钻孔灌注桩设计与施工 36 钻孔灌注桩自问世以来，广泛应用用于工业建筑、高层楼宇、水利水电及桥梁码头等工程建设中。同时，在这些工程实践活动中，钻孔灌注桩的设计理论和施工技术也在不断发展和完善。但愿拙作《钻
行业标准《工业与民用建筑灌注桩基础设计与施工规程》JGJ4-80
适用于工业与民用建筑(包括房屋和构筑物)灌注桩基础的设计与施工(不包括爆扩灌注桩)。
自一九八一年一月一日起试行。
本规程与《工业与民用建筑地基基础设计规范》（TJ7—74）、《地
基和基础工程施工及验收规范》（GBJ17—66）中有关灌注桩基础的 某些条文规定有不一致之处，可按本规程执行。
钻孔灌注桩计算公式
孔底标高 =实测孔深 +地面标高
钢筋笼总长 =孔底标高 --桩顶标高 +锚锢长度(05m 或抗拔桩 10)
笼顶标高 =桩顶标高 --锚锢长度(05m 或抗拔桩 10m )
吊筋长度 =桩顶标高 — 地面标高 — 伸入承台锚锢长度 (05m 或抗拔桩 10m ) +02 m ， 笼底标高 =实测孔深 +地面标高
距孔底 =(30 cm ----50 cm之间)
有效桩长 =实测孔深 — 桩顶标高 +地面标高
理论方量 =(有效桩长 +设计混凝土松散层长度 15)×314×πr 2
充盈系数 =实际砼量÷理论砼量
塌落度(180-220mm 之间)
沉渣厚度(0---5cm )
泥浆比重(115---12)
导管长度 (m)÷25=导管节数
导管长度 — 终孔深度 =导管高出地面
终孔深度(m ) --沉渣厚度 (cm) (002--003— 004)=二次清孔后深度 (m)
初灌量 =超灌高度×(桩径÷2) 2×314×充盈系数 +导管深度÷2×(导管直径 250mm)01252×314
扩展资料：
灌注桩系是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩，依照成孔方法不同，灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类。
特点
1、与沉入桩中的锤击法相比，施工噪声和震动要小的多；
2、能建造比预制桩的直径大的多的桩；
3、在各种地基上均可使用；
4、施工质量的好坏对桩的承载力影响很大；
5、因混凝土是在泥水中灌注的，因此混凝土质量较难控制
6、费工费时，成孔速度慢，泥渣污染环境；
（1）塌孔
预防措施：根据不同地层，控制使用好泥浆指标。在回填土、松软层及流砂层钻进时，严格控制速度。地下水位过高，应升高护筒，加大水头。地下障碍物处理时，一定要将残留的砼块处理清除。孔壁坍塌严重时，应探明坍塌位置，用砂和粘土混合回填至坍塌孔段以上1—2m处，捣实后重新钻进。
（2）缩径
预防措施：选用带保径装置钻头，钻头直径应满足成孔直径要求，并应经常检查，及时修复。易缩径孔段钻进时，可适当提高泥浆的粘度。对易缩径部位也可采用上下反复扫孔的方法来扩大孔径。
（3）桩孔偏斜
预防措施：保证施工场地平整，钻机安装平稳，机架垂直，并注意在成孔过程中定时检查和校正。钻头、钻杆接头逐个检查调正，不能用弯曲的钻具。在坚硬土层中不强行加压，应吊住钻杆，控制钻进速度，用低速度进尺。
对地下障碍进行预先处理干净。对已偏斜的钻孔，控制钻速，慢速提升，下降往复扫孔纠偏。
压浆参数主要包括压浆水灰比、压浆量以及闭盘压力，由于地质条件的不同，不同工程应采用不同的参数。在工程桩施工前，应该根据以往工程的实践情况，先设定参数，然后根据设定的参数，进行试桩的施工,试桩完成后达到设计的强度，进行桩的静载试验，最终确定试验参数。
（1）水灰比：水灰比一般不宜过大和过小，过大会造成压浆困难，过小会使水泥浆在压力作用下形成离析，一般采用015～017。
（2）压浆量：压浆量是指单桩压浆的水泥用量，它与碎石层的碎石含量以及桩间距有关，取决于碎石层的孔隙率，在碎石层碎石含量为50%～70%,桩间距为4～5m的条件下，压浆量一般为115～210t。它是控制后压浆施工是否完成的主要参数。
（3）闭盘压力：闭盘压力是指结束压浆的控制压力，一般来说什么时候结束一根灌注桩的压浆，应该根据事先设定的压浆量来控制，但同时也要控制压浆的压力值。
在达不到预先设定的压浆量，但达到一定的压力时就要停止压浆，压浆的压力过大，一方面会造成水泥浆的离析，堵塞管道，另一方面，压力过大可能扰动碎石层，也有可能使得桩体上浮。一般闭盘的最大压力应该控制在018MPa。
根据预先设定的参数，进行试验桩的施工，再根据试桩的静载试验结果，最后确定工程桩的压浆参数，就可以进行工程桩的施工了。
参考资料：
钻孔灌注桩施工方法
钻孔灌注桩的施工，因其所选护壁形成的不同，有泥浆护壁方式法和全套管施工法两种。泥浆护壁施工法
冲击钻孔，冲抓钻孔和回转钻削成孔等均可采用泥浆护壁施工法。该施工法的过程是：平整场地→泥浆制备→埋设护筒→铺设工作平台→安装钻机并定位→钻进成孔→清孔并检查成孔质量→下放钢筋笼→灌注水下混凝土→拔出护筒→检查质量。施工顺序
(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。
(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，在垫上钢板或枕木加固。
为防止桩位不准，施工中很重要的是定好中心位置和正确的安装钻孔机，对有钻塔的钻孔机，先利用钻机的动力与附近的地笼配合，将钻杆移动大致定位，再用千斤顶将机架顶起，准确定位，使起重滑轮、钻头或固定钻杆的卡孔与护筒中心在一垂线上，以保证钻机的垂直度。钻机位置的偏差不大于2cm。对准桩位后，用枕木垫平钻机横梁，并在塔顶对称于钻机轴线上拉上缆风绳。
(3)埋设护筒
钻孔成败的关键是防止孔壁坍塌。当钻孔较深时，在地下水位以下的孔壁土在静水压力下会向孔内坍塌、甚至发生流砂现象。钻孔内若能保持壁地下水位高的水头，增加孔内静水压力，能为孔壁、防止坍孔。护筒除起到这个作用外，同时好有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和钻头导向作用等。
制作护筒的材料有木、钢、钢筋混凝土三种。护筒要求坚固耐用，不漏水，其内径应比钻孔直径大（旋转钻约大20cm，潜水钻、冲击或冲抓锥约大40cm），每节长度约2~3m。一般常用钢护筒。
(4)泥浆制备
钻孔泥浆由水、粘土(膨润土)和添加剂组成。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。 钻孔灌注桩
(5)钻孔
钻孔是一道关键工序，在施工中必须严格按照操作要求进行，才能保证成孔质量，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和抽渣(冲击式用)，还要随时检查成孔是否有偏斜现象。采用冲击式或冲抓式钻机施工时，附近土层因受到震动而影响邻孔的稳固。所以钻好的孔应及时清孔，下放钢筋笼和灌注水下混凝土。钻孔的顺序也应实事先规划好，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。
(6)清孔
钻孔的深度、直径、位置和孔形直接关系到成桩质量与桩身曲直。为此，除了钻孔过程中密切观测监督外，在钻孔达到设计要求深度后，应对孔深、孔位、孔形、孔径等进行检查。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。对于摩擦桩当孔壁容易坍塌时，要求在灌注水下混凝土前沉渣厚度不大于30cm；当孔壁不易坍塌时，不大于20cm。对于柱桩，要求在射水或射风前，沉渣厚度不大于5cm。清孔方法是使用的钻机不同而灵活应用。通常可采用正循环旋转钻机、反循环旋转机真空吸泥机以及抽渣筒等清孔。其中用吸泥机清孔，所需设备不多，操作方便，清孔也较彻底，但在不稳定土层中应慎重使用。其原理就是用压缩机产生的高压空气吹入吸泥机管道内将泥渣吹出。
(7)灌注水下混凝土
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。全套管施工法
全套管施工法的施工顺序。其一般的施工过程是：平场地、铺设工作平台、安装钻机、压套管、钻进成孔、安放钢筋笼、防导管、浇注混凝土、拉拔套管、检查成桩质量。
全套管施工法的主要施工步骤除不需泥浆及清孔外，其它的与泥浆护壁法都类同。压入套管的垂直度，取决于挖掘开始阶段的5~6m深时的垂直度。因此应该随使用水准仪及铅垂校核其垂直度。
由于钻孔灌注桩具有地质条件适应性强、施工简便、设备投入不大等优点,多年来在各类桩基工程中得到了广泛的应用。目前,在水利工程建设中,钻孔灌注桩也已经得到了广泛的应用。和一般建筑工程施工不同,在水利施工中,钻孔灌注桩的施工大部分是在水下进行的,其施工过程无法观察,成桩后也不能进行开挖验收。因此,水利工程中钻孔灌注桩的施工质量控制显得尤为重要。下面是中达咨询带来的关于钻孔灌注桩加强水利施工质量探讨的主要内容介绍以供参考。
1钻孔灌注桩的施工原理
在水利工程中,钻孔灌注桩的施工原理是以足够的首批混凝土浇灌量,迅速将孔底的水或泥浆排开并一次将导管出料口包裹在混凝土一定的深度之中,使后续浇灌的混凝土始终与孔内水或泥浆隔离开来,而后持续不间断地将高流态混凝土从进料口通过导管输入桩孔。在输入混凝土过程中,随着孔内混凝土不断增加,不间断地提升导管,但必须使出料口埋设在已浇筑的混凝土中的一定深度。后续输入的混凝土是通过出料口与入料口之间密封导管中的高差形成的压力,使混凝土冲挤入已浇筑的混凝土之中的。首批灌入的混凝土中的一部分作为隔离层而被顶在最上面,并始终被不间断灌入的后续混凝土逐步冲顶向桩口处移动。
2施工前期的桩基勘察
21合理选择桩端持力层
桩端持力层是指地基中能对桩起主要支承作用的土(岩)层。无论何种桩型,都有合理选择桩端持力层的问题,即使是摩擦桩,亦有将桩端选择在桩侧阻力相对较大的地层上的问题,设计上经济合理选择好持力层,要求勘察人员除按成因类型和岩土性质分层外,还要求细致地作好持力层的力学分层。
22正确提供桩侧阻力和桩端阻力标准值
桩侧阻力和桩端阻力是桩基设计的关键。目前,国内主要是根据土的状态和密度按有关规范查表确定,这些表格来源于大量桩的荷载试验和工程实践经验,一般是可信和合理的,但在实际选用中要注意避免过于机械、简单化的倾向。理论和工程实践证明,桩侧阻力和桩端阻力受很多因素的影响,岩土工程师在提供桩侧阻力和桩端阻力标准值建议时,应充分认识并考虑这些影响因素。
23正确估计成桩可能性
当根据地质条件、地层分布特征选用了桩端持力层后,还应充分考虑桩是否能顺利地达到所选择的持力层。例如,对于预制桩,当选择了下部有比较适宜的持力层,但岩上部分布有比较厚且密实的砂层时,必须充分研究和判断打入或压入桩的可能性;对于钻孔灌注桩,当下部有很好的持力层,而其上有很差的淤泥层时,应充分估计和研究在钻孔灌注桩钻进和水下灌注混凝土过程中,有无缩径和断桩的可能性等。
24提出桩型选择和桩基设计施工的建议
在充分研究上述问题之后,提出岩土工程勘察报告,包括地质条件、地层分布、各岩土层物理力学参数以及桩侧阻力、桩端阻力建议值,同时应提出桩型选择和设计施工的有关建议。
3施工中的质量控制
31桩位测量
在平整好的场地上测定桩位,用方木桩准确标识各桩位的中心及标高,同时埋设护桩。护桩埋设方法:在桩中心向外大于桩径50cm均匀分布三个并量出距离,护桩顶要与地面相平,并用砂浆固定牢固,做出明显标记。深水桩基的定位由钢护筒定位架固定。
32埋设护筒
护筒采用钢护筒,水上主墩钢护筒用12mm厚钢板卷制,在顶部和底部用12mm钢板加固,直径25m的钢护筒用14mm厚钢板卷制,其余则用10mm厚钢板卷制。护筒内径大于钻头直径20cm~40cm,护筒高视土质而定,最小不小于2m。安置时,护筒顶高出地面30cm以上,高出最高施工水位或地下水位15m~20m。旱墩护筒周围50cm范围内粘土夯实,深度至护筒底,并用稳定护筒内水头的措施。护筒的埋设位置必须保证其中心与桩位中心的偏差不超过50mm。并应注意两节护筒的连接质量,护筒埋深为2m~4m,水上主墩护筒应沉入局部冲刷线以下不小于10m~15m。
33开钻成孔
首先安装钻机时底架要平稳,钻头和钻杆中心对准护筒顶面中心,偏差不得大于50mm。其次钻孔时钻杆(吊绳)要保持垂直,施工期间随时用线锤检查,避免钻孔倾斜。最后建议在钻孔时采用低挡、慢速均匀钻进,特别在护筒出口处避免失稳和渗漏。在地层变化处控制钻速和钻压,以防孔斜。对易缩径土层配合必要的复钻。在硬塑的粘土层中钻进时采用中高挡钻速,在淤泥和粉砂层钻进中采用低挡钻速,从硬层到软层时可适当加快钻进速度,当从软层到硬层时少加压慢速钻进。
34桩位偏差与垂直度偏差
桩位偏差是指桩孔中心与原设计中心之间的偏差,检查的方式有两种,即基坑开挖前量护筒中心,基坑开挖后量桩中心,它属于主控项目。垂直度偏差是指钻孔水平面的垂线与钻孔轴心线的夹角,它是一般项目。如果它们出现误差将造成施工精度不准,桩位对接不上,给后期施工带来相当大的麻烦。那么在控制桩位偏差和桩孔垂直度方面要注重以下方面:首先开工前要根据设计桩位平面图及场地有关测量资料,校测场地基准线和基准点,测量桩位线,测定桩的位置和桩位地面标高,可以根据需要适当补充测量控制点。当桩点测定后要打入铁质标志桩,防止人为挪动或破坏。其次是埋设护筒前,先用十字定位法在实测桩点外引四个控制点并加以标志,护筒材料的选用和结构设计要考虑其反复回收使用的特点而必须具有一定的强度和刚度,且便于运输、安装、埋设和起拔拆卸。再次钻机安装时,桩点已经虚拟化,要保证地基牢固,钻机水平、周正、可靠,确保游动滑轮中心、回转器中心、桩点在同一条铅垂线上。在钻进过程中,还应随时检查钻机是否水平、周正、可靠,必要时加以纠正。同时在钻进初期需轻压慢转,钻头不能碰撞和挤磨护筒,待钻头通过护筒底脚后才能逐渐增加钻速和钻压,转入正常钻进后,应合理掌握钻进技术参数,不得随便提动钻具和盲目加大钻压,以免发生孔斜和人为的孔内事故。
35钢筋笼制作和吊装就位
钢筋笼视其长度采用整体预制或分节预制,钢筋笼骨架应具有足够的刚度和稳定性,以便运送、吊装和灌注混凝土时不致松散、变形。制作时每隔2m增设加固钢筋一道,在骨架上端根据实际需要合理设置吊环。在骨架主筋外侧,将定位钢筋焊接在骨架主筋上,数量每10m~15m不少于4个,以控制保护层。钢筋笼分节起吊要及时、准确就位,快速接长至设计深度加以固定,待混凝土灌注完毕并初凝后方可解除钢筋笼的固定设施。在钢筋笼就位前仍需要检查有无坍孔,以便及时采取措施。
36水下混凝土的灌注
灌注桩混凝土运至灌注地点时,应检查其均匀性和坍落度,如不符合要求坚决不用,以防造成堵管。混凝土的强度等级必须满足设计要求,砂石料、水泥、水等应符合国家标准,采用的商品混凝土必须经过现场质量检测。灌注水下混凝土时,应探测水面或泥浆面以下的孔深和所灌注的混凝土面高度,以控制沉淀层厚度、埋管深度和桩顶高度。如探测不准确,将造成沉淀过厚、导管提漏、埋管过深,因而发生夹层断桩、短桩或导管拔不出事故。水下混凝土灌注过程中,必须检测混凝土面的高度,根据探测的混凝土面高度和灌入的混凝土数量做相应的计算,检验钻孔桩是否存在局部严重超径、缩径、漏失层位等,同时观察泛水情况,以正确分析和判定孔内的情况,避免发生施工事故。严格控制导管埋深2m~6m,严禁施工人员为图便利而超量灌注、一次拆管数节,要勤探测,及时调整导管埋深,防止埋管过深发生堵管、埋管。施工完后,应核算水下混凝土灌注的各项参数,以便对后续的桩基提供参考和改进。
4结语
水利施工中,钻孔灌注桩的施工大部分是在地面以下进行的,在施工前务必要认真熟悉设计图纸及有关施工、验收规范,核查地质和有关灌注桩方面的资料,对灌注桩在施工过程中可能会发生的事故进行分析,并制订出施工质量标准、验收实施方案以及应对突发事故的处理措施,以便有效地对桩基施工质量加以控制,确保基础工程施工的安全和质量。
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