泥浆护壁钻孔灌注桩施工技术

胡银生 张杰

中国建筑第二工程局有限公司海南分公司，海南 海口， 571135

摘 要：泥浆护壁钻孔灌注桩对于整个建筑工程工程质量和结构安全有着极其重要的影响。本文结合具体工程实例，对泥浆护壁钻孔灌注桩施工技术进行介绍，着重阐述该技术施工流程、施工工艺及施工要点，并对施工过程中常遇的问题提出有效的处理措施。

关键词：泥浆护壁；钻孔灌注桩；施工；处理措施

泥浆护壁钻孔灌注桩就是在钻孔时采用泥浆防护孔壁，将钻渣利用泥浆带出，并达到稳定孔壁的目的，成孔后再使用水下混凝土浇筑的方法将泥浆置换出来而成的混凝土桩。泥浆护壁钻孔灌注桩具有土层适用范围广、单桩承载力大、含钢量低、经济性强的特点，加上其施工简单、速度快、受地下水位影响小，施工质量可靠等诸多优点当前已经成为多类工程最常用基础形式之一，在房屋建筑、深基坑支护桥梁、港口工程建设中被广泛运用。

1 工程概况

本工程建设地点位于海口美兰临空经济区，北侧为机场路，西侧和南侧为空港东路，东侧为空港东南纵二路，土地总用地面积为133485.9平方米(约200亩)。本项目设计有7座楼，主体结构地上三层，设有局部地下室。本工程建筑结构安全等级为二级，地基基础设计等级为丙级。钢筋混凝土框架-剪力墙结构:剪力墙的抗震等级为二级、框架的抗震等级为三级；钢框架结构的抗震等级为三级。

2 方案确定

根据工程地质特点，采用钢筋混凝土钻孔灌注桩，工程桩直径800mm，钢筋保护层厚度50mm，桩身采用C30砼灌注，采用水下混凝土浇筑。桩端持力层为4层中砂，单桩竖向承载力特征值为1500kN。桩基钢筋纵向钢筋为12C16，采用焊接连接，焊条采用E50型。加劲箍为C16@200，外螺旋箍筋为C8@200，柱头4M内C8@100。

3 施工工艺流程

3.1 钻孔灌注桩工艺流程

本工程桩试桩基础采用旋挖钻机成孔-水下灌注混凝土工艺，工艺流程见图1。

3.2 测放孔位

在孔位定位准确后，以桩孔的中心为圆心，护筒管半径画圆作为孔口开挖线，当开孔钢套管稳定后可把孔位十字点布设在钢套壁管上，这样可随时调整钻孔钢丝绳的垂直度，确保孔位准确。

3.3 钢护筒埋设

测放孔位后，进行护筒的埋设。护筒的作用是稳定孔口，提高水位，增加净水压力和围护孔壁，固定水位，防止孔壁坍塌。根据桩位处水文条件，拟定钢护筒顶高程比钻孔平台高30cm，钢护筒的入土长度及壁厚根据施工现场实际地质情况确定。钢护筒下沉精度要求：平面位置偏差＜±50mm，倾斜度＜1/220。

3.4 泥浆制备

护壁泥浆在钻孔中非常重要，钻孔前，应根据设计资料绘制的地质断面图，选择制备适当的泥浆。根据实验室给出的泥浆配合比，先将一定量的水加入泥浆制备池中，启动泥浆泵在池内产生高压水流，再按比例加入膨润土，进行搅拌，使膨润土颗粒充分分散。泥浆稠度应视地层变化或操作要求掌握，在护壁的条件下保证钻进速度。

3.5 钻孔施工及清孔

（1）钻孔施工

钻孔是一道重要的工序，施工中必须严格按照要求来执行。

在钻机就位前，应仔细做好钻杆、钻头长度量测工作，在钻杆上标志编号并记录各节长度。钻进中钻杆下放前应复核长度，以保证孔深度的准确性。

钻机就位后：开钻时宜慢速钻进，特别注意进入护筒埋设地段需慢速钻进，保证泥浆护壁的质量；待导向部分或钻头全部进入地层后，方可加速钻进。钻进速度根据地质情况而定，粘土层可加快钻进，砂土层宜慢速，及时调整泥浆指标，以确保护壁质量。

钻机钻进时：护筒内泥浆应保持一定的水头，水上桩水头应保持在1m以上，通过护筒内泥浆泵进行调节。采用正、反循环钻孔时均应采用减压钻进，即钻机的主吊钩始终要承受部分钻具的重力，而孔底承受的钻压不超过钻具重力之和的80%。

钻机成孔后：先用测绳进行孔深检查，检查前，测绳必须经过钢尺校核。然后利用自制探孔器或检孔器进行孔径和孔垂直度检查。

（2）清孔

第一次清孔阶段：终孔后，及时进行清孔。清孔时将钻具提离孔底约30～50cm，缓慢旋转钻具，补充优质泥浆，进行反循环清孔，同时保持孔内水头，防止塌孔。当经检测孔底沉渣厚度满足设计要求后，清孔后孔内泥浆指标符合要求后，及时停机拆除钻杆、移走钻机，尽快进行成桩施工。清孔过程中，不得采用加深钻孔深度的方法来代替沉渣厚度。

3.6 钢筋笼制作和安装

（1）钢筋笼制作

钢筋笼在安装时为了不刮伤孔壁，有效防止塌孔发生，要求在制作方面严格控制。根据设计要求的桩长制作钢筋笼，在钢筋加工场制作12m长的标准节，在孔口焊接接长后整节安装。主筋接头采用单面搭接焊，单面焊接需大于等于10d（d为主筋直径），同一水平截面上的接头个数不得超过钢筋总根数的50%，主筋与箍筋梅花形点焊。主筋焊接头钢筋应预弯，使两钢筋的轴线在一条直线上。主筋外侧按焊接耳筋，以满足钢筋笼主筋保护层厚度要求。钢筋笼的主筋、箍筋和加劲箍筋应按品种、规格、长度编号堆放。钢筋笼成形后按桩号吊牌、按号堆放。钢筋笼制作应在平整的地面进行，制作好后也应放置在平整的地面上。

（2）钢筋笼安装

钢筋笼安装采用25t汽车吊安装，采用两点或三点起吊，防止起吊时钢筋笼弯曲变形，钢筋笼最上一个吊点用铁扁担将两根等长钢丝绳对称固定在钢筋笼第一个加劲筋处，保证起吊后安放时钢筋笼的垂直度。下放应轻巧，防止钢筋笼碰撞井壁使钢筋笼变形，钢筋笼校正后固定在护筒口上，以保证保护层均等厚度及钢筋笼的垂直度。桩头外露的主钢筋不得弯折或切断。

分节制作的钢筋笼在孔口连接时，应注意上下节钢筋笼的垂直度以及搭接接头的处理应满足规范要求。焊接时，可将上下节对称的两根相应钢筋焊接好，再用吊车将钢筋笼上提少许，使这两个接头受力后，再焊接其他钢筋，可保证焊接后钢筋笼的垂直度。主筋接长时应使用E50系列焊条

钢筋笼安装后进行第二次清孔，应不断置换泥浆进行清孔，确保孔内泥浆指标和孔底成渣厚度符合规范要求，直至浇注水下砼。

3.7 水下混凝土施工

1下放导管

钢筋笼下放到位并固定后，立即下放导管。导管首次使用前要做水密、接头抗拉试验，接头抗拉强度不低于母材强度，水密试验水压不小于计算确定压力。

2混凝土灌注

（1）浇筑前根据配合比和混凝土方量备好充足的砂、石、水泥、外加剂等原材料，保养好设备，保证混凝土浇筑不间断。

（2）混凝土封底灌注采用隔水拴、拔塞法施工，即在料斗的底部、导管的顶口安装薄膜隔水拴，再用盖板封住导管口。盖板通过钢丝绳挂在起重设备吊钩上，薄膜隔水拴也通过另一套钢丝绳挂在起重设备吊钩上，两套钢丝绳长度不同，首批混凝土灌注时可提升盖板至一定高度，而小料斗不受影响。

（3）当集料斗内混凝土方量达到封底量后，开启集料斗的放料口通过溜槽给小漏斗供料，当小漏斗内灌满混凝土后立即吊出盖板，使混凝土沿导管下落，同时保持集料斗内的混凝土不间断地通过溜槽、料斗和导管灌注至水下，从而完成首批混凝土的灌注。

（4）首批混凝土灌注成功后，混凝土经泵送或直卸，不断地通过集料斗、浇筑料斗及导管灌注至水下，直至完成整根桩的浇筑。在混凝土浇注时保持护筒内泥浆面高于水位2m。混凝土灌注过程中，随时测量混凝土面的高度，正确计算导管埋入混凝土深度，导管埋深严格控制在2～6m范围内，当导管埋深超过此范围时，及时拆卸导管。当混凝土堵塞导管时可提升漏斗，从而提升导管，增大压差便于混凝土下落。

（5）为确保桩顶混凝土强度，混凝土灌注时，其顶面要超浇一定高度，即比设计标高高出800mm，多余部分在混凝土浇筑完成后进行人工掏渣进行桩头处理。混凝土灌注过程中按要求认真做好记录。

（6）当混凝土灌注临近结束时，核对混凝土的灌入数量，以确定所测混凝土的高度是否准确，当确定混凝土的顶面标高到位后，停止灌注，及时拆除灌注导管。

4 施工中常遇问题及解决措施

（1）孔口坍塌

原因：护筒埋置过浅或回填粘土夯实不彻底；开钻阶段泥浆不浓，钻进过快，致使护筒刃脚下护壁不牢；孔口排水不畅，致使土层长期处于饱和状态，或钻机安放不当，孔口太大后外力碰撞致使护筒松动等。

处理措施：及时回填粘土，草袋加固护筒后继续钻孔；挡护筒有偏斜移位时，则拆除护筒，填实钻孔，重新埋设护筒再钻；若孔口坍塌严重，下钢护筒至未塌处1m以下。

（2）孔内坍塌

原因：泥浆比重不够，未形成可靠护壁；孔内水头高度不够或孔内出现承压水，降低了静水压力差；钻头撞击孔壁，破坏了护壁泥皮钻头长时间快速空转或循环泵量过大，致使水流冲刷护壁泥皮等。

处理措施：坍孔不严重可加大泥浆比重继续钻进，严重时则回填重钻或用长护筒穿过填土层等易坍塌地层。

（3）缩孔

原因：塑性土遇水膨胀使孔径缩小，或钻头严重磨耗使孔径越来越小。

处理措施：钻头上下反复扫孔，使之扩大。

（4）钻头偏斜

原因：钻机底座不平或已发生不均匀沉降；钻杆受压弯曲或接头不直；地层分界处软硬不匀或岩面倾斜或卵石大小悬殊致使钻头所受阻力不匀；扩孔较大处，钻头摆动，偏向一边。

处理措施：弯孔严重时，可用钻头上下反复扫孔纠正；偏斜严重，则需回填并沉淀密实后重钻。

（5）断桩

混凝土凝固后不连续，中间被冲洗液等疏松体及泥土填充形成间断桩。

原因：

首灌混凝土量不足，不能埋注导管底部，从而形成断桩。混凝土坍落度过小或石料粒径过大，导管直径过小堵管，当处理不好不得不提导管时形成断桩。导管埋置深度不足，拔导管时，导管底脱离混凝土面，形成断桩。

防治措施：

断桩后能提钢筋笼的迅速提出钢筋笼，用冲击钻将已灌注的混凝土冲碎，重新灌注新混凝土。断桩在地表以下5 ~10 m之内的，可开挖再接桩。

5 施工效果

本工程经检测单位进行工程桩检测之后，检测报告表明灌注桩未发现缩孔、塌孔、钻头偏斜、断裂等缺陷，得出结论：桩身完整，混凝土强度优良；工程桩承载力满足设计要求。

6 结语

泥浆护壁钻孔灌注桩具有设备构造简单，适用范围广等优点，能有效地加固处理桩侧土、桩端土及沉渣，桩侧阻力、桩端阻力和单桩承载力均有较大幅度的提高，因而能大幅度的节约桩基工程的投资，有极佳的技术效果。本文结合工程实例对泥浆护壁钻孔灌注桩施工技术进行介绍，着重阐述该技术施工流程、施工工艺及施工要点，并对施工过程中常遇的问题提出有效的处理措施。旨在为类似工程提供经验，促进该技术得到不断地发展。