混凝土灌注桩施工流程及注意事项

（一） 概述

1.灌注桩类型

钻孔灌注桩是用钻（冲或抓）孔机械在岩土中先钻成桩孔，然后在孔内放入钢筋笼，再灌注桩身混凝土而筑成的深基础。

钻孔灌注桩按其支承岩土的种类和荷载抵抗力的主要分量进行分类，见图11-9。钻孔桩按其功能分为均质土中摩擦桩、端承于硬土的硬土桩和端承于岩石的岩石桩三种主要类型。

2.成桩机械设备

（1）钻孔机械。有如CZ—22 型冲击钻机、CZF—1200 型冲霹反循环钻机、CZ—1000 型冲抓钻机、GJD—1500 型钻机、SPJ—300 型钻机、QZ—150 型钻机、QZ—3 型钻机等可供选用。

（2）泥浆搅拌机。如JW—180 型、2m3卧式双轴型等。

（3）混凝土搅拌机。如JZC—350 型搅拌机。

（4）泥浆泵与砂石泵。泥浆泵有4PH 型、3PH 型、3PNL型等型号；砂石泵有4PS、6PSA型、6BS—220 型等。

（5）泥浆净化机。如JHB—100 型。

（6）空压机。如VY—9/7 型、ZV—6/8 型等。

（7）汽车吊与汽车。汽车吊有QY—8 型、QY—16 型等型号。汽车有5t 自卸汽车与1.5t双排座汽车等。

图11-9　钻孔桩的主要类型

（a）均匀土中的摩擦桩；（b）端承于硬土的桩；（c）端承于岩石的桩

（8）灌注导管。有螺纹式灌注导管与卡口式灌注导管。后者连接速度快，使用方便，劳动强度低，能大大提高灌注效率，是目前较为理想的灌注工具。

（二） 钻孔灌注桩施工

1.施工前的准备工作

（1）施工现场。施工前应根据施工地点的水文、工程地质条件及机具、设备、动力、材料、运输等情况，布置施工现场。

1）场地为旱地时，应平整场地、清除杂物、换除软土、夯打密实。钻机底座应布置在坚实的填土上。

2）场地为陡坡时，可用木排架或枕木搭设工作平台。平台应牢固可靠，保证施工顺利进行。

3）场地为浅水时，可采用筑岛法，岛顶平面应高出水面1～2m。

4）场地为深水时，根据水深、流速、水位涨落、水底地层等情况，采用固定式平台或浮动式钻探船。

（2）灌注桩的试验（试桩）。灌注桩正式施工前，应先打试桩。试验内容包括：荷载试验和工艺试验。

1）试验目的。选择合理的施工方法、施工工艺和机具设备；验证桩的设计参数，如桩径和桩长等；鉴定或确定桩的承载能力和成桩质量能否满足设计要求。

2）试桩施工方法。试桩所用的设备与方法，应与实际成孔成桩所用者相同；一般可用基桩作试验或选择有代表性的地层或预计钻进困难的地层进行成孔、成桩等工序的试验、着重查明地质情况，判定成孔、成桩工艺方法是否适宜；试桩的材料与截面、长度必须与设计相同。

3）试桩数目。工艺性试桩的数目根据施工具体情况决定；力学性试桩的数目，一般不少于实际基桩总数的3%，且不少于两根。

4）荷载试验。灌注桩的荷载试验，一般应作垂直静载试验和水平静载试验。

垂直静载试验的目的是测定桩的垂直极限承载力，测定各土层的桩侧极摩擦阻力和桩底反力，并查明桩的沉降情况。试验加载装置，一般采用油压千斤顶。千斤顶的加载反力装置可根据现场实际条件而定，一般均采用锚桩横梁反力装置。加载与沉降的测量与试验资料整理可参照有关规定。

水平静载试验的目的是确定桩的容许水平荷载作用下的桩头变位（水平位移和转角），一般只有在设计要求时才进行。

（3）编制施工流程图。为确保钻孔灌注桩施工质量，使施工按规定程序有序地进行作业，应编制钻孔灌注桩施工流程图。

（4）测量放样。根据建设单位提供的测量基线和水准点，由专业测量人员制作施工平面控制网。采用极坐标法对每根桩孔进行放样。为保证放样准确无误，对每根桩必须进行三次定位，即第一次定位挖、埋设护筒；第二次校正护筒；第三次在护筒上用十字交叉法定出桩位。

（5）埋设护筒。埋设护筒应准确稳定。护筒内径一般应比钻头直径稍大；用冲击或冲抓方法时，约大20cm，用回转法者，约大10cm。护筒一般有木质、钢质与钢筋混凝土三种材质。

护筒周围用黏土回填并夯实。当地基回填土松散、孔口易坍塌时，应扩大护筒坑的挖埋直径或在护筒周围填砂浆混凝土。护筒埋设深度一般为1～1.5m；对于坍塌较深的桩孔，应增加护筒埋设深度。

（6）制备泥浆。制浆用黏土的质量要求、泥浆搅拌和泥浆性能指标等，均应符合有关规定。泥浆主要性能指标：比重1.1～1.15，黏度10～25s，含砂率小于6%，胶体率大于95%，失水量小于30mL/min，pH 值7～9。

2.造孔

（1）造孔方法。钻孔灌注桩造孔常用的方法有：冲击钻进法、冲抓钻进法、冲击反循环钻进法、泵吸反循环钻进法、正循环回转钻进法等，成孔的工艺方法及适用范围见表11-10。

表11-10　常见钻孔灌注桩成孔工艺、方法及适用范围

（2）造孔。施工平台应铺设枕木和台板，安装钻机应保持稳固、周正、水平。开钻前提钻具，校正孔位。造孔时，钻具对准测放的中心开孔钻进。施工中应经常检测孔径、孔形和孔斜，严格控制钻孔质量。出渣时，及时补给泥浆，保证钻孔内浆液面的泥浆稳定，防止塌孔。

根据地质勘探资料、钻进速度、钻具磨损程度及抽筒排出的钻渣等情况，判断换层孔深。如钻孔进入基岩，立即用样管取样。经现场地质人员鉴定，确定终孔深度。终孔验收时，桩位孔口偏差不得大于5cm，桩身垂直度偏斜应小于1%。当上述指标达到规定要求时，才能进入下道工序施工。

（3）清孔。

1）清孔的目的。清孔的目的是抽、换孔内泥浆，清除孔内钻渣，尽量减少孔底沉淀层厚度，防止桩底存留过厚沉淀砂土而降低桩的承载力，确保灌注混凝土的质量。

终孔检查后，应立即清孔。清孔时应不断置换泥浆，直至灌注水下混凝土。

2）清孔的质量要求。清孔的质量要求是应清除孔底所有的沉淀砂土。当技术上确有困难时，允许残留少量不成浆状的松土，其数量应按合同文件的规定。清孔后灌注混凝土前，孔底500mm以内的泥浆性能指标为：含砂率为8%。比重应小于1.25，漏斗黏度不大于28s。

3）清孔方法。常用的清孔方法有正循环清孔、泵吸反循环清孔、空压机清孔和掏渣清孔等。

正循环清孔适用于淤泥层、砂土层和基岩施工的桩孔，孔径一般小于800mm。其方法是在终孔后，将钻头提离孔底10～20cm空转，并保持泥浆正常循环。输入比重为1.10～1.25 的较纯的新泥浆循环，把钻孔内悬浮钻渣较多的泥浆换出。根据孔内情况，清孔时间一般为4～6h。

泵吸反循环清孔适用于孔径600～1500mm及更大的桩孔。清孔时，在终孔后停止回转，将钻具提离孔底10 ～15cm，反循环持续到满足清孔要求为止。清孔时间一般为8～15min。

空压机清孔的原理与空压机抽水洗井的原理相同，适用于各种孔径、深度大于10m各种钻进方法的桩孔。一般是在钢筋笼下入孔内后，将安有进气管的导管吊入孔中。导管下入深度距沉渣面30～40cm。由于桩孔不深，混合器可以下到接近孔底，以增加沉没深度。清孔开始时，应向孔内补水。清孔停止时，应先关风后断水，防止水头损失而造成塌孔。送风量由小到大，风压一般为0.5～0.7MPa。

掏渣清孔时，干钻施工的桩孔不得用循环液清除孔内虚土，应采用掏渣或加碎石夯实的办法。

3.钢筋笼制作与安装

（1）一般要求。

1）钢筋的种类、钢号、直径应符合设计要求。钢筋的材质应进行物理力学性能或化学成分的分析试验。

2）制作前应除锈、调直（螺旋筋除外）。主筋应尽量用整根钢筋。焊接的钢材，应作可焊性和焊接质量的试验。

3）当钢筋笼全长超过10m时，宜分段制作。分段后的主筋接头应互相错开，同一截面内的接头数目不多于主筋总根数的50%，两个接头的间距应大于50cm。接头可采用搭接、绑条或坡口焊接。加强筋与主筋间采用点焊连接，箍筋与主筋间采用绑扎方法。

（2）钢筋笼的制作。制作钢筋笼的设备与工具有：电焊机、钢筋切割机、钢筋圈制作台和钢筋笼成型支架等。钢筋笼的制作程序如下：

1）根据设计，确定箍筋用料长度；将钢筋成批切割好备用。

2）钢筋笼主筋保护层厚度一般为6～8cm；绑孔或焊接钢筋混凝土预制块，焊接环筋；环的直径不小于10mm，焊在主筋外侧。

3）制作好的钢筋笼在平整的地面上放置，应防止变形。

4）按图纸尺寸和焊接质量要求检查钢筋笼 （内径应比导管接头外径大100mm 以上）。不合格者不得使用。

（3）钢筋笼的安装。钢筋笼安装用大型吊车起吊，对准桩孔中心放入孔内。如桩孔较深，钢筋笼应分段加工，在孔口处进行对接。采用单面焊缝焊接，焊缝应饱满，不得咬边夹渣。焊缝长度不小于10d （d 为钢筋直径）。为了保证钢筋笼的垂直度，钢筋笼在孔口按桩位中心定位，使其悬吊在孔内。

下放钢筋笼应防止碰撞孔壁。如下放受阻，应查明原因，不得强行下插。一般采用正反旋转，缓慢逐步下入。安装完毕后，经有关人员对钢筋笼的位置、垂直度、焊缝质量、箍筋点焊质量等全面进行检查验收，合格后才能下导管灌注混凝土。

4.混凝土的配制与灌注

（1）混凝土配制要求。

1）水泥除应符合国家标准外，其按标准方法规定的初凝时间不宜小于3～4h。

2）桩身混凝土，密度一般为2300～2400kg/m3、水泥强度等级不低于42.5、水泥用量不得少于360kg/m3。

3）混凝土坍落度一般为18～22cm。

4）粗骨料可选用卵石或碎石，最大粒径应小于40mm，并不得大于导管直径的1/6～1/8 和钢筋小净距的1/3，一般用5 ～40mm 为宜。细骨料宜采用质地坚硬的天然中、粗砂。

5）为使混凝土有较好的和易性，混凝土含砂率宜采用40%～45%，并宜选用中、粗砂；水灰比应小于0.5。

6）混凝土拌和用水，与水泥起化学作用的水达到水泥质量的15%～20%即可。多余的水只起润滑作用，即搅成混凝土具有和易性。混凝土灌注完毕后，多余水逐渐蒸发，在混凝土中留下小气孔，气孔越多，强度越低，因此要控制用水量。洁净的天然水和自来水都可使用。

7）添加剂为改善水下混凝土的工艺性能，加速施工进度和节约水泥，可在混凝土中掺入添加剂。其种类、加入量按设计要求确定。

（2）灌注混凝土。灌注混凝土要严格按照GBJ 202—83 中有关规定进行施工。混凝土灌注分为干孔灌注和水下灌注，一般均采用导管灌注法。

混凝土灌注是钻孔灌注桩的重要工序，应予特别注意。钻孔应经过质量检验合格后，才能进行灌注工作。

1）灌注导管。灌注导管用钢管制作，导管壁厚不宜小于3mm，直径宜为200～300mm。每节导管长度为：导管下部第一根为4000～6000mm，导管中部为1000～2000mm，导管上部为300～500mm。密封形式采用橡胶圈或橡胶皮垫。适用桩径为600～1500mm。

2）导管顶部应安装漏斗和贮料斗。漏斗安装高度应适应操作的需要，在灌注到最后阶段时，能满足对导管内混凝土柱高度的需要，以保证上部桩身的灌注质量。混凝土柱的高度一般在桩底低于桩孔中水面时，应比水面到少高出2m。漏斗与贮料斗应有足够的容量来贮存混凝土，以保证首批灌入的混凝土量能达到1～1.2m的埋管高度。

3）灌注顺序。灌注前，应再次测定孔底沉渣厚度。如厚度超过规定，应再次进行清孔。当下导管时，导管底部与孔底的距离以能放出隔水塞和混凝土为原则，一般为30～50cm。桩径小于600mm时，可适当加大导管底部至孔底距离。

首批混凝土连续不断地灌注后，应有专人测量孔内混凝土面高度，并计算导管埋置深度，一般控制在2～6m，不得小于1m 或大于6m；严禁导管提出混凝土面；应及时填写水下混凝土灌注记录。如发现导管内大量进水，应立即停止灌注，查明原因，处理后再灌注。

水下灌注必须连续进行，严禁中途停灌。灌注中，应注意观察管内混凝土下降和孔内水位变化情况，及时测量孔内混凝土面上升高度和分段计算充盈系数 （充盈系数应在1.1～1.2 之间），不得小于1。

导管提升时，不得挂住钢筋笼，可设置防护三角形加筋板或设置锥形法兰护罩。

灌注将结束时，由于导管内混凝土柱高度减小，超压力降低，而导管外的泥浆及所含渣土稠度增加，比重增大。出现混凝土顶升困难时，可以小于300mm 的幅度上下串动导管，但不许横向摆动，确保灌注顺利进行。

终灌时，考虑到泥浆层的影响，实灌桩顶混凝土面应高于设计桩顶0.5m以上。

施工过程中，要协调混凝土配制、运输和灌注各个工序的合理配合，保证灌注连续作业和灌注质量。

（三） 工程质量控制与验收

1.常见故障及处理措施

混凝土灌注桩常见故障及处理措施见表11-11。

2.工程质量控制

混凝土灌注桩是一种深入地下的隐蔽工程，其质量不能直接进行外观检查。如果在上部工程完成后发现桩的质量问题，要采取必要的补救措施以消除隐患是非常困难的。所以在施工的全过程中，必须采取有效的质量控制措施，以确保灌注桩质量完全满足设计要求。灌注桩质量包括桩位、桩径、桩斜、桩长、桩底沉渣厚度、桩顶浮渣厚度、桩的结构、混凝土强度、钢筋笼，以及有否断桩夹泥、蜂窝、空洞、裂缝等内容。

（1）桩位控制。施工现场泥泞较多，桩位定好后，无法长期保存，护筒埋设以后尚需校对。为确保桩位质量，可采取精密测量方法，即用经纬仪定向，钢皮尺测距的办法定位。护筒埋设时，再次进行复测。

（2）桩斜控制。埋设护筒采用护筒内径上下两端十字交叉法定心，通过两中心点，能确保护筒垂直。钻机就位后，钻杆中心悬垂线通过护筒上下两中心点，开孔定位即能确保准确、垂直。回转钻进时要匀速给进。当土层变硬时应轻压、慢给进、高转速；当钻具跳动时，应轻压、低转速。必要时，采用加重块配合减压钻进。遇较大块石，可用冲抓锥处理。冲抓时提吊钢绳不能过度放松。及时测定孔斜，保证孔率小于1%。发现孔斜过大，立即采取纠斜措施。

（3）桩径控制。根据地层情况，合理选择钻头直径，对桩径控制有重要作用。在黏性土层中钻进，钻孔直径应比钻头直径大5cm 左右。随着土层中含砂量的增加，孔径可比钻头直径大10cm。在砂层、砂卵石等松散地层，为防止坍塌掉块而造成超径现象，应合理使用泥浆。

表11-11　混凝土灌注桩常见故障及处理措施

（4）桩长控制。施工中对护筒口高程与各项设计高程都要搞清，正确进行换算。土层中钻进，锥形钻头的起始点要准确无误，根据不同土质情况进行调整。机具长度丈量要准确。冲击钻进或冲击反循环钻进要正确丈量钢绳长度，并考虑负重后的伸长值，发现错误应及时更正。

（5）桩底沉渣控制。土层、砂层或砂卵石层钻进，一般用泥浆换浆方法清孔。应合理选择泥浆性能指标，换浆时，返出钻孔的泥浆比重应小于1.25，才能保持孔底清洁无沉渣。

（6）桩顶控制。灌注的混凝土，通过导管从钻孔底部排出，把孔底的沉渣冲起并填补其空间，随着灌注的继续，混凝土柱不断升高，由于沉渣比重较混凝土小，始终浮在最上面，形成桩顶浮渣。浮渣的密实性较差，与混凝土有明显区别。当混凝土灌注至最后一斗时，应准确探明浮渣厚度，计算调整末斗混凝土容量。灌注完以后再复查桩顶高度，达到设计要求时将导管拆除，否则应补料。

（7）混凝土强度控制。根据设计配合比，进行混凝土试配，快速保养检测。对混凝土配合比设计进行必要的调整。

灌注过程中，经常观察分析混凝土配合比，及时测试坍落度。为节约水泥可加入适量的添加剂，减少加水量，提高混凝土强度。

严格按规定作试块，应在拌和机出料口取样，保证取样质量。

（8）桩身结构控制。制作钢筋笼不能超过规范允许的误差，包括主筋的搭接方式、长度。定心块是控制保护层厚度的主要措施，不能省略。钢筋笼的全部数据都应按隐蔽工程进行验收、记录。钢筋笼底应制成锥形，底面用环筋封端，以便顺利下放。起吊部位可增焊环筋，提高强度。起吊钢绳应放长，以减少两绳夹角，防止钢盘笼起吊进变形。确保导管密封良好，灌注时串动导管进口提高不能过多，防止夹泥、断桩等质量事故发生。如发生这些事故，应将导管全部提出，处理好以后再下入孔内。

（9）原材料控制。

1）对每批进场的钢筋应严格检查其材质证明文件，抽样复核钢筋的机械性能，各项性能指标均符合设计要求才能使用。

2）认真检查每批进场的水泥强度等级、出厂日期和出厂实验报告。使用前，对出厂水泥、砂、石的性能进行复核，并作水下混凝土试验。严禁使用不合格或过期硬化水泥。

3.工程质量检查验收

工程施工结束后，应按GBJ 202—83 《地基与基础工程施工及验收规范》有关规定，对桩基工程验收。

桩基工程验收时，应提交下列资料：

（1）桩位测量放线图。

（2）工程地质勘察报告。

（3）材料试验记录。

（4）桩的制作和打入记录。

（5）桩位的竣工平面图 （基坑开挖至设计标高的桩位图）。

（6）桩的净荷载和动荷载试验资料和确定桩灌入度的记录。