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钻孔压灌超流态混凝土桩
钻孔压灌超流态混凝土桩
一、 钻孔压灌超流态混凝土桩简介
钻孔压灌超流态混凝土桩施工特点是不受地下水位的限制，能在流砂、淤泥、砂卵石、易塌孔的土层中成孔成桩；不易产生断桩、缩颈、塌孔等质量问题；由于桩端土及虚土经水泥浆渗透、挤密、固结；桩周土经水泥浆填充、渗透、挤密及超流态混凝土的侧向挤压，从而较大地提高单桩承载力；施工中不需泥浆护壁、不用排污、不需降水、施工现场文明；与干作业和泥浆护壁钻孔灌注桩相比，工序衔接紧凑，施工速度快。逐步成为某些地区基础施工的主力桩型。
二、 混凝土桩施工原理及适用范围
灌注桩的振动小，噪声低，可进行大直径桩的施工，可获得很高的单桩承载力，容易确认土质，容易变更桩长，即使地层的中间层为坚硬层，也可进行施工。市街、住宅区，地下水位高，桩端持力层深，贯通含石块的中间地层。而钻孔压灌超流态混凝土桩施工的原理是用改装后的长螺旋钻机钻至设计深度，在提钻的同时，通过设在钻杆内的芯管或直接由钻杆内腔经钻头上的喷嘴向孔底灌注一定数量的水泥浆；边提升钻杆边用混凝土泵压入超流态混凝土至略高于没有坍孔危险的位置；提出钻杆向孔内放入钢筋笼至桩顶设计标高；最后将超流态混凝土压灌至桩顶设计标高。该工艺使用于填土层、淤泥土层、粘性土层、粉土层、砂土层及卵石层（粒径＜150mm，卵石含量30%～40%）等，采用特殊钻头也可进入强、中风化岩石。
三、施工机械及设备
1.长螺旋钻孔机
国产长螺旋钻孔机经改装和改造后，均能满足该桩的施工工艺要求。如果桩径加大，桩长加长，也可采用循环钻机的钻杆压灌超流态混凝土，此时只需把混凝土泵上的软管接在钻杆旋转接头上便可。
2.混凝土泵及输送管道
混凝土泵一般选用泵压小于7N/mm²的中压式柱塞泵。压灌超流态混凝土时，通常选用混凝土排量为30～60m³/h，水平运距为200～500m、竖向运距为50～100m的中压式柱塞泵。输送管道的管径应根据混凝土排量、泵送压力和骨料最大粒径确定。
3.注浆泵及混凝土搅拌机
注浆泵是钻孔压灌超流态混凝土桩的必备设备。超流态混凝土为专利产品。均在现场制备，故需配备混凝土搅拌机。
4.施工方法
4.1施工程序
（1）钻机就位。
（2）钻至设计深度后空钻清底-注水泥浆。
（3）提起钻杆，使钻头离孔底100～200mm，将配制好的水泥浆（水灰比为0.45～0.55）有钻杆内腔经钻头上的喷嘴向孔底灌注水泥浆，其注入量为桩体积的3%～10%。
（4）压灌超流态混凝土。边提升钻杆边用混凝土泵由钻杆内腔经钻头出料口向孔底压灌超流态混凝土至略高于没有坍孔危险的位置。
（5）提出钻杆，放入钢筋笼。
（6）灌注超流态混凝土至桩顶设计标高。把混凝土泵上的软管插入到桩孔混凝土中1～3m深度处，边用泵压灌超流态混凝土，边提升软管，直至混凝土压灌到桩顶设计标高为止。
4.2.施工要点
（1）灌注水泥浆的作用是使水泥浆在压力作用下与桩端虚土发生物理化学反应，使其固化，并可渗透到桩端砂土或砂卵石土层中形成扩大头，提高桩端阻力。压入超流态混凝土时，混凝土沉入水泥浆下部，使水泥浆沿孔壁上升，灌满孔壁凹凸不平处或渗透到孔壁沙层中，这样致使混凝土与紧贴其周围的土体紧密地固结在一体，从而提高桩侧摩阻力。当桩身全长和桩端为粘性土层（粘土及粉质粘土）时，可不必灌注水泥浆。
（2）压灌超流态混凝土。超流态混凝土主要材料为：普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥（强度等级32.5～62.5）为混凝土的基本材料；粒径为0.5～2.0m的石子是粗骨料，细石能提高混凝土强度，改善可灌性和减少下沉离析可能性；中、粗砂（砂率0.45～0.50）为细骨料；萘系减水剂（SNF-6、NNO、UNF-4等）可使混凝土获得抗分散性、能在水中自落施工、自行流平、自动密实；UWB-1型缓凝型絮凝剂能增大混凝土粘度，使石子在混凝土中悬浮而不下沉；聚丙稀酰胺提高混凝土凝聚力，降低流体摩擦系数50%～80%；木质磺酸钙为减水剂，增加坍落度，提高和易性，缓凝；粉煤灰提高可泵性，防止泌水、离析、堵塞、缓凝；水（水灰比0.45～0.55）使水泥水化、胶凝，拌合物有流动性，硬化后获得强度。超流态混凝土坍落度为210～250mm，初凝时间8～18h。
4.3.施工注意事项
（1）钻进时应遵守的规定：
①开钻前应纵横调平钻机，安装导向套。
②在开始钻进，或穿过软硬土层交界处时，为保持钻杆垂直，宜缓慢进尺。在含砖头、瓦块的杂填土或含水量较大的软塑粘性土层中钻进时，应尽量减少钻杆晃动，以免扩大孔径。
③钻进过程中如发现钻杆摇晃或难钻进时，可能遇到硬土、石块或硬物等，这时应立即提钻检查，待查明原因并妥善处理后再钻，否则较易导致桩孔严重倾斜。偏移，甚至使钻杆、钻具扭断或损坏。
④钻进过程中应随时清除孔口积土和地面散落土。遇到孔内渗水、塌孔、缩颈等异常情况时，应将钻具从孔内提出，然后会同有关部门研究处理。
⑤在砂土层中钻进如地下水，则钻深应不超过初见水位，以防塌孔。
⑥在硬夹层中钻进时可采取一下方法：对于均质冻土层、硬土层，可采用高转速、小给进量、均压钻进；对于直径小于10cm的石块和碎砖，可用普通螺旋钻头钻进；对于直径大于成孔直径1/4的石块，宜用镶有硬质合金的耙齿钻头慢速钻进；对于直径很大的块石、条石、砖堆，可用镶有硬质合金的筒式钻头钻进，钻透后硬石砖块挤入钻筒内提出。
⑦钻孔完毕，应用盖板盖好孔口，并防止在盖板上行车。
（2）清理孔底虚土时应遵守的规定：钻到预定钻深后，必须在原深处进行空转清土，然后停止转动，提起钻杆。注意在空转清土时不得加深钻进；提钻时不得回转钻杆。孔底虚土厚度超过质量标准时，要分析和采取处理措施。
①混凝土泵的出料口位置应低于钻机动力头的进料口。
②按规定程序试泵，待运转正常后方可正式使用。泵送混凝土的管路设置和使用要求，应按现行规范执行。
③注浆泵和混凝土泵的压力表应时刻保持灵敏、准确的完好状态，按要求及时进行计量率定。
（3）灌注超流态混凝土时应遵守下列规定：
①钻机应按要求改造，对于钻杆内不设芯杆的情况，钻杆上端通过刚性过渡管与供料管可相对转动地连接在一起；钻杆下端与钻板之间设有控制空心钻杆内孔出料口启闭的阀门装置（包括阀板和锁定装置）；下钻时，阀板靠地面反作用力关闭出料口，提钻时，阀板靠进入空心钻杆内的水泥浆或超流态混凝土的压力而开启。
②当发生泵送量多、泵压高、混凝土顶着钻杆往上走；灌注量过大、使动力头拐弯处的出气管冒混凝土；以及地面的钻杆周围冒混凝土时，应加快钻杆提升。
③当发生泵压低时和用铁件敲击空心钻杆发出空鼓声时，应放慢钻杆提升。
④初灌量与钻杆提升要密切配合，钻杆埋入混凝土中的深度至少1m以上。
五、施工中常见问题及处理措施
1、钻杆堵塞
由于混凝土配合比或塌落度不符合要求或者前后台配合不够紧密。
控制措施：
① 保证粗骨料的最大粒径不大于30mm、混凝土的配合比和坍落度符合要求。
②灌注管路避免过大变径和弯折，每次压灌完毕都必须清洗干净。
③加强施工管理，保证前后台配合紧密，及时发现和解决问题。
2、偏桩
一般有桩平移偏差和垂直度超标偏差两种。多由于场地原因、桩机对位不仔细、地层原因使钻杆跑偏等原因造成。
控制措施：
①施工前清除地下障碍，平整压实场地以防钻机偏斜。
②放桩位时认真仔细，严格控制误差。
③桩机的水平度和垂直度在开钻前和钻进过程中注意检查复核。
3、断桩和夹层
由于提钻太快，泵送混凝土跟不上提钻速度或者是相邻桩太近串孔造成。
控制措施：
①保持混凝土灌注的连续性，
保证前后台配合紧密，
采取加大混凝土泵送量措施。
②严格控制钻杆提速，确保中心钻杆内有0.1m3 以上的混凝土，如灌注过程中因意外原因造成灌注停滞时间大于混凝土的初凝时间时，应重新成孔灌桩。
③可根据情况选择减水效果好的减水剂。
④施工时若出现断桩可采用复打或局部翻插法处理，若成桩后出现断桩问题，断桩位置距地面较近，可采取人工凿除断桩部位以上混凝土，然后接桩至符合要求标高处，若断桩部位较深而成为废桩，可取得设计单位同意后补桩处理。
4、桩头质量缺陷
多为夹泥、气泡、砼不足、浮浆太厚等，一般是由于操作控制不当造成。
控制措施：
①及时清除或外运桩口出土，防止下笼时混入砼中。
②保持钻杆顶端气阀开启自如，防止砼中积气造成桩顶砼含气泡。
③桩顶浮浆多因孔内出水或砼离析造成，应超灌排除浮浆后才终孔成桩。
④按规定要求进行振捣，并保证振捣质量。
5、钢筋笼下沉
一般随混凝土凝固收缩而出现，有时由于桩顶钢筋笼固定措施不当造成。
控制措施：
钢筋笼顶必须用铁丝加支架固定，12小时后才可以拆除。
6、钢筋笼上浮
由于桩间距太小，
在施工相邻桩时混凝土串孔或桩周土壤挤密作用造成前一根桩钢筋笼上浮。
控制措施：
①在相邻桩间距太近时进行跳打，保证混凝土不串孔，只要桩初凝后钢筋笼一般不会再上浮。
②控制好相邻桩的施工时间间隔。
7、钢筋笼无法沉入
多由于混凝土配合比不好或桩周土对桩身产生挤密作用。
控制措施：
①改善混凝土配合比，保证粗骨料的级配和粒径满足要求。
②选择合适的外加剂，
保证混凝土的坍落度和初凝时间满足要求，并保证混凝土灌注量达到要求，避免断桩或夹泥。
③吊放钢筋笼时保证垂直和对位准确。