冲击钻施工钻孔桩基础施工工艺(正循环和反循环)

1、冲击钻正循环和反循环施工工艺（完整）工艺概述冲击钻孔成孔工艺方法分为冲击正循环成孔和冲击反循环成孔两种。冲击正循环成孔是通过冲击式装置或卷扬机悬吊冲击钻头上下反复冲击， 头中心留有空洞，在上下往返冲击时，其钻头尖刀将孔底冲碎，已冲碎的钻渣可以从钻头中心空洞用吸泥管排出孔外。冲击钻孔施工适用于黄土、粘性土、粉质粘土、杂土、坚硬土层、含有孤石的砂砾石层、漂石层、岩层等。适用范围适用土层：粘性土、砂类土、含少量砾石、卵石（含量少于 20%）的土。适用孔径：正循环适用于 80250cm直径的桩，反循环适用于 80 300cm直径的桩。适用孔深：正循环适用于30100m深的桩，反循环用真空泵适用于小于3

2、5m深的桩。作业内容调制、钻进施工、泥浆循环处理及清孔、钢筋笼加工及安装、混凝土灌 注。施工工艺流程图施工准备施工准备桩位测定护筒施工钻机安放钻孔成孔检查清孔钢筋笼加工及吊放混凝土灌注图 4-1 冲孔钻孔桩施工工艺流程图工艺步骤及质量控制施工准备名称名称内容中线贯通和各控制点的闭合复测，对施工人员进行专项培训等。熟悉和分析施工现场的水文、地质等资料，熟悉设计图纸并编制钻孔桩单项施工组织设计，向作业队施工人员进行技术、安全、质量、环保交底，确保施技术工过程中的工程质量和人身安全。准备熟悉施工现场环境，摸清施工范围内的地下管线、地下构筑物、危险建筑等分布情况。灌注混凝土的要求。施工前仔细检查机械状

3、况，保证设备满足工程需要。施工前用推土机进行场场地地平整，清除地面杂物，钻机位置处要整平压实，以防钻机在钻进过程中发生准备不均匀沉降，安装好水电线路并试水试电，在场地周围设临时排水沟。钻孔场地的平面尺寸应按桩基设计的平面尺寸、钻机数量和钻机底座平面尺寸、钻机移位要求以及其它配合施工机具设施布置等情况决定。寸、钻机移位要求以及其它配合施工机具设施布置等情况决定。施工场地或工作平台的高度应考虑施工期间可能出现的高水位或潮水位，并高出其上 0.51.0m。水下混凝土所用的钢筋、水泥、砂石料、水、外加剂等原材料已进场并按规材料定频率进行检验合格。准备造浆材料：水、粘土（Ip17）或膨润土、火碱等已准备

4、就绪。现场钻机设置工程标示牌，标明桩号、桩位编号、护筒标高、设计桩长、桩径、桩布置底设计标高，同时现场要布置安全警示牌。桩位测定以中心为圆心，以大于桩身半径在四周设立十字护桩，做好标记并固定 好。经驻地监理工程师核查、批准后开钻。护筒施工护筒的作用护孔口不坍塌，并保证孔内水位（泥浆）高出地下水或施工水位一定高 度，形成静水压力（水头），以保护孔壁免于坍塌等作用。钢护筒的一般要求用钢板制成的埋设护筒，应坚实不漏水；护筒入土较深时，宜以压重、振动、锤击或辅以护筒内除土等方法沉入。冲击钻护筒内径比桩径宜大 2040cm；深水处的护筒内径比桩径宜大 40cm。护筒顶端高度宜高出地下水位 1.52.0m

5、；护筒处于旱地时，其顶端还应高出地面0.3m。护筒的埋设深度：旱地或浅水处，粘质土中不小于 1.01.5m砂类土应将护筒周围 0.51.0m 范围内图挖除，夯填粘质土至护筒底m 以下；冰冻地区应埋入冻土层以下 0.5m；在深水河床为软土、淤泥、砂土时，护筒底埋置深度应不小于局部冲刷线下1.01.5m。当土、淤泥层较厚时应尽可能深入到不透水层粘性土内1.01.5m。护筒的制作钢护筒在普通作业场合及中小孔径条件下，一般采用厚 68mm 的钢板制作。为增加刚度，防止变形，可在护筒上下端和中部的外侧各焊接一道加劲肋。钢护筒在深水、复杂地质及大孔径等条件下，一般需要通过设计计算确定。钢护筒埋设钢护筒埋设

6、工作是冲击钻机施工的开端，护筒平面位置与竖直度准确与否、护筒周围和护筒底脚是否紧密、不透水，对成孔、成桩的质量都有重大影响。埋设前，先准确测量放样，保证钢护筒顶面位置偏差不大于50mm，埋设中保证钢护筒斜度不大于 1%。设计另有要求时，必须满足设计要求并严格保持护筒的竖直位置。旱地或岸滩埋设护筒当地下水位在地面以下超过 1m 时，可采用挖埋法。当桩位处的地面标高与施工水位（或地下水位）的高差小于 1.52.0m 时，宜采用填筑法安设护筒。3m一般采用围堰筑岛，筑岛顶面应高出施工水位 1.52.0m；也可适当护筒顶面标高，以减少筑岛体积，然后按旱地埋设护筒的方法施工。3m 以上的深水河床沉入护筒

7、在深水中沉入护筒，其主要施工工序为搭设工作平台、护筒定位导向架、下沉护筒等。用吊机将底节护筒放置在导向架内停住，导向架一般用型钢制成，然后再将上一节护筒吊放在下节护筒之上，将两节护筒连成一体。连接时两节护筒均要求竖直，接缝线吻合良好，接缝密合、不漏水。筒节长度按起吊能力确定。护筒沉放至护筒顶面高于平台约 1.5m 处时， 继续接高，然后采用空气吸泥机吸泥、抓泥、振动等方法使护筒沉入河床面以下所需要的深度。钻机安放待护筒埋设好后，安装冲击钻机，将钻机对位，安装好钻架，对准桩孔中心。采用长护筒时，每次护筒跟进后，钻架应按变更后的护筒底中心重新对位，要反复核对中心位置，以免造成打坏护筒或斜孔。根据钻

8、头重量及安全系数确定钢丝绳直径，并注意要有出厂合格证， 检查钢丝绳的质量，要求优质柔韧，无死弯和断丝。钢丝绳要有足够的长度，即以卷扬机滚筒起到设计最深的桩底标高，滚筒上要留有 7 圈以上的富余量，绳尾必须锚固在滚筒上。钢丝绳与钻头的连接宜采用钨金套，也可采用转向套连接。泥浆调制与循环系统设置 1）钻孔泥浆由水、粘土（或膨润土）的岩土层，可采用清水钻进工艺，无需泥浆护壁。而对于松散易坍塌地 孔内投入护壁泥浆进行护壁。泥浆调制与循环系统见下图。图5.5-1 泥浆调制与循环系统示意图2）泥浆池防护：泥浆池四周采用定制防护栏杆进行防护，防护栏采用拼装式，立杆高1.5米，网片尺寸高1.2m宽2.0m，表

9、面涂刷红白相间油0.5m内部采用塑料布对坡面进行防护。泥浆池围栏安装完毕后在四角安装夜间LED干电池供电形式。泥浆由水、黏土（或膨润土）和添加剂组成。表 5.5-1 泥浆技术指标地层泥浆比黏度T(s)胶体(%)含砂不大于泥皮厚度(mm)PH 值162295219282811钻孔施工冲击正循环钻进适用于大卵石层中钻孔和岩溶地区钻孔。冲击反循环钻机钻进适用于杂填土层、粘土层、砂卵砾石层、风化及微风化基岩等地质条件。开孔开孔前应在护筒内多加一些粘土块，如土质疏松，还要混入一定数量的小片石，借钻头冲击力把泥膏、石块挤向孔壁，以加固护筒刃脚。为防止冲击震动使邻孔孔壁坍塌或影响邻孔已灌注混凝土的凝固，应待

10、邻孔混凝土达到 2.5MPa 抗压强度后，方可开钻。钻机正常钻进时，应注意以下事项：开始钻孔时，宜采用小冲程，使成孔坚实、竖直、圆顺，对继续钻孔起导向作用。钻进深度超过钻头全高加冲程后，方可进行正常冲击，冲程以 2.03.0m 为宜。但在下列情况时，应采用 2.0m 以下的中低冲程： 在斜面开孔及在护筒内和在护筒刃脚以下 2.03.0m范围内钻进时；在停钻投泥重新开钻时；当遇到局部砂层或溶洞时；在抛石回填重钻以及在处理特殊情况时。钻孔时应对不同的地层采用不同的冲击方法，以保证钻孔质量和钻孔的顺利进行。在取渣后或因其他原因停钻后再次开钻，应由低冲程逐渐加大到正常钻机正常钻进时要注意均匀地松放钢丝

11、绳的长度。一般在松软土层中每次可松绳58cm，在密实坚硬土层每次可松绳 35cm；应注意防止松绳过少，形成“打空锤”，使钻机、钻架及钢丝绳遭受损坏，松绳过多， 则会降低钻进速度，严重时会使钢丝绳缠绕而发生事故。应在钢丝绳上用油漆标注长度标志，以便正确控制冲程。3）取渣破碎的钻渣部分和泥浆一起挤入孔壁，大部分靠取渣筒清除孔外，故在冲击一定时间后，应将冲击锤提出，换上取碴筒取碴。一般在密实坚硬土层纯钻进尺小于 510cm/h、松软地层纯钻进尺小于 1530cm/h 时应进行取渣；或每钻进进尺 0.51.0m 时取一次碴， 每次 45 筒，或取渣至泥浆池内含渣显著减少，无粗颗粒，相对密度恢复正常为止

12、。在开孔阶段，为使钻渣挤入孔壁，可待钻进 45m 后再取渣，正常钻进每班取渣应不少于一次。取渣后应及时向孔内添加泥浆以维持水头高度。投放粘土自行造浆时，一次不可投入过多，以免粘钻头、卡钻头。4）钻孔事故的预防及处理坍孔各种钻孔方法都可能发生坍孔事故，坍孔的表征是孔内水位突然下 等。坍孔的预防和处理如下：在松散粉砂土和流砂中钻进时，应控制进尺速度，选用较大相对密度、粘度、胶体率的泥浆或高质量泥浆。汛期或潮汐地区水位变化过大时，应采取升高护筒，增高水头。发生孔口坍塌时，可立即拆除护筒并回填钻孔，重新埋设护筒再钻。如发生孔内坍塌，判明坍塌位置，回填砂（或粘土）混合物到坍孔处以上 12m，如坍孔严重时

13、应全部回填，待回填物沉积密实后再行钻进。吊入钢筋笼时应对准孔中心竖直插入，严防触及孔壁。斜孔斜孔的预防和处理如下：安装钻机时要钻架和护筒中心二者应在一条竖直线上，并经常检查校正。钻杆接头应逐个检查，及时调整，当钻杆弯曲时，要用千斤顶及时调直。在有倾斜的软、硬地层钻进时，应吊着钻杆控制进尺，低速钻进，或回填片石冲平后再钻进。扩孔和缩孔扩孔：若只孔内局部发生坍塌而扩孔，钻孔仍能走到设计深度则不必处理。若因扩孔后继续坍塌影响钻进，应按坍孔事故处理。缩孔：为防止缩孔，要及时修补磨损的钻头，使用失水率小的优质泥浆护壁并须快速慢进，并复钻二至三次；或者使用卷扬机吊住钻头上下、左右反复扫孔以扩大孔径，直至使

14、缩孔部位达到设计孔径要求为止。梅花孔（或十字孔）梅花孔（或十字孔）的处理方法如下：应经常检查转动装置的灵活性，及时修理或更换失灵的转向装置。选用适当粘度和相对密度的泥浆。用低冲程时，每冲击一段换用高一些的冲程冲击，交替冲击修整孔形。出现梅花孔后，可用片、卵石混合粘土回填重钻。卡钻卡钻处理方法如下：处理卡钻应先弄清情况，针对卡钻原因进行处理。宜待钻头有松动后方可用力上提，不可盲动，以免造成越卡越紧。当为梅花卡钻时，若钻头向下有活动余地，可使钻头向下活动至孔径较大方向提起钻头，也可松一下钢丝绳，使钻头转动一个角度，有可能将钻头提出。卡钻不宜强提以防坍孔、埋钻。宜用由下向上顶撞的办法，轻打卡点的石头

15、，有时使钻头上下活动，也能脱离卡点或使掉入的石块落下。同时提动，或交替提动，并多次上下、左右摆动试探，有时能将钻头提 出。在打捞过程中，要继续循环泥浆，防止沉淀埋钻。用压缩空气管或高压水管下入孔内，对准钻头一侧或吸锥处适当冲射，使卡点松动后强行提出。实用专门加工的工具将顶住孔壁的钻头拔正。用以上方法提升卡钻无效时，可试用水下爆破提钻方法。将防水炸药（少于 1kg）放入孔内，沿锥的溜槽放到锥底，而后引爆，震松卡钻钻头，再用卷扬机和链滑车同时提拉，一般是能提出的。掉钻落物预防措施如下：开钻前应清除孔内落物，零星铁件可用电磁铁吸取，较大落物和钻具也可用冲抓锥打捞，然后在护筒口加盖。经常检查钻具、钻杆

16、、钢丝绳和联结装置。为便于打捞落锥，可在冲击锥或其它类型的钻头上预先焊打捞环、打捞杆，或在锥身上围捆几圈钢丝绳。糊钻和埋钻预防和处理办法：清除泥包，调节泥浆的相对密度和粘度，适当增大泵量和向孔内投入适量砂石解决泥包糊钻，还应减小冲程适当控制进尺， 若已严重糊钻，应停钻，清除钻碴。成孔检查在成孔过程中、终孔后及浇筑混凝土前，均需对钻孔进行阶段性的成孔质量检查。成孔检查方法根据孔径的情况来定，当钻孔为干孔时，可用重锤将孔内的虚土夯实，再直接用测绳及测孔器测；若孔内存在地下水，则采用水下灌注混凝土施工的方法进行钻孔的测孔工作。经质量检查合格的桩孔， 及时灌注混凝土。冲孔到 设计 标高时施工单位要立即

17、检查孔位、孔深、孔径、孔形、斜度，用测绳测量孔深并记录，钻孔完成后应用检孔器检测孔径，检孔器用钢筋制作，高度为钻孔直径的 46 倍，直径与钻孔桩直径相同。用测壁(斜)仪或钻杆垂线法检查倾斜度，合格后方可清孔。清孔当钻孔深度达到设计标高，其孔深和孔径满足设计要求后，就可以进行清孔。清孔的方法抽浆法清孔：抽浆清孔比较彻底，适用于各种钻孔方法的摩擦桩、支承桩和嵌岩桩。但孔壁易坍塌的钻孔使用抽浆法清孔时，操作要注意，防止坍孔。换浆法清孔：清孔分两次进行，第一次，钻孔深度距设计孔底标高 米左右时，将泥浆池中的泥浆全部放掉，向孔中投入约 10m3粘土重新造浆替换原来的泥浆；孔深达到设计孔底标高后，钻头在孔

18、底 1.5 米范围内上下缓慢活动，泥浆继续循环约 2 小时，并适当加入清水降低泥浆比重。泥浆指标满足要求，相对密度 1.051.1，粘度 1720s，含砂率 2%之后，再将钻头提出，下检孔器，检查合格后，即可下钢筋笼和砼灌注导管，然后进行第二次清孔。第二次清孔时，先将砼灌注导管插入孔底， 然后盖上闷头，接上泥浆管，开动泥浆泵，让泥浆循环，直到孔底检测沉淀厚度满足规范要求。清孔的质量要求孔底沉淀土的厚度不大于设计规定。清孔后的泥浆性能指标：含砂率不大于2%，相对密度为 1.031.10，粘度为17s20s，胶体率98%，各项指标在钻孔的顶、中、底部分别取样检验，以其平均值为准。钢筋笼加工及吊放钢

19、筋笼在钢筋加工厂采用自动滚焊机进行加工制作。钢筋笼加工时，伸入承台部分的钢筋采用略大于钢筋笼主筋直径的 1cm厚泡沫棉管套住并采用铁丝绑扎固定。泡沫棉管可隔离钢筋和混凝土的粘结，方便混凝土与钢筋剥离，减少破除桩头时对钢筋的机械伤害，但位置施工过程中应严格控制。成品钢筋笼检验合格后填写桩基钢筋笼成品标示牌，标志牌采用宽40cm高30cm车贴+铁皮。吊放钢筋笼入孔时应对准孔径，保持垂直，轻放、慢放入孔，入孔后应徐徐下放，不宜左右旋转。若遇阻碍应停止下放，查明原因进行处理， 严禁高提猛落和强制下放。验孔完成后下放钢筋笼，钢筋笼下放采用吊车双吊点吊装，钢筋笼不得拖地。钢筋笼孔口接长采用单面搭接焊，焊缝

20、长度不小于 10d筋必须预弯。综合接地钢筋必须进行标识并准确对接。钢筋笼下放后横担于孔口外枕木（220*160*2600mm）上，确保钢筋笼安装稳固。每根钻孔灌注桩按照设计要求设置声测管，声测管壁厚等指标应满足设计要求，安装时采取措施与钢筋笼固定牢靠。相邻节段对应接头应做好标识，声测管底部出厂时焊接封堵，接头连接密封性良好，顶部用橡胶盖封堵。下钢筋笼时及时向管中注入清水，安装好后，及时下放测绳检测声测管是否贯通， 若不能贯通，重新撤除安放。钢筋笼存放：采用14槽钢焊接图示存放架（1基），钢筋笼在现场按规定区域临时放置在存放架上并用彩条布覆盖，严禁直接放在地面上。图6.9-1 钢筋笼卡具现场图混凝土灌注水下混凝土工程一般采取直升导管法施工。用直升导管法浇筑水下混凝土时，混凝土拌合物是通过导管下口，进入到初期浇筑的混凝土（作为隔水层）下面，顶托着初期浇筑的混凝土及其上面的泥浆或水上升。为使浇筑工作顺利进行，应尽量缩短浇筑时间，坚持连续作业，使浇筑工作在首批混凝土初凝以前的时间内完成。水下混凝土塌落度应采用1822cm，细骨料宜采用河砂，粗骨料宜采用卵石，其粒径可采用 23cm灌注混凝土开盘后