1、全永强.浅谈钢筋砼钻孔桩的施工1浅谈钢筋砼钻孔桩的施工全 永 强（南铁第三工程有限责任公司 江西省新余市 tel：0790-7022237 邮编：338025）1 摘要 桩基础具有对地基土层的适应性强，承载力大，造价低以及低噪音、低振动等优点，已成为一种使用广泛的基础型式。2 关键词 钢筋砼孔桩 施工方法 性能要求及指标 安全措施3 引言桩基础是用承台和梁将沉入土中的桩联系起来,以承受上部结构的一种常用的基础形式。当天然地基土质不良，不能满足建筑物对地基变形和强度方面的要求时，常常采用桩基础将上部建筑物的荷载传递到深处承载力较大的土层上，以保证建筑物的稳定和减少沉将量。同时，桩基具有很多优点：
2、可节省不少材料和基坑土方数量；施工过程中不会遇到深基坑那样多的防水、防漏等问题；施工速度较快，沉降速率缓慢，沉降量较小且均匀；承载力高，既能承受垂直荷载，有能承受水平荷载。所以，在基础工程尤其是桥梁基础中多采用桩基。本工程为房屋建筑工程，房屋建筑面积 880.1m2，楼长 39m，宽 9m，设计基础采用钢筋砼桩基础，单桩竖向承载力为 1700KN，桩端极限端阻力 qk=2000kpa，以中风化泥质砂岩为持力层，桩身采用 C20 钢筋砼。目前，本工程已施工完毕，通过施工，作者进行了归纳总结，得出以下几点体会，与诸位一起探讨。4 钻孔桩的构造钻孔灌注桩的设计桩径（即钻头直径）一般采用 0.8m、1
3、.0m、1.25m 和 1.5m，挖孔桩的直径或边宽则不宜小于 1.25m。桩身混凝土强度等级一般采用 C15C25，水下灌注混凝土不应低于 C20。主筋宜采用光钢筋，必要时也可用带肋钢筋。主筋直径不宜小于 16mm，净距不宜小于120mm，任何情况下不应小于 80mm，主筋净保护层不应小于 60mm。桩身主筋尽量不用束筋，在满足最小间距的情况下，尽可能采用单筋、小直径钢筋，以提高桩的抗裂性。若采用束筋，每束不宜多于两根。箍筋直径可采用 8mm，其间距为 200mm。磨擦桩下部可增大至 400mm。为增大钢筋笼的刚度，顺钢筋笼长度每隔 22.5m 加一道直径为 1622mm 的骨架钢筋。桩身主
4、筋可按桩身内力分段配筋。通常对于桩长大于 4.0/a 的受压摩擦桩，其主筋应配到4.0/a 处以下 2 m 处。若从施工中预防钢筋笼被混凝土顶起考虑，即使按计算不必沿桩全长配筋的情况下，最好还是将一部分主筋伸至桩底，且其下端做成弯勾状。5 钻孔桩施工5.1 主要工序和钻孔方法用钻孔桩修筑桩基的主要工序有：施工准备、桩位放样、埋设护筒、钻孔、清孔、下钢筋笼、灌注混凝土或水下混凝土成桩、修筑承台座板等。钻孔方法有：冲击式钻孔、冲抓式钻孔及旋转式钻孔法。上述三种钻孔方法分别采用冲击式钻头、冲抓式钻头、旋转式钻头进行钻孔，各种类型钻头适用土层情况见表及表。由此可见，所谓“钻孔桩可适用于各种土层”这一说
5、法的实质，指可根据不同土层选用不同类型钻头和钻孔方法而言的。全永强.浅谈钢筋砼钻孔桩的施工2表 各种类型的钻头及其适用情况钻头类型 适 用 地 层 情 况冲击式钻头 在砂黍土、黏砂土、砂砾石、卵漂石和软硬岩层均可适用冲抓式钻头适用于黏性土、砂性土、砂黍土夹卵石碎石，以及料径50100MM 颗粒的含量在 40%以内的卵石层。但孔深超过 20M时，效率低，宜改用冲击钻。旋转式钻头 适用于黏性土、砂性土、卵石含量较少的砂夹卵石土。其中的牙轮钻则适用于岩层或硬土层。表 各种旋转式钻头适用土层情况类 型 适 用 土 层 情 况刺猬式 这种钻头受到阻力较大，只适用于孔深 50M 以内的黏性土、砂性土和夹有
6、粒径在 25MM 以下砾石的土层笼式 这种钻头导向性能好，扩孔率小，钻进平稳，适用于黏性土和砂土鱼尾式 此种钻头在砂卵石或风化岩层中有较高的钻进效果，但在黏土层中容易“包钻” ，故不宜用于黏土层牙轮钻 适用于岩层或硬土层5.2 钻孔桩施工要点5.2.1 施工准备在旱地施工时，包括平整和夯实场地，以防钻机座发生不均匀沉陷。在浅水中，宜采用筑岛，岛面应高出施工水位 0.751.0m，若有条件改河则可改水中施工为旱地施工。5.2.2 埋设护筒护筒的功用是：固定桩位；给钻头导向；保护孔口不发生坍塌；必要时可人为地提高孔内水位以作为保护孔壁的一项措施。护筒的埋设方法有下埋式（适用于旱地埋置） 、上埋式（
7、适用于旱地或浅水筑岛埋设）和下沉埋设（适用于深水埋设） 。护筒的内径一般要比钻头直径大 2040cm，一般用 46mm 厚的钢板制成的钢护筒，每节高 1.52m，可以接长，埋设护筒时要注意以下几点：5.2.2.1 护筒平面位置应埋设正确，偏差不宜大于 5cm。5.2.2.2 护筒顶标高应高出地下水位和施工最高水位 1.52.0 米，无水地层钻孔因护壁顶部设有溢浆口，筒顶也应高出地面 0.20.3 米。5.2.2.3 护筒底面埋置深度在旱地或浅水处对于粘土不小于 1.01.5 米；对砂性土应将护筒周围 0.51.0 米范围内挖除，夯填粘土至护筒底 0.5 米。在深水及河床软土、淤泥层较厚处，应尽
8、可能沉入到不透水粘土内 11.5 米；无粘土时应沉入软土、淤泥、砂土内3.0 米以下或大砾石、卵石层 0.51.0 米以下。全永强.浅谈钢筋砼钻孔桩的施工35.2.2.4 下埋式和上埋式护筒不宜太大， （一般比护筒直径大 0.61.0 米） ，护筒四周应以粘土分层回填夯实。5.3 钻孔目前常用的钻机有冲击式钻机、冲抓式钻机、旋转式钻机及潜水钻机等。在施工中应根据不同地质条件选用合适的钻头和钻孔方式；采取防止发生塌孔的措施。通常除采用泥浆护壁作为主要防塌孔措施之外，还要特别注意，预先做好护筒底面处的防塌孔措施，因为该处的特殊条件使其成为极易发生塌孔的部位；若在软土、淤泥和可能发生流砂的土层钻孔时
9、，应先作施工工艺试验，取得经验后再全面展开施工。 接 电 动 绞 车转 向 滑 轮 泥 浆 池泥 浆 泵泥 浆 笼 头木 制 三 角 架泥 浆 管钻 杆转 盘 三 角 架 垫 木钻 机 垫 木 护 筒钻 头 (旋 转 式 )泥 浆 孔正 循 环 旋 转 法 钻 孔 泥 浆 护 壁图-1全永强.浅谈钢筋砼钻孔桩的施工45.4 排碴在钻进过程中应及时排除钻碴，当采用冲击式钻孔法时，通常采用掏碴筒自孔内提取钻碴；对于旋转式钻孔法，通常采用循环泥浆排除钻碴，按泥浆循环方式的不同，旋转式钻孔工艺分为正循环法和反循环法。正循环法如上图-1 所示，泥浆由泥浆泵从泥浆池泵入钻杆内腔，经钻头出浆口射出，泥浆携带
10、钻碴沿钻孔上升至孔口，由护筒上预留的孔口溢流入泥浆槽并流入沉淀池中，经净化后再流回泥浆池供再次使用。反循环法泥浆的流向与正循环者相反，其泥浆由泥浆池流入钻孔内与钻碴混合，由真空泵将钻碴与泥浆混合物自钻头的进碴孔抽吸入钻杆并经泵送至泥浆沉淀池，净化后再送至泥浆池供再次使用。反循环法需用反循环钻机，此法的优点是：靠泵排碴，故效果好，钻进速度比正循环法可快 45 倍；所需的泥浆比重较正循环者低，故耗费制浆的黏土量小；可免去正循环者成孔后所需的颇为费时的清孔换浆工序。其缺点是泥浆泵损耗较严重。这种反循环旋转钻孔工艺适用于黏性土、砂性土、砂卵石和风化岩层，但卵石粒径不得超过钻杆内径的三分之二。适用孔深在
11、 35m 以内。5.5 清孔在钻孔达到设计标高后，灌注水下混凝土之前，应清除孔底沉碴，即清孔，以保证桩底承载能力。清孔的方法有：5.5.1 用掏碴筒掏碴清孔，此法适用于冲击、冲抓成孔的摩擦桩及在不稳定土层中清孔。5.5.2 用吸泥清孔法，将高压空气经射风管射入孔底翻起沉碴，用吸泥机排出孔外，还应及时向钻孔内补水以防孔内水头下降面导致孔壁坍塌。此法适用于不易坍塌的土层及岩层。5.5.3 循环泥浆换浆清孔法，当采用正循环旋转钻孔时，在终孔停钻后，将钻头提离孔底 1020cm，空转并继续保持正常的泥浆循环，使孔内泥浆含砂率逐步减少。换浆清孔时间一般需 46h 时。5.6 钢筋笼制作、安装和灌注水下混
12、凝土5.6.1 钢筋检测钢筋必须按不同种类、等级、牌号、规格及生产厂家分批验收、分别堆存，不得混杂，且应设标识牌。钢筋在运输、储存过程中，应避免锈蚀污染，并堆置在仓库（棚）内，露天堆置时，应垫高加遮盖措施。在钢筋进场后，向监理单位提供附有生产厂家对该批钢筋生产的合格证书、标示批号和出厂检验的有关力学性能资料。进场的每一批钢筋都要进行拉力（屈服点、抗拉强度和伸长率） 、冷弯、可焊性等项目的二次试验。5.6.2 钢筋笼制作、安装钢筋笼制作必须严格按照设计要求进行。钢筋笼主筋应沿圈边均匀布置，主筋间净距必须大于混凝土粗骨料粒径 3 倍以上，主筋的保护层厚度应满足设计要求，其施工允许偏差，水下浇筑混凝
13、土桩20cm，主筋一般不设弯钩。钢筋笼制作允许偏差为：主筋间距10mm，箍筋间距20mm。钢筋笼直径10mm，钢筋笼长度50mm。钢筋笼较长时，应分段制作，每段长以 58m 为宜。分层制作的钢筋笼时，其接头宜采用焊接并应符合施工规范规定。钢筋笼在搬运和吊装时应防止变形，安放要对准孔位，避免碰撞。笼身每隔 23m 设置一组38 块直径为 10cm 的滚轮式砼保护垫块。就位后应立即固定，以确保钢筋笼在保护层符合设计要求，并且必须控制好笼顶标高。钢筋笼吊装就位一般多在清孔之前进行，以缩短清孔完毕至开始灌注水下混凝土的时间。一般技术要求：5.6.2.1 主筋采用单面搭接焊，搭接长度不小于 10d（d
14、为主筋直径）厚度不小于0.25d，宽度不小于 0.7d，不得有咬边、夹渣、气孔、焊瘤等现象。且同一截面上接头数不全永强.浅谈钢筋砼钻孔桩的施工5大于 50%。 5.6.2.2 主筋与加强筋采用点焊固定，点焊时不得咬烧主筋。5.7 灌注水下混凝土灌注水下混凝土是个关键工序，通常采用直升导管法。导管内壁应光滑园顺,直径约2030cm,中间节长宜为 2m，底节长 4m。使用前应试拼、试压、不得漏水,导管轴线依孔深、钢筋笼内径与法兰盘外径差值而定，不宜超过孔深的 0.5 倍，亦不宜大于 10cm；连接螺栓的螺帽宜在上。试压的压力等于孔底静水压力的 1.5 倍。导管接头法兰盘宜加锥形活套，且底节导管下端
15、不得有法兰盘。混凝土的坍落度以 1822cm 为宜。每根桩的灌注时间不应太长，尽量在 8h 内灌完，以防顶层混凝土失去流动性而导致提升导管的困难，通常要求每小时的灌注高度宜不小于 10m。导管埋入混凝土的深度任何时候都不得小于 1m，一般控制在24m 以内，以防发生断桩事故。在混凝土浇筑过程中，应设专人负责测量导管埋入深度，并做好记录。当混凝土面接近钢筋笼底时应保持较大埋管深度、放慢灌注速度，当混凝土面越过钢筋笼底 12m 后，再减小导管埋深，加快灌注速度，这是为了防止发生钢筋笼被混凝土顶托上升的事故。混凝土应连续浇筑，中途不得停顿。混凝土浇筑面宜到高出桩顶设计标高 0.51.0m，以便清除浮
16、浆。6 对泥浆性能的要求及有关指标泥浆的护壁机理是：由于充填于钻孔内的泥浆比重（即相对密度）比地下水大，且通常保持孔内泥浆液面略高于孔外地下水位，故孔内泥浆的液柱压力既足以平衡孔外地下水压而成为孔壁土体的一种液态支撑，又促使泥浆渗入孔壁土体并在其表面形成一层细密而透水性很小的泥皮，从而维护了孔壁的稳定。在钻孔桩施工中，泥浆除起护壁作用之外，还起悬浮钻碴，利于钻进，在正循环钻孔时还起了排碴作用，因此，对泥浆有如下性能要求：6.1 比重（即相对密度）：对于一般地层，以 1.11.3 为宜，松散易坍地层以 1.41.6为宜；冲击钻孔孔底泥浆比重以 1.41.6 为宜；反循环旋转钻孔则比重宜小些，以
17、1.1 为宜。如泥浆比重越大，其护壁性能和携带钻碴能力也越大，但若比重过大，则流动性差，泥浆循环阻力增加，夹带的砂粒也难以除去而不易净化。6.2 粘度：是以 500ml 泥浆通过 5mm 漏斗孔所需的时间（s）来表示的。对于一般地层以 1622s 为宜；松散易坍地层以 1928s 为宜。泥浆粘度大，则护壁及悬浮钻碴能力强，但不易泵送、抽吸和净化，且易“糊钻” 。6.3 含砂率：指泥浆中砂粒和黏土颗粒的体积的百分比。新制泥浆含砂率不宜大于4%；循环泥浆不得超过 8%，可用含砂率测定器测定。含砂率大的泥浆其护壁性能差、易磨损泥浆泵及造成孔内沉碴增厚。6.4 胶体率：指泥浆静置一昼夜的沉淀率，可用
18、100ml 泥浆置入 100ml 量杯，测定静置后上部澄清液体体积，以总体积减去此体积的值除以总体积来表示胶体率，新制泥浆不应低于 95%。6.5 PH 值：为防止泥浆对混凝土的侵蚀，其 PH 值要求大于 6.5。 （注：PH7 为碱性，PH=7 为中性，PH7 为酸性)。为达到上述性能要求，除必须对造浆的主要材料黏土和水严格选择外，还常用一些化学处理剂及添加一些惰性材料来使泥浆达到优质指标。现简述如下：造浆的黏土应采用膨润土，水的 PH 值应在 78 之间，即呈中性，并且不含杂质。化学处理剂分为无机和有机两大类。无机处理剂有碱类、碳酸盐类等，在工地常用纯碱，它的作用是提高悬液中低价阳离子的浓
19、度，通过离子交换作用去置换黏粒界面吸附层中的高价阳离子，从而加厚结合水膜厚度，达到促使颗粒分散和防止凝聚下沉，对于泥浆调制、维护、再生都有良好的作用。有机处理剂有稀释剂，以称分散剂，如丹宁液、拷胶液等，用于降低粘度；降失水剂，又称增粘剂，起增加粘度和降低失水量的作用，有煤碱液、腐殖酸纤维素、木质素、丙稀酸衍生物等。全永强.浅谈钢筋砼钻孔桩的施工6惰性物质：指一些不溶于水的物质，如重晶石粉、珍珠岩粉，石灰石粉等。在泥浆中掺入惰性物质，是为增加泥浆的比重。在施工时，应先作试验确定各种材料的配合比。7 钢筋砼孔桩施工安全措施7.1 钻机安装时，机架应垫平，保持稳定，不得产生位移或沉陷，钻机顶应缆风绳对称张拉，地锚应牢固。7.2 钻孔时钻速不得太快；孔内弃土不得堆积在钻孔周围。7.3 停钻后，钻头提出孔外安全放置，孔口应遮盖防护。8 结语遵循设计和相关技术规范，严格控制各道施工工序，认真执行钢筋砼孔桩施工的技术要求，建立可靠的安全保证措施，确保工程质量和施工安全。9 参考文献建筑桩基技术规范 JGJ94-94铁路工程施工安全技术规程基础工程 实用建筑施工手册
