鉆孔灌注樁

鉆孔灌注樁

鉆孔灌注樁是指利用鉆孔機械鉆出樁孔，并在孔中澆注混凝土（或

先在孔中吊放鋼筋籠）而成的樁。根據鉆孔機械的鉆頭是否在土壤的

含水層中施工，又分為泥漿護壁成孔和干作業成孔兩種施工方法。這

兩種成孔方法的灌注樁均具有無震動、無擠土、噪音小、對周圍建筑

物的影響小等特點，適宜于在硬的、半硬的、硬塑的和軟塑的粘性土

中施工。但是，由鉆孔成孔的灌注樁與其他方法成孔的灌注樁或預制

樁比較，其承載力較低，沉降量也大。

1、泥漿護壁成孔灌注樁施工

泥漿護壁成孔灌注樁的施工方法為先利用鉆孔機械（機動或人工）

在樁位處進行鉆孔，待鉆孔達到設計要求的深度后，立即進行清孔，

并在孔內放入鋼筋籠，水下澆注混凝土成樁。在鉆孔過程中，為了防

止孔壁坍塌，孔中可注入一定稠度的泥漿（或孔中注入清水直接制漿）

護壁進行成孔。泥漿護壁成孔灌注樁適用于在地下水位較高的含水粘

土層，或流砂、夾砂和風化巖等各種土層中的樁基成孔施工，因而使

用范圍較廣。其施工工藝流程如圖所示：

1）機械設備及成孔方法

泥漿護壁成孔灌注樁所用的成孔機械有沖擊鉆機、回轉鉆機及潛

水鉆機等。以下主要介紹潛水鉆機成孔的灌注樁施工方法。

①潛水鉆機。潛水鉆機由防水電機、減速機構和電鉆頭等組成。電

機和減速機構裝設在具有絕緣和密封裝置的電鉆外殼內，且與鉆

頭緊密連接在一起，因而能共同潛入水下作業。這種鉆機的有點

是體積小、重量輕、攜帶方便；鉆機有樁架及鉆桿定位，鉆孔是

鉆桿不需旋轉，鉆孔效率高；樁架輕便，移動靈活，鉆進速度快

（0.3~2m/min），鉆孔深度大（最深達50m）；鉆機噪音小，操作

勞動條件大有改善等優點。潛水鉆機不僅使用于水下鉆孔，而且

也可用于地下水位較低的干土層中鉆孔。

②埋設護筒。鉆機鉆孔前，應做好場地平整，挖設排水溝，設泥漿

池制備泥漿，做試樁成孔，設置樁基軸線定位點和水準點，放線

定樁位及其復核等施工準備工作。鉆孔時，先安裝樁架及水泵設

備，樁位處挖土埋設孔口護筒，樁架就位后，鉆機進行鉆孔。

地表土層較好，開鉆后不塌孔的場地可以不設護筒。但在雜填

土或松軟土層中鉆孔時，應設護筒，以起定位、保護孔口、存貯泥漿

和使其高出地下水位的作用。護筒用4~8mm厚度的鋼板制作，內徑

應比鉆頭直徑大100mm，埋入土中深度不宜小于1.0（粘土）~1.5m

（砂土），其下端0.5m應擊入土中；頂部應高出地面400~600mm，

并開設1~2個溢水口；護筒與坑壁之間應用無雜質的粘土填實，不允

許漏水；護筒中心與樁位中的偏差應≤50mm。

③泥漿護壁鉆孔。鉆孔時應在孔中注入泥漿，并始終保持泥漿液面

高于地下水位1.0m以上。因孔內泥漿比水重，泥漿所產生的液柱

壓力可平衡地下水壓力，并對孔壁有一定的側壓力，成為孔壁的

一種液態支撐。同時，泥漿中膠質顆粒在泥漿壓力下，滲入孔壁

表層孔隙中，形成一層泥皮，從而可以防止塌孔，保護孔壁。泥

漿除護壁作用外，還具有攜渣、潤滑鉆頭、降低鉆頭發熱、減少

鉆進阻力等作用。

如在粘土、亞粘土層中鉆孔時，可在孔中注進清水，以原土造漿

護壁、排渣。當穿砂夾層時，為防止塌孔，宜投入適量粘土以加大泥

漿稠度；如在砂夾層較厚或砂土中鉆孔時，則應采用制備泥漿注入孔

內。

泥漿主要是膨潤土或粘土和水的混合物，并根據需要摻入少量其

他物質。泥漿的粘度應控制適當，粘度大，攜帶土屑能力強，但會影

響鉆進速度；粘度小，則不利護壁和排渣。泥漿的稠度也應合適，雖

稠度大，護壁作用也大，但其流動性變差，且還會給清孔和澆注混凝

土帶來困難。一般注入的泥漿相對密度宜控制在1.1~1.15之間，排出

的泥漿相對密度宜為1.2~1.4.此外，泥漿的含砂率宜控制在6%以內，

因含砂率大會降低粘度，增加沉淀，使鉆頭升溫，磨損泥漿泵。

鉆孔進尺速度應根據土層類別、孔徑大小、鉆孔深度和供水量確

定。對于淤泥和淤泥質土不宜大于1m/min，其他土層以鉆機不超負

荷為準，風化巖或其他硬土層以鉆機不產生跳動為主。

④清孔。鉆孔深度達到設計要求后，必須進行清孔。清孔之目的是

清除鉆渣和沉淀層，同時也為泥漿下澆注混凝土創造良好條件，

確保澆注質量。以原土造漿的鉆孔，可使鉆機空鉆不進，同時射

水，待排出泥漿的相對密度降到1.1左右，可認為清孔已合格。以

注入制備泥漿的鉆孔，可采用換漿法清孔，待換出泥漿的相對密

度小于1.15~1.25時方可認為合格。

清孔結束時孔底泥漿沉淀物不可過厚，若孔底沉渣或淤泥過厚，

則有可能在澆注混凝土時被混入樁尖混凝土中，導致樁的沉降量增

大，而承載力降低。因此，規定要求端承樁的沉渣厚度不得大于

50mm，摩擦端承樁和端承摩擦樁的沉渣厚度不得大于100mm，摩擦

樁的沉渣厚度不得大于300mm。

2）混凝土澆注（圖3.24）

樁孔鉆成并清孔完畢后，應立即吊放鋼筋籠和澆注水下混凝土。水

下澆注混凝土通常采用導管法，其施工工藝如下：

①吊放鋼筋籠，就位固定。樁孔內配置鋼筋的長度一般為樁長的

1/2~1/3。當鋼筋全長超過12m時，鋼筋籠宜分段制作，分段吊放，

接頭處用焊接連接，并使主筋接頭在同一截面中數量≤50%，兩接

頭錯開≥500mm。為增加鋼筋籠的縱向剛度和灌注樁的整體性，

每隔2m焊1？12的加強環箍筋，并要保證有60~80mm鋼筋保護

層的措施（如設置定位鋼筋環或混凝土墊塊）。吊放鋼筋籠前要檢

查鋼筋施工是否符合設計要求；吊放時要細心輕放，切不可強行

下插，以免產生回擊落土；吊放完畢并經檢查符合設計標高后，

將鋼筋籠加以臨時固定（如綁在護筒或樁架上），以防移動。

②吊放導管，水下澆注混凝土。水下澆注混凝土采用“導管法”施

工，其施工方法詳見4.3.8.2。

③混凝土澆注完畢，拔除導管。當混凝土連續澆注至設計標高后，

拔除導管，樁基混凝土澆注完畢。

水下澆注的混凝土強度等級不得低于c20；混凝土必須具有良

好的和易性，坍落度一般采用180~220mm，細骨料盡量選用中砂（含

砂率宜為40%~45%），粗骨料粒徑不宜大于40mm，并不宜大于鋼筋

最小凈距的1/3和導管內徑的1/6~1/4；鋼筋籠放入樁孔后4h內必須

澆注混凝土；水下澆注混凝土應連續進行不得中斷；混凝土實際灌注

量不得小于計算體積；同一配合比試塊數量每根樁不得少于1組。

3）施工中長遇問題及處理方法

泥漿護壁成孔灌注樁施工中，常會遇到護筒冒水、鉆孔傾斜、孔壁塌

陷和頸縮等問題，其原因和處理方法簡述如下：

①護筒冒水。施工中發生護筒外壁冒水，如不及時采取防止措施，

將會引起護筒傾斜、位移、樁孔偏斜，甚至產生地基下沉。護筒

冒水的原因，是由于埋設護筒時周圍填土不密實，或者起落鉆頭

時碰動護筒。處理方法是，若在成孔施工開始時就發現護筒冒水，

可用粘土在護筒四周填實加固；若在護筒已嚴重下沉或位移時發

現護筒冒水，則應返工重埋。

②孔壁縮頸。當在軟土地區鉆孔，尤其在地下水位高、軟硬土層交

界處，極易發生頸縮。，施工過程中，如遇鉆桿上提或鋼筋籠下放

受阻現象時，就表明存在局部頸縮。孔壁頸縮的原因，是由于泥

漿相對密度不當，樁的間距過密，成樁的施工時間相隔太短，鉆

頭磨損過大等造成。處理方法是，采取將泥漿相對密度控制在1.15

左右，施工時要跳開1~2個樁位鉆孔，成樁的施工間隔時間要超

過72h，鉆頭要定時更換等措施。

③孔壁塌陷。在鉆孔過程中，如發現孔內冒細密水泡，或護筒內的

水位突然下降，這些都表明有孔壁塌陷的跡象。塌孔會導致孔底

沉淀增加，混凝土灌注量超方和影響鄰樁施工。孔壁塌陷的原因，

是由于土質松散，泥漿護壁不良（泥漿過稀或質量指標失控）；泥

漿吸出量過大，護筒內水位高度不夠；鉆桿剛度不足引起晃動而

導致碰撞孔壁和下鋼筋籠時碰撞孔壁等引起的。處理方法是，如

在鉆進中出現塌孔時，首先應保持孔內水位，并可加大泥漿相對

密度，減少泥漿泵排出量，以穩定孔壁；如塌孔嚴重，或泥漿突

然漏失時，應停鉆并在判明塌孔位置和分析原因后，立即回填砂

和粘土混合物到塌孔位置以上1~2m，待回填物沉淀密實，孔壁穩

定后再進行鉆孔。

④鉆孔傾斜。鉆孔時由于鉆桿不垂直或彎曲，土質松軟不一，遇上

孤石或舊基礎等原因，都會引起鉆孔傾斜。處理方法是，如鉆孔

時發現鉆桿有傾斜，應立即停鉆，檢查鉆機是否穩定，或是否有

地下障礙物，排除這些因素后，改用慢鉆速，并提動鉆頭進行掃

孔糾正，以便削去“臺階”；如用上述方法糾正無效，應在回填砂

和粘土混合物至偏斜處以上1~2m，沉淀密實后，重新進行鉆孔施

工。

水下澆筑混凝土

在深基礎、沉井、沉箱和鉆孔樁的封底以及地下連續墻等的施工

中，當地下水滲透量較大時，大量抽水又會影響地基，這時可直接在

水下澆注混凝土。在水下或泥漿中澆筑混凝土，目前常用導管法。

導管直徑一般為250~300mm（至少為粗骨料最大粒徑的5倍），每

節長約3m，各節間用法蘭盤螺栓連接并加密封圈。導管用起重機吊

住，可以升降，移動。

澆注前，導管下口先用球塞堵住，并從管子中用繩子或鐵絲吊住，

塞子可用木、橡膠等制作。開始澆注時，導管下口下沉到距地基表面

約300mm處，太小則容易堵塞。第一次灌入導管內的混凝土必須經

過嚴格計算，要求混凝土澆入坑基后能封住管口并滿足導管口埋入混

凝土內500mm以上。管口如埋入太淺則導管內易進水，如太深則導

管內混凝土不易壓出。為了使管內混凝土能順利壓出，管內混凝土頂

面應高出地下水面2.5m左右。

當管中混凝土的體積和高度滿足上述要求后，即可剪短鐵絲，球塞

被管中混凝土沖開，混凝土就進入水中。如用木塞，這時木塞即浮起

回收，次過程稱開管。以后邊連續澆注混凝土，邊將導管緩緩提起，

并注意導管下口始終埋入混凝土內。澆注速度以提升導管0.5~3m/h，

澆注強度每個導管可達15m3/h。

在整個澆注過程中，應避免水平方向移動導管，開管以后應連續澆

注，防止堵管。一旦發生堵管，如在半小時內無法排除，則應立即換

插備用導管，插入深度也應在500mm以上，避免松軟夾層。混凝土

接近設計標高時，可將導管提起，換插別處繼續澆注。澆注完畢后應

清除頂面與水接觸的厚約200mm的一層松軟混凝土。

如水下結構部分的面積較大時，可用幾根導管同時澆筑。