钻孔桩施工介绍

钻孔桩施工介绍钻孔桩基础因其具有广泛的适用性，成熟的施工工艺及较低的造价而越来越成为目前我国最为常用和最受欢迎的基础类型。钻孔桩施工是利用钻机钻孔、护壁成孔（对地基无挤紧作用）和就地灌注水下混凝土技术成桩的一种施工技术。为适应粘土层、砂土层、卵石土层、岩层（溶洞）等各种复杂地质条件下的钻孔桩基础施工，现已有冲击钻、正反循环旋转钻、螺旋钻、套管钻、冲抓钻等多种成孔方法。近年来我处建设完成多座大型桥梁的大直径钻孔桩施工，取得了不少成熟的施工经验，现结合我处修建的几座大桥的钻孔桩施工对钻孔桩成孔方法的选定、钻机的选型、工艺等作一简单的介绍，并对曾发生过的事故原因分析及处理经过进行简单的论述。一、成孔方法选定和钻机选型施工前，应根据设计桩径、桩长，针对不同的地质情况，从而确定成孔方法，选定钻机类型，泥浆循环方式、配套设施、钻头形式及有关技术参数。现举例说明如下：1、

南昌大桥西引桥26#墩~40#墩钻孔桩桩径1.8m，桩长22m左右。桩尖进入新鲜岩层3~4m。地面高程+16~19m，全部采用滩地墩施工方案，其地质情况为：6~10m淤泥质粉砂层、4m左右中细砂、5~7m粗砂，砾石和卵石层。岩面高程-2m左右，桩尖高程-4~-6m，岩层属泥质粉砂岩，很软，岩石饱和极限抗压强度达100kg/cm2。根据此地质情况，选择旋转钻机，泥浆护壁成孔方法，钻孔开始阶段采用正循环钻进淤泥质粉细砂层，然后采用反循环钻进。选用BRM—2B钻机钻孔，采用正循环钻进6~10m粉细砂层自然没有问题，但下面7m左右的粗颗粒地层，用正循环钻孔，因泥浆上升速度很小（使用一台流量为150m3/h的泵），上升速度只有1.64cm/s，只能将0.5mm的砂粒提升排出孔外，改用反循环时，因吸程很小，排碴效率很低，压气反循环钻孔速度受到限制，而泵举反循环与压气反循环相反，孔越浅效率越高。孔深达到35m时二者钻孔率相当。因此当孔深小于35m时最好选用泵举反循环钻机，孔深大于35m时选用压气反循环钻机。南昌大桥西引桥的孔深为22m左右，若选用2000泵举反循环潜水钻机，可能会取得很好的钻孔速度。而南昌大桥西引桥选用了BRM—2B钻机，并在工地已投入了8台。故为了提高钻孔速度，从工艺上作了如下一些改进：⑴每台钻机钻孔时用2台泥浆泵，加大泥浆循环量，提高泥浆上升速度，把1mm的砂粒排出孔外，尽量向下多钻，加深压气反循环的吸程；⑵南昌大桥泥质粉砂岩造浆性能很好，可以充分利用，但泥浆比重偏大，故加水进行稀释，把泥浆比重控制在1.25以下，粘度偏小时，用澎润土做为增粘剂，拌成泥浆均匀投入钻孔泥浆中，用以改善泥浆的性能，最后清孔时，采用比重1.15，粘度18.5的泥浆，把孔内比重大，含砂量高的泥浆换出，以控制孔底沉淀，减少对混凝土的影响；⑶坚持减压钻进，避免全压钻进时形成的泥包钻头；⑷改进钻头的刀具布置形式，使复盖系数控制在1.2~1.5之间；⑸加强对泥浆的管理，定时测定泥浆的性能指标，以便随时了解泥浆的变化情况。通过对工艺上的改进，取得很好的效果。2、

南昌大桥正桥13#~15#墩钻孔桩桩径2.2m，桩长15m左右，地质情况为河床以下8~11m的中砂、粗砂、砂卵石层，岩面高程-2m左右，桩尖进入新鲜岩面3m。14#~20#墩位于主河槽采用钢板桩围堰施工方案，钢护筒跟进到岩面，每根桩在岩层中的钻孔深度只有6~7m，东岸的13#墩、西岸的21#~23#墩，采用筑岛方案。开始时采用冲击钻机冲击成孔方法，13#墩冲击钻孔时遇到在覆盖层中经常塌孔埋钻问题，14#墩用冲击钻成孔，自1990年10月28日开钻到12月2日完成4个孔，平均钻深6.72m，钻速0.022m/h，综合平均净钻速度5.54cm/h，辅助工作时间占60%，即使10天完成一根桩，一个墩子2台冲击钻机，8根桩亦要一个半月，这种钻进速度，将大大影响工期，且四个筑岛的墩身要在枯水期把承台做好，困难很大，且使用冲击钻在泥质砂岩中钻孔，因粘性大，很容易吸钻，出现很多问题，从而限制了钻孔速度的提高，因此，后来我们改选用BRM—4A钻机成孔，其钻机的刀具破岩的线压强度为40Kg/cm，正好与泥质砂岩要求的线压强度相等，且钻机的最大转速是35转/分，钻头外线的切线速度大于4m/s，当吸程为20m时，泥浆循环量可达到483m3/h，并配有自控减压钻进装置，这些都满足该地质的要求，使用该钻机后钻进速度提高了近10倍，达0.3m/h。3、

石长线长沙湘江大桥φ1.8m钻孔桩，地质分层依次为砂类卵石层（厚达12m）、全风化花岗岩、强风化花岗岩、弱风化花岗岩、微风化花岗岩，桩尖嵌入微风化花岗岩3m，基岩强度很高，其最低强度Rmin=60Mpa，最高强度Rmax=148Mpa，在1994年底进行钻孔桩施工时采用了三种不同的成孔方法。⑴反循环旋转钻机成孔；⑵人工爆破凿岩成孔；⑶冲击钻机成孔，在25#墩利用反循环钻机成孔过程中，先后遇到掉钻、卡钻、钻杆扭断等各种事故，且钻头刀具磨损极其严重，钻进速度十分缓慢，历时两个月竟无一成孔，28#墩采用人工爆破凿岩成孔，因孔内渗水量过大无法排除，不能作业，且不安全因素过多，不宜采用。在32#墩采用冲击钻孔成孔，第一根桩在钻进到微风化岩后，因其强度很高，所受冲击力过大，并致钻头从腰部断裂，利用冲击钻在其余各墩钻进时钻头也同样出裂纹，刃脚断裂事故，但钻孔效果比之前两种方法明显。因此，经过实际摸索，最后采用了冲击钻成孔方法，并对冲击钻头的控制技术参数及施工工艺进行改进、改进后钻孔效率明显提高，且事故大大减小。冲击钻在高强度花岗岩中钻进速度达0.12m/h，实践证明，冲击钻是攻克高强度花岗岩的较好方法。4、

沂江大桥钻孔桩桩径为φ2.0m，设计最大桩长42m，最短桩长为7.5m，其地质情况为河床覆盖层为细砂、粗砂、中砂，以下为4~24m砾石土，再下为硅质灰岩，溶洞发育，且岩溶地区溶洞形态千变万化，鉴于此种地质情况，选择采用冲击钻机成孔方法。岩溶地区的基岩岩面及各层溶洞的顶板和底板高低不平，相差悬殊，最高达10m以上。溶洞有被充填的，有空的，因此岩溶内冲孔，关键是要解决多次斜面开口和洞内造壁成孔问题。施工中采用回填小片石和粘土，低锤勤击，以便形成孔壁，钻头在冲击高低不平的岩面时，总有一个向软的一边、低的一边滑动的趋势，如不及时纠偏，极易造成斜孔、卡钻等事故，纠偏的方法仍然是分层抛片石和粘土混合物，用小冲程冲击的办法来削硬岩面，以达到孔圆顺直。全桥34根桩，都是采用此方法成孔，由此可见，冲击钻是解决熔岩地区钻孔桩施工的一种行之有效的施工方法。二、施工工艺钻孔桩施工主要包括施工准备、钻孔桩成孔和灌注水下混凝土三个作业节段。本文着重介绍成孔工艺。1、

施工准备：钻孔场地应平整坚实，以承受钻机重量。在旱地，清除杂物即可；软土需作适当处理；浅水中，需筑岛；在深水中应搭设钻机平台。三者均应配置混凝土运输和风、水、电、泥浆管路。泥浆配制：泥浆采用优质粘土，由拌浆机拌浆，拌好的泥浆储备在泥浆池内，泥浆指标参数如下表：项目比重粘度含砂率胶体率PH值正循环村1.15~1乞.2520~25≤4%≥95%碎6.5~8.斯0反循环捷1.05~1傲.1018~20冲击钻候1.2~1.功320~22代2讽、丢阴成孔工艺慕工艺流程：测毒量孔舟位律Õ似下沉（埋设）问护逼筒昼Õ售复测孔撑位伸Õ蠢安装钻轰机步Õ拍调平钻机底座耽并对正桩菊位窜Õ驼钻科进伐Õ陶到位后清月孔毯Õ愤检测。誓护筒埋设时应线控制护筒的位烛置和斜度，并登要求与原状稳蒸定土层牢固结妖合，保证钻孔粘时护筒筒底土医层不坍塌。护触筒内的浆面应意高出地下水位接或拐施工财水技位锦1.5~府2.0m怕，使孔壁保持壳一定的侧压达鱼到护壁的目的胖。厅旋转钻孔时为繁保证钻孔垂直记度，减小扩孔副率，必须减压社钻进，钻头（妹包括配重）在坛泥浆中的重量汇只能涝有颈70秤%竞，在不同的地范质层采用不同稳的转速。并尽勺量采用大排量物的泥浆循环，烛增大孔内泥浆溪流速。冲击钻托时必须经常改录变冲程，防止堡出现十字槽、疯卡钻等现象，洽避免打空锤。拥成孔后应对孔骂径、钻深、孔稀底汽渣厚度、咳孔斜等逐项检斗查并记入钻孔图记录和检查证奉中。搞三、事故分析拣和处理妹1外、那顷遣坍裂孔怒踪店造成坍孔的原旦因很多，多发声生于松散的砂淘层及护筒底土本层中。多数是顺因泥浆的粘度渣不够，水头压鸽力不足，护壁寸情况不好造成追。长沙湘江大煌桥陷32应#盘墩由于砂类卵万石层较厚期，加2稿#狼桩层厚达混12m返，在终孔后吸面泥过程中发生蜓坍孔，匠30m泳孔深坍洁8.7m窄。针对地质情径况，我们利用另混凝土护壁治辟理塌孔，方法贵是：先回填河钳砂至砂类卵石职层，然后灌注像水下混凝土至愉护筒下口进行房护壁，在混凝功土强度达户到盾70秒%说后，利用小冲帽程重新钻孔，痕将混凝土钻完贤后，利用吸泥肃机将回填的河递砂及坍入孔底戏的砂类卵石吸禾出。在长沙湘虹江公路这桥岗43尚#庙台助7谦#杏桩坍孔后，也俩采用此方法，牢在抽干孔内水喘后发现孔壁形都成一道混凝土燥护圈，可见，彼坍孔后采用混类凝土护壁方法族简便易行。炼2疮、多全五斜孔、弯孔及外十字真槽露舒律斜孔、弯孔的甜原因是因钻架庄底座不牢钻机要移位或倾斜及刃钻架变形，或秘是岩面倾斜造花成。形成十字如槽的原因是泥温浆过浓、钻头侨转向装置不灵逝以及冲程没有技经常性改变，住钻头转动不充陡分，致使部分渣基岩长期没有挤钻到。斜孔、滩弯孔是岩溶地目区钻孔经常遇宣到的问题。处轮理方法：对于库轻微的斜孔和调十字槽采用回豪填片石和粘土幅重砸重钻。在逆长沙湘江公路座桥尤27汤#庸墩蔬5秤#绍桩，钻到距标铅高初3.2m缠时，孔位偏斜获0.4m越。史32裙#宅墩纲5古#偏桩，钻到截设计袜标高后，栓孔树器无法下置，血经检测，发现诵有帖十米粱深的十字槽，默均采用此方法患重钻，收到了尸明显的效果。铃对于斜孔、弯对孔严重的，可泼清孔灌注水下良混凝土到斜孔骡、弯孔起点处客，待混凝土达禁到要求强度后赔重新钻孔，沂浑江大桥按此方邻法处姥理沙5连根桩，均取得剧很好的效果。拖造成各种事故充的原因是多方绿面的，只要认烟真总结经验，箭吸取教训，就悲可以降低事故文发生率，对于糕发生的事故也概能及时有效地遮处理。四、结语库钻孔桩秃施工膛是桩基础彻施工注最常用的葵施工店方法，钻孔设崇备在不断改进疗，设备功率越庸来越大，比施工悄工艺日