鑽孔灌注樁的問世：

在100多年前由于工業發展以及人口增長，高層建築不斷增加，但是因為好多城市的地基條件比較差，不能直接承受高層建築所傳來的壓力，地表以下存在着厚度很大的軟土或中等強度的粘土層，建造高層建築如仍沿用當時通用的摩擦樁，必然産生很大的沉降。于是工程師借鑒了掘井技術發明了在人工挖孔中澆築鋼筋混凝土而成樁。

于是在随後的50年之後，即20世紀40年代初随着大功率鑽孔機具的研制成功首先在美國問世，二戰後，世界各地特别是歐美發達國家經濟複蘇與發展，時至今日，随着科學技術的日新月異發展，鑽孔灌注樁在高層、超高層的建築物和重型構築物中被廣泛應用。

鑽孔灌注樁的定義：

在工程現場通過機械鑽孔、鋼管擠土或人工挖掘等手段在地基土中形成樁孔，并在其内放置鋼筋籠、灌注混凝土而成的樁。

鑽孔灌注樁的分類：

按成孔方法不同，灌注樁可分為沉管灌注樁、鑽孔灌注樁、挖孔灌注樁和沖孔灌注樁等幾類。鑽孔灌注樁是按成樁方法分類而定義的一種樁型。

鑽孔灌注樁的用途：

用作樁基礎（抗壓樁及抗拔樁），支護體系（常與攪拌樁及高壓旋噴樁配合使用）。

優點：

1、用沖擊方法破碎岩土，尤其是破碎有裂隙的堅硬土和大的卵石所消耗的功率小，破碎效果好；同時，沖擊土層時的沖擠作用形成的孔壁較為堅固；

2、在較大的卵石層、漂礫石層中施工成孔率較高；

3、設備簡單、操作方便，鑽進參數容易掌握，設備移動方便，機械故障小。

4、鑽進時孔内泥漿循環的作用，使得懸浮鑽渣循環至地面排除，并保持了孔壁穩定，泥漿用量小。

5、沖進過程中，隻有提升鑽具時才需動力，鑽具自由下落是不消耗動力的，能耗小。和回轉鑽相比，當設備功率相同時，沖擊鑽能施工較大直徑的樁孔。

缺點：

1、利用鋼絲繩牽引沖擊頭進行沖擊鑽進時，大部分作業時間消耗在提放鑽頭和掏渣土上，鑽速度較低。随樁身加深，掏渣時間和孔底清渣時間相對較長。

2、容易出現樁孔不圓的情況，擴孔l率較高。

3、遇岩層不均勻時容易出現斜孔、卡鑽等事故。

4、由于沖擊錘能量的限制，孔深和孔徑均比回旋鑽施工适應性小。

适用範圍：

沖擊鑽成孔适用于填土層、粘土層、粉土層、淤泥層和碎石層；也适用于卵石層、岩溶發育岩層和裂隙發育的岩層施工，而後者往往是回旋鑽進和其他鑽進方法施工困難的地層。樁孔直徑以600-1500mm，深30-50m為宜。

1、鑽孔定位

施工過程中采用聯測，複測方法以控制樁位。測量給定孔位中心點後，釘一中心木樁，在木樁頂釘一鐵釘确定孔位中心點，再按“十字線”法向四周返出四個點釘“騎馬樁”，并記錄與中心點的距離，當中心樁挖掉後以這四個點測量孔位中心點，确保孔位準确無誤。

2、埋設護筒

沖孔灌注樁護筒一般采用鋼護筒，也有部分采用鋼筋混凝土結構的，護筒作用1、定位；

2、保護孔口，以及防止地面石塊掉入孔内；

3、保持泥漿水位（壓力），防止坍孔；

4、樁頂标高控制依據之一；

5、防止鑽孔過程中的沉渣回流。

護筒必須進入原土200mm；回填必須對稱進行，以免護筒跑位；保證樁位位置地下無障礙物。

3、鑽機就位

鑽機就位平、穩、對、正等，鉛錘吊對位、水平尺操平，鑽機基礎穩固。沖擊鑽就位應對準護筒中心，要求偏差不大于±20mm，鑽機就位後，進行孔位複測，複測完畢合格後方可進行施工。

泥漿：

泥漿密度的控制：

樁基泥漿實際有三大控制指标：比重、稠度、含沙（渣）量。

比重

清孔時泥漿應不斷置換,在保證不塌孔的前提下,盡量降低泥漿的密度、粘度。清孔時泥漿密度宜為1.15～1.2 。根據現場地質情況，要求一清控制沉渣，比重1.25左右為宜。

泥漿的比重越大，孔壁越安全。片面的降低含沙量而不斷的抽取泥漿會造成泥漿的稀釋，如果泥漿的比重小于1.1，接近1的時候，這時的孔是十分危險的，随時都會塌孔，後果很嚴重。

稠度

稠度和比重在一定程度上越大，越有利于孔壁的安全，其懸浮能力和排渣能力越強，但是這個量越大，施工的成本越高，能耗也越高。同時，含泥砂量亦會大，其附着于鋼筋上而影響與砼間握裹力。

含砂（渣）量

泥漿的沉渣是一個時間相關的量，如果在灌注的階段，比如終孔到灌注的2小時内不超過5cm就可以灌注，不影響施工質量。含沙量越大就越容易沉渣，所以施工時要控制其量小于8%。但是如果片面的追求含沙量低于8%的标準，就會影響到泥漿的比重。

在端承類灌注樁的施工中，沉渣的厚度不能超過5cm，如果超過5cm就會影響到灌注樁的端承效果及鋼筋與砼間握裹力。

4、沖孔施工

開孔時應低錘密擊，錘高0.4～0.6m，并及時加石塊或粘土泥漿護壁，使孔壁擠壓密實，直至孔深達護筒下3～4m時，才加快速度，加大沖程，将錘提高到1.5～2m以上，轉入正常連續沖擊，在造孔時要及時将孔内殘渣排出孔外，以免孔内殘渣太多，出現埋鑽現象。

樁機沖進過程中應進行兩次驗收，分别為遇岩深度驗收和入岩深度驗收，根據地質報告的資料與實際沖機施工資料進行對比分析岩樣是否一緻。

5、清孔

孔内泥漿清孔保證孔内泥漿性能指标符合要求：粘度小于28秒，比重小于1.25Kg/L，含砂量≤8%，孔底沉渣≤50mm。

清孔的方法：1、抽漿法 2、換漿法 3、掏渣法

清孔後沉渣厚度的測量方法,有吊錘測量、超聲波、電阻檢測等,其中簡便常用的是吊錘測量法。方法是: 用吊錘吊至孔底,輕觸沉渣面,并記錄深度;再牽繩使吊錘抖擊孔底沉渣,使其液化,直至堅硬岩面(或其它堅硬土層) ,再次記錄深度。2 次記錄深度的差值即為沉渣厚度。當沉渣厚度較小時,可通過吊錘感觸到孔底堅硬清爽的狀況。需要指出,沉渣厚度的檢測不宜在二次清孔停水泵後立即進行,而宜以停泵後滞後5min 左右的測量值作為控制。這是因為:清孔後至混凝土澆注前往往有幾分鐘的時間間隔,如果這時泥漿粘度過高或含砂率過高,就會在這段時間内在孔底積起較厚沉渣或淤泥。

6、吊放鋼筋籠

1、鋼筋籠整體吊裝

2、當鋼筋籠過長時可進行分段吊裝，需要焊接時，可先将下段挂在孔内，吊高第二段進行焊接，而後放下。骨架外側應綁紮水泥墊塊或在鋼筋籠主筋上焊有一定數量的加筋環用以确定保護層。吊放時應垂直放入，避免鋼筋籠末端碰到孔壁造成土塊塌落至孔低。若鋼筋籠在泥漿面以下，應在鋼筋籠頂端焊接标志物，露出泥漿面，以确定鋼筋籠是否到底。吊入後校正位置垂直，勿使扭曲變形。

7、安放導管

導管用法蘭盤進行連接，“O”型圈密封，嚴防漏水，當清孔完成，應立即吊裝導管，導管應事前拼分成幾段，依次放好，以便吊裝。導管要求垂直平正，不應彎曲，以免妨礙隔水栓的下落，接口密實，不漏水不露漿。導管安放時，先使導管接觸孔底，灌注混凝土前提離孔底30cm高。

8、二次清孔

下導管完畢，需進行二次清孔工作，現将泥漿調稀至密度為1.1g/cm3左右，二次清孔清孔結束時必須測定孔低沉渣厚度，要求沉渣厚度＜10cm（一般是5cm左右）時，才能灌注水下混凝土，否則，繼續清孔直到合格為止。

9、灌注混凝土

導管法灌注水下混凝土：是将密封連接的鋼管作為水下混凝土的通道，其底部以适當的深度埋在灌入的混凝土拌合物内，在一定的落差壓力作用下，形成連續密實的混凝土樁身。

在水下灌注混凝土前必須安裝隔水栓，料鬥裝滿後，打開隔水栓，讓混凝土順導管向下走（初灌量尤其重要，一定要保證混凝土下落後，埋沒導管下端1-2m深），澆築開始後，應連續不斷灌混凝土至漏鬥，勿使在導管内中斷，以防回水進入管内，并注意控制導管内混凝土的高度，經常保持＞1.5m，當管外的混凝土埋管達2-2.5m深時，即可将導管提升，提升時不得過頭，務必使導管下端埋于混凝土中1m以上的深度，以免翻漿。

10、測量檢查

混凝土面灌到預定高度，一般可用測量繩檢查，檢查時要注意：

1、必須保證測量繩準确，由于使用時間較長或其他原因，測量繩上的标尺數字可能模糊不清或發生滑動，這樣會影響測量精度。

2、測錘必須重些，且體積不能過大，否則會浮在泥漿表面，影響測量精度

3、測量時如泥漿較稠，一定要上下抖動測量繩，使測錘靠自重向下移動，接觸到真正的混凝土面。

1、泥漿質量：

沖孔灌注樁主要靠泥漿的靜壓力來平衡土對孔壁的側壓力。泥漿占有重要地位，它直接影響樁的質量。泥漿形成的護壁皮薄而堅韌，可使樁身混凝土與原始地層接觸緊密，提高樁身摩擦力。特别是澆灌混凝土時，要控制泥漿的性能指标（密度1.05-1.2，粘度17-20s，含沙率＜4%），以減小被壓和混凝土灌注時的阻力，保證首灌混凝土的沖擊力擠開孔底沉淤，并有利于克服夾泥、斷樁等質量問題。但對剛開始時的雜填土層和一些特殊的地層（如砂層、卵石層）應适當加大泥漿比重和粘度，以防止漏漿和塌孔

2、沉渣厚度：

沖孔灌注樁承載力達不到設計要求，多為孔底沉渣過後照成。規範規定：當樁以端承載力為主時，沉渣厚度應≤100mm。一般控制在50mm以内。沉渣少，嵌岩密實，有利于減少樁在長期荷載下的最終沉降量，以及減少整個建築物的不均勻沉降

3、混凝土質量：

1、原材料、配合比的控制。

2、首灌：首灌混凝土和易性和流動性一定要好。首灌混凝土量要經過計算确定，要保證首灌後混凝土埋管2.0m左右，否則會影響首灌混凝土的沖擊力和排淤能力，進而影響樁尖嵌岩質量，對于一些泡水易軟化的軟質岩還應控制從終孔到首灌的時間。

3、導管埋深的控制。導管埋深對混凝土的澆灌質量有很大影響。根據混凝土的流動擴散規律，埋深過小往往會使管外混凝土面上的泥漿和泥渣卷入混凝土中形成夾層，造成斷樁；埋深過大則混凝土不宜流出，易堵管。導管埋深應控制在2-6m範圍，最小應≥2m。

1、孔壁坍塌：

原因：泥漿濃度不夠，護筒埋深不夠，成孔速度太快，孔内水位高度不夠，在地質不好的情況下處理不及時

技術措施：在松散的砂土鑽進時，控制鑽進速度，選用較大密度、粘度、膠體率的優質泥漿；确定護筒埋設已進入硬土層；鑽進時及時補充泥漿，保證孔内水位高于承壓水位。

2、斜孔：

原因：當遇到岩面傾斜，一邊軟一邊硬，如稍有不注意就會造成斜孔。

技術措施：在有傾斜狀的軟硬地層鑽進時，往孔内填入片石，使孔底表面略平，先進行低錘快擊造成一個較緊密的平台後，再提高錘正常沖擊加快速度。

3、卡錘：

原因：鑽進速度太快，地質情況不明，岩面傾斜、孤石和溶洞時等

技術措施：在松散的砂土鑽進時，控制鑽進速度，選用較大密度、粘度、膠體率的優質泥漿；确定護筒埋設已進入硬土層；鑽進時及時補充泥漿，保證孔内水位高于承壓水位。

4、沉渣過厚：

原因：泥漿指标不符合要求，含砂率過大；下放鋼筋籠時間過長或鋼筋籠碰撞孔壁，造成塌孔。

技術措施：清孔時嚴格控制泥漿指标，保證清孔後，孔内泥漿各項指标符合設計要求；盡量縮短下放鋼筋籠的時間，應徐徐放下，不得快速沖下，如鋼筋籠下放完畢後，孔内沉渣扔超出要求，應采取二次清孔的方法，直至沉渣符合要求為止。

5、灌注時浮籠：

原因：灌注混凝土時，埋管過深，或混凝土供應不上，混凝土已初凝，混凝土抱死導管；澆築速度過快，混凝土塌落度小等。

技術措施：經常上下提動導管，控制埋管深度在2-6m，混凝土供應要連續；混凝土塌落度不能太小，宜在18-22cm。

6、斷樁：

原因：導管提升過猛，其再次插入混凝土時将泥漿帶入；混凝土澆築時間長或混凝土澆築中間停頓時間長，而導緻初凝混凝土破壞，使泥漿進入。

技術措施：注意提拔導管不可過猛，并勘測混凝土頂面高度，随時掌握埋管深度，避免塞管及導管脫離混凝土面；做好混凝土供應工作，保證混凝土的連續供應。

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