔表层土，并埋设护筒。钻孔灌注桩-护筒埋设见图 218。护筒高 2m 左右，上部设 12 个溢浆孔，是用厚 48mm 钢板制成的圆筒，其内径应大于钻头直径 200mm。护筒的作用
2、是固定桩孔位置，保护孔口，防止地面水流入，增加孔内水压力，防止塌孔，成孔时引导钻头的方向。在钻孔过程中，向孔中注入相对密度为 1.11.5 的泥浆，使桩孔内孔壁土层中的孔隙渗填密实，避免孔内漏水，保持护筒内水压稳定；泥浆相对密度大，加大了孔内的水压力，可以稳固孔壁，防止塌孔；通过循环泥浆可将切削的泥石渣悬浮后排出，起到携砂、排土的作用。钻孔灌注桩-护筒埋设二、成孔1、潜水钻机成孔潜水钻机成孔示意图潜水钻机成孔示意图如下图所示。潜水钻机钻孔示意图1钻头；2潜水钻机；3电缆；4护筒；5水管；6滚轮（支点）；7 钻杆；8 电缆盘； 95KN 卷扬机；1010KN 卷扬机；11 电流电压表；12 启动
3、开关工作方式潜水钻机是一种旋转式钻孔机，其防水电机变速机构和钻头密封在一起，由桩架及钻杆定位后可潜入水、泥浆中钻孔。注入泥浆后通过正循环或反循环排渣法将孔内切削土粒、石渣排至孔外。排渣方式潜水钻机成孔排渣有正循环排渣和反循环排渣两种方式，如下图所示。a.正循环排渣法:在钻孔过程中，旋转的钻头将碎泥渣切削成浆状后，利用泥浆泵压送高压泥浆，经钻机中心管、分叉管送入到钻头底部强力喷出，与切削成浆状的碎泥渣混合，携带泥土沿孔壁向上运动，从护筒的溢流孔排出。b.反循环排渣法:砂石泵随主机一起潜入孔内，直接将切削碎泥渣随泥浆抽排出孔外。循环排渣方法（a）正循环排渣；（b）反循环排渣1钻杆；2送水管；3主机
4、；4钻头；5沉淀池；6潜水泥浆泵；7 泥浆泵；8 砂石泵； 9抽渣管； 10排渣胶管2、冲击钻成孔冲击钻机通过机架、卷扬机把带刃的重钻头(冲击锤) 提高到一定高度，靠自由下落的冲击力切削破碎岩层或冲击土层成孔。冲击钻头形式有十字形、工字形、人字形等，一般常用十字形冲击钻头(图 223)。冲孔前应埋设钢护筒，并准备好护壁材料。简易冲击钻孔机示意图1副滑轮；2主滑轮；3主杆；4前拉索；5后拉索；6斜撑；7 双滚筒卷扬机；8导向轮；9 垫木； 10钢管；11供浆管；12 溢流口；13 泥浆渡槽；14护筒回填土； 15钻头十字形冲头示意图冲击钻机就位后，校正冲锤中心对准护筒中心，在冲程 0.40.8m
5、 范围内应低提密冲，并及时加入石块与泥浆护壁，直至护筒下沉 34m 以后，冲程可以提高到 1.52.0m，转入正常冲击，随时测定并控制泥浆相对密度。施工中，应经常检查钢丝绳损坏情况，卡机松紧程度和转向装置是否灵活，以免掉钻。钻孔灌注桩-钻进施工见下图。钻孔灌注桩-钻进施工钻孔灌注桩介绍：干作业钻孔灌注桩，钻机在桩位处钻孔，后放钢筋骨架， 再灌混凝土而成的桩。3、清孔(1)验孔是用探测器检查桩位、直径、深度和孔道情况；清孔即清除孔底沉渣、淤泥浮土，以减少桩基的沉降量，提高承载能力。(2)泥浆护壁成孔清孔时，对于土质较好不易坍塌的桩孔，可用空气吸泥机清孔，气压为 0.5MPa，使管内形成强大高压气
6、流向上涌，同时不断地补足清水，被搅动的泥渣随气流上涌从喷口排出，直至喷出清水为止。(3)对于稳定性较差的孔壁应采用泥浆循环法清孔或抽筒排渣，清孔后的泥浆相对密度应控制在 1.151.25。4、浇筑水下混凝土(1)泥浆护壁成孔灌注混凝土的浇筑是在水中或泥浆中进行的，故称为浇筑水下混凝土。(2)水下混凝土宜比设计强度提高一个强度等级，必须具备良好的和易性，配合比应通过试验确定。(3)水下混凝土浇筑常用导管法。（下图）水下浇筑混凝土1上料斗；2贮料斗；3滑道；4卷扬机；5漏斗；6导管；7 护筒；8隔水栓(4)浇筑时，先将导管内及漏斗灌满混凝土，其量保证导管下端一次埋入混凝土面以下0.8m 以上，然后
7、剪断悬吊隔水栓的钢丝，混凝土拌和物在自重作用下迅速排出球塞进入水中。钻孔灌注桩-混凝土浇筑见下图。钻孔灌注桩-混凝土浇筑沉管成孔灌注桩一、打桩方法沉管灌注桩是利用锤击打桩设备或振动沉桩设备，将带有钢筋混凝土的桩尖(或钢板靴)或带有活瓣式桩靴的钢管沉入土中(钢管直径应与桩的设计尺寸一致)，造成桩孔，然后放入钢筋骨架并浇筑混凝土，随之拔出套管，利用拔管时的振动将混凝土捣实，便形成所需要的灌注桩。沉管灌注桩桩靴见图 227。沉管灌注桩桩靴二、桩的分类利用锤击沉桩设备沉管、拔管成桩，称为锤击沉管灌注桩(图 228) ；利用振动器振动沉管、拔管成桩，称为振动沉管灌注桩(图 229)。1、锤击沉管灌注桩锤
8、击沉管灌注桩机械设备示意图见下图。锤击沉管灌注桩机械设备示意图1桩锤钢丝绳；2 桩管滑轮组；3 吊斗钢丝绳；4桩锤；5桩帽； 6混凝土漏斗；7桩管； 8桩架； 9混凝土吊斗；10 回绳；11 行驶用钢管；12预制桩尖；13 卷扬机；14 枕木单打锤击沉管灌注桩过程：用桩架吊起桩管，对准预先埋设在桩位处的预制钢筋砼桩尖，放下桩管套入桩尖压入土中。2、振动沉管灌注桩振动沉管灌注桩桩机示意图见下图。振动沉管灌注桩桩机示意图1导向滑轮；2 滑轮组；3 激振器；4混凝土漏斗；5桩管；6加压钢丝绳；7桩架；8混凝土吊斗； 9回绳；10 活瓣桩尖；11 缆风绳；12卷扬机；13 行驶用钢管；14枕木三、成孔
9、顺序在沉管灌注桩施工过程中，对土体有挤密作用和振动影响， 施工中应结合现场施工条件，考虑成孔的顺序。间隔一个或两个桩位成孔；在邻桩混凝土初凝前或终凝后成孔；一个承台下桩数在 5 根以上者，中间的桩先成孔，外围的桩后成孔。四、施工工艺为了提高桩的质量和承载能力，沉管灌注桩常采用单打法、复打法、翻插法等施工工艺。单打法(又称一次拔管法 )：拔管时，每提升 0.51.0m，振动 510s ，然后再拔管0.51.0m，这样反复进行，直至全部拔出。复打法：在同一桩孔内连续进行两次单打，或根据需要进行局部复打。施工时，应保证前后两次沉管轴线重合，并在混凝土初凝之前进行。翻插法：钢管每提升 0.5m，再下插
10、 0.3m，这样反复进行，直至拔出。1、锤击沉管灌注桩(1)锤击沉管灌注桩施工过程锤击沉管灌注桩适宜于一般粘性土、淤泥质土和人工填土地基，其施工过程见下图所示。沉管灌注桩施工过程(a)就位；(b)沉钢管；(c)开始灌注混凝土； (d)下钢筋骨架继续浇筑混凝土；(e) 拔管成型1桩尖；2钢管；3钢筋单打锤击沉管灌注桩过程：用桩架吊起桩管，对准预先埋设在桩位处的预制钢筋砼桩尖，放下桩管套入桩尖压入土中。(2)锤击沉管灌注桩施工要点桩尖与桩管接口处应垫麻(或草绳) 垫圈，以防地下水渗入管内和作缓冲层。沉管时先用低锤锤击，观察无偏移后，才正常施打。拔管前，应先锤击或振动套管，在测得混凝土确已流出套管时
11、方可拔管。桩管内混凝土尽量填满，拔管时要均匀，保持连续密锤轻击，并控制拔管速度，一般土层以不大于 1m/min 为宜，软弱土层与软硬交界处，应控制在 0.8m/min 以内为宜。在管底未拔到桩顶设计标高前，倒打或轻击不得中断，注意使管内的混凝土保持略高于地面，并保持到全管拔出为止。桩的中心距在 5 倍桩管外径以内或小于 2m 时，均应跳打施工；中间空出的桩须待邻桩混凝土达到设计强度的 50%以后，方可施打。2、振动沉管灌注桩(1)振动沉管灌注桩采用激振器或振动冲击沉管。(2)其施工过程为： 桩机就位 沉管 上料 拔管(3)沉管灌注桩容易出现的质量问题及处理方法1)颈缩颈缩：指桩身的局部直径小于
12、设计要求的现象。当在淤泥和软土层沉管时，由于受挤压的土壁产生空隙水压，拔管后便挤向新灌注的混凝土，桩局部范围受挤压形成颈缩。当拔管过快或混凝土量少，或混凝土拌和物和易性差时，周围淤泥质土趁机填充过来，也会形成颈缩。处理方法：拔管时应保持管内混凝土面高于地面，使之具有足够的扩散压力，混凝土坍落度应控制在 5070mm。拔管时应采用复打法，并严格控制拔管的速度。缩颈桩：桩身局部直径小于设计直径的桩。2)断桩断桩：指桩身局部分离或断裂，更为严重的是一段桩没有混凝土。原因：桩距离太近，相邻桩施工时混凝土还未具备足够的强度，已形成的桩受挤压而断裂。处理方法：施工时，控制中心距离不小于 4 倍桩径；确定打
13、桩顺序和行车路线，减少对新灌注混凝土桩的影响。采用跳打法或等已成型的桩混凝土达到 60%设计强度后，再进行下根桩的施工。3)吊脚桩吊脚桩是指桩底部混凝土隔空或松软，没有落实到孔底地基土层上的现象。原因：当地下水压力大时，或预制桩尖被打坏，或桩靴活瓣缝隙大时，水及泥浆进入套筒钢管内，或由于桩尖活瓣受土压力，拔管至一定高度才张开，使得混凝土下落，造成桩脚不密实，形成松软层。处理方法：为防止活瓣不张开，开始拔管时，可采用密张慢拔的方法，对桩脚底部进行局部翻插几次，然后再正常拔管。桩靴与套管接口处使用性能较好的垫衬材料，防止地下水及泥浆的渗入。吊脚桩：桩底部的砼隔空或混入泥沙在桩底部形成松软层的桩。4)混凝土灌注过量如果灌桩时混凝土用量比正常情况下大 1 倍以上，这可能是由于孔底有洞穴，或者在饱和淤泥中施工时，土体受到扰动，强度大大降低，在混凝土侧压力作用下，桩身扩大而混凝土用量增大所造成的。因此，施工前应详细了解现场地质情况，对于在饱和淤泥软土中采用沉管灌注桩时，应先打试桩。若发现混凝土用量过大时，应与设计单位联系，改用其他桩型。
