泥浆护壁成孔灌注桩，施工指南

泥浆护壁成孔灌注桩是在成孔过程中采用泥浆护壁的方法，通过循环泥浆将钻头切削下的土渣排出孔外而成孔，而后吊放钢筋笼，水下灌注混凝土成桩。这类灌注桩能够解决孔壁塌落、钻机磨损以及沉渣过多等问题，适用于有地下水和无地下水的土层。

泥浆护壁成孔灌注桩可分为正、反循环钻孔灌注桩，冲击成孔灌注桩和旋挖成孔灌注桩。其中，冲击成孔灌注桩是利用冲击钻机通过机架、卷扬机把带刃的重钻头（冲锤）提高到一定高度，靠自由下落的冲击力切削破碎岩层或冲击土层成孔；旋挖成孔灌注桩是通过旋挖钻机施工的一种成孔方式。

泥浆护壁成孔是用泥浆保护孔壁、防止塌孔和排出土渣而成孔，不同土质和地下水位高低都适用，多用于含水量高的软土地区。成孔机械有回转钻机、潜水钻机、冲击钻等，其中以回转钻机应用最多。

1）成孔机械及工艺

回转钻机是由动力装置带动有钻头的钻杆转动，由钻头切削土壤。切削形成的土渣通过泥浆循环排出桩孔。根据泥浆循环方式的不同，分为正循环回转钻机和反循环回转钻机。

正循环回转钻机成孔时，泥浆由钻杆内部注入，从钻杆底部喷出，携带钻下的土渣沿孔壁向上经孔口带出并流入沉淀池，沉淀后的泥浆流入泥浆池再注入钻杆，由此进行循环。正循环回转钻机成孔工艺原理如图5.18（a）所示，步履式正循环冲击钻机如图5.18（b）所示。

图5.18　正循环回转钻机成孔

反循环回转钻机成孔时，泥浆由钻杆与孔壁间的间隙流入钻孔，由砂石泵在钻杆内形成真空，使钻下的土渣由钻杆内腔吸出至地面而流向沉淀池，沉淀后再流入泥浆池。反循环回转钻孔成孔工艺的泥浆上流的速度较高，排放土渣的能力强。反循环回转钻机成孔工艺原理如图5.19（a）所示，反循环回转钻机如图5.19（b）所示。

图5.19　反循环回转钻机成孔

2）泥浆护壁

（1）泥浆的作用

泥浆具有保护孔壁、防止塌孔、排出土渣及冷却与润滑钻头的作用，其中以护壁作用最为主要。钻进过程中，护壁泥浆与钻孔的土屑混合，边钻边排出携带土屑的泥浆。当钻孔达到规定深度后，运用泥浆循环进行孔底清渣。

（2）泥浆的组成

泥浆是由高塑性黏土或膨润土和水拌和的混合物，也可掺入加重剂、分散剂、增黏剂及堵漏剂等掺合剂。泥浆一般在现场制备，有些黏性土在钻进过程中可形成适合护壁的浆液，则可利用其作为护壁泥浆，即“自造泥浆”。泥浆制备池如图5.20所示。

图5.20　泥浆制备池

3）施工顺序及方法

（1）埋设钢护筒

钢护筒是保证钻机沿着桩位垂直方向顺利钻孔的辅助工具，可以保护孔口和提高桩孔内的泥浆水头，防止塌孔。在杂填土或松软土层中钻孔时，应在桩位处埋设钢护筒，以起定位、保护孔口、维持水头等作用。钢护筒内径应比钻头大100 mm，埋入土中不少于1 m，如图5.21所示。

图5.21　埋设钢护筒

（2）泥浆制备

护壁泥浆是由高塑性黏土或膨润土与水拌和的混合物，还可在其中掺入加重剂、分散剂、增黏剂及堵漏剂等，如图5.22所示。

图5.22　泥浆制备

（3）泥浆注入

黏土中可采用清水钻进、自造泥浆护壁；砂土中则应注入制备泥浆，注入泥浆比重控制在1.1左右，排出泥浆比重宜为1.2～1.4。钻进过程中，应保持护筒内泥浆水位高于地下水位。

（4）第一次清孔

钻孔达到设计标高后应进行清孔。以原土造浆的钻孔可用“射水法”，即钻杆只转不进（空转），待泥浆比重降至1.1左右；注入制备泥浆的钻孔则应采用“换浆法”清孔，至换出的泥浆比重1.15时方为合格。

（5）吊放钢筋笼及导管

筋笼加工应符合设计要求。钢筋笼制作、运输和吊装过程中应采取适当的加固施，防止变形。直径在1.2 m内的钢筋笼制作同一般灌注桩；大直径和长度大的钢筋笼，一般在主筋内侧每隔2.5 m加设一道25～30 mm加强箍，每隔一箍在箍内设一道井字加强支撑，与主筋焊接组成骨架，便于吊运，如图5.23所示。

图5.23　钢筋笼的成型与加固（单位：cm）

钢筋笼长度超过10 m应分段拼接，每节主筋为通长钢筋，接头对焊连接，主筋与箍筋点焊固定，主筋保护层厚70 mm，平整度误差不大于50 mm，四侧主筋每隔5 m设置耳环。钢筋笼就位应采用小型吊运机具或起重机进行，上下节主筋采用帮条双面焊连接，如图5.24所示。

吊放钢筋笼入孔时，不得碰撞孔壁，就位后应采取加固措施固定钢筋笼的位置，如图5.25所示。钢筋笼吊放施工如图5.26所示。

图5.24　大直径灌注桩钢筋笼加工

图5.25　钢筋笼吊放

图5.26　钢筋笼吊放施工流程

（6）下放导管

①导管内壁应光滑圆顺，直径宜为20～30 cm，节长宜为2 m。

②导管不得漏水，使用前应试拼、试压。

③导管轴线偏差不宜超过孔深的0.5%，且不宜大于10 cm（沉桩垂直度0.5%）。

④导管采用法兰盘接头宜加锥形活套，采用螺旋丝扣型接头时必须有防止松脱装置。

（7）第二次清孔(https://www.xing528.com)

在钢筋笼和导管安放后、水下混凝土浇筑前进行，在导管顶部安放泵及皮笼，用泵将泥浆压入导管内，再从孔底沿着导管外置换沉渣。第二次清孔标准：孔深达到设计要求，沉渣厚度在100 mm以内。

（8）浇筑水下混凝土

水下混凝土浇筑必须在与周围环境水隔离的条件下进行。水下混凝土浇筑的方法很多，最常用的是导管法。导管法采用的主要机具有导管、漏斗和储料斗、隔水球。浇筑水下混凝土原理及施工如图5.27、图5.28所示。

图5.27　浇筑水下混凝土施工原理

图5.28　浇筑水下混凝土施工

泥浆护壁灌注桩施工要点和构造要求如下：

①使用的隔水球应有良好的隔水性能，并应保证顺利排出（大桩径用隔水球，小桩径用封口板）。

②开始灌注混凝土时，导管底部至孔底的距离宜为300～500 mm；导管一次埋入混凝土灌注面以下不应少于1.0 m；导管埋入混凝土深度宜为2～6 m。

③灌注水下混凝土必须连续施工，并应控制提拔导管速度，严禁将导管提出混凝土灌注面。灌注过程中的故障应记录备案。

④为防止钢筋骨架上浮，当灌注的混凝土顶面距钢筋骨架底端1 m左右时，应降低混凝土的灌注速度。当混凝土拌合物上升至骨架底口4 m以上时，提升导管，使其底口高于骨架底部2 m以上，即可恢复正常灌注速度。

⑤灌注的桩顶标高应比设计高出一定高度，一般为0.5～1.0 m，以保证混凝土强度。多余部分接桩前必须凿除，残余桩头应无松散层。

4）灌注桩桩头处理

灌注桩桩头处理如图5.29所示。

图5.29　灌注桩桩头处理

5）桩基检测

工程桩应进行单桩承载力和桩身完整性的抽样检测。

（1）单桩承载力检测

单柱承载力检测方法分为静载和动载两种。

①符合下列条件之一的桩应采用静载检测（图5.30）：

a.设计等级为甲级的桩基；

b.地质条件复杂、施工质量可靠性低；

c.在本地区采用的新桩型或新工艺；

d.群桩施工产生挤土效应。

抽检数量：不少于总桩数的1%，且不少于3根；当总桩数少于50根时，不少于2根。

图5.30　桩基静载检测

②对上一条规定之外的预制桩和满足高应变法适用检测范围的灌注桩，可采用高应变法进行动载检测，如图5.31所示。

检测数量：不宜少于总桩数的5%，且不得少于10根。

图5.31　桩基动载检测

③对受设备或现场条件限制无法进行单桩承载力检测的端承型大直径灌注桩，可采用钻芯法测定桩底沉渣厚度并钻取桩端持力层岩土芯样检验桩端持力层，如图5.32所示。

检测数量：不应少于总桩数的5%，且不应少于10根。

图5.32　钻芯法基桩检测

（2）桩身完整性抽样检测

①检测方法。对端承型大直径灌注桩，应选用钻芯法或声波透射法，对总桩数的10%进行桩身完整性检测，如图5.33所示。

图5.33　桩身完整性检测（声波透射法）

②检测数量：

a.3桩或3桩以下的承台抽检桩数不得少于1根。

b.设计等级为甲级，或地质条件复杂、施工质量可靠性较低的灌注桩，抽检数量不应少于总桩数的30%，且不得少于20根。

c.其他桩基工程的抽检数量不应少于总桩数的20%，且不得少于10根。

d.地下水位以上且终孔后桩端持力层已通过核验的人工挖孔桩以及单节混凝土预制桩，抽检数量可适当减少，但不应少于总桩数的10%，且不应少于10根。