正反循环钻机导管(灌注桩基施工)

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灌注桩基施工

1）施工流程

2）施工准备

3）钻孔

4）清孔

5）吊放钢筋笼

6）灌注水下混凝土

灌注桩施工流程

施工主要工序：场地准备→埋设护筒→制备泥浆→ 钻孔→清孔→吊放钢筋笼→灌注水下混凝土

3）施工准备 

场地准备 

旱地：平整 、 夯实场地 

浅水：筑岛 

深水：围堰法

埋设护桶 

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。 

护筒的制作要求：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，护筒的内径比灌注桩设计直径稍大。 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。

护筒的埋设要求：

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；

埋设护筒可采用挖埋或锤击、振动、加压等方法；

埋置深度一般情况为2—4米，特殊情况应加深；

护筒顶端高程应满足孔内水位设置高度的要求；

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：钻孔泥浆由水、黏土和添加剂组成。

按钻孔方法 和地质情况，一般需采用泥浆悬浮钻渣和护壁。除地层本身全为 黏性土，能在钻进中形成合格泥浆外，开工前应准备数量充足和 性能合格的黏土和膨润土。调制泥浆时，先将土加水浸透，然后 用搅拌机或人工拌制，按不同地层情况严格控制泥浆浓度。为了 回收泥浆原料和减少环境污染，应设置泥浆循环净化系统。

钻机就位 

要求

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。

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。

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。

3）钻孔 

钻孔施工方法：

无论采用哪种钻孔方法，都要遵循以下一般要求： 钻孔就位前，应对钻孔的各项准备工作进行检查，包括场 地与钻机座落处的平整和加固，主要机具的检查与安装。 必须及时填写施工记录表，交接班时应交代钻进情况及下 一班应注意事项。

钻机底座和顶端要平稳，在钻进和运行中不应产生位移 和沉陷。回转钻机顶部的起吊滑轮缘、转盘中心和桩位中 心三者应在同一铅垂线上，偏差不超过2 cm。 

钻孔作业应分班连续进行，经常对钻孔泥浆性能指标进 行检验，不符合要求时要及时改正。

钻孔施工机具

冲抓锥钻进

冲抓锥是一种最简单的钻孔机械， 由三角立架、锥头、 卷扬机三部分组成，如下图所示。施工时使三角立架固定 滑轮，绕过滑轮的钢丝绳下端吊着由三块钢锥片组成的锥 头；锥头张开的最大外围尺寸与桩孔直径相同。锥头对准 桩孔中心，放开制动，锥头在自重作用下下落，打入孔内 土层中。卷扬机将其向上提升时，通过拉索使锥头合拢， 砂土被封闭在锥体内提升至井外。

等锥体提升至孔口以上时，工人及时在井口放置一块钢 盖板，将手推车或其他运输工具放于其上。打开锥头控制栓， 使锥头张开，土体落入运输车中运走。移走钢板，即进行下 一轮冲抓作业，如此循环钻进。 该方法的优点是所需机械简 单，成本较低。缺点是施工自动化程度低，需人工清运渣土， 劳动强度大，施工速度较慢。适用于砂砾石和砂土地层。注 意：应以小冲程稳而准地开孔，待锥具全部进入护筒后，再 松锥进行正常冲抓。提锥应缓慢，冲击高度一般为1.0～2.5 m。

冲击钻孔

冲击钻孔设备由冲击钻头、三角立架、卷扬机三部分 组成。该方法适用于砂砾石和岩石地层。其工作原理是： 用卷扬机让钢丝绳通过三角立架上的滑轮将锥头提起，然 后放开卷扬机，使锥头自然下落，锥头的冲击作用将砂砾 石或岩石砸成碎末、细渣，靠泥浆将其悬浮起来排出孔外。 锥体一般为圆柱形，用钢材制成，锥头呈十字形，利于破 碎岩石。

一般可先用60～80 cm的细锥头钻进，然后再用大 锥头扩孔至设计孔径。这样一是可以保证孔壁稳定，防 止塌孔；二是可以提高功效。卷扬机可以人工操作，也 可以选用自动操作设备，因而该方法节省人力，可以24 h连续作业，施工效率较高，在工程中普遍适用。

施工时应注意以小冲程开孔，使初成孔坚实、竖直、圆顺并起 导向作用。钻进深度超过钻锥全冲程后才能施行正常冲击。若遇坚 硬漂卵石层，可采用中、大冲程，但最大冲程不宜超过4～6 m。钻 进过程中及时排除钻渣，并添加黏土造浆，防止塌孔和沉积，从而 使钻锥经常冲击新鲜地层。冲击表面不平整的漂石、硬岩时，应先 投入黏土夹小片石，将表面垫平后再钻进，防止出现偏孔、斜孔。

正反循环钻孔

用钻头旋转切削土体钻进，泥浆泵将泥浆压进钻杆顶 部的泥浆龙头，通过钻杆中心从钻头喷入钻孔内，泥浆携 带钻渣沿钻孔上升，从护筒顶部的排浆孔排出至沉淀池， 钻渣在此沉淀而泥浆流入泥浆池循环使用。该方法适用于 淤泥、黏性土、砂土以及砾卵石粒径小于10 cm且含量小 于20％的碎石土。其优点是钻进与排渣同时连续进行，在 适用的土层中钻进速度较快。缺点是需设置泥浆槽、沉淀 池等，施工占地较大且机具设备较复杂。

反循环钻机施工与正循环法不同的是泥浆输入钻孔内， 然后从钻头的钻杆下口吸进，通过钻杆中心排出至沉淀池 内。该方法适用于软岩、黏性土、砂土以及砾卵石粒径小 于钻杆内径2／3、含量小于20％的碎石土。其钻进与排渣 效率较高，但接长钻杆时装卸麻烦，钻渣容易堵塞管路。 另外，因泥浆是从下向上流动，孔壁坍塌的可能性较正循 环法大，为此需用较高质量的泥浆。

旋挖钻钻孔

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。

4）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

掏渣清孔法是用掏渣筒、大锅锥或冲抓锥清掏孔底粗钻渣，仅 适用于机动推钻、冲抓、冲击钻孔的各类土层摩擦桩的初步清孔。

抽浆清孔法清孔效果较好，适用于各种方法钻孔的柱桩和摩擦 桩，一般用反循环钻机、空气吸泥机、水力吸泥机或真空吸泥泵等 进行。

换浆清孔法适用于正循环钻孔的摩擦桩。在钻孔完成之后，提 升钻锥距孔底10～20 cm，继续循环，以相对密度较低(1.1～1.2) 的泥浆压入，把钻孔内的悬浮钻渣和相对密度较大的泥浆换出。

喷射清孔法只宜配合其他清孔方法使用，是在灌注混 凝土前对孔底进行高压射水或射风数分钟，使剩余少量沉 淀物漂浮后，立即灌注水下混凝土。

5）吊放钢筋笼

6）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。

导管是灌注水下混凝土的重要工具，一般选用刚性导管。刚 性导管用钢管制成，内径一般为25～35 cm，每节长约4～5 m， 用端头法兰盘螺栓连接，接头间夹有橡胶垫防止漏水。

导管上口一般设置储料槽和漏斗，在灌注末期，当灌注桩桩 顶低于井孔中水面时，漏斗底口高出水面不宜小于4～6 m；当 桩顶高于井孔中水面时，漏斗底口高出桩顶不宜小于4～6 m。

导管使用前应进行必要的水密、承压和接头抗拉等试验。吊装前 应进行试拼，接口连接应严密、牢固。吊装时，导管应位于井孔 中央，并在混凝土灌注前进行升降试验。

灌注混凝土之前，应先探测孔底泥浆沉淀厚度。如果大于 规定，要再次清孔，但应注意孔壁的稳定，防止塌孔。运至桩 位的混凝土应检查其均匀性和坍落度，如不符合要求，应进行 第二次拌和。二次拌和仍达不到要求时不能使用。还要注意：

导管下口至孔底的距离一般为25～40 cm；

导管埋入混凝土中的深度以不小于1 m为宜。首批灌注混 凝土的数量应能满足导管初次埋置深度(≥1.0 m)和填充导管底 部间隙的需要。

混凝土灌注方法为当钢筋笼就位，导管下至设计深度，首批 混凝土已拌和完毕运送至桩位处时，即可开始灌注混凝土(俗称 灌桩)。首批灌注时应在导管漏斗底口处设置可靠的防水设施(一 般放置一个直径与管内孔完全吻合的木球)。混凝土倒入漏斗， 压住木球向下运动，导管中水从管底压出，从井口逐渐排向井外， 混凝土靠自重和向下冲力压至孔底。随着混凝土不断灌入，孔内 混凝土面逐渐升高，井内积水不断上升，直至混凝土灌满全孔， 水全部被排出。注意，首批灌注的混凝土的初凝时间不得早于灌 注桩全部混凝土灌注完成时间，必要时要加入缓凝剂。

每灌一段时间，要及时抽拔导管，导管埋入混凝土中的 深度不能大于6 m，但也不能小于2 m，要根据混凝土的灌入 量计算灌注高度，从而确定提升导管时间。导管提升太快， 若超过已灌混凝土表面，就会形成断桩；若抽拔不及时，埋 入过深，则有可能因为混凝土初凝，使导管不能拔除，造成 工程事故。因此必须严格控制导管提升时间。

混凝土灌注开始后，必须连续进行，无论白天黑夜、 刮风下雨都必须连续作业。提升拆除导管的时间要尽可能 缩短。在灌注过程中，应将井孔内溢出的泥浆引流至适当 位置，防止污染环境及河流。灌注的桩顶标高应比设计标 高高出0.5～1.0 m，待开挖基坑浇筑承台时凿除俗称破桩 头)，目的是将孔内泥浆全部排除，保证桩体成桩质量。