1、15.6.6 常用的非挤土灌注桩5.6.6.1 干作业螺旋钻成孔灌注桩1 特点和适用范围干作业螺旋钻成孔灌注桩根据成孔取土方法不同，可分为长螺旋钻成孔与短螺旋钻成孔两种。长螺旋钻成孔方法是使用长螺旋钻孔机的螺旋钻头，在孔位切削土层，随钻头旋转被切削的土块钻屑沿着带有长螺旋叶片的钻杆上升，输送到出土器后自动排出孔外。短螺旋钻成孔方法与长螺旋方法不同之处是短螺旋成孔，其被切削的土块钻屑只能沿着数量不多的螺旋叶片（一般只在临近钻头23m）的钻杆上升，积聚在短螺旋叶片上，形成“土柱”，然后靠提钻、反钻、甩土等将钻屑散落在孔周，一般每钻进 0.51.0m 既要提钻一次。国产长螺旋钻孔机、成孔直径为 30
2、0800mm，成孔深度不超过 26m；国产短螺旋钻孔机，最大成孔直径可达 1828mm，最大孔深可达 70m.其特点是：不需任何护壁措施，不产生挤土效应，桩侧土受机械扰动小，无泥浆污染；钻进速度快，成孔质量易于控制，造价低，设备简单、施工方便；适用于地下水位以上的填土、粘性土、粉土、砂土与粒径不大的砂砾土。2 主要机具（1） 常用螺旋钻机技术性能见表 5.6.6-1。（2） 另配钢筋加工机械，混凝土搅拌、运输机械，混凝土灌注串筒或溜槽、振捣机具等。3 施工工艺（1） 工艺流程放线定桩位桩机就位钻孔清孔检查成孔质量下钢筋笼灌注混凝土成桩表 5.6.6-1 螺旋钻孔机规格与技术性能项目 LZ 型长
3、螺旋钻机 KL600 型螺旋钻机 BZ1 型短螺旋钻机 ZKL400/600钻孔机 BQZ 型步履式钻孔机 DZ 型步履式钻孔机钻孔最大直径（mm）钻孔最大深度（m）钻杆长度 （m）钻头转速（r/min）钻进速度（m/min）电机功率（kW）300、60015631161.040400、50015、1518.3、18.85050、553008008、11、8453.140400/6001216228030554008985122100015003038.50.222外形尺寸（m）（长宽高） 8412.5 64.11623（2） 施工要点1） 钻孔机就位时应校正，要求保持平整、稳固，使在钻进过程
4、中不发生倾斜或移动。在钻架上应有控制深度的标尺，以便在施工中进行观测、记录。2） 钻孔时先调直桩架挺杆，对正桩位，启动钻机钻 0.51.0m 深，检查一切正常后，再继续钻进，土块随螺旋叶片上升排出孔口，达到设计深度后停钻，提钻，检查成孔质量；即可移动钻机至下一桩位。3） 钻进过程中，排出孔口的土应随时清除、运走，钻到预定深度后，应在原深处空转清土，然后停止回转，提钻杆，但不转动，孔底虚土厚度超过标准时，应分析原因，采取措施处理。4） 钻进时如严重塌孔，孔内有大量的泥土时，需回填砂或粘土重新钻孔或往孔内倒少量土粉或石灰粉，将泥中的水分吸干后清出。如遇有含石块较多的土层，或含水量较大的软塑粘土层时
5、，应注意避免钻杆晃动引起孔径扩大，致使孔壁附着扰动土和孔底增加回落土。5） 清孔后应用测绳或手提灯测量和观察孔深及虚土厚度。虚土厚度等于钻深与孔深之差值，一般不应大于 100mm。6） 钢筋笼应一次绑好，并绑好保护层砂浆垫块，对准孔位吊直扶稳或用导向钢筋，缓慢送入孔内，注意勿碰孔壁。下放到设计位置后立即固定。保护层应符合要求。钢筋笼过长时，可分 2 段吊放，采用电焊连接。7） 钢筋笼定位后，应即灌注混凝土，以防塌孔，混凝土的坍落度一般为 80100mm，灌注方法见 5.6.4 条。8） 质量控制要点a 钻孔时，应注意地层土质变化，遇有砂砾石、卵石或流塑淤泥、上层滞水，应立即采取措施处理，防止塌
6、方。出现钻杆跳动、机架摇晃、钻不进尺等异常情况，应立即停车检查，查明原因、排除故障后再继续施工。b 操作中应及时清理虚土，必要时应二次施钻清理；钻孔完毕，孔口应用盖板盖好，防止往孔内掉土。c 混凝土灌注应严格按操作工艺边灌混凝土边振捣；严禁把土和杂物与混凝土一起灌入桩孔内，以及防止出现缩颈、空洞、夹土等质量通病。d 混凝土灌注到桩顶，应随时测量桩顶标高，以免过高，造成截桩；过低不能保证桩头质量。5.6.6.2 钻孔压浆灌注桩1 特点和适用范围（1） 钻孔压浆灌注桩系采用长臂螺旋钻机钻孔，在钻杆纵向设有一个从上到下的高压灌注水泥浆系统（压力 1030MPa），钻孔深度达到设计深度后，开动压浆泵，
7、使水泥浆从钻头底部喷出，借助水泥浆的压力，将钻杆慢慢提起，直至出地面后，移开钻杆，在孔内放置钢筋笼，再放入一根直通孔底的压力注浆管（钢管或塑料管），与高压管接通，同时向桩孔内投放粒径 2040mm 的碎石或卵石直至桩顶，再向孔内浆管二次补浆，把带泥的浆挤压干净，至水泥浆液溢出孔口，不再下降，桩即告全部完成。桩径可达 3001000mm；深 30m 左右，一般常用桩径为 400600mm，桩长 1020m，桩混凝土为无砂混凝土，强度等级为 C20 以上。4（2） 钻孔压浆桩的特点是：桩体致密，局部以膨胀扩径，单桩承载力高，沉降量小，比普通混凝土灌注桩的抗压、抗拔、抗水平荷载能力提高 1 倍以上；
8、不用泥浆护壁，可避免水下灌注混凝土；采用高压灌浆工艺，对桩孔周围地层有明显的扩散渗透、挤密、加固和局部膨胀扩径等作用，不需清理孔底虚土，可有效地防止断桩、缩颈、桩端虚土等情况发生，质量可靠；由于钻孔后的土体和钻杆是被孔底的高压水泥浆置换顶出的，能在流砂、淤泥、砂卵石、塌孔和地下水的复杂地质条件下顺利成桩；施工无噪声、无振动、无排污，没有大量泥浆制配和处理带来的环境污染；施工速度快，比普通打预制桩工期缩短 12 倍，费用降低 1015%。（3） 适用于一般粘性土、湿陷性黄土、淤泥质土、中细砂、砂卵石等地层，还可用于有地下水的流砂层。即可作工程基桩，又可作护壁桩和防水帷幕桩等。2 主要机具（1）
9、成孔设备主要为 LZ 或 KL 型长螺旋钻机（性能见表 5.6.6-1）。（2） 注浆泵：钻孔压浆桩所使用的注浆泵，因其工作介质是以水泥浆为主的浆液，通常浆液容重大于 16kN/m3、漏斗粘度大于 35 秒，而且采用高压注浆工况，因此对注浆泵的吸程、泵量、泵压及功率储备都有严格的要求。可选用 SNC-300 水泥注浆泵、桩径、桩长较小时也可用 WB-320 泥浆泵替代。SNC-300 水泥注浆泵性能如表 5.6.6-2。注: SNC-300 水泥注浆泵按装在黄河 JN-150 车上,原为油田固井车。（3） 螺旋钻杆常用规格有:300mm、400mm、500mm、600mm、800mm，每节定尺
10、长度为4m 或 5m，常规连接方式有“六方插接”和“法兰盘螺栓连接”。（4） 高压注浆管：高压注浆管是钻孔压浆桩施工中连接注浆泵与螺旋钻杆、实现浆液高速输送和高压注浆的重要工具。本工艺使用的高压注浆管与液压传动机械的高压胶管通用，常用规格性能如表 5.6.6-3。(5） 注水器：注水器是连接注浆管与动力头的高压动密封装置，是实现钻杆旋转的同时进行高表 5.6.6-2 SNC-300 水泥注浆泵性能表缸套直径 100mm 缸套直径 115mm发动机变速档位曲轴转速（r.p.m） 排量（L/min） 压力（MPa） 排量（L/min） 压力（MPa） 117 762 6.1 1040 4.47 2
11、6 154 30 220 20.1动力：6135 柴油机； 额定功率：160 马力： 泵活塞行程：250mm 泵外型尺寸： 23809451895； 泵重量：2.775t 表 5.6.6-3 高压胶管规格性能表公称内径（mm） 型号外径（mm）工作压力（MPa）最低爆破压力（MPa）最小弯曲半径（mm）B192S-180 31.5 18 72 26519B194S-345 35 34.5 138 310B222S-170 34.5 17 68 28022B224S-300 39 30 120 330B252S-160 37.5 16 64 31025B254S-275 41 27.5 110
12、350B324S-210 50 21 84 42032B326S-260 53.8 26 104 4905压注浆的关键装置。(6） 浆液制备装置：由电器控制柜、电动机、减速器、搅拌轴、搅拌叶片及搅浆桶组成，搅浆桶容积 1.22.2m 3，浆液制备装置配套数量和规格,视单桩混凝土体积及施工效率而定。每个机组通常配 2 套以上。3 施工工艺(1） 工艺流程6(2） 施工要点1） 测量放线以业主提交的测量控制基准点为控制点，引测到现场，依据轴线法确定好桩位中心，并用短钢筋做标记，撒上石灰，桩位定好之后，必须按规范要求进行测量校核，同时报验监理工程师确认，方可进行下道工序施工。施工过程中，随时检查控制
13、点、桩位尺寸、高程，平面布置及垂直度，发现偏差及时纠正，桩位误差不得大于 10mm，桩机倾斜度不超过 0.5。每隔十个桩位施放一个基准桩位，此基准桩位采用木桩及钢钉施放，并在基准桩上标明桩位编号，施工时可用此基准桩对相邻桩位进行复核。2） 桩机就位将基本就位的桩机用线锤吊线对中，调整桩机位置直到钻孔中心与桩位中心重合为止（偏差20mm）；然后调整钻机，用双垂球双向控制好钻杆垂直度，合格后再对中。为准确控制钻孔深度，在机架上或机管上作出控制的标尺，以便在施工中进行观测、记录。3） 钻孔钻头刚接触地面时，先关闭钻头封口,下钻速度要慢。正常钻进速度可控制在 11.50m/min ，钻进过程中，如遇到
14、卡钻、钻机摇晃、偏移，应停钻查明原因，采取纠正措施后方可继续钻进。钻孔作业应分班连续进行，认真填写钻孔施工记录，交接班时应交待钻进情况及下一班注意事项。应经常注意土层变化，在土层变化处均应捞取土样，判明后记入记录表中并与地质剖面图核对。4） 清理打桩弃土7钻出的土方及时清理，并统一转移到指定的地方堆放。5） 终孔钻孔到达设计标高时，经设计、建设、监理、施工等单位的代表按有关验收条件和设计要求进行验收，用钻杆上的孔深标志控制钻孔深度，钻进至设计要求的深度及土层，被确认终孔后，方可停止钻进，经现场监理人员验收方可进行灌注混凝土施工。6） 混凝土浇筑混凝土必需符合设计及规范要求，混凝土塌落度应控制在
15、 180220mm 并具有较好的和易性、流动性，现场检验混凝土塌落度，不合格要求的砼不得用于本工程。专人负责观察泵压与钻机提升情况，钻杆提升速度应与泵送速度相匹配，灌注提升速度控制在2.5m/min，严禁先提钻后灌料，确保成桩质量，砼灌注必须灌注至地表。提升钻杆接近地面时，放慢提管速度并及时清理孔口渣土，以保证桩头砼质量。每台桩机每台班制作试块一组，并由专人负责，按规范要求制作，养护和送检，龄期 28 天。7） 钢筋笼制作8必须符合设计要求和钢筋砼施工规范要求。钢筋笼上必须设保护层垫块（保护层厚度一般为50mm），可采用与桩身混凝土等强度的混凝土垫块或用钢筋焊在竖向主筋上，其间距竖向为 2m，
16、横向圆周不得少于 4 处，并均匀布置，骨架顶端应设置吊环。纵向钢筋的接长采用焊接（单面焊 12d,双面焊 6d），纵横钢筋交接处均应焊牢。钢筋骨架制作完毕后，应按桩分节编号存放；存放时，小直径桩堆放层数不能超过两层，大直径桩不允许堆放，防止变形；存放时，骨架下部用方木或其他物品铺垫，上部覆盖。8） 钢筋笼安装砼灌注后三分钟内立即开始插笼，减少时间差，减小插笼难度。长螺旋钻机成孔、灌注混凝土至地面后及时清理地表土方，立即进行后插钢筋笼施工。把检验合格的钢筋笼套在钢管上面，上面用钢丝绳挂在设置于法兰的钩子上。因钢筋笼较长，下插钢筋笼必须进行双向垂直度观察，使用双向线垂成垂直角布置，发现垂直度偏差过
17、大及时通知操作手停机纠正，下笼作业人员应扶正钢筋笼对准已灌注完成的桩位。下笼过程中必须先使用振动锤及钢筋笼自重压入，压至无法压入时再启动振动锤，防止由振动锤振动导致的钢筋笼偏移，插入速度宜控制在 1.21.5m/min。钢筋笼下插到设计位置后关闭振动锤电源，最后摘下钢丝绳，用长螺旋钻机把钢管和振动锤提9出孔外，提出过程中每提 3 米开启振动锤一次，以保证混凝土的密实性。9） 桩头清理10） 桩帽制作与桩基检测灌注混凝土桩施工完毕 28 天后进行检测，由专业检测单位进行检测试验，检测桩位由监理单位及建设单位进行会审后确定，施工单位配合进行桩帽的制作工作。（3） 质量控制要点a 长螺旋钻孔压灌桩应
18、进行试钻孔，数量不应少于 2 根；b 钻机定位后，应进行复检，钻头与桩位偏差不应大于 2 0mm，开孔时下钻速度应缓慢，钻进过程中，不宜反转或提升钻杆；c 螺旋钻杆与出土装置导向轮间隙不得大于钻杆外径的 4%，出土装置的出土斗离地面高度不应小于 1.2m； d 桩身混凝土的设计强度等级，应通过试验确定混凝土配合比。为提高混凝土的流动性，一般宜掺入粉煤灰。每方混凝土的粉煤灰掺量宜为 70kg90kg，混凝土坍落度宜为 180mm220mm，坍落度过大，易产生泌水、离析等现象，在泵压作用下，骨料与砂浆分离，导致堵管；坍落度过小，混合料流动性差，也容易造成堵管。另外，粗骨料可采用卵石或碎石，最大粒径
19、不宜大于 30mm；细骨料应选用中粗砂，砂率宜为 4 0%5 0%； e 混凝土泵应根据桩径选型，混凝土泵与钻机的距离不宜大于 60m；f 钻进至设计深度后，应先泵入混凝土并停顿 1 0s2 0s，提钻速度应根据土层情况确定，且应与混凝土泵送量相匹配；g 桩身混凝土的压灌应连续进行，钻机移位时，混凝土泵料斗内的混凝土应连续搅拌，斗内混凝土面应髙于料斗底面以上不少于 400mm；h 气温高于 3 0时，宜在输送泵管上覆盖隔热材料，每隔一段时间应洒水降温；i 压灌桩的充盈系数宜为 1.01.2，桩顶混凝土超灌高度不宜小于 0.3m；j 成桩后应及时清除钻杆及泵（软）管内残留的混凝土；k 钢筋笼宜整
20、节安放，采用分段安放时接头可采用焊接或机械连接。钢筋笼规格及配筋按施工图进行且主筋与箍筋及加强筋点焊焊接，保护层垫块，每笼不少于 3 组，每组不少于 4 块；l 混凝土压灌结束后，应立即将钢筋笼插至设计深度，钢筋笼的插设应采用专用插筋器。10（4） 常见质量缺陷的原因及控制技术a 导管堵塞原因：由于混凝土配比或塌落度不符合要求、导管过于弯折或者前后台配合不够紧密。控制措施：(1)、保证粗骨料的粒径、混凝土的配比和塌落度符合要求；(2)、灌注管路避免过大变径和弯折，每次拆卸导管都必须清洗干净；(3)、加强施工管理，保证前后台配合紧密，及时发现和解决问题。b 偏桩原因：一般有桩平移偏差和垂直度超标
21、偏差两种。多由于场地原因，桩机对位不仔细，地层原因使钻孔对钻杆跑偏等原因造成。控制措施：(1)、施工前清除地下障碍，平整压实场地以防钻机偏斜；(2)、放桩位时认真仔细，严格控制误差；(3)、桩机的水平度和垂直度在开钻前和钻进过程中注意检查复核。c 断桩，夹层原因：由于提钻太快泵送砼跟不上提钻速度或者是相邻桩太近串孔造成。控制措施：(1)、保持砼灌注的连续性，可以采取加大砼泵量，配备储料罐等措施；(2)、严格控制提速，确保中心钻杆内有 0.1 m3 以上的混凝土，如灌注过程中因意外原因造成灌注停滞时间大于混凝土的初凝时间时，应重新成孔灌桩。d 桩身砼强度不足原因：压灌桩受泵送混凝土和后插钢筋的技
22、术要求，塌落度一般不小于 18220cm，因此要求和易性好。配比中一般加粉煤灰，这样砼前期强度低，加上粗骨料粒径小，如果不注意对用水量的控制仍容易造成砼强度低。控制措施：(1)、优化粗骨料级配。大塌落度砼一般用 0.5-1.5 cm 碎石，根据桩径和钢筋长度及地下水情况可以加入部分 2-4cm 碎石，并尽量不要加大砂率；(2)、合理选择外加剂。尽量用早强型减水剂代替普通泵送剂；(3)、粉煤灰的选用要经过配比试验以确定掺量，粉煤灰至少应选用 II 级灰。e 桩身砼收缩原因：桩身回缩是普遍现象，一般通过外加剂和超灌予以解决，施工中保证充盈系数1。控制措施：(1)、桩顶至少超灌 0.40.7m，并防
23、止孔口土混入；(2)、选择减水效果好的减水剂。 f 桩头质量问题原因：多为夹泥、气泡、砼不足、浮浆太厚等，一般是由于操作控制不当造成。控制措施：(1)、及时清除或外运桩口出土，防止下笼时混入砼中；(2)、保持钻杆顶端气阀开启自如，防止砼中积气造成桩顶砼含气泡；(3)、桩顶浮浆多因孔内出水或砼离析造成，应超灌排除浮浆后才终孔成桩；(4)、按规定要求进行振捣，并保证振捣质量。g 钢筋笼下沉11原因：一般随砼收缩而出现，有时由于桩顶钢筋笼固定措施不当造成。控制措施：(1)、避免砼收缩从而防止笼子下沉；(2)、笼顶必须用铁丝加支架固定，12 小时后才可以拆除。h 钢筋笼无法沉入原因：多由于砼配合比不好
24、或桩周土对桩身产生挤密作用。控制措施：(1)、改善混凝土配合比，保证粗骨料的级配和粒径满足要求；(2)、选择合适的外加剂，并保证砼灌注量达到要求；(3)、吊放钢筋笼时保证垂直和对位准确。i 钢筋笼上浮原因：由于相邻桩间距太近在施工时砼串孔或桩周土壤挤密作用造成前一支桩钢筋笼上浮。控制措施：(1)、在相邻桩间距太近时进行跳打，保证砼不串孔，只要桩初凝后钢筋笼一般不会再上浮；(2)、控制好相邻桩的施工时间间隔。j 桩底不能入岩原因：干钻施工时入岩难度较大，钻进工艺选择不当，钻头和螺旋叶片设计不当时长螺旋钻孔根本不能入岩。控制措施：(1)、钻头一定用锥型，避免二翼，三翼等端部平的钻头，切削韧要用大块
25、；(2)、钻杆螺距至少 250mm，防止钻头部位挤土而发生堵塞现象；(3)、钻头加水冷却。对要求入中风化岩较深的桩可以泵送加入高压水冷却钻头；(4)、对岩石硬度大或很破碎的地层也可以用大口径潜孔锤钻入后再用螺旋钻复孔。k 单桩承载力低原因：主要与钻孔入岩和桩底嵌固情况有关，在粘性土地层中施工与进展速度也有一定关系。控制措施：(1)、增加入岩程度是最好的措施 ；(2)、对嵌岩桩一定要在砼带压灌注一定量后才可以提钻，以保证桩底嵌固良好；(3)、在粘土层中钻孔时要加快进展速度，以防螺旋钻的离心作用在钻孔壁上造成泥皮而降低桩摩阻力；(4)、尽量选用 60 泵施工，以增强泵送时孔内压力，加大砼的充盈性。125 9，2 采用螺旋钻孔机钻孔施工应符合下列规定：1 钻孔前应纵横调平钻机，安装护筒，采用短螺旋钻孔机钻进，每次钻进深度应与螺旋长度相同；2 钻进过程中应及时清除孔口积土和地面散落土；3 砂土层中钻进遇到地下水时，钻深不应大于初见水位；4 钻孔完毕，应用盖板封闭孔口，不应在盖板上行车。5 . 9 . 3 采用混凝土护壁时，第一节护壁应符合下列规定：1 孔圈中心线与设计轴线的偏差不应大于 20mm；2 井圈顶面应高于场地地面 150mm200mm；3 壁厚应较下面井壁增厚 100mm150mm。
