正循环回转钻孔灌注桩
施工工法
正循环回转钻孔灌注桩施工工法
一、 正循环回转的施工原理
正循环回钻是用泥浆以高压通过钻机的空心钻杆，从钻杆底部射出底部的钻头在回钻时将土层搅松成为钻渣，被泥浆浮悬，随着泥浆上升而溢出流到井外的泥浆溜槽，经过沉淀池净化，泥浆再循环使用，井孔壁靠水头和泥浆保护，采用本法由于钻渣的靠泥浆浮悬才能上升携带排出孔外，故对泥浆的质量要求较高。 二、 正循环回转钻孔的适用范围
正循环回钻适用于粘性土粉砂细中粗砂，含少量砾石、卵石（含泥量少于20%的土、软岩，孔径为80~250cm，孔深为30～100m，泥浆的主要作用为浮悬钻渣，并护壁。其优点是钻进与排渣同时连续进行，成孔速度较快，钻孔深度较大。 三、 施工工艺
1、 施工放样
根据桩位平面图中各桩的坐标，用全站仪准确地测放各桩的中心位置。监理工程师复核无误后，埋设护桩进行保护。 2、护筒埋设
护筒采用于5mm 厚钢板制作，直径大于孔径20—30cm。护筒埋设平面位置偏差不大于5cm，倾斜程度不大于1%，护筒周围用粘土夯实。
a、护筒平面位置埋设正确，偏差小于5cm。
b、陆地墩台，护筒顶标高高出地下水位和施工最高水位4.0—6.0m。 c、入土深度为2—4m。 3、泥浆制作
泥浆采用自拌方法，控制指标应满足下列要求： 相对密度： 1.20～1.40(本桥控制在1.3以上) 粘 度： 18～22 S 剪 切 力： 1.0～2.5Pa 含 砂 率： ＜6％ 胶 体 率： ＞90～95％ 失 水 率： ＜25ml/30min
酸 碱 度： 8～10
在钻孔中，泥浆顶面应始终高出孔外水位，为回收泥浆，减少环境污染，设置泥浆循环净化系统。 4、钻孔
钻机就位后，由测量队和监理工程师对钻头中心和桩位中心校核无误后，方可开钻。钻孔时钻架必须稳固，钻头对准桩位中心，开钻前对钻机及其它机具进行检查，机具配套，水、电畅通。
钻孔严格按规范和招标技术文件的规定和要求进行施工，同时要求符合下列要求：
a、应在钻孔桩施工开始时，选择一至二根桩作为试桩，主要是检查泥浆质量和钻机等的机械性能是否能满足施工要求，同时也可以了解地质情况，做到心中有底。
b、钻孔一经开始，应连续进行，不得中断；及时填写施工原始记录；严格执行交接班制度。
c、经常对泥浆进行试验，以确保泥浆符合要求，在地质变化处，捞取渣样，判明土层，记入表中，以便核对地质剖面柱状图。
d、升降钻锥时要平稳，钻锥提出孔口时应防止碰撞护筒孔壁或钩挂护筒底部，拆装钻杆要迅速。
e、开钻时首先正确并慢速推进，待导向部位全部进入土层后全速钻进。 f、循环钻孔采用减压钻进，即钻机的主吊钩始终承受部分钻具的重力。孔底承受的钻压不超过钻杆、钻锥、压块重力之和（扣除浮力）的80％，以避免和减少斜孔、弯孔、扩缩孔现象。
g、钻孔停机、提钻、捞渣等时应保持孔内具有规定的水位和泥浆稠度，以防坍孔。 5、清孔
清孔时孔内水位应在地下水水位以上1.5m至2.0m，以防钻孔的塌陷，清孔还应符合下列规定：
a、清孔后沉淀物厚度不应大于设计图纸的要求(25cm)。
b、清孔采用换浆法，于钻孔完成后，提升钻锥距孔底20～40cm继续循环，以相对密度较低（1.05～1.20）的泥浆压入，把孔内悬浮的钻渣和相对密度较大的泥
浆换出。 6、孔的检查
钻孔过程中应用孔规对钻孔直径进行检查，孔规直径应不小于桩的设计直径，孔规长度为4倍桩的直径。钻孔深度达到设计要求后，在下钢筋笼之前，应对全长进行检查，同时钻孔桩应符合下列要求：
a、平面位置：任何方向不大于50mm。 b、钻孔直径：不应小于桩的设计直径。 c、倾 斜 率：不大于1％。
d、孔 深：不小于设计图纸规定或工程师指示。 7、钢筋
在桩位的场地平整中，应考虑钢筋制作平台位置，地势应平直。根据桩长考虑平台的面积，钢筋笼分节预制。钢筋笼的绑扎、焊接、安装应符合规范及招标技术文件的规定和要求，同时还要做到：
a、所有桩的钢筋笼应在砼浇注前，整体或分段就位吊入孔内。钢筋笼就位过程中，焊接时应保证上下两节都垂直，防止因焊接原因导致钢筋笼中心偏位和下放困难。浇注砼之前，由测量队用全站仪对钢筋笼中心进行定位，定位后钢筋笼顶面要用有效的方法进行固定，一般用四根钢筋对称焊在护筒上，以保证钢筋笼顶面标高和中心位置偏差在允许误差范围内，并能防止砼浇注过程中钢筋笼上升，还要防止钢筋笼移动和倾斜。
b、钢筋笼应事先安设控制钢筋笼与孔壁净距的隔离块，隔离块沿柱长的间距为2m左右，交叉排列。
c、为了防止在下放钢筋笼过程中，钢筋笼碰撞孔壁，吊入钢筋笼时，应对准钻孔中心竖直插入。
d、砼导管和护筒拔出时，应防止钢筋笼上升。 e、钢筋笼底面高程的允许误差±50mm。 8、导管的安装
导管安装前要进行水密、承压试验，保证在浇注过程中不漏水，吊装就位时导管应位于孔口中央，导管下口至孔底一般为25—40cm，埋深一般为2—6m。贮料斗内的容量必须满足首次剪球后，砼内导管埋深大于1.0米。导管安装完成后，要对
孔底沉淀物进行检测，如果沉淀物厚度超过设计和规范的要求，如有必要需进行二次清孔，直至达到规范要求后再进行砼灌注。 9、水下砼灌注
砼采用拌和站集中拌制，砼罐车运输，拖式混凝土输送泵或流槽输送，为确保灌注桩的质量，还必须做到：
a、 灌注砼前应探测孔底沉渣厚度，如果大于施工图纸要求，必须再一次清孔。 b、 砼料运至灌注地点应检查砼是否拌和均匀和坍落度，符合要求后，方能使用。如不符合要求应进行第二次拌和，仍然达不到要求，不得使用。
c、 钢筋笼安放好后，应立即浇注砼，并连续进行，不得中断。
d、 浇注砼用的导管直径不小于250mm，同时要做导管的水密、承压和接头抗拉试验，在砼浇注前，导管的底部至孔底应保留25～40cm的间距，不得大于40cm。
e、 首次砼灌注前，应根据桩径对首灌砼方量进行计算，配备足够大的料斗装满砼，以保证首次灌注封底成功。首灌砼导管埋深不得小于1m
f、 在砼浇筑过程中导管埋置深度为2～6米。 g、 浇注砼时溢出的泥浆应引流至适当地点以防污染。 h、 砼应连续浇注，直至浇注顶面高出设计标高不小于80cm。
i、 砼在终凝7d后才能凿除桩头，并应保持凿除后砼面的平整、清洁，不应有泥及其它杂物。
j、 砼面接近钢筋骨架时，导管保持稍大埋深，放慢灌注速度，减少砼的冲击力。
k、 砼面进入钢筋骨架4m以上后，适当提升导管，使钢筋骨架在导管下口有2m以上的埋深后，方可恢复正常的灌注速度。
l、 拌制砼所用的材料应符合规范以及招标技术文件的规定和要求。同时水下砼应符合下列要求：
a、标号为P.o.42.5，初凝时间不小于6小时。 b、粗骨料为级配良好的碎石。
c、粗骨料最大料径小于4cm，且不大于导管直径的1/6，钢筋笼最密净距的
1/3。
d、含砂率宜为0.4～0.5之间。
e、缓凝剂的使用须经工程师批准。 f、塌落度为18～20cm。
g、水泥用量不小于350kg/m3，当掺有适宜数量的减水缓凝剂或粉煤灰时，可
不少于300kg/m3。 h、水灰比应为0.5-0.6。 10、桩质量检查项目
钻 孔 桩 质 量 检 查 项 目
项次 检查项目 规定值或允许偏差 在合格标准 100 50 大于设计桩径 1% 符合图纸要求 ≤300 1.03—1. 1 17～20pa.s 查清孔资料 含砂率 胶体率 ＜2% ＞98% 检查方法和频率 按JTJ071—98附录D检查 用经纬仪检查纵、横方向 查灌注前记录 查灌注前记录 查灌注前记录 查灌注前记录 1 桩凝土强度(Mpa) 2 3 4 5 6 孔的中心 群桩 位置(mm) 排架桩 孔径 钻孔倾斜度 孔深(mm) 沉淀厚度(mm) 相对密度 7 清孔后指标 粘度 11、钻孔过程中容易出现的问题及如何处理
a、钻孔过程中出现坍空
其表征是孔内水位突然下降又回升，孔口冒细密水泡，出渣量显著增加而不见进尺，钻机负荷显著增加等。他控多有泥浆性能不符合要求、孔内水头未能保证、机具碰撞孔壁等原因造成。应查明坍孔位置后进行处理，坍空不严重时喉，可回填土道坍空位后，并采取该山泥浆性能、加高水头、深埋护筒等措施，继续钻进;坍孔严重时候，应立即将钻孔全部用砂类土或砾石土回填，如果无上述土类时候可采用粘质土并掺入5%~8%的水泥砂浆，应等待数日后方可采取改善措施后重钻。坍空部
位不深的时，可采取深埋护筒法，将护筒填土夯实，重新钻孔。
b、钻孔偏斜、弯曲
一般有地址松软不均匀、岩面倾斜、钻架位移、安装未平或遇探头石等原因造成。一般可在偏斜出钓住钻锤反复扫孔，使钻孔正直。偏斜严重的时，应回填粘质土到偏斜处顶面，待沉积密实后重新钻孔。
c、扩孔缩孔
扩孔多系孔壁小坍塌或钻锤摆动过大造成。钻孔缩孔常因地层中含遇水能膨胀的软塑土或泥质页岩造成，一般采用失水率小的优质泥浆护壁；钻锤磨损大也能使孔径稍小，应随时及时的焊补钻锤。当缩孔已发生时，可用钻锤上下反复扫孔，孔大孔径。
d、钻孔漏浆
一般采取护筒周围回填土夯实、增加护筒沉埋深度、适当减小护筒内水头高度、增加泥浆相对密度和粘度、倒入粘土使钻锤慢速转动、增加孔壁粘质土层厚度等措施。
e、糊钻、埋钻
多出于正循环回钻钻进时，遇软塑粘质土曾，泥浆相对密度和粘度过大，进尺快、钻查量大，钻杆内径过小，出浆口堵塞而造成。应改善泥浆性能，对钻杆内径、钻扎进出口和排渣设备的尺寸进行检查计算，并控制适当进尺。若已严重糊钻，应停钻提出钻锥，清除钻渣。
12、灌注混凝土过程中容易出现的事故的预防及处理
灌注水下混凝土是成桩的关键工序，灌注过程中应明确分工，密切配合，统一指挥，做到快速连续施工，防止发生质量事故，若出现质量事故时，应分析原因，采取合理的技术措施，及时设法补救，以期尽量减小经济损失。
a、导管漏水 主要原因：
首批混凝土储量不够或导管底口距孔底间距过大，不能将导管底口下封住，
使水从导管底口涌入；
导管接头不严，橡皮垫被高压气囊挤开，水进入；
导管提升过猛，控制错误，使导管底口超出混凝土面，底口涌入泥水。
处理方法：
是第一种情况，立即将导管提出，进行清孔重新下导管，重新灌注。 若是第二、三种情况，应换新导管，插入混凝土用吸泥或抽水的方法将导
管内的水和沉淀吸出，继续灌注混凝土，起先混凝土应增加水泥用量，以后的混凝土可恢复正常配合比。 b、卡管
主要是由于初灌时隔水栓卡管或坍落度过小，流动性差，夹有大骨料，混凝土离析或导管漏水引起。灌注过程中加强对导管检查和对混凝土和各项指标检查。
c、坍孔
主要原因是护筒底脚周围漏水，孔内水位降低，或护筒周围堆放重物或机器振动引起。
处理方法是加大水头，移开重物，排除机具振动，用吸泥设备吸出坍入孔内泥土，如不继续坍孔，时间允许可重新灌注，但应按继续灌注桩采取补强措施，否则拨出导管和钢筋笼，回填粘土，重钻。
d、埋管
主要原因是导管埋入混凝土过深，使导管内外混凝土已初凝、与混凝土产生的摩擦力过大，或提管过猛将导管拨断。
预防方法是严格控制导管埋深不得超过6m，混凝土内加缓凝剂，加速混凝土灌注速度，提升导管不可过猛。
e、灌短桩头
灌注水下混凝土过程中要严格核对混凝土的数量，确定混凝土的灌注高度。对于已经发生短桩的，可以按照处理埋管的办法，插入以直径稍小的小护筒，深入到原灌混凝土内，用吸泥机吸出坍方土和沉淀土，拔出小护筒，重新下导管灌注，灌桩完后此桩要予以加强。
f、混凝土严重离析
多由于导管漏水、地下水渗流造成。灌注水下混凝土前要严格检查导管的水密性，灌注过程中要注意防止导管内发生高压气囊，在高压地下水地区要测验地下水的压力高度和渗流速度。
g、备用钢护筒
根据地质报告，本桥地表下除有1m左右厚的硬壳层外其下分布有10～12m深的淤泥层，为防止塌孔，缩孔，除按正常护筒埋设外，还应准备同规格钢护筒，以备加长用。
13、 灌注桩出现问题后的补强方法
a、灌注桩检测后发现有夹层断桩、混凝土离析、空洞等事故时，经设计代表和监理工程师同意后可以进行加强处理。
b、采用压入水泥浆补强。钻两个小孔，分别作出浆进浆口用。深度应达补强处以下1m。
c、用高压水泵向孔内压入清水，使夹层泥渣从出浆孔被冲洗出来。 d、压入水灰比为0.8的纯水泥浆
e、浓浆压入时应使其充分扩散，当浓浆从出浆口冒出时停止压浆，用碎石将出浆口封住，并以麻袋堵实。
f、最后用水灰比0.4的水泥浆压入，压力增大到0.7~0.8MPa时关闭进浆阀，稳压压浆20~25min，压浆补强工作结束。
g、待水泥浆硬化后，应再钻孔取芯检查补强效果。 14、预防措施
a、拌和站：要求机械设备在浇筑前进行彻底的检修，避免出现故障。 b、拌和站制定应急预案，一旦拌和机出现故障，该采取何种不救措施，保证混凝土的正常。
c、导管配置，在底部2~8米范围内管节长度不应大于1.5米。
d、现场应有应急措施，在料斗上安装附着式振捣器，并准备1m3料斗。 e、钢筋笼的焊接要保证质量，缩短焊接时间。
f、试验室要严格混凝土的用水量计量，应保证混凝土的工作性能，混凝土在现场等待的时间不能过长。
g、现场灌注时，采用分批量下料，即每罐车混凝土分几次下料，拌和站的后续混凝土未出站前不能将混凝土全部浇筑进去，避免混凝土面进入初凝期，导致后续的混凝土不能顺利灌入。 四、机械设备及劳动组织
1、我部采用的钻机型号为上海探机厂生产的SPJ-300型。
2、施工时每台班一般配7~11人，其中班长兼指挥记录1人，司机1人，卷扬机司机1人，泥浆泵机电工1~2人，装卸钻机及清渣3~6人。
3、施工时根据工程量的大小选用机械设备，平均一台钻机每天能成孔一个，同桥或同墩多钻机作业时要尽量避免相邻作业。 五、正循环回转钻的操作要点
钻孔过程中的操作要点：a、开始钻进时，进尺应适当控制，在护筒刃脚处，应抵挡慢进使刃脚处有坚固的泥皮护壁，钻至刃脚下1米后，可按土质以正常速度钻进，如护筒外侧土质松软发现漏浆时，可提起钻锥，向孔中倒入粘土，再放下钻锥倒钻，使胶泥挤入孔壁，稳住泥浆继续钻进。B、在粘质土中钻进由于泥浆粘性大钻锥受阻力也大易糊钻，宜选用尖底钻锥，中等转速，大泵量，稀泥浆钻进。C、在砂类土中或软土层钻进时，易塌空，宜选用平底钻锥，控制进尺，轻压，低档慢速大泵量稠泥浆钻进d、在低液限粘土或卵、砾石夹土层中钻进时，因土层太硬会引起钻锥跳动蹩车，钻杆摆动加大和钻锥偏斜现象，容易使钻机因超负荷而损坏，宜采用低档慢速优质泥浆大泵量两级钻进方法钻进。E、钻进过程中，每进尺5米~8米，应检查钻孔直径和竖直度。 六、安全保证措施
1、严格执行安全生产操作规程，执行国家及地方有关劳动安全政策法令、规章制度，严格按照建筑安装操作规程施工，建立健全管理体系，项目部设专职安全员，施工队配备兼职安全员，层层抓安全，人人抓落实，做到文明施工安全生产。 2、施工队长主管安全工作，班组设置一名安全员，由各班组长兼职。开班前召开安全小组会议，定期召开职工大会，进行安全教育工作。
3、施工前对全体施工及管理人员进行安全教育，每月定期进行安全检查，电路、机械传动部件设有防护措施，各生产机长及班组安全员负责现场安全工作。 4、施工现场的所有设备机具、安全装置、设施、配件以及个人劳保用品等必须经常进行检查，确保完好和安全使用。
5、现场施工的各特殊工种如电焊、起重等均持证上岗。
6、要做到安全工作日日讲、时时查，加强安全教育，提高每个人的安全意识，极开展“安全日”、“安全周”宣传活动和“百日无事故”安全生产竞赛活动。项目经理部组织定期的安全生产大检查，对安全隐患责令限期整改。
7、现场施工用电要合理布置，高压配电室处设置醒目标志，防止触电事故。配电盘要防止雨淋、日晒。夜间施工应具有安全的照明设施。
8、严格执行各项安全管理制度和操作规程。施工安全第一的原则尤其重要，在工地树立醒目的安全操作规定标牌，要求书写标准、内容切实可操作。进入现场，无论何人必须戴安全帽，高空作业要有安全设施，水上作业要穿救生衣，严禁酒后上岗。
9、泥浆池等危险区域均设立警告标志，并用铁丝木桩围住，防止人员误入。
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