冲击钻钻孔灌注桩施工工艺及病害的处理

摘要：本文详细介绍了冲击钻钻孔灌注桩的施工工艺，包括施工前准备、钻孔、清孔、钢筋笼制作与安装、混凝土浇筑等环节。同时，深入分析了在施工过程中可能出现的病害，如塌孔、缩径、断桩等，并提出了相应的处理方法，旨在为冲击钻钻孔灌注桩施工提供技术参考，确保工程质量。

关键词：冲击钻；钻孔灌注桩；施工工艺；病害处理

一、引言

冲击钻钻孔灌注桩作为一种基础施工技术，在建筑领域中扮演着至关重要的角色。它之所以受到青睐，是因为它具备了设备相对简单、操作过程便捷、适应范围广泛等显著优点。这种技术被广泛地应用于各种建筑工程，从住宅楼到商业中心，再到工业设施，几乎无处不在。然而，尽管冲击钻钻孔灌注桩技术在施工中具有诸多优势，但在实际操作过程中，由于地质条件的复杂性、施工工艺的多样性以及其他不可预见的因素，施工过程中常常会遇到一些问题和挑战。这些问题可能会导致桩基出现各种病害，比如桩身倾斜、混凝土强度不足、灌注不密实等，这些病害不仅影响了工程的整体质量和结构安全，还可能延误工程进度，增加施工成本。因此，对于施工团队来说，深入研究和掌握冲击钻钻孔灌注桩的施工工艺，以及如何有效地预防和处理可能出现的病害，是确保工程顺利进行和提高工程质量的关键。这不仅对施工企业具有重要的经济意义，对于整个建筑行业来说，也具有深远的现实意义和价值。

二、施工前准备

（一）场地准备

平整场地，确保施工场地坚实、平整，满足施工设备的停放和运行要求。对于软弱地基，应进行加固处理，如换填、夯实等。

修筑临时排水设施，保证场地内不积水，避免因积水影响钻孔施工。

合理布置施工临时设施，如泥浆池、沉淀池、钢筋笼加工区等，确保施工流程顺畅。

（二）材料准备

水泥：应选用质量稳定、强度等级符合设计要求的水泥，一般宜采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。水泥进场时，必须有产品合格证和出厂检验报告，并按规定进行抽样检验。

钢筋：钢筋的品种、规格和质量应符合设计要求和国家标准的规定。钢筋进场后，应进行外观检查和力学性能检验，合格后方可使用。钢筋在加工和存放过程中，应避免锈蚀和污染。

砂石料：砂宜采用中砂，含泥量不超过 3%；石子宜采用碎石，粒径不宜大于 40mm，含泥量不超过 2%。砂石料的质量应符合相关标准的要求，进场后应进行检验。

外加剂：根据工程需要，可适量添加外加剂，如减水剂、早强剂等。外加剂的品种和掺量应通过试验确定，并符合相关标准的规定。

（三）机械设备准备

冲击钻机：应根据工程地质条件、桩径和桩长等因素选择合适型号的冲击钻机。钻机应性能良好，设备完好率高，在施工前应进行全面检查和调试。

泥浆泵：泥浆泵的排量和扬程应满足施工要求，确保能够及时将泥浆输送到钻孔中。

钢筋笼加工设备：如电焊机、钢筋切断机、钢筋弯曲机等，设备应能正常运行，保证钢筋笼的加工质量。

混凝土浇筑设备：包括混凝土搅拌机、混凝土输送泵、导管等。混凝土搅拌机的搅拌能力应满足施工进度要求，混凝土输送泵应能将混凝土顺利输送到浇筑部位，导管的直径和长度应根据桩径和桩长进行选择。

（四）测量放线

根据设计图纸，使用全站仪或经纬仪等测量仪器准确测放出桩位的中心位置，并设置明显的标志。桩位的测量误差应符合相关规范的要求。

在桩位周围设置护桩，护桩应采用钢筋或木桩，埋入地下一定深度，并用混凝土固定。护桩的作用是在钻孔过程中，便于随时检查和校正桩位的准确性。

三、施工工艺

（一）护筒埋设

护筒一般采用钢护筒，其直径应比桩径大 200 - 400mm，护筒的长度应根据地质条件和地下水位情况确定，一般为 2 - 4m。

护筒埋设应垂直，其中心与桩位中心的偏差不得大于 50mm。护筒埋设深度应符合设计要求，一般应埋入原状土中 0.5m 以上，在砂土和软土地区应适当加深。

护筒埋设完成后，应在护筒周围对称、均匀地回填黏土，并分层夯实，防止护筒漏水和位移。

（二）泥浆制备

泥浆的作用是护壁、携渣、冷却和润滑钻头。泥浆一般采用膨润土或黏土制备，根据地质条件和施工要求，可适量添加外加剂，如纯碱、羧甲基纤维素钠（CMC）等。

泥浆的性能指标应符合相关规范的要求，一般比重为 1.1 - 1.3，黏度为 18 - 22s，含砂率不超过 4%。在施工过程中，应定期对泥浆的性能指标进行检测，根据检测结果及时调整泥浆的配合比。

泥浆池和沉淀池的容积应满足施工要求，一般泥浆池的容积为单桩混凝土方量的 1.5 - 2 倍，沉淀池的容积为泥浆池容积的 1/2 - 1/3。泥浆池和沉淀池应采用防渗处理，防止泥浆渗漏污染环境。

（三）钻孔

冲击钻机就位后，应调整钻机的垂直度，使钻杆垂直于桩位中心。在钻孔过程中，应随时检查钻机的垂直度，如发现偏差应及时调整。

开孔时，应采用小冲程低频率冲击，使初成孔坚实、竖直、圆顺，防止孔位偏心、孔口坍塌。待钻进深度超过钻头全高加冲程后，方可进行正常冲击。

冲击钻进过程中，应根据地质情况和钻进速度合理调整冲程和频率。在软土层中，可采用小冲程、高频率冲击；在硬土层中，可采用大冲程、低频率冲击。同时，应注意及时排渣，保持孔内清洁。

钻孔过程中，应经常检查泥浆的性能指标和孔内水位变化情况，如发现泥浆性能指标不符合要求或孔内水位下降，应及时补充泥浆或加水，确保孔壁稳定。

当钻孔达到设计深度后，应进行终孔检查。终孔检查内容包括孔深、孔径、孔位偏差、垂直度等，各项指标应符合设计要求和相关规范的规定。如发现不符合要求，应及时进行处理。

（四）清孔

钻孔达到设计深度并经终孔检查合格后，应立即进行清孔。清孔的目的是清除孔底沉渣和泥浆，使孔底沉渣厚度、泥浆性能指标等符合设计要求和相关规范的规定。

清孔一般采用换浆法，即在钻孔完成后，继续向孔内注入新鲜泥浆，将孔内的钻渣和稠泥浆置换出来。清孔过程中，应保持孔内水头高度，防止塌孔。

清孔后，应采用测绳、检孔器等工具对孔底沉渣厚度和孔径进行检测。孔底沉渣厚度应符合设计要求，一般端承桩不大于 50mm，摩擦桩不大于 100mm。如孔底沉渣厚度超过规定值，应重新进行清孔。

清孔后，泥浆的性能指标应符合要求，一般比重为 1.03 - 1.10，黏度为 17 - 20s，含砂率不超过 2%。

（五）钢筋笼制作与安装

钢筋笼应根据设计要求在钢筋加工场制作，制作时应保证钢筋的品种、规格、数量和焊接质量符合设计要求和相关规范的规定。

钢筋笼的主筋应采用焊接连接，焊接接头应错开布置，同一截面内的焊接接头数量不得超过主筋总数的 50%。箍筋应与主筋点焊牢固，螺旋箍筋的间距应符合设计要求。

钢筋笼的制作尺寸应符合设计要求，其直径偏差不得大于 ±10mm，长度偏差不得大于 ±100mm。钢筋笼制作完成后，应进行质量检验，合格后方可使用。

钢筋笼的安装应采用吊车进行，起吊时应防止钢筋笼变形。钢筋笼下放过程中，应保持垂直，缓慢下放，避免碰撞孔壁。如遇钢筋笼下放困难，应查明原因，不得强行下放。

钢筋笼下放至设计标高后，应采用吊筋将其固定在孔口护筒上，防止钢筋笼上浮或下沉。吊筋的长度应根据钢筋笼的设计标高和孔口护筒的标高进行计算确定。

（六）混凝土浇筑

混凝土浇筑前，应再次检查孔底沉渣厚度和泥浆性能指标，如不符合要求，应进行二次清孔。同时，应检查混凝土的配合比、坍落度等指标，确保混凝土的质量符合设计要求。

混凝土浇筑一般采用导管法，导管的直径应根据桩径和混凝土浇筑量进行选择，一般为 200 - 300mm。导管在使用前应进行试拼装和水密性试验，确保导管连接牢固、密封良好。

混凝土浇筑时，应先在导管内放置隔水球，然后将混凝土通过漏斗倒入导管内。混凝土浇筑应连续进行，不得中断。在浇筑过程中，应随时测量孔内混凝土面的高度，根据测量结果及时调整导管的埋深。导管的埋深一般控制在 2 - 6m 之间，不宜过深或过浅。

混凝土浇筑过程中，应注意观察孔内情况，如发现异常，应及时查明原因并采取相应的措施。如出现钢筋笼上浮，应立即停止浇筑混凝土，采取措施将钢筋笼固定后再继续浇筑。

混凝土浇筑至设计标高后，应适当超灌一定高度，一般为 0.5 - 1.0m，以保证桩顶混凝土的质量。超灌部分的混凝土在桩身混凝土强度达到设计要求后，应予以凿除。

四、病害及处理

（一）塌孔

1.原因分析

泥浆性能指标不符合要求，如比重过小、黏度偏低、含砂率过大等，不能有效护壁。

孔内水头高度不足，不能形成足够的静水压力，导致孔壁坍塌。

钻进过程中，遇到砂层、淤泥层等软弱地层，或地下水位变化较大，未采取有效的护壁措施。

冲击钻机冲程过大，或在同一位置长时间冲击，造成孔壁局部受力过大，引起坍塌。

钢筋笼下放过程中，碰撞孔壁，破坏了孔壁的稳定性。

2.处理方法

如塌孔不严重，可加大泥浆比重，提高孔内水头高度，继续钻进。同时，应调整泥浆的性能指标，使其符合要求。

如塌孔较严重，应立即停止钻进，将钻机提出孔外，用黏土或水泥浆回填至塌孔部位以上 1 - 2m，待回填土密实后，重新进行钻孔。

在钻进过程中，如遇到软弱地层，应采取相应的护壁措施，如增加泥浆比重、加入外加剂等。同时，应适当降低冲程，减少对孔壁的冲击。

在钢筋笼下放过程中，应保持垂直，缓慢下放，避免碰撞孔壁。如发现钢筋笼下放困难，应查明原因，不得强行下放。

（二）缩径

1.原因分析

地质条件较差，如遇软土层、塑性土层等，在钻进过程中，孔壁受到挤压而发生缩径。

泥浆性能指标不符合要求，不能有效护壁，导致孔壁坍塌后造成缩径。

钻头磨损严重，直径变小，在钻进过程中，不能保证设计的孔径。

2.处理方法

如发现缩径，应及时用钻头进行扫孔，将缩径部位扩大至设计孔径。

对于地质条件较差的地层，可采用上下反复扫孔的方法，使孔壁坚实。同时，应调整泥浆的性能指标，提高泥浆的护壁能力。

定期检查钻头的磨损情况，如发现钻头磨损严重，应及时更换或修复。

（三）断桩

1.原因分析

混凝土浇筑过程中，导管堵塞，导致混凝土浇筑中断，时间过长，使先浇筑的混凝土初凝，形成断桩。

导管埋深过浅，在混凝土浇筑过程中，导管提出混凝土面，造成断桩。

混凝土浇筑过程中，孔壁坍塌，将导管埋入塌孔中，导致混凝土浇筑无法继续进行，形成断桩。

混凝土原材料质量不合格，如水泥过期、砂石料含泥量过大等，导致混凝土强度不足，在桩身形成薄弱部位，容易出现断桩。

2.处理方法

如断桩位置较浅，可采用开挖的方法，将断桩部位的混凝土凿除，重新浇筑混凝土。

如断桩位置较深，可采用钻孔压浆法进行处理。即在断桩部位的一侧钻孔，穿过断桩部位，然后将水泥浆通过钻孔压入断桩部位，使断桩部位的混凝土重新胶结在一起。

对于因导管堵塞或导管埋深过浅造成的断桩，可在混凝土初凝前，采用插入振捣器振捣，使混凝土重新流动，继续浇筑。如混凝土已初凝，则应采用其他方法进行处理。

对于因孔壁坍塌造成的断桩，应先将塌孔部位处理好，然后再进行断桩处理。

（四）桩身混凝土夹渣或离析

1.原因分析

混凝土浇筑过程中，导管漏水，使泥浆进入导管内，与混凝土混合，造成桩身混凝土夹渣或离析。

混凝土浇筑过程中，混凝土的坍落度控制不当，坍落度太小，混凝土流动性差，容易造成混凝土离析；坍落度太大，混凝土容易产生泌水现象，也会导致混凝土离析。

混凝土浇筑过程中，未连续浇筑，或浇筑时间过长，使混凝土在导管内停留时间过长，导致混凝土初凝，造成桩身混凝土夹渣或离析。

2.处理方法

如桩身混凝土夹渣或离析不严重，可采用压浆法进行处理。即在桩身混凝土夹渣或离析部位钻孔，然后将水泥浆通过钻孔压入桩身，使夹渣或离析部位的混凝土重新胶结在一起。

如桩身混凝土夹渣或离析严重，应采用重新钻孔浇筑的方法进行处理。即将原桩身混凝土全部凿除，重新进行钻孔、清孔、钢筋笼制作与安装、混凝土浇筑等工作。

五、结论

冲击钻钻孔灌注桩施工工艺相对复杂，在施工过程中需要严格控制各个环节的质量，确保施工的顺利进行。同时，对于可能出现的病害，应及时分析原因，并采取有效的处理方法，以保证桩基础的质量和工程的安全。在实际施工中，还应不断总结经验，优化施工工艺，提高施工技术水平，为建筑工程的发展提供有力的支持。

参考文献

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