超全桥梁钻孔灌注桩基础施工，你收藏就对了
来源：筑龙论坛
随着科学的不断发展钻孔灌注桩在高层、超高层和桥梁等构筑物中被广泛的应用，在施工过程中施工质量的好坏对桩的承载力影响很大，所以钻孔灌注桩在桥梁工程中是十分重要的一步施工步骤。它的施工工艺都有什么？它又容易碰到什么样的事故？我们就一起带着疑问一起来学习一下吧。
施工流程图：
一、场地准备
旱地：平整 、夯实场地
浅水：筑岛法
▲吹沙筑岛施工
▲吹沙筑岛完成，钢便桥和吹沙筑岛便道顺利连接
▲吹沙筑岛施工结束，水上施工便道工作面全面铺开
深水：围堰法
▲双壁钢围堰
▲沉井筑岛
▲钢板桩围堰
二、桩位放样
桩位放样采用全站仪坐标法对钻孔桩桩位放样，埋好护筒后在护筒四周标记。
▲测量放样中心点与设计允许偏差2CM
三、埋设护筒
1. 护筒的作用：
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。
2.护筒的制作要求：
①护筒通常采用钢筋混凝土和钢制两种，视具体情况而定。钢护筒厚4~8mm，钢筋混凝土护筒厚8~10cm 。护筒上部设1～2个溢浆孔，
②护筒的内径比钻孔桩设计直径稍大。用回转钻机钻孔的宜加大20～30厘米；用冲击钻和冲抓钻钻孔的宜加大30～40厘米。
3.护筒的埋设要求
①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。
②埋设护筒可采用挖埋或锤击、振动、加压等方法，但注意避免引起孔口开裂，倾斜，埋设完毕及时用粘土沿四周对称分层填压夯实。
③埋置深度一般情况为2—4米，在粘性土中不宜小于1.0m；砂土中不宜小于1.5m；其高度尚应
为防止护筒下沉特殊情况应加深；同时保证满足孔内泥浆面高度的要求，护筒顶面应高于(地）岛面0.2～0.5m。避免孔口四周浸泡，导致塌孔。
④护筒顶端高程应满足孔内水位设置高度的要求。
护筒入土深度：
▲锤击加压钢护筒时保证钢护筒垂直，避免倾斜
▲避免孔口四周浸泡，导致塌孔
▲埋设护筒
四、泥浆制备
泥浆作用：
在孔壁形成泥皮稳定孔壁、悬浮钻渣、润滑钻具 、正循环排渣。
组成及要求：
①水：水的PH值7～8之间，不含杂质
②粘土（或膨润土）：塑性指数大于25，粒径小于0.005mm颗粒含量多于总量的50%，相对密度为1.1～1.5
③添加剂：
无机：纯碱等促使颗粒分散、防止凝聚下沉
有机：丹宁液、拷胶液等降低粘度
▲泥浆池
泥浆护壁成孔灌注桩：泥浆池
泥浆三大指标检测：
泥浆三件套（比重计、粘度计、含沙量测定仪）
泥浆比重：将泥浆杯装满泥浆，加盖并擦净溢出的泥浆。让后置于支架上，移动 游码，使杠杆呈水平状态，读出游码左侧所示刻度，即为泥浆的比重。
泥浆稠度：计测量时用手指堵住漏斗下面的出口，用量杯分别将500ml和200ml 泥浆通过滤网倒入漏斗，然后打开出口，让泥浆从漏斗管中流出，用秒表测定流出500ml泥浆所需时间（s），即为泥浆稠度。
五、钻架与钻机就位
钻架要求
①能够承受钻具和其他辅助设备的重量，具有一定的刚度，具有足够的高度。
②钻孔过程中，成孔中心必须对准桩位中心，钻架必须保持平稳，不发生位移、倾斜和沉陷。
③钻架安装就位时，应详细测量，底座应用枕木垫实、塞紧，顶端用缆风绳固定平稳，并在钻进过程中经常检查。
▲冲击钻钻架与钻机
钻机就位之前准备工作：
1.进场钻机要进行进场合格报验
2. 反循环钻头直径至少大于桩设计直径
3.冲击钻钻头直径可小于设计桩径2-3cm
钻机就位：
六、钻孔
①冲击钻机钻孔：
十字钻头：
冲击钻孔的施工要点：
邻孔混凝土达2.5MPa后开钻；开孔小冲程；孔深为钻头高加冲程后正常冲击。
粘性土、风化层、砾砂石等中、低冲程：1～2m
砂卵石等中等冲程：2～3m
基岩、漂石和密实卵石层高冲程：3～5m
十字形钻头钻 1.5m以上孔径分2级
管形钻头0.7m以上孔分2～4级：分级、扩钻
② 全套管冲抓成孔：
特点：无噪音，无振动；不使用泥浆；挖掘时可以很直观地判别土壤及岩性特征，对于端承桩，便于现场确定桩长；挖掘速度快，挖掘深度大；成孔垂直度易于掌握；孔壁不会产生坍落现象，成孔质量高。成桩质量高；成孔直径标准，充盈系数很小；清孔彻底，速度快；自行式，便于现场移动。
冲抓锥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正循环钻孔：
正循环是用泥浆泵将泥浆以一定压力通过空心钻杆顶部，从钻杆底部喷出，底部的钻锥在旋转时将土壤搅松成为钻渣，被泥浆悬浮，随泥浆上升而溢出流至孔外的泥浆槽，经过沉淀池中沉淀净化，再循环使用。
特点：排渣能力比较弱, 钻进速度较慢,钻具的磨损也比较大，但工艺比较简单,容易操作,正循环钻机的价格也比较便宜。
适用：粘土、亚粘土、淤泥质土层、粉砂、卵砾石层、基岩
正反循环成孔，现在是在护筒上拉十字线，是使钻机的钻头对准桩的中心线，等钻机对准后往护筒里放水，采用泥浆护壁进行钻孔
④反循环钻孔
反循环钻机的泥浆的循环方式则正好相反，泥浆由孔外流入孔内，由真空泵或其他方法（如空气吸泥机等）将钻渣通过钻杆中心从钻杆顶部吸出，或将吸浆泵随同钻锥一同钻进，从孔底将钻渣吸出孔外。
特点：反循环钻机排渣能力比较强,但工艺比较复杂,操作不当容易引起塌孔埋钻,而且反循环钻机价格比较高。
适用：同正循环。
▲反循环钻结构示意图
⑤旋挖钻机钻孔
主要适于砂土、粘性土、粉质土等土层施工，最大成孔直径可达1.5～4m，最大成孔深度为60～90m，可以满足各类大型基础施工的要求。
七、终孔并第一次清孔
目的：钻孔过程中会有一部分泥浆和钻渣沉于孔底，必须将这些沉积物清除干净，才能使灌注的混凝土与地层或岩层紧密结合，保证桩的承载能力。
方法：抽浆清孔、换浆清孔、掏渣清孔
成孔检查验收：
1.在钻孔至设计桩底标高时，要提高钻头35cm左 右进行第一次洗孔，目的是将沉渣排除。
2.孔深严格控制，严谨已超钻代替清孔
3.由监理到现场进行验收包括孔深、孔径、倾斜度等。
4.泥浆性能检测，包括粘度、比重、砂率
比重：1.03—1.1
粘度：17—20
砂率：＜2%
▲泥浆粘度
▲泥浆比重
成孔验收后检孔器检测成孔制量：
检孔器直径：不小于桩的设计直径
长度：不小于4—6倍的检孔器直径
循环排渣：
八、钢筋笼的制作和安装
注意事项：
1、钢筋骨架一般每隔2～2.5米设置直径14～18毫米的加强箍筋一道；
2、钢筋骨架可分段制作；
3、要确保保护层厚度；
4、钢筋骨架运输无论采用何种方法，均不得使骨架变形。
5、钢筋骨架可采用钻机塔架、扒杆或起吊机吊起，对准护筒中心缓慢下放至设计标高。
6、下放钢筋骨架应防止碰撞孔壁
7、当最后灌注的混凝土开始初凝时，应立即割断钢筋骨架的吊环
▲钢筋笼制作１
▲钢筋笼制作2
▲起吊
▲对准孔位
钢筋笼搭接
钢筋笼搭接注意事项：
1.采用单面搭接焊时，焊缝长度要达到10d
2.采用帮条电弧焊时，焊缝长度要达到5d
3.焊缝要饱满，无气泡
▲钢筋笼焊接
▲灌注桩钢筋冷挤压连接
钢筋笼固定
允许偏差: 单位（mm）
1.顶面高程：±20
2.底面高程：±50
3.钢筋笼与桩心:20
▲钢筋笼安放就位
导管的检测与安装
注意事项：
1.导管在使用之前要做水密承压实验，合格后使用
2.导管长度控制在比孔深小0.3m—0.5m范围内
3.安装完导管以后，进行二次清孔
九、二次清孔
在成孔检验通过后，进行提钻，一直到钢筋的焊接安装完毕，约4小时左右，在这期间孔内泥浆不会有任何扰动情况，因此会发生沉淀现象，导致孔深要比钻孔深小，因此要进行二次清孔。二次清空采用真空循环系统，由泥浆泵提供动力将泥浆压入孔底孔口排出。
注意：在二次清孔结束后如有承压水出现，要泻压力水。
十、灌注水下混凝土
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。
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0.8m以上，然后剪断悬吊隔水栓的钢丝，混凝土拌和物在自重作用下迅速排出球塞进入水中。
▲导管法浇注桩身砼
水下混凝土灌注过程：
浇注水下混凝土不能将混凝土直接倾倒于水中。因为当混凝土直接与水接触穿过水层时，骨料和水泥很快将产生分离，骨料很快沉入水底，而水泥在较长时间内呼吁悬浮状态，当其下沉时，已凝结硬化。因此水下混凝土的浇注，必须在与周围环境水隔离的条件下进行。水下混凝土浇筑的方法很多。最常用的是导管法。
焊吊筋，防止浇筑砼时钢筋笼上浮：
灌注要求：
导管宜分段制作，每节长2米左右，最下端一节宜为3～6米，采用法兰连接，导管应不漏水、不漏气。
在孔内水面以上20～30厘米处设置隔水栓，待混凝土灌下时，剪断隔水栓的连接绳。
为保证水下灌注混凝土的速度和质量要求，导管上应采用混凝土储料斗。
水下灌注混凝土应连续进行，严禁中途停顿。导管在混凝土中埋入深度一般为2～4米，在任何情况下不得小于1米或大于6米。
▲水下混凝土浇筑专用下料斗
导管提升过程中，应保持位置居中，轴线垂直，逐步提升。
混凝土实际灌注高度应比设计桩顶高出一定高度。高出的高度应根据桩长，地质条件和成孔工艺等因素合理确定，其最小高度不宜小于桩长的5%，且不小于2米。
在灌注接近结束时，由于导管混凝土柱高度减小，压力降低，而导管管外的泥浆稠度增加，如出现混凝土面上升困难时，可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀土，使灌注工作顺利进行
▲砼坍落度现场监测
▲水下混凝土首灌开始
▲水下混凝土灌注
▲水下混凝土浇筑过程中的浇筑标高监测
▲水下砼浇筑过程中对排气孔的观测
▲根据水下混凝土浇筑标高分节拆除导管
▲拆除的导管及时冲洗和保养
▲砼浆泵吸去多余砼浆
▲截桩头
补充注意事项：浇筑前混凝土检验
1、查看孔深是否合格，此时涉及到一个沉淀厚度的概念，规范要求：
摩擦桩桩径≤1.5m；沉淀≤200mm；桩径＞1.5m；沉淀≤300mm；
支撑桩沉淀厚度出设计要求外≤50mm
2、塌落度要求
d＜1.5，塌落度要求180-220mm
d≥1.5，塌落度要求160-200 mm
同时要求具有良好的和易性，流动性。
3.混凝土石子粒径不宜过大，规范规定粗骨料最大粒径不大于导管直径和钢筋最小净距的1/4，同时不大于 37.5mm
▲桩头混凝土取样
浇筑注意事项
1.混凝土开仓时，做好开仓时间记录同时计算好首批混凝土入仓要求达到埋置导管1m以上。
2.浇筑过程中要控制拔管速度，控制导管在混凝土中的埋置深度在2-6m范围内，不能超拔亦不能少拔
3.浇筑到距钢筋底标高4米左右时，宜提高导管，减缓浇筑速度，直到混凝土面超过钢筋底面2m以上，再恢复正常的浇筑速度。为的是防止钢筋笼上浮。
十一、钻孔事故的预防及处理
1)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降，孔口冒细密的水泡，出渣量显著增加而不见进尺，钻机负荷显著增加等。
a.坍孔原因:
(a)泥浆比重不够及其他泥浆性能指标不符合要求，使孔壁未形成坚实泥皮:
( b)由于掏渣后未及时补允水或泥浆，或河水潮水上涨，或孔内出现承压水，或钻孔通过砂砾等强透水层，孔内水流失等而造成孔内水头高度不够;
(c)护筒埋置太浅，下端孔口漏水、坍塌或孔口附近地面受水浸湿泡软，或钻机装置在护筒上，由于振动使孔口坍塌，扩展成较大坍孔
(d)在松软砂层中钻进，进尺太快:
(e)捉住钻锥钻进，回转速度过快，空转时间太长
(f)冲击(抓)锥或掏渣筒倾倒，撞击孔壁，或爆破处理孔内孤石、探头石、炸药量过大，造成过大振动;
(g)水头太大，使孔壁渗浆或护筒底形成反穿孔
(h)清孔后泥浆比重、粘度等指标降低，’用空气吸泥机清孔，泥浆吸走后未及时补水，使孔内水位低于地下水位，清孔操作不当，供水管直接冲刷孔壁，清孔时间过久或清孔后停顿过久。
(i)吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。
b.坍孔的预防和处理:
(a)在松散粉砂土或流砂中钻进时，应控制进度速度，选用比重、钻度、胶体率较大的泥浆，或投人掺片(卵)石的猫土，低锤冲击，使钻土膏及片(卵)石挤入孔壁起护壁作用。
(b)汛期或涨潮，水位变化过大时，应采取升高护筒，增加水头，或用虹吸管、连通管等措施保证水头相对稳定。
(c)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。
(d)如发生孔内坍塌，先判明坍塌位置，回填砂和猫土(或砂砾和黄土)混合物到坍孔处以上1--2m，如坍孔严重时全部回填，待回填物沉积密实后再行钻进。
(e)严格控制冲程高度和炸药用量。
(f)清孔时应指定专人补水，保证钻孔内必要的水头高度。
2)钻孔偏斜：
a.偏斜原因:
(a)钻孔中遇有较大的弧石或探头石;
(b)在有倾斜度的软硬地层交界处，或者在粒径大小悬殊的砂卵石层中钻进，钻头受力不均
(c)扩孔较大处，钻头摆动偏向一方;
(d)钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷:
(e)钻杆弯曲，接头不正
b.预防和处理
(a)安装钻机时要使转盘、底坐水平:起重滑轮缘、固定钻杆的卡口和护筒中心三者应在一条竖直线上，并经常检查校正.
(b)由于主动钻杆较长，转动时上部摆动过大，必须在钻架上增设导向架，控制钻杆上的提引水笼头，使其沿导向架向中钻进。
(c)钻杆、接头应逐个检查，及时调正。主动钻杆弯曲，要用千斤顶及时调直。
(d)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、卵石冲平后再钻进。
查明钻孔偏斜的位置和偏斜情况后，一般可在偏斜处吊住钻头上下反复扫孔，使钻孔正直。偏斜严重时应回填砂钻土到偏斜处，待沉积密实后再继续钻进。
冲击钻进时，应回填砂砾石和黄土待沉积密实后再钻进.偏斜严重的可在开始偏斜处设置少量炸药爆破，然后用砂土和砂砾石回填到该位置以上lm左右重新冲钻。
3)掉钻、落物:
各种钻孔方法均可能发生掉钻、落物事故。
(a)卡钻时强提强扭，操作不当使钢丝绳或钻杆疲劳断裂;
(b)钻杆接头不良或滑丝;
(c)电动机接线错误，使不应反转的钻机反转，钻杆松脱;
(d)冲击钻头合金套灌注质量差，钢丝绳拔出;
(e)转向环、转向套等焊接处断开;
(f)钢丝绳与钻头连接钢丝绳卡数量不足或松弛等，或钢丝绳过度陈旧，断丝太多;
(g)操作不慎落人扳手撬棍等物。
a.掉钻、落物原因:
b.预防和处理:预防措施:
(a)开钻前应清除孔内落物.零星铁件可用申磁铁吸取较大落物和钻具也可用冲抓锥打排。然后在护筒口加盖;
(b)经常检查钻具、钻杆、钢丝绳和连接装置;
(c)为便于打捞落锥，可在冲锥上预先焊打捞环、打捞杠或在锥身上围捆几圈钢丝绳等。
处理方法:
掉钻后应及时摸清情况，若钻锥被沉淀物或坍孔土石埋住应首先清孔。使打捞工具能接触钻锥。打捞工具有以下几种:打捞叉，打捞钩，打捞活套，偏钩和钻锥平钩，打捞钳:
4)糊钻和埋钻:
糊钻(吸锥)和埋钻常出现于正反循环回转钻进和冲击锥钻进。在软塑猫土层回转钻进，因进尺快，钻渣量大，出浆口堵塞而造成糊钻。
预防处理办法：首先应对钻杆内径大小进行计算决定;还应控制进尺，选用刮板齿小、出浆口大的钻锥。若已严重糊钻，应将钻锥提出孔口，清除钻锥残渣。对冲击锥钻分进行预防措施是减少冲程，降低泥浆稠度，在钻土层上回填部分砂、砾石。
5)扩张和缩孔:
扩孔是孔壁坍塌浩成的结果.采用各种钻孔方法时均可能发生扩孔情况。
若因孔内局部发生坍塌而扩孔，钻孔仍能达到设计深度则不必处理，只是使混凝土灌注量大大增加。
若因扩孔后继续坍塌影响钻进，应按坍孔事故处理
缩孔原因有两种:
一种是钻锥焊补不及时，严重磨耗的钻锥，则往往会钻出较设计桩径稍小的孔。
另一种是由于地层中有软塑土(俗称橡皮土)，遇水膨胀后使孔径缩小。
为防止缩孔，前者应及时修补磨耗的钻头，后者要使用失水率小的优质泥浆护壁快转慢进，并复转二三次;
或使用卷扬机吊住钻锤上下、左右反复扫孔以扩大孔径，直到缩孔部位达到设计孔径为止。
6)钻孔漏浆：
在透水性强或有地下水流动的地层中，稀泥浆会向孔外漏失，护筒埋设太浅，回填土不密实或护筒接缝不严密，会在护筒刃脚或接缝处漏浆，也可能由于水头过高使孔壁渗浆。
为防止漏浆，可加稠泥浆或倒人粉土慢速转动，或回填土掺片石强护壁，在有护筒防护范围内，接缝处泥浆可由潜水工用棉絮堵塞，、卵石，反复冲击增封闭接缝。