CN111535305A - 一种风井钻孔灌注桩的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风井钻孔灌注桩的施工方法，包括以下步骤：①放样定位，②埋设护筒，③钻机就位，④钻进成孔，⑤一次清孔，⑥成孔检测，⑦钢筋笼的放置，⑧下导管，⑨二次清孔，⑩混凝土浇筑和起拔护筒；在钻进过程中孔内的水位高于地下水的水位；在钻机钻至设计孔深后，将钻头提离孔底300～500mm，慢转，进行一次清孔，时间为2‑3.5h；孔底存在直径小于10cm的卵石或碎石时采用反循环法进行清孔；当孔底存在的卵石或碎石尺寸大于10cm时采用泵吸反循环法进行孔内二次清理。本发明的施工方法有效防止钻孔坍塌、避免钻具卡埋和主卷扬钢绳断裂。

Description

一种风井钻孔灌注桩的施工方法

技术领域

本发明属于建筑技术领域，具体涉及一种风井钻孔灌注桩的施工方法。

背景技术

钻孔灌注桩是在基础施工中常用到的技术，灌注桩是一种就位成孔后灌注混凝土或者钢筋混凝土而制成的桩，常用的方法有旋挖钻孔灌注桩、沉管灌注桩和爆扩灌注桩。

但在具体施工中因工程地质构造不同，该项工艺常会出现施工平台不稳固，钻孔塌孔，钻具卡埋、主卷扬钢绳断裂等现象，严重影响施工的进度和施工质量，工人的安全性也无法得到有效保证。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种风井钻孔灌注桩的施工方法，可有效防止钻孔坍塌、避免钻具卡埋和主卷扬钢绳断裂。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种风井钻孔灌注桩的施工方法，包括以下步骤：

①放样定位：根据轴线及桩位布置情况测放各桩位，桩间距为950mm，并沿桩中心引出四个桩位点作为单桩保护；所述单桩保护采用保护木桩，所述保护木桩到桩位中心的距离为1000mm；

各桩位的设置可以确保施工平台的稳定性，避免桩位安排太密造成成本过高，桩位间距太大有容易发生施工平台不稳定，造成安全事故。

②埋设护筒：以四个所述保护木桩为基准埋设护筒；所述护筒的直径比桩孔的直径大200mm，埋设所述护筒时偏差不超过30mm，然后将护筒四周采用黏土分层夯实进行回填；

护筒尺寸的设计首先利于后期木桩的拔除，加固灌注桩的强度，避免其断裂。

③钻机就位：钻机需确保天车、转盘中心和桩位中心三点成一线，其中所述钻机的转盘中心与桩位中心误差不大于10mm；

④钻进成孔：采用旋挖钻机和回旋钻机钻进方法进行成孔；钻机就位后连接钻孔泥浆循环系统，开动泥浆泵使泥浆循环2-3min，之后开始钻孔；在钻进过程中孔内的水位高于地下水的水位；

通过改变孔内的水位高度可以有效避免钻孔内坍塌，提高施工效率，保证施工质量。

⑤一次清孔：在钻机钻至设计孔深后，将钻头提离孔底300～500mm，慢转，进行一次清孔，时间为2-3.5h；

有效避免钻头对钻孔造成二次伤害，同时可以保证将孔内的钻渣清理干净。

⑥成孔检测：对孔深、孔径和竖直度进行检查；

⑦钢筋笼的放置：在孔口焊接钢筋笼，并缓慢将钢筋笼放至孔内预定位置，之后在孔口进行固定；

避免钢筋笼的上窜或下沉，增加其稳定性。

⑧下导管：采用丝扣连接的导管，其内径

底部导管的长度为4m，中间每节导管的长度为3m，顶部导管的长度为2.5m、1.5m或1m；

⑨二次清孔：孔底存在直径小于10cm的卵石或碎石时采用反循环法进行清孔；当孔底存在的卵石或碎石尺寸大于10cm时采用泵吸反循环法进行孔内二次清理；

有利于孔底清理干净彻底，避免大粒径卵石的遗留。

⑩混凝土浇筑和起拔护筒。

优选的，步骤①中采用导线法用全站仪测放轴线定桩位，然后在场地内建立测量控制网，并依据控制网测放各桩位中心点，在沿桩中心呈“十”字型引出四个桩位点，并在所述桩位点上安放保护木桩，四周用砂浆或素混凝土固化；所述保护木桩尺寸为3cm×3cm×80cm，并在所述保护木桩的顶部钉钉，将其埋入地下45cm。

优选的，步骤④中钻孔泥浆的ph值为8-9，在粘性土层中钻孔泥浆的比重为1.1-1.2；在砂土和较厚夹砂层中钻孔泥浆的比重为1.1-1.3；在穿越砂夹乱石层时钻孔泥浆的比重为1.3-1.5；钻孔泥浆的粘度为18-22s，胶体率不小于90％。

泥浆具有浮悬钻渣，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。

优选的，步骤④中旋挖钻机和回旋钻机钻的钻筒直径应比成孔直径小6cm以上，其边齿或侧齿应占钻筒的2/3。可有效防止钻具的卡埋，避免事故的发生。

优选的，步骤⑤中钻头提起前需先释放地层对钻头的包裹力或先用液压系统起拔钻头。可有效防止主卷扬钢绳的断裂。

优选的，步骤⑦中钢筋笼的搭接焊时采用双面焊，双面焊焊缝长度≥5d；当不能采用双面焊时改为单面焊，单面焊焊缝长度≥10d。确保钢筋笼的强度和稳定性。

优选的，步骤⑧中导管制作完成后需要进行压水实验，所述压水实验的步骤为：在连接好的导管内先加70％的清水，然后一端密封，另一端通过空压机加压到0.5～0.6MPa，维持压力不变，滚动导管看是否漏水，时间为10-18min。用来测试导管的密封性，避免施工过程中导管破裂，造成断桩事故，影响施工质量和施工进度。

优选的，步骤⑩混凝土浇筑应连续进行，每根桩需在8h内完成浇筑；在整个浇筑过程中需及时提升导管，使导管在混凝土中的埋深在2～6m之间。有效避免浇筑时间太长造成桩上下质量不一致，同时确保可快速拆除导管。

本发明的有益效果是：

本发明通过改进施工过程中的参数避免了在施工过程中出现钻头卡埋的现象，克服了现有施工过程中主卷扬钢绳容易拉断的弊端，同时避免了在钻孔过程中容易出现塌孔的问题，使施工过程中安全性更高、施工事故更少，增加了施工的进度，确保了施工的质量。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

一种风井钻孔灌注桩的施工方法，包括以下步骤：

①放样定位：采用导线法用全站仪测放轴线定桩位，桩间距为950mm，然后在场地内建立测量控制网，并依据控制网测放各桩位中心点，在沿桩中心呈“十”字型引出四个桩位点，四个桩位点作为单桩保护；并在所述桩位点上安放保护木桩，四周用砂浆或素混凝土固化；所述保护木桩到桩位中心的距离为1000mm；桩身混凝土强度等级为C30混凝土；所述保护木桩尺寸为3cm×3cm×80cm，并在所述保护木桩的顶部钉钉，将其埋入地下45cm。

②埋设护筒：以四个所述保护木桩为基准埋设护筒；所述护筒的直径比桩孔的直径大200mm，长度应满足护筒底进入黏土层不少于0.5m，护筒顶端高出地面0.3m，护筒埋设的倾斜度控制在1％以内，埋设所述护筒时偏差不超过30mm，然后将护筒四周采用黏土分层夯实进行回填。

③钻机就位：钻机就位必须稳固、周正、水平，钻机需确保天车、转盘中心和桩位中心三点成一线，其中所述钻机的转盘中心与桩位中心误差不大于10mm。

④钻进成孔：在护筒埋设并定位后，钻机就位前应对钻机各项准备工作进行检查，钻机安装后的底座和顶端应平稳，就位核对好中心后，连接泥浆循环系统，开动泥浆泵使泥浆循环2-3min，然后开始钻孔，在护筒底处应低压慢速钻进，钻至护筒底下1.0m后开始正常钻进。

钻孔泥浆的ph值为8-9，在粘性土层中钻孔泥浆的比重为1.1-1.2；在砂土和较厚夹砂层中钻孔泥浆的比重为1.1-1.3；在穿越砂夹乱石层时钻孔泥浆的比重为1.3-1.5；钻孔泥浆的粘度为18-22s，胶体率不小于90％。

在成孔过程中采用泥浆护壁，利用钻进过程中钻头对泥土的搅拌作用自然造浆，根据实际需要可对泥浆的比重进行调节，泥浆在循环过程中在孔壁表面形成泥皮，它和泥浆的自重对孔壁起到保护作用，防止孔壁坍塌。

钻进过程中钻机不能产生位移或沉陷，在钻孔排渣、提钻除土或因故停钻时，应保持孔内的水位高于地下水的水位，同时保持孔内泥浆的相对密度和粘度。处理孔内事故或因故停钻时，必须将钻头提出孔外。

钻孔采用旋挖钻机和回旋钻机钻的钻筒直径应比成孔直径小6cm以上，其边齿或侧齿应占钻筒的2/3。

⑤一次清孔：在钻机钻至设计孔深后，将钻头提离孔底300～500mm，慢转，开足泵量进行一次清孔，搅碎孔底较大颗粒的泥块，同时上返孔内尚未返出孔外的钻渣，时间为2-3.5h。在钻头提起前需先释放地层对钻头的包裹力或先用液压系统起拔钻头。

⑥成孔检测：一次清孔完毕后，进行桩基成孔检查，主要对孔深、孔径、竖直度进行检查，其中孔深利用测绳进行检查；孔径、竖直度利用自制检孔器进行检查。；

⑦钢筋笼的放置：

钢筋笼在钢筋加工场分节制作，主筋与加强筋全部焊接或机械连接，螺旋筋与主筋采用点焊加固。

钢筋焊接施工之前，应清除钢筋表面上的锈斑、油污、杂物等；钢筋端部当有弯折、扭曲时，应予以矫直或切除。搭接焊时采用双面焊，当不能进行双面焊时，采用单面焊，双面焊焊缝长度≥5d，单面焊焊缝长度≥10d。焊缝表面平整，无凹陷或焊瘤；焊接接头区域不得有肉眼可见的裂纹；施焊中，不得使钢筋咬边和烧伤。

钢筋笼在孔口焊接，单面焊焊缝长度≥10d，焊缝厚度≥0.3d，焊缝宽度≥0.8d。两段笼子应保持顺直，同截面接头不得超过配筋的50％，间距错开，不少于35d。钢筋焊接完好后，应缓慢下放至孔内，严禁砸笼，隔5m在钢筋笼四周均匀设立4个定位钢筋，钢筋笼下放至预定位置后，应在孔口固定，以防其上窜或下沉。

为防止桩孔坍塌，尽量缩短孔内泥浆不循环的时间，在钢筋笼下放完毕后，及时下放混凝土灌注导管，进行二次清孔。⑧下导管：采用丝扣连接的导管，其内径

底部导管的长度为4m，中间每节导管的长度为3m，顶部导管的长度为2.5m、1.5m或1m；

在导管使用前，必须对导管进行外观检查、对接检查和压水试验。

(1)外观检查：检查导管有无变形、坑凹、弯曲，以及有无破损或裂缝等，并应检查其内壁是否平滑，对于新导管应检查其内壁是否光滑及有无焊渣，对于旧导管应检查其内壁是否有混凝土粘附固结。

(2)对接检查：导管接头丝扣应保持良好。连接后应平直，同心度要好。

(3)压水试验：在连接后导管内先加70％的清水，然后一端密封，另一端通过空压机加压到0.5～0.6MPa，维持压力不变，滚动导管看是否漏水，时间约为15min。

经以上检验合格后方可投入使用，导管长度应根据孔深进行配备，满足二次清孔及水下混凝土浇筑的需要，即二次清孔时能下至孔底；水下浇筑时，导管底端距孔底0.5m左右，混凝土应能顺利从导管内灌至孔底。

导管下放在接头连接处应牢固，设置密封圈，吊放时，应使位置居中，轴线顺直，稳定沉放，避免卡挂钢筋笼和刮撞孔壁。

⑨二次清孔：孔底存在直径小于10cm的卵石或碎石时采用反循环法进行清孔；当孔底存在的卵石或碎石尺寸大于10cm时采用泵吸反循环法进行孔内二次清理；

a、采用反循环法：

将泥浆从已下的导管中注入桩底，从而形成流动，因为导管的内断面积大大小于导管外壁与桩壁间的环状断面积，便形成了流速、流量极大的反循环，携带沉渣从导管内反出，从而起到极好的清孔效果。

b、采用泵吸反循环法：

泵吸反循环清孔是利用空压机的压缩空气，通过风管(水管)送至孔内气浆混合器，高压气与泥浆混合，在导管内形成一种密度小于泥浆的浆气混和物，浆气混合物因其比重小而上升，在导管内混合器底端形成负压，下面的泥浆在负压的作用下上升，并在压气动量的联合作用下，不断补浆，上升至混合器的泥浆与气体形成气浆混合物后继续上升，从而形成流动，因为导管的内断面积大大小于导管外壁与桩壁间的环状断面积，便形成了流速、流量极大的反循环，携带沉渣从导管内反出，从而起到极好的清孔效果。

泵吸反循环清孔工作操作要领及注意事项：

(1)导管下放深度以出浆管底距沉淤面30～40cm为宜，风管(水管)下放深度一般以气浆混合器至泥浆面距离与孔深之比的0.55～0.65来确定。

(2)空压机的主要参数：风量6～9m3/min，风压0.7MPa。出水管直径＞φ110，送风管直径(水管)φ25。混合器用φ25水管制作，在1m左右长度范围内打6排，每排4个φ8孔即可。

(3)开始送风时应先孔送浆(补浆)，停止清孔时应先关气后断浆。清孔过程中，特别要注意补浆量，严防因补浆不足(水头损失)而造成塌孔。

(4)送风量应从小到大，风压应稍大于孔底水头压力，当孔底沉渣较厚、块度较大，或沉淀板结时，可适当加大送风量，并摇动出水管(导管)，以利排渣。

(5)随着钻渣的排出，孔底沉淤厚度较小，出水管(导管)应同步跟进，以保持管底口与沉淤面的距离。

⑩混凝土浇筑和起拔护筒。

浇注前做好人、材、机等各方面施工准备，水下混凝土浇注过程中按照施工工艺顺序要求正常施工，施工注意事项：

(1)计算和控制首批封底混凝土数量，混凝土的初存量应满足首批混凝土入孔后，导管埋入混凝土的深度不得小于1m并不大于3m；当桩身较长时，导管埋入混凝土中的深度可适当加大，确保下落时有一定的冲击能量，能把泥浆从导管中排出，漏斗底口处必须设置严密、可靠的0隔水装置(一般采用浮球)，该装置必须有良好的隔水性能并能顺利排出。

(2)水下混凝土应连续浇筑，并应缩短拆除导管的间断时间，每根桩的浇筑时间需在8h内浇筑完成。混凝土浇筑完毕，位于地面以下及桩顶以下的孔口护筒应在混凝土初凝前拔出。在整个浇注过程中，及时提升导管，控制导管埋深，导管在混凝土埋深控制在2～6m之间。

(3)在浇筑混凝土过程中，应测量孔内混凝土顶面位置，保持导管埋深在2～6m范围。当混凝土浇筑面接近设计高程时，应用取样盒等容器直接取样确定混凝土的顶面位置，保证混凝土顶面浇筑到桩顶设计高程以上1.0m。

混凝土浇筑结束后，即起拔护筒，并将浇筑设备机具清洗干净，堆放整齐。

本发明施工过程中的注意事项：

(1)封底失败由于首批混凝土数量过小、孔底的沉碴厚度大等原因导致首批混凝土灌注入孔后，未实现水下混凝土封底的现象称为封底失败。封底失败后，应立即暂停灌注，及时对孔内已灌注的混凝土进行清理。

(2)地层稳定性差时应及时拆除导管、拔除钢筋笼，将钻机安装到位，将未灌注混凝土部分钻孔回填，待地层沉积稳定后用冲击钻清除已灌注的混凝土，达到孔底设计标高后，请示监理单位检查合格后进行水下混凝土灌注。

(3)钢筋笼上浮由于钢筋笼的加固不可靠或灌注过程中操作因素带来的钻孔桩钢筋笼移位现象统称钢筋笼上浮。发现钢筋笼上浮，应立即暂停灌注，对于钢筋笼上浮在1倍直径以下的可以在采取有效防止上浮的措施后继续灌注。悬吊钢筋焊缝脱落的，应及时补焊；悬吊钢筋弯曲的情况应增加钢管支撑。

(4)在较疏松的砂卵层或流砂层应及时调整泥浆比重，并埋设长护筒，以防止钻具卡埋；在粘土层一次钻尽量不易过大，避免进尺太深孔壁缩径而造成的卡钻。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种风井钻孔灌注桩的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

①放样定位：根据轴线及桩位布置情况测放各桩位，桩间距为950mm，并沿桩中心引出四个桩位点作为单桩保护；所述单桩保护采用保护木桩，所述保护木桩到桩位中心的距离为1000mm；

②埋设护筒：以四个所述保护木桩为基准埋设护筒；所述护筒的直径比桩孔的直径大200mm，埋设所述护筒时偏差不超过30mm，然后将护筒四周采用黏土分层夯实进行回填；

③钻机就位：钻机需确保天车、转盘中心和桩位中心三点成一线，其中所述钻机的转盘中心与桩位中心误差不大于10mm；

④钻进成孔：采用旋挖钻机和回旋钻机钻进方法进行成孔；钻机就位后连接钻孔泥浆循环系统，开动泥浆泵使泥浆循环2-3min，之后开始钻孔；在钻进过程中孔内的水位高于地下水的水位；

⑤一次清孔：在钻机钻至设计孔深后，将钻头提离孔底300～500mm，慢转，进行一次清孔，时间为2-3.5h；

⑥成孔检测：对孔深、孔径和竖直度进行检查；

⑦钢筋笼的放置：在孔口焊接钢筋笼，并缓慢将钢筋笼放至孔内预定位置，之后在孔口进行固定；

⑧下导管：采用丝扣连接的导管，其内径

底部导管的长度为4m，中间每节导管的长度为3m，顶部导管的长度为2.5m、1.5m或1m；

⑨二次清孔：孔底存在直径小于10cm的卵石或碎石时采用反循环法进行清孔；当孔底存在的卵石或碎石尺寸大于10cm时采用泵吸反循环法进行孔内二次清理；

⑩混凝土浇筑和起拔护筒。

2.根据权利要求1所述的风井钻孔灌注桩的施工方法，其特征在于，步骤①中采用导线法用全站仪测放轴线定桩位，然后在场地内建立测量控制网，并依据控制网测放各桩位中心点，在沿桩中心呈“十”字型引出四个桩位点，并在所述桩位点上安放保护木桩，四周用砂浆或素混凝土固化；所述保护木桩尺寸为3cm×3cm×80cm，并在所述保护木桩的顶部钉钉，将其埋入地下45cm。

3.根据权利要求1所述的风井钻孔灌注桩的施工方法，其特征在于，步骤④中钻孔泥浆的ph值为8-9，在粘性土层中钻孔泥浆的比重为1.1-1.2；在砂土和较厚夹砂层中钻孔泥浆的比重为1.1-1.3；在穿越砂夹乱石层时钻孔泥浆的比重为1.3-1.5；钻孔泥浆的粘度为18-22s，胶体率不小于90％。

4.根据权利要求1所述的风井钻孔灌注桩的施工方法，其特征在于，步骤④中旋挖钻机和回旋钻机钻的钻筒直径应比成孔直径小6cm以上，其边齿或侧齿应占钻筒的2/3。

5.根据权利要求1所述的风井钻孔灌注桩的施工方法，其特征在于，步骤⑤中钻头提起前需先释放地层对钻头的包裹力或先用液压系统起拔钻头。

6.根据权利要求1所述的风井钻孔灌注桩的施工方法，其特征在于，步骤⑦中钢筋笼的搭接焊时采用双面焊，双面焊焊缝长度≥5d；当不能采用双面焊时改为单面焊，单面焊焊缝长度≥10d。

7.根据权利要求1所述的风井钻孔灌注桩的施工方法，其特征在于，步骤⑧中导管制作完成后需要进行压水实验，所述压水实验的步骤为：在连接好的导管内先加70％的清水，然后一端密封，另一端通过空压机加压到0.5～0.6MPa，维持压力不变，滚动导管看是否漏水，时间为10-18min。

8.根据权利要求1所述的风井钻孔灌注桩的施工方法，其特征在于，步骤⑩混凝土浇筑应连续进行，每根桩需在8h内完成浇筑；在整个浇筑过程中需及时提升导管，使导管在混凝土中的埋深在2～6m之间。