浅谈正循环钻孔灌注桩施工
摘要：本文是作者根据近几年的工作经验总结的，主要是对正循环钻孔灌注桩的施工技术进行了简单的论述。
关键词:正循环；钻孔桩；
1.正循环回转钻孔灌注桩的施工原理及适应范围
正循环回转钻孔是用高压泥浆通过钻机的空心钻杆，从钻杆底部射出，底部的钻头在回钻时将土壤切割搅松成钻渣并被泥浆浮悬，随着泥浆上升而溢出并流到井外的泥浆池，经过沉淀池沉淀、净化，再循环使用。 泥浆不仅起固壁和润滑作用，还能上升携带钻渣外排，故对泥浆的质量要求较高。该施工法的过程是:施工准备-钻机安装定位 -埋设护筒-泥浆制备-钻进成孔-清孔并检查成孔质量-下放钢筋笼-安装导管-灌注水下混凝土-拔出护筒-检查质量。正循环回钻适用于粘性土粉砂细中粗砂，含少量砾石、卵石（含泥量少于 20%的土、软岩，孔径为80～250cm，孔深为30～100m，其优点是钻进与排渣同时连续进行，成孔速度较快，钻孔深度较大。
2施工工艺
2.1 施工准备。 施工准备包括:选择钻机、钻具、场地布置等。 钻机是钻孔灌注桩施工的主要设备,可根据地质情况和各种钻孔机的应用条件来选择。 场地的平面尺寸应按基础设计的平面尺寸、钻机数量、钻机底座平面尺寸、钻机位移要求、施工方法及其它配合施工机具设施布置等情况决定。
2.2 钻孔机的安装与定位。 安装钻孔机的基础如果不稳定,施工中易产生钻孔机倾斜、桩倾斜和桩偏心等不良影响,因此要求安装地基稳固。 对地层较软和有坡度的地基,可用推土机推平,垫上钢板或枕木加固。
2.3 护筒埋设。 当钻孔较深时,地下水位以下的孔壁土在静水压力作用下会向孔内坍塌、甚至发生流砂现象。 钻孔内若能保持比地下水位高的水头,增加孔内静水压力,能有效防止坍孔。 护简有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和钻头导向作用等。 护筒采用于 3～5mm 厚钢板制作，直径大于孔径 20~30cm，每节长约 2 米，用法兰盘连接。 护筒埋设平面位置偏差不大于 5cm，倾斜程度不大于 1%，护筒周围用粘土夯实。
2.4 泥浆制备。 钻孔泥浆由水、粘土(膨润土)和外加剂组成。 具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具,增大静水压力,并在孔壁形成泥皮,隔断孔内外渗流,防止坍孔的作用。 调制的钻孔泥浆及经过循环净化的泥浆,应根据钻孔方法和地层情况来确定泥浆稠度,泥浆稠度应视地层变化或操作要求机动掌握,泥浆太稀,排渣能力小、护壁效果差:泥浆太稠会削弱钻头冲击功能,降低钻进速度。
泥浆的控制指标应满足下列要求：
相对密度：一般土层 1.05～1.20，易坍土层 1.20～1.45；
粘度：一般土层 16～22S，易坍土层 19～28S；
含砂率：8％～4％；
胶体率：＞96％；
静切力：一般土层 1.0～2.5Pa，易坍土层 3～5Pa；
失水率：一般土层＜25mL/30min，易坍土层＜15mL/30min；
酸碱度：8～10PH。
在钻孔中，泥浆顶面应始终高出孔外水位。 为回收泥浆，减少环境污染，设置泥浆循环净化系统。
2.5 钻孔
钻孔是一道关键工序,首先要注意开孔质量,为此必须对好中线及垂直度,并压好护筒。 在施工中要注意不断添加泥浆,还要随时检查成孔是否有偏斜现象。 钻好的孔应及时清孔,下放钢筋笼和灌注水下混凝土。 钻孔的顺序也应事先规划好,既要保证下一个桩孔的施工不影响上一个桩孔,又要使钻机的移动距离不要过远和相互干扰,一般可采用梅花型钻孔。钻机就位后，对钻头中心和桩位中心校核无误后，方可开钻。 钻孔时钻架必须稳固，钻头对准桩位中心，开钻前对钻机及其它机具进行检查，机具配套，水、电畅通。 钻孔严格按规范和招标技术文件的规定和要求进行施工，同时应注意以下事项：
（1）开钻时慢速推进，待导向部位全部进入土层后才全速钻进。
（2）正循环钻孔采用减压钻进 ，即钻机的主吊钩始终承受部分钻具的重力。 孔底承受的钻压不超过钻杆、钻锥、压块重力之和（扣除浮力）的 80％，以避免和减少斜孔、弯孔、扩缩现象。
（3）钻孔一经开始 ，应连续进行 ，不得中断 ；及时如实填写施工原始记录；严格执行交制度。
（4）升降钻锥时要平稳 ，钻锥提出孔口时应防止碰撞护筒孔壁或钩挂护筒底部，拆装钻杆要迅速。 钻孔停机、提钻、捞渣时应保持孔内具有规定的水位和泥浆稠度，以防坍孔。
（5）经常对泥浆进行试验 ，以确保泥浆符合要求 ，在地质变化处 ，捞取渣样，判明土层，记入表中，以便核对地质剖面柱状图。
2.6 终孔及清孔
在钻孔达到设计要求深度后,应对孔深、孔位、孔形、孔径、倾斜度等进行检查。 在终孔检查完全符合设计要求时,应立即进行孔底清理,避免隔时过长以致泥浆沉淀,引起钻孔坍塌。 清孔要求：桩径 1.5m 以内的摩擦桩沉渣厚度不大于 10cm；桩径大于 1.5m 的沉渣厚度不大于15cm，端承桩无沉渣。 清孔采用换浆清孔法，即钻孔完成后，提起钻头至距孔底约 10～20cm，继续旋转，逐步把孔内浮悬的钻渣换出，在清孔排渣时，保持孔内水头，防止坍孔。 清孔后调整泥浆，使其相对密度：1.03～1.10；粘度：17～20Pa.s；含砂率：98％。
2.7 钢筋笼
深孔钢筋笼分节预制。 钢筋笼的绑扎、焊接、安装应符合规范及招标技术文件的规定和要求，同时还要做到：
（1）钢筋笼就位过程中，焊接时应保证上下两节都垂直，防止因焊接原因导致钢筋笼中心偏位和下放困难。 浇注砼之前，由测量队用全站仪对钢筋笼中心进行定位，定位后钢筋笼顶面要用有效的方法进行固定，一般用四根钢筋对称焊在护筒上，以保证钢筋笼顶面标高和中心位置偏差在允许误差范围内， 并能防止砼浇注过程中钢筋笼上升，还要防止钢筋笼移动和倾斜。
（2）钢筋笼应事先安设控制钢筋笼与孔壁净距的隔离块 ，隔离块沿柱长的间距为 2m 左右，交叉排列。为了防止在下放钢筋笼过程中，钢筋笼碰撞孔壁，吊入钢筋笼时，应对准钻孔中心竖直插入。
（3）砼导管和护筒拔出时，应防止钢筋笼上升。
（4）钢筋笼底面高程的允许误差±50mm。
2.8 安装导管
导管直径为 φ250，安装前要进行水密、承压试验，保证在浇注过程中不漏水，吊装就位时导管应位于孔口，导管下口至孔底一般为 40cm。 导管安装完成后，要对孔底沉淀物进行检测，如果沉淀物厚度超过设计和规范的要求，需进行二次清孔，直至达到规范要求后才可进行砼灌注。
2.9 灌注水下砼
拌制砼所用的材料应符合规范以及招标技术文件的规定和要求，同时水下砼应符合下列要求：
水泥标号不低于 P.o.42.5，初凝时间不小于 6 小时。 粗骨料为级配良好的碎石，粗骨料最大料径小于 4cm，且不大于导管直径的 1/6，不大于钢筋笼最密
净距的 1/3。 含砂率宜为 0.4～0.5 之间。 水泥用量不小于 350kg/m3， 当掺有适宜数量的减水缓凝剂或粉煤灰时 ， 可不少于300kg/m3。 水灰比应为 0.5～0.6。 塌落度为 18～20cm。清完孔之后,就可将预制的钢筋笼垂直吊放到孔内,定位后要加以固定,然后用导管灌注混凝土,灌注时混凝土不要中断,否则易出现断桩现象。砼在拌和站用强制式拌和机集中拌制，砼输送泵输送，为确保灌注桩的质量，必须注意：
（1）首次砼灌注前，应对首灌砼方量进行计算，配备足够大的料斗装满砼，以保证首次灌注封底成功。 首批灌注混凝土的数量应能满足导管首次埋置深度(≥1.0m)和填充导管底部的需要
所需砼数量按公式计算。
V≥∏D2（H1+H2）/4+∏d2h1/4
式中：V———灌注首批混凝土所需数量(m3)；
D———桩孔直径(m)；
H1———桩孔底至导管底端间距，一般为 0.4m；
H2———导管初次埋置深度(m)；
d———导管内径(m)；
h1———桩孔内混凝土达到埋置深度 H2 时 ，导管内混凝土柱平衡导管外(或泥浆)压力所需的高度(m)。
（2）在砼浇筑过程中导管埋置深度宜控制在 2～6m。
（3）为防止钢筋骨架上浮，砼面接近钢筋骨架时，导管保持稍大埋深，放慢灌注速度，减少砼的冲击力。 砼面进入钢筋骨架 4m 以上后，适当提升导管，使钢筋骨架在导管下口有 2m 以上的埋深后，方可恢复正常的灌注速度。
（4）灌注开始后要连续进行，并尽可能缩短拆除导管的间隔时间。
（5）在灌注过程中，应将孔内溢出的水或泥浆引流到适当地点处理，不得随意排放，污染环境及河流。
（6）砼应连续浇注，直至浇注顶面高出设计标高不小于 80cm。 砼在终凝 7d 后才能凿除桩头，并应保持凿除后砼面的平整、清洁，不应有泥及其它杂物。
