泥浆护壁成孔灌注桩施工

更新于 2024-02-27 21:44:27首发于 2024-02-27 21:44:27技术储备/施工技术319

前面我们详细的泥浆介绍了钢筋混凝土预制桩施工，今天我们在这里介绍一下混凝土灌注桩施工。护壁

灌注桩
：直接在桩位上用机械成孔或人工挖孔 ，成孔在孔内安放钢筋
、灌注工灌注混凝土而成型的桩施桩 。

与预制桩相比，泥浆灌注桩具有不受地层变化限制，护壁不需要接桩和截桩 ，成孔节约钢材  、灌注工振动小 、桩施噪声小等特点。泥浆

灌注桩按成孔方法分为泥浆护壁成孔灌注桩、护壁沉管灌注桩 、成孔干作业钻孔灌注桩、灌注工人工挖孔灌注桩等。桩施

泥浆护壁成孔灌注桩

泥浆护壁成孔是利用泥浆保护稳定孔壁的机械钻孔方法。它通过循环泥浆将切削碎的泥石渣屑悬浮后排出孔外
，适用于有地下水和无地下水的土层 。

成孔机械有潜水钻机
、冲击钻机、冲抓锥等 
。

泥浆护壁成孔灌注桩的施工工艺流程： 测定桩位
、埋设护筒 、桩机就位、制备泥浆 、机械(潜水钻机、冲击钻机等)成孔、泥浆循环出渣、清孔、安放钢筋骨架 、浇筑水下混凝土。

1  埋设护筒和制备泥浆

钻孔前，在现场放线定位
，按桩位挖去桩孔表层土，并埋设护筒
。护筒上部设1～2个溢浆孔，是用厚4～8mm钢板制成的圆筒  ，其内径应大于钻头直径200mm。护筒的作用是固定桩孔位置，保护孔口，防止地面水流入，增加孔内水压力 ，防止塌孔
，成孔时引导钻头的方向。

◎护筒顶高出施工水位1.5m，并高出地面0.3m，

◎保证护筒内泥浆顶标高始终高于外部水位至少1m。

在钻孔过程中，向孔中注入相对密度为1.1～1.4的泥浆。一般1.2～1.3；易坍地层可提高到1.4左右。

◎泥浆的作用：

• 稳定水压
  ，使桩孔内孔壁土层中的孔隙渗填密实，避免孔内漏水，保持护筒内 水压稳定；
• 护壁
  ，泥浆相对密度大，加大了孔内的水压力 ，可以稳固孔壁，防止塌孔；
• 浮（携） 渣，通过循环泥浆可将切削的泥石渣悬浮后排出，起到携砂
  、排土的作 用 。

2  成孔

（1）回旋（潜水） 钻机成孔

回旋钻机成孔示意图如图2.12所示。

回旋钻机是一种旋转式钻孔机
，其防水电机变速机构和钻头密封在一起
，由桩架及钻杆定位后可潜入水、泥浆中钻孔 。注入泥浆后通过正循环或反循环排渣法将孔内切削土粒
、石渣排至孔外 。

回旋钻机成孔排渣有正循环排渣和反循环（泵举） 排渣两种方式，如图2.13所示。

• 正循环排渣法:在钻孔过程中 ，旋转的钻头将碎泥渣切削成浆状后， 利用泥浆泵压送高压泥浆 ，经钻机中心管
  、分叉管送入到钻头底   部强力喷出，与切削成浆状的碎泥渣混合 ，携带泥土沿孔壁向上运动，从护筒的溢流孔排出。
• 反循环排渣法:砂石泵随主机一起潜入孔内，直接将切削碎泥渣随 泥浆抽排出孔外。

(2) 冲击钻成孔

冲击钻机通过机架、卷扬机把带刃的重钻头(冲击锤)提高到一定高度 ， 靠自由下落的冲击力切削破碎岩层或冲击土层成孔(图2.14)。

冲击钻头形式有十字形
、工字形、人字形等，一般常用十字形冲击钻头 (图2.15)。

冲孔前应埋设钢护筒，并准备好护壁材料 。

冲击钻机就位后 ，校正冲锤中心对准护筒中心
 ，在冲程0.4～0.8m范 围内应低提密冲 ，并及时加入石块与泥浆护壁，直至护筒下沉3～4m 以后，冲程可以提高到1.5～2.0m ，转入正常冲击 ，随时测定并控制 泥浆相对密度。

施工中 ，应经常检查钢丝绳损坏情况 ，卡机松紧程度和转向装置是否 灵活，以免掉钻 。

(3) 冲抓锥成孔

冲抓锥(图2.16)锥头上有一重铁块和活动抓片 ，通过机架和卷扬机将冲抓锥 提升到一定高度，下落时松开卷筒刹车，抓片张开，锥头便自由下落冲入土 中
，然后开动卷扬机提升锥头 ，这时抓片闭合抓土。冲抓锥整体提升至地面 上卸去土渣，依次循环成孔。

冲抓锥成孔施工过程、护筒安装要求 、泥浆护壁循环等与冲击成孔施工相同。

适用于松软土层(砂土、粘土)中冲孔，但遇到坚硬土层时宜换用冲击钻施工。

3  清孔

验孔是用探测器检查桩位、直径、深度和孔道情况；清孔即清除孔底沉渣
 、淤泥浮土
，以减少桩基的沉降量，提高承载能力。

泥浆护壁成孔清孔时 ，对于土质较好不易坍塌的桩孔，可用空气吸泥机清 孔，气压为0.5MPa ，使管内形成强大高压气流向上涌
，同时不断地补足清 水，被搅动的泥渣随气流上涌从喷口排出
，直至喷出清水为止。

对于稳定性较差的孔壁应采用泥浆循环法清孔或抽筒排渣 ，清孔后的泥浆 相对密度应控制在1.15～ 1.25。含砂率<=4%(大直径桩2%)

检孔器制作

检孔器

检孔器作业

检孔器作业

清孔作业

• 钻孔达到要求深度后 ，采用泥浆泵及时进行清孔，避免延时过长，泥浆钻渣沉淀而造成清孔困难或坍孔 。
• 钻孔达设计深度终孔后 ，将输浆管下到孔底50～ 80cm ，换用比重 1 .05～ 1 .25的新鲜泥浆进行清孔，直到钢筋与导管下入孔内 ，重新测孔 底沉渣厚度 。  直到沉渣厚度满足要求后 ，方可进行下道工序施工 。
• 注意保持孔内水头，防止坍孔；
• 清孔后，检查孔口
  、孔中和孔底提取的泥浆比重的平均值，应符合质量 标准要求。
• 采取一切措施缩短清孔后至灌注水下砼的时间 。
• 不得用加深孔深来代替清孔
  。

4  浇筑水下混疑土

泥浆护壁成孔灌注混凝土的浇筑是在水中或泥浆中进行的 ，故称为浇筑水下混凝土。

水下混凝土宜比设计强度提高一个强度等级 ，必须具备良好的和易性 ， 配合比应通过试验确定 。

水下混凝土浇筑常用导管法(图2.17)。

浇筑时，先将导管内及漏斗灌满混凝土，其量保证导管下端一次埋入混 凝土面以下1.0m以上 ，然后剪断（或迅速拔出） 悬吊隔水栓的钢丝，混 凝土拌和物在自重作用下迅速排出球塞进入水中
。

水下砼灌注过程示意图

导管埋深应保持在2～6m之间

——过小易发生导管进水，过大易导致“埋管”
。

导管口初始位置，首盘砼用量

◎导管口到孔底的距离不宜太大或太小 ，一般20～40cm.

太大——不利于将沉渣带起，底部砼质量难以保证；

太小——容易堵管。

◎为防止导管进水，首盘砼应使导管埋深不少于1m。

在浇注前，探测孔底泥浆沉淀厚度
，如大于设计厚度，再次清孔，直到满足要求为止 。

砼由拌合站负责生产，用斗车运至现场 ，检查和易性、 坍落度等指标 。  如不符合要求， 应进行二次拌合，二次拌合仍达不到要求
，不得使用,然后重新按配合比进行称量下料，直到满足要求。

浇注首批砼时应注意
：

a.导管下口至孔底的距离一般为20～40cm  。

b.第一批砼储备量应确保导管一次埋入混凝土面≥1.0m;

○○所需混数量按公式计算 ：

V≥∏D²/4· (H1+H2)+ (Πd²/4)h1

V—灌注首批砼所需数量（m³） ；

D—桩孔直径（m） ；

H1—桩孔底至导管底端间距 ，一般为0.2～0.4m；

H2—导管初次埋置深度（m） ；

d—导管内径（m） ；

h1—桩孔内砼达到埋置深度H2时，导管内砼柱平衡导管外（或泥浆） 压力所需的高 度（m） ，即h1 = rwHw/rc；

由专人测量导管埋深及管内外砼面的高差，填写砼浇注记录

封底砼灌入后，应仔细检查封底情况，确认封底成功后，进行正常浇 注。

浇注开始时 ，要连续有节奏地进行，尽可能缩短拆除导管的时间；

当导管内砼不满时，徐徐地浇注
，防止在导管内造成高压气囊，压漏导管。

当井孔砼面接近钢筋架时，使导管保持稍大的埋深，并放慢浇注速度； 当井孔砼面进入钢筋骨架一定深度后，适当提升导管 ，使钢筋骨架  在砼中有一定的埋深，稳定钢筋并注意控制钢筋笼中心位置 。

为确保桩顶质量
，砼浇筑比桩顶设计标高高0.5（0.6） ～1.0m
。

在浇注将近结束时，导管内砼柱高度相对减少 ，导管内砼压力降低， 而导管外井孔的泥浆稠度增加 、 比重增大。 若出现砼顶升困难，可 在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀土，使浇注工作顺利进行 。

沉渣厚度 、  砼灌注高度确定

灌注事故处理～二次剪球法

• 如发现导管漏水，且事故发生的位置能够确定时 ，可用此法补救。
• 对工艺、  经验的要求较高

导管水密承压及接头抗拉试验

导管使用前的水密承压及接头抗拉试验,管内水压不小于孔内水深1.3 倍的压力,也不应小于导管壁和焊缝所能承受灌注砼时最大内压力的 1.3P。

P按以下公式计算:

P=r_ch_c-r_wH_w

p—导管可能承受的最大内压力(Kpa)；

rc—砼拌和物的比重（取24KN/m³） ；

hc—导管内砼桩最大高度（m） ，以导管全长或预计的最大高度计；

rw—井孔内水或泥浆的容重（KN/m³） ；

Hw—井孔内水或泥浆的深度（m） 。