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冲击钻孔桩 施工技术及标准化相关要求 2012年10月 冲击钻孔桩概念 冲击钻成孔灌注桩是利用冲击式钻机把带 钻刃的、有较大质量的冲击钻头（冲锤） 提高，靠自由下落的冲击力来削切岩层或 冲挤土层，上下往复冲击将土石劈裂、劈 碎，部分碎渣和泥浆挤入孔壁中，大部分 成为泥渣随循环泥浆排出，最后灌注水下 混凝土成桩的方法。 冲击钻孔桩施工 适用的地层和土质 较广泛，对岩石地 质钻进效果好，当 钻进普通土质时， 进度相比较其它方 法较慢。 对于黏性土、砂类 土以及软弱岩层， 旋挖钻的钻进速度 较快，更适用。 钻孔桩施工工艺流程图： 施工过程模拟动画 第一部分 施工准备  1、前期准备工作 ①场地平整： 开工前应平整场地，地面标高不足设计桩 顶标高时通过填土或提高钢护筒至设计桩顶 标高。每个墩位设一个工作平台，必须满足 钻机就位、吊放钢筋笼以及砼运输灌注的平 面位置要求； ②钻机就位： 钻机摆放位置根据现场实际确定，必须 安设平稳、牢固。同时对钻机的及其配套 设备进行全面检查（卷扬机、钢丝绳、钻 头、泥浆泵、测绳等），钢丝绳断丝超过 5%时必须进行更换。 ③泥浆池开挖及防护 ④其他相关准备工作： 包括准备渣样盒及渣样袋，测锤、制作 探孔器等。 探孔器示意图 测锤 专用测锤的制作采用壁 厚3～4mm的圆形钢管， 直径为133mm，底部 使用厚3～4mm的薄钢 板封底，高度200mm ，内部使用砂子来调整 重量，使之能够达到理 想的比重值。测锤下端 为平底，上端为圆锥形， 顶部焊接螺帽，便于连 接标有刻度的专用的无 收缩测绳。  2、桩位放样 测定桩位和地面标高。桩位放样时， 桩的纵横向允许偏差满足验标要求，并 在桩的前后左右距中心2m处分别设置护 桩，以供随时检测桩中心和标高。每台 钻机配备检测过的测绳，以备随时检测 钻孔深度。  3、护筒埋设 护筒用6~8mm厚钢板制成，内径比桩径大 20~40cm。四周夯填粘土，护筒顶要高出地 面30cm以上（同时高出施工水位或地下水 位2m），护筒长度不小于（护筒长度2 -4米），护筒顶端留有高40厘米、宽20厘 米的出浆口。 4、泥浆制备 冲击钻机钻孔可将黏土加工后投入孔中， 利用钻头冲击造浆。 造浆后应试验全部性能指标，钻孔过程中 应随时检验泥浆比重和含砂率，并填写泥浆试验 记录表。对冲击钻孔的泥浆指标要求如下表所示： 钻孔方 式 地层情 况 泥浆性能指标 相对 密度 粘 度 （s） 含砂率 （%） 胶体率 （%） PH值 冲击 一般地 层 ~ 17~20 ≤4% ≥95 ＞ 第二部分 钻孔施工 1、钻进 1）开孔时要采用低档，确保开孔时不偏位，控制 进尺速度，待钻至护筒下1米后，再以正常速度钻 进； 2）应经常检查钻头直径，当钻头直径磨损较大时 （一般＞15mm）应修补、加焊钻头； 3）为防止钻孔影响相邻已灌注桩砼强度，采用“ 隔一钻一”方式；相邻桩开钻要相隔24h以上。 4）应随钻孔过程做好相关记录，留置好各地层渣 样核查地质情况。 2、成孔检查 钻孔灌注桩在成孔过程中及终孔后以及灌注混凝 土前，对钻孔进行阶段性的成孔质量检查。 ①、孔径和成孔倾斜率检测 桩成孔后，按照桩数的25%采用测壁仪进行成孔孔 径和成孔倾斜率的检测，剩余桩数采用自制钢筋检 孔器进行成孔检测，检孔器的直径、长度符合规范 要求。 ②孔深和孔底沉渣检测 孔深和孔底沉渣采用标准测锤检测，测 绳经检校过的钢尺进行校核。 3、第一次清孔 当钻孔达到设计高程后，经对孔径、孔深、孔位、竖直度进行检 查确认钻孔合格后，进行第一次清孔，清孔采用换浆法清孔，直至 孔内泥浆指标满足要求。清孔应达到以下标准：孔内排出或抽出的 泥浆手摸无2 ～ 3mm颗粒；泥浆比重～；含砂率小于4%；黏 度17 ～ 20s；浇筑水下砼前孔底沉渣厚度，柱桩不大于5cm，摩擦~ 桩不大于10cm。严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔。 在钢筋笼和导管安放完毕后、灌注水下混凝土前，再次检测桩 底沉渣厚度。若沉渣厚度超标，要立即进行第二次清孔，直至达到 上述标准，方可进行下道工序施工。 4、标准化相关要求： ①钻孔过程中应详细记录施工进展情况，填写钻 孔记录表，包括时间、高程、档位、进尺情况等； ②在成孔过程中和终孔后，要用检孔器验孔，检 孔器外径比钢筋笼外径大10cm，长度为桩径的 4~6倍。 渣样留取1 地质情况对照 ③每钻进2m（接近设计孔底高程时每）或在地层 变化处，应在出渣口捞取钻渣渣样，洗净后收进专用 渣样袋内保存，标明土类和高程，以供确定终孔高程； 第三部分 钢筋笼制作、安装及质量控制 1、钢筋笼的加工设备： 钢筋切断机、钢筋切割机、钢筋弯曲机、 钢筋调直机、钢筋镦粗机、滚丝机、电焊 机等。 2、 镦粗：指用压力使坯料高度减小而 直径（或横向尺寸）增大的工序。这 是塑性成形工步中最基本的成形方式。 该工艺可确保钢筋不因套丝而削弱截 面积，充分发挥母材强度，而且保持 连接快速、方便的特点。 　 工艺流程：钢筋端部镦粗→切削直螺纹 （采用砂轮切割机进行） →攻直螺纹 丝口（用专门的套丝机进行） →打毛 （砂轮机） 　 钢筋纵向主筋连接采用镦粗直螺纹套筒连接，主筋接头错 开布置，同一断面的接头不超过该截面钢筋总数的50%，接 头断面距离不小于1m。为保证镦粗钢筋的质量,每加工一根 镦粗直螺纹钢筋, 用通规和止规检测。钢筋下料时切口端 面应与钢筋轴线垂直, 不得有马蹄形或挠曲。镦粗头不得 有与钢筋轴线相垂直的横向表面裂纹。不合格的镦粗头应 切去后重新镦粗, 不得对镦粗头进行二次镦粗。 3、焊接要求： 钢筋笼箍筋采用 焊接，搭接长度要 满足要求，主筋焊 接使用502以上焊 条，焊缝饱满，无 砂眼，焊渣或焊瘤 要及时敲除。 2023/7/1327 成品钢筋笼 4、钢筋笼安装： 用于吊装的部位要加 强焊接质量。钢筋笼 安装时，一般用25T汽 车吊起吊，起吊时采 用三点起吊至孔口， 入孔时应对准钻孔中 心竖直插入，严防触 及孔壁； 钢筋笼安装 钢筋笼在清孔结束后，及时放入孔内，入孔后位置准确， 符合设计要求，并牢固定位。钢筋骨架底面高程偏差控制在 ±50mm，并采取设置防浮钢管与钻机底座联结、在钢筋笼底主 筋上对称加焊四根带钩防浮钢筋等有效措施防止钢筋笼在混凝 土灌注过程中上浮。 钢筋骨架制作和安放的允许偏差： 项 目 允许偏差 主筋间距(mm) ±10 箍筋间距(mm) ±20 骨架外径(mm) ±10 骨架保护层厚度(mm) ±10 骨架中心平面位置(mm) 10 骨架底面高程(mm) ±10 5、标准化相关要求： ①钢筋笼应采用模具标准化制作； ②钢筋笼每隔1~2m设置临时十字加劲撑以防 变形； ③每节骨架均应有半成品标志牌，标明墩号、 桩号、钢筋笼长度、节号及质量状况等； ④Φ25以上的Ⅱ级钢筋应采用镦粗直螺纹套 筒连接，接头必须按有关试验规范进行试验 和验收。 ⑤钢筋下料裁切时，应在砂轮切割机上切头 ~1mm，以保证端部平整； ⑥机械套筒连接时，必须使竖向主筋对号， 再同步拧紧套筒，使套筒两端正处于上下主 筋宜标明的画线上，否则应重新调整，以确 保钢筋的连接质量； ⑦丝头应有塑料保护套，不得由污染、生锈 及机械损伤； ⑧钢筋笼下放到位后，要对其顶端定位，防 止浇筑砼钢筋笼偏移、上浮，下放过程中要 留存影像资料。 钢筋笼制安注意事项： ①桩基钢筋笼安装作为直接影响桩基质量的 隐蔽工程，必须全程旁站并做好详细记录； ②必须严格控制钢筋笼的套筒连接质量； ③必须保证桩基检测管的焊接质量； ④必须对钢筋笼进行精确定位； ⑤钢筋笼安装完毕后应立即用木塞将检测管 管口封住； ⑥检测管内应注满清水。管口应高出设计桩 顶70cm~120cm。 钢筋笼偏位示意图 第四部分 水下砼灌注  1、灌桩前准备工作：  ①二次清孔:  安放钢筋笼与导管浇注水下混凝土间间 隔时间较长，孔底易产生新碴，待安放钢 筋笼及导管就序后，采用换浆法第二次清 孔，以达到置换沉渣的目的。施工中勤摇 动导管，改变导管在孔底的位置，保证沉 渣置换彻底。 钻孔灌注桩成孔质量标准（新规范）: 孔的中心偏位：群桩＜10cm，单桩＜5cm 孔 径：不小于设计桩径 倾 斜 度：＜1% 孔 深：支承桩：比设计超深不小 于5cm 沉 淀 厚 度：不大于设计规定，设计未规定时≤5cm 相 对 密 度：~ 黏 度：17~20Pa·s 含 砂 率：＜2% 胶 体 率：＞98% 泥浆三大指标检验仪器 检测泥浆比重 含砂率实验 ②导管水密试压试验 导管初次使用应做导管水密试验。在平整场地 内将整根导管进行拼装连接牢固后，将导管顶口 封闭，并留一注水孔，用水泵向导管内注满水后， 用气泵或空压机向导管内加压，试压压力宜为孔 底静水压力的倍，试压时间宜为2～3分钟， 压力表读数不降低，导管表面不滴水或漏气，即 表示导管水密性合格。如果存在漏水现象，则此 节导管为不合格导管，不能使用。水密试验结束 后，自下而上编号拆卸，以便在孔位导管安装时 对号组拼。 导管水密试验 试压压力计算 1、计算公式：P压=静=ρgh 其中：P压—试压压力（Pa） P静­—孔内最大静水压力（Pa） ρ—清孔后孔内泥浆比重，按1100kg/m3计 g—取值 h—孔内最大静水深度。按70m计（m） 2、计算过程： P压=静 =ρgh=*1100**20=（Pa ）=  2、安装导管  根据孔深，由现场技术员配管，保证导管 底端距孔底30cm～60cm，顶端比钻机底座略高。 安装导管时逐节上紧，防止导管灌注时松动漏 浆或更严重脱落导管。导管安装时必须检查密 封圈，损坏的密封圈不得使用，禁止不使用密 封圈。按编号下放导管，并认真记录每节导管 的编号、长度、所处节数，严禁混淆顺序。 3、塌落度试验 湿润坍落度筒及底板，在坍落度筒内壁和底板上 应无明水。底板应放在坚实水平面上，并把筒放在 底板中心，然后用脚踩住二边的脚踏板，坍落度筒 在装料时应保持固定的位置。把按要求取得的混凝 土试样用小铲分三层均匀的装入筒内，使捣实后每 层高度为筒高的三分之一左右。每层用振捣棒插25 次。振捣应沿螺旋方向由外向中心进行，每次插捣 应在截面上均匀分布。插捣筒边混凝土时，捣棒可 以稍稍倾斜。 插捣底层时，捣棒应贯穿整个深度，插捣第二 层和顶层时，捣棒应插透本层至下一层的表面； 浇灌顶层时，混凝土应灌到高出筒口。插捣过 程中，如混凝土沉落到低于筒口，则应随时添 加。顶层插捣完后，刮去多余的混凝土，并用 抹刀抹平。清除筒边底板上的混凝土后，垂直 平稳地提起坍落度筒。坍落度筒的提离过程应 在5～10s内完成；从开始装料到提坍落度筒的 整个过程应不间断地进行，并应在150s内完成。 提起坍落度筒后，测量筒高与坍落后混凝土试 体最高点之间的高度差,即为该混凝土拌合物的塌 落度值；坍落度筒提离后，如混凝土发生崩坍或 一边剪坏现象，则应重新取样另行测定；如第二 次试验仍出现上述现象，则表示该混凝土和易性 不好，应予记录备查。 混凝土进入漏斗时的坍落度控制在18～22cm 之间。 混凝土坍落度检验 2023/7/13 4、灌注水下混凝土 首盘砼的灌注时，需要验算砼料斗的体积，即第一斗 砼的体积必须使封底后导管埋入砼面不少于100㎝。 为避免水泥结块或砂石料中块状物混入砼中堵塞导 管，宜在搅拌机出料口安装钢筋网（网眼≤10cm ）过 滤砼。 首批混凝土灌注正常后，应紧凑、连续不断地进行 灌注，严禁中途停工。灌注过程中，应经常用测锤探测 混凝土面的上升高度，并适时提升拆卸导管，一般宜保 持导管的合理埋深2～6m(根据现场环境控制)。每次探 测数据和拆卸导管长度应填入“钻孔桩水下混凝土灌注 记录表”。 ①首灌砼数量计算 为使得混凝土排空导管内泥水，并在进 入孔内后，将孔底沉渣全部挤到混凝土面上， 并将导管口封在混凝土内防止泥水再次进入 导管，必须使用大集料斗进行首灌冲孔。首 灌混凝土的数量必须满足2个条件：①导管 口埋入混凝土深度1m～3m；②孔内水压与导 管内混凝土柱压力平衡。首灌混凝土方量计 算公式如下： 式中：V——灌注首批混凝土所需数量（m3）； D——桩孔直径（m）； H1——桩孔底至导管底端间距，一般为； H2——导管初次埋置深度（m），取1m； d——导管内径（m）； h1——桩孔内混凝土达到埋置深度H2时，导管内混凝土柱 平衡导管外（或泥浆）压力所需的高度（m），即 ——混凝土拌和物的重度（取24KN／m3）； ——井孔内水或泥浆的重度（KN／m3）； ——井孔内水或泥浆的深度（m）。 量测导管埋深 2023/7/13 量测导管埋深 2023/7/13 根据水下混凝土浇筑标高分节拆除导管 2023/7/13 水下灌注砼注意事项： ①水下灌注砼灌注过程作为直接影响桩基质 量的隐蔽工程，必须全程旁站并做好详细 记录； ②每车砼灌注前，灌注人员需加强监测其质 量，发现离析、泌水、和易性差及塌落度 不满足要求的砼必须退回拌合站，严禁使 用； ③导管埋深宜控制在2~4m,不能埋置过深； ④一旦发生较大故障，不得慌张，不得私自 处理，必须上报领导，由领导指挥处理。 灌注过程中，前场、后场必须时刻保持联 系，任何人不得中途擅自离开岗位。值班 人员要保证手机通讯畅通； ⑤桩头超灌高 度应控制在 ~1m，应准 确计算最后一 车砼数量，避 免造成浪费； 第五部分 常见问题处理 1、钻孔桩施工常见问题： ①钻孔异常：坍孔、弯孔、缩孔、卡钻、掉 钻等。 ②灌桩异常：钢筋笼偏位、挂笼、浮笼、翻 浆不顺、堵管、导管超拔、导管拔不出等。 底。 2、坍孔 判断方法：在钻孔过程中，如果钻孔内水位突然下降， 孔口冒细密的水泡，就表示已坍孔。此时，出渣量显著 增加而不见钻头进尺，但钻孔负荷显著增加，泥浆泵压 力突然上升，造成憋泵。一旦坍孔，钻孔便无法正常， 易 造 成掉 钻 、 埋 钻 事 故。 原因分析： （1）泥浆性能不符合要求。如泥浆比重偏小，胶体指标不 合格，护壁效果差。 （2）施工操作不当，如提升、下取渣筒或钢筋笼时操作不 当，碰撞孔壁。 （3）孔内泥浆液位低于孔外水位，或孔内出现承压水，降 低了泥浆的护壁性能。 （4）护筒刃脚埋深不够，或刃脚造壁不牢，护筒周围未用 粘土填实，致使护筒底口孔壁坍塌。 （5）在松软沙层、流 砂或软塑淤泥质土 层钻孔时，进尺太 快，泥浆护壁不良。 （6）地层漏浆，局部 有地下水潜流，或 者卵石层空隙大， 未及时向孔内补充 泥浆，孔内压力过 小。 （7）护筒周围堆放重 物或机械振动等。 （8）成孔后未及时浇 筑混凝土，静置时 间过长。 坍孔的预防及处理措施： （1）陆上埋设护筒时，宜在护筒底部夯填50cm厚粘土，必 须夯打密实。放置护筒后在护筒四周对称均衡夯实粘土，防止 护筒变形或位移，应夯填密实不渗水。 （2）水中振动沉入护筒时，应根据地质资料，将护筒沉穿 淤泥和透水层。护筒质检要有可靠的联系，使护筒不会因水流 影响而晃动。 （3）孔内水位必须稳定地高出孔外水位1m以上，在潮汐影 响区域内钻孔时，宜有虹吸管等连通措施，以调节孔内水位。 泥浆泵等钻孔配套设备能量应有一定的安全系数，并应有备用 设备，以应急需。 （4）施工通道的布置应离孔位一定距离，尤其在地表水下 10m左右深度有淤泥质粘土之类的软弱土层时更应注意。 （5）应根据不同土层采用不同转速，如在砂性土或含少量 卵石申钻进时，可用一或二档转速，并控制尺度。在地下水位 高的的粉砂中钻进时，宜可用低档慢速钻进，同时应加大泥浆 密度和提高孔内水位。 （6）钢筋笼的吊放，接长均应注意不碰撞孔壁。 （7）尽量缩短成孔后至浇筑混凝土的间隙时间。 （8）发生坍孔时，应用优质粘土回填至坍孔处1m以上，待 自然沉实后再继续钻进。如坍孔严重时应全部回填，待回填物 沉积密实后再进行钻孔。 3、断桩 现象： 成桩检测结果为桩身断裂局部或大面积残缺夹泥。 原因分析： （1）混凝土坍落度太小，骨料太大，运输距离过长，混 凝土和易性差，导致导管堵塞，疏通堵管再浇筑混凝土时，中 间就会形成夹泥层。 （2）计算导管埋管深度时出错，或者盲目提升导管，使导 管脱离混凝土面，再浇筑混凝土时，中间就会形成夹泥层。 （3）钢筋笼将导管卡住，强力拔管时，使泥浆混入混凝土 中。 （4）导管接头处渗漏，泥浆进入导管内，混入混凝 土中。 （5）混凝土供应中断，不能连续浇筑，中断时间过 长，造成堵管事故。 （6）混凝土灌注过程中发生坍孔，无法清理，或使 用吸泥机清理不彻底，使灌注中断造成断桩。 （7）由于水泥结块或者在冬季施工时因集料含水量 较大而冻结成块，搅拌时没有将结块打开，结块卡在导 管内，而在混凝土初凝前不能疏通好，造成断桩。 预防措施： （1）集料的最大粒径应不大于导管内径的1/6～1/8以及钢筋 最小径距的1/4，同时不大于40mm。拌和前，应检查水泥是否 结块；如果在冬季施工，拌和前还应将细集料过筛，以免因细 集料冻结成块造成堵管。控制混凝土的坍落度在18～22cm范围 内，混凝土拌合物应有良好的和易性。在运输和灌注过程中， 混凝土不应有离析、泌水现象。 （2）制作钢筋笼时，为使焊口平顺，最好采用对焊的方法。 若采用搭接焊法，要保证接头不在钢筋笼内形成错台，以防钢 筋笼卡住导管。 （3）根据桩径和石料的最大粒径确定导管的直径，尽 量采用大直径导管，使用前要对每节导管编号，进行水密 承压和接头抗拉试验，以防导管渗漏。导管安装完毕后还 应该建立复核和检验制度，尤其要记好每节导管的长度。 （4）若使用传统的运输车从拌和站运送混凝土，为保 证首批混凝土灌注后导管的埋置深度，可在施工现场设置 两条运输便道，前两辆运输车同时从两条便道运送混凝土， 连续灌注。 （5）混凝土运至灌注地点时，应检查其均匀性和坍落 度等，如不符合要求，应进行第二次拌和。二次拌和后仍 不符合要求时，不能使用。 （6）下导管时，其底口距孔底的距离应不大于 40~50cm（导管口不能埋入沉淀的回淤泥中）。首批灌注混 凝土的数量应能满足导管首次埋置深度（≥1m）和填充导 管底部的需要。 （7）关键设备（如混凝土拌和设备、发电机、运输车 辆等）要有备用，材料要准备充足，以保证混凝土能够连 续灌注。 （8）首批混凝土拌合物下落后，应连续灌注混凝土。 在随后的灌注过程中，一般控制导管的埋置深度在2~6m范 围内为宜，要适时提拔导管，不要使其埋置过深。 断桩的常用处理方法： （1）断桩后如果能够提出钢筋笼，可迅速将其提出孔外， 然后用冲击钻重新钻孔，清空后下钢筋笼，再重新灌注混凝土。 （2）如果因严重堵管造成断桩，且已灌混凝土还未初凝时， 在提出并清理导管后可使用测锤测量出已灌混凝土顶面位置， 并准确计算漏斗和导管容积，将导管下沉到已灌混凝土顶面以 上大约10cm处，加球胆。继续灌注时观察漏斗内混凝土顶面的 位置，当漏斗内混凝土上下落填满导管的瞬间（此时漏斗内混 凝土顶面位置可以根据漏斗和导管容积事先计算确定）将导管 压入已灌混凝土顶面以下，即完成湿接桩。 （3）若断桩位置处于距地表10m以下处，且混凝土已终凝， 可使用直径略小于钢筋笼内径的冲击钻在原桩位进行冲击钻孔 至钢筋笼底口以下1m处，然后往孔内投放适量炸药，待钢筋笼 松动后整体吊出或一根根吊出。然后再进行二次扩孔至设计直 径，清孔后重新灌注混凝土。 （4）若断桩位置处于距地表5m以内，且地质条件良好时， 可开挖至端断桩位置，将泥浆或掺杂泥浆的混凝土清除，露出 良好的混凝土并凿毛，将钢筋上的泥浆清除干净后，支模浇筑 混凝土。拆模后及时回填并夯实。 （5）若断桩位置处于地表5m以下、10m以内时，或虽距地 表5m以内但地质条件不良时，可将比桩径略大的混凝土管或钢 管一节节接起来，直到沉到断桩位置以下处，清除泥浆及 掺杂泥浆的混凝土，露出良好的混凝土面并对其凿毛，清除钢 筋上泥浆，然后以混凝土管或钢管为模板浇筑混凝土。 （6）若断桩问题较严重，需上报设计、业主单位，设法补 桩。实在不行就只能用将断桩冲掉重来。 第六部分 桩基检测 1、桩基检测的常用方法： ①低应变检测法； 第六部分 桩基检测 ②超声波检测法； 2、桩基检测前的准备 工作（超声波法）： ①清除检测管中的泥 浆和杂物； ②检测管内注满清水 并用木塞封住； ③准备桩基的各种数 据资料（桩基编号、 设计桩长、桩径以 及桩基灌注时间等） 3、桩基的质量分类： ①Ⅰ类桩：桩身完整； ② Ⅱ类桩: 桩身有轻微缺陷，不会影响 桩身结构承载力的正常发挥 ； ③ Ⅲ类桩: 桩身有明显缺陷，对桩身结构 承载力有影响 ； ④ Ⅳ类桩: 桩身存在严重缺陷.