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【摘 要】：本文详细介绍泥浆护壁大直径扩底灌注桩在市政工程中的应用，包括施工工艺流程、泥浆制作、正反循环钻进作业、扩底、灌注混凝土，注浆等工艺。
【关键词】灌注桩；扩底；泥浆；注浆
Application of large diameter slurry reamed piles in municipal engineering
Wang Ping
(Jiangsu Grand Canal Construction and Installation Engineering Co., Ltd Pizhou Jiangsu 221300)
【Abstract】This article describes the end of Slurry large diameter piles in municipal engineering, including the construction process, slurry production, reverse circulation drilling operations, expanding the end of pouring of concrete, grouting and other technology.
【Key words】Grouting pile; Expanding pedestal; Mud; Grouting
在市政工程中，高架桥由于荷载较大，故其基础常采用大直径扩底灌注桩，且对桩底进行注浆处理，本文系统地论述该桩型施工有关方面问题。
1. 适用范围
桩直径范围大，扩大头可达4米，桩深度可达60～70m，不仅能在一般土层或强风化土层内扩孔，还能在中风化土层内扩孔，对地质较复杂的土层如砂层、淤泥层、夹层、卵石层、流泥流砂层均能适用。单桩竖向承载力标准值可达6000KN以上。
2. 施工工艺流程
扩底后注浆灌注桩的单桩工艺流程:测量放线、安装调试钻机→埋设护筒→钻机就位(同时挖泥浆坑砌筑泥浆池→制作泥浆) →钻进(测量孔深) →成孔→清孔→扩底设备就位→扩底→清孔(制作钢筋笼) →安放钢筋笼及注浆管和声测管→导入混凝土灌注管→清孔(测量沉渣) →灌注混凝土(测量混凝土面标高并现场记录、留做试块) →拔出导管、护筒→混凝土达到强度后注浆→拆卸管件及管头封堵→施工下一根工程桩。
3. 泥浆
3.1 除能自行造浆的黏性土层外，均应在现场制备泥浆。泥浆制备可选用高塑性黏土或膨润土。泥浆应根据施工机械、施工工艺及穿越土层情况进行配合比设计。
3.2 泥浆护壁扩底应符合下列规定：
(1) 施工期间护筒内的泥浆面应高出地下水位1.0m以上，在受水位涨落影响时，泥浆面应高出最高水位1.5m以上；
(2)在清孔过程中，应不断置换泥浆，直至浇注水下混凝土为止；
(3) 浇注混凝土前，离孔底500mm以内的泥浆比重应小于1.25，含砂率不得大于8%。，黏度不得大于28s；
(4) 在容易产生泥浆渗漏的土层中应采取维持孔壁稳定的措施。
3.3 废弃的浆、渣应及时进行处理，不得污染环境。
4. 正、反循环钻进作业
4.1 钻机定位应准确、水平、稳固，钻机转盘中心与护筒中心的允许偏差不大于50mm，钻机定位后，钻头应在吊紧的状态下钻进。成孔过程中孔内泥浆液面应保持相对稳定，且不低于硬地面30cm。注入孔口的泥浆及排出孔口泥浆性能指标，应根据地质情况和钻机的机械性能进行合理调整。
4.2 对孔深较大的端承型桩和粗粒土层中的摩擦型桩，宜采用反循环工艺成孔或清孔（反切钻），也可根据土层情况采用正循环钻进，反循环清孔。
4.3 泥浆护壁成孔时，宜采用孔口护筒。
4.4 当在松软土层中钻孔时，应根据泥浆补给情况及时调整钻进速度；在硬层或岩层中的钻进速度以钻机不发生跳动为准。
4.5 应确保钻孔的垂直度。
4.6 钻进过程中如发生斜孔、塌孔和护筒周围冒浆时，应停止钻进，待采取相应技术措施后再行钻进。
4.7 钻孔扩底达到设计深度，灌注混凝土之前，孔底沉渣厚度指标应符合下列规定：
(1）对端承桩型桩，不应大于50mm；
(2）对摩擦型桩，不应大于100mm；
(3）对抗拔、抗水平力桩，不应大于200mm。
4.8 扩底
(1）扩底桩由直孔段和扩底段组成，扩底形状应根据地质条件和桩基承载力要求确定。
(2）钻机可用国产工程钻机，扩底钻头宜选用硬质合金扩底钻头和滚刀扩底钻头，钻杆
可采用法兰式、齿合法兰式、插齿钻杆。
(3）扩底钻进工艺：a.正循环钻进；b.反循环钻进；c.钻头钻进；宜选用反循环钻进工艺。
(4）泵吸反循环扩底钻进工艺：
泵吸反循环钻孔扩底钻进工艺是利用泥浆护壁，钻机直孔钻进至设计孔深后，换上扩底钻头，采用泵吸反循环工艺扩底成孔，清除孔底沉渣，检测合格后放入钢筋笼，灌注混凝土形成扩底桩。
成桩主要施工流程：直孔段钻进成孔→第1 次清孔换浆→换扩底钻头扩底钻进→第2 次清孔换浆→抽检扩底尺寸及形状→安放钢筋笼→下导管及第3 次清孔换浆→混凝土灌注成桩。
(5）清孔：
采用泵吸反循环清孔工艺，钻进达到设计深度后进行第一次清孔，清孔时先将钻头提起50cm，进行换浆清孔，回流泥浆比重控制在1.2左右。扩底完成后，马上进行第二次清孔，主要目的是准确测量孔深。在下钢筋笼之前进行第三次清孔，确保孔底沉渣厚度限值满足规范要求。
(6） 混凝土初灌量：
要求混凝土初灌量能保证初灌混凝土埋管高度，而且要求至少埋没整个扩大端高度的1/3以上。
(7）扩底形状参数检测：
通过钻头行程检测扩底直径：扩底前根据最大的扩底直径，确定其行程，在主动钻杆
上作出扩底行程的起点和终点标记，当达到终点标记时，钻头回扭阻力急剧减少至类同空转，证明已扩底到设计要求。
4.9 钢筋笼吊装前，应安置导管与气泵第三次清孔，并应进行孔位、孔径、垂直度、孔深、沉渣厚度等检验，合格后应立即灌注混凝土。
4.10 水下灌注的混凝土应符合下列规定：
(1）水下灌注混凝土必须具备良好的和易性，配合比应通过试验确定；坍落度宜为180~220mm；水泥用量为360～400Kg /m3；
(2）水下灌注混凝土的含砂率宜为40%~50%，并宜选用中粗砂；粗骨料的最大粒径应小于50mm；
(3）水下灌注混凝土宜掺加外加剂。
4.11 隔水塞在混凝土开始灌注时起隔水作用，并保证初灌量混凝土质量，由钢板及橡胶圈组成。
4.12 灌注水下混凝土的质量控制应符合下列要求：
(1）开始灌注混凝土时，导管底部至孔底的距离宜为300~500mm；
(2）采用商品混凝土应有足够的混凝土储备量，导管一次埋入混凝土灌注面以下应大于0.8m；
(3）导管埋入混凝土深度宜为2~6m，严禁将导管提出混凝土灌注面，并应控制提拔导管速度，应有专人测量导管埋深及管内外混凝土灌注面的高差，填写水下混凝土施工记录；
4） 灌注水下混凝土必须连续施工；
5）应控制最后一次灌注量，超灌高度宜为0.8~1.0m，凿除泛浆高度后必须保证暴露的桩顶混凝土强度达到设计强度等级。
5. 注浆
5.1 灌注桩后注浆可提高钻孔灌注桩承载能力。
5.2 后注浆装置的设置应符合下列规定：
1）后注浆导管应采用30～50mm的钢管，且应与钢筋笼加劲筋焊接固定；
2）扩底灌注桩端后注浆导管及注浆阀数量宜根据桩径大小设置。对于直径不大于1200mm的桩，宜沿钢筋笼圆周对称设置2根；对于直径为1200mm ～2500mm的桩，宜对称设置3～4根；
3）对于桩长超过15m且承载力增幅要求较高桩，宜采用桩端桩侧复式注浆；
4）钢筋笼应沉放到底，不得悬吊，下笼受阻时不得撞笼。
5.3 后注浆阀应具备下列性能：
1）注浆阀应能承受1MPa以上的压力
2）注浆阀应具备逆止功能。
5.4 浆液配比、终止注浆压力、流量、注浆量等参数应根据设计要求和当地施工经验初，注浆作业开始前，且应进行注浆试验，优化并最终确定注浆参数。
5.5 注浆前应进行压水试验
压水试验是注浆施工前的重要工序。成桩后至实施桩底注浆前，通过压水试验来检验桩底的可灌性。压水试验是选择注浆工艺参数的重要手段。
5.6 后注浆作业起始时间、顺序和速率应符合下列规定：
1) 注浆作业宜于成桩2d后开始；
2) 注浆作业与成桩作业点的距离不宜小于8～10m；
3) 初注：在压水试验之后，就要将配制好的水泥浆通过高压泵和预埋管注入到桩底岩层中。初注时一般压力较小，浆液也由稀到稠。初注要密切注意注浆压力、注浆量和注浆皮管的变化；
4) 对于饱和土中的复式注浆顺序宜先桩侧后桩端；
5.7 当满足下列条件之一时即可终止注浆
1) 注浆总量和注浆压力均达到设计要求；
2) 注浆总量以达到设计值的80%左右，且注浆压力超过设计值。
5.8 当注浆压力长时间低于正常值或地面出现冒浆或周围桩孔串浆，应改为间歇注浆，间歇时间宜为30～60min。
［文章编号］1006-7619（2010）09-28-866
［作者简介］ 王平，2005年10月江苏省电大 工程管理专业本科毕业、工程师、二级建造师
【关键词】灌注桩；扩底；泥浆；注浆
Application of large diameter slurry reamed piles in municipal engineering
Wang Ping
(Jiangsu Grand Canal Construction and Installation Engineering Co., Ltd Pizhou Jiangsu 221300)
【Abstract】This article describes the end of Slurry large diameter piles in municipal engineering, including the construction process, slurry production, reverse circulation drilling operations, expanding the end of pouring of concrete, grouting and other technology.
【Key words】Grouting pile; Expanding pedestal; Mud; Grouting
在市政工程中，高架桥由于荷载较大，故其基础常采用大直径扩底灌注桩，且对桩底进行注浆处理，本文系统地论述该桩型施工有关方面问题。
1. 适用范围
桩直径范围大，扩大头可达4米，桩深度可达60～70m，不仅能在一般土层或强风化土层内扩孔，还能在中风化土层内扩孔，对地质较复杂的土层如砂层、淤泥层、夹层、卵石层、流泥流砂层均能适用。单桩竖向承载力标准值可达6000KN以上。
2. 施工工艺流程
扩底后注浆灌注桩的单桩工艺流程:测量放线、安装调试钻机→埋设护筒→钻机就位(同时挖泥浆坑砌筑泥浆池→制作泥浆) →钻进(测量孔深) →成孔→清孔→扩底设备就位→扩底→清孔(制作钢筋笼) →安放钢筋笼及注浆管和声测管→导入混凝土灌注管→清孔(测量沉渣) →灌注混凝土(测量混凝土面标高并现场记录、留做试块) →拔出导管、护筒→混凝土达到强度后注浆→拆卸管件及管头封堵→施工下一根工程桩。
3. 泥浆
3.1 除能自行造浆的黏性土层外，均应在现场制备泥浆。泥浆制备可选用高塑性黏土或膨润土。泥浆应根据施工机械、施工工艺及穿越土层情况进行配合比设计。
3.2 泥浆护壁扩底应符合下列规定：
(1) 施工期间护筒内的泥浆面应高出地下水位1.0m以上，在受水位涨落影响时，泥浆面应高出最高水位1.5m以上；
(2)在清孔过程中，应不断置换泥浆，直至浇注水下混凝土为止；
(3) 浇注混凝土前，离孔底500mm以内的泥浆比重应小于1.25，含砂率不得大于8%。，黏度不得大于28s；
(4) 在容易产生泥浆渗漏的土层中应采取维持孔壁稳定的措施。
3.3 废弃的浆、渣应及时进行处理，不得污染环境。
4. 正、反循环钻进作业
4.1 钻机定位应准确、水平、稳固，钻机转盘中心与护筒中心的允许偏差不大于50mm，钻机定位后，钻头应在吊紧的状态下钻进。成孔过程中孔内泥浆液面应保持相对稳定，且不低于硬地面30cm。注入孔口的泥浆及排出孔口泥浆性能指标，应根据地质情况和钻机的机械性能进行合理调整。
4.2 对孔深较大的端承型桩和粗粒土层中的摩擦型桩，宜采用反循环工艺成孔或清孔（反切钻），也可根据土层情况采用正循环钻进，反循环清孔。
4.3 泥浆护壁成孔时，宜采用孔口护筒。
4.4 当在松软土层中钻孔时，应根据泥浆补给情况及时调整钻进速度；在硬层或岩层中的钻进速度以钻机不发生跳动为准。
4.5 应确保钻孔的垂直度。
4.6 钻进过程中如发生斜孔、塌孔和护筒周围冒浆时，应停止钻进，待采取相应技术措施后再行钻进。
4.7 钻孔扩底达到设计深度，灌注混凝土之前，孔底沉渣厚度指标应符合下列规定：
(1）对端承桩型桩，不应大于50mm；
(2）对摩擦型桩，不应大于100mm；
(3）对抗拔、抗水平力桩，不应大于200mm。
4.8 扩底
(1）扩底桩由直孔段和扩底段组成，扩底形状应根据地质条件和桩基承载力要求确定。
(2）钻机可用国产工程钻机，扩底钻头宜选用硬质合金扩底钻头和滚刀扩底钻头，钻杆
可采用法兰式、齿合法兰式、插齿钻杆。
(3）扩底钻进工艺：a.正循环钻进；b.反循环钻进；c.钻头钻进；宜选用反循环钻进工艺。
(4）泵吸反循环扩底钻进工艺：
泵吸反循环钻孔扩底钻进工艺是利用泥浆护壁，钻机直孔钻进至设计孔深后，换上扩底钻头，采用泵吸反循环工艺扩底成孔，清除孔底沉渣，检测合格后放入钢筋笼，灌注混凝土形成扩底桩。
成桩主要施工流程：直孔段钻进成孔→第1 次清孔换浆→换扩底钻头扩底钻进→第2 次清孔换浆→抽检扩底尺寸及形状→安放钢筋笼→下导管及第3 次清孔换浆→混凝土灌注成桩。
(5）清孔：
采用泵吸反循环清孔工艺，钻进达到设计深度后进行第一次清孔，清孔时先将钻头提起50cm，进行换浆清孔，回流泥浆比重控制在1.2左右。扩底完成后，马上进行第二次清孔，主要目的是准确测量孔深。在下钢筋笼之前进行第三次清孔，确保孔底沉渣厚度限值满足规范要求。
(6） 混凝土初灌量：
要求混凝土初灌量能保证初灌混凝土埋管高度，而且要求至少埋没整个扩大端高度的1/3以上。
(7）扩底形状参数检测：
通过钻头行程检测扩底直径：扩底前根据最大的扩底直径，确定其行程，在主动钻杆
上作出扩底行程的起点和终点标记，当达到终点标记时，钻头回扭阻力急剧减少至类同空转，证明已扩底到设计要求。
4.9 钢筋笼吊装前，应安置导管与气泵第三次清孔，并应进行孔位、孔径、垂直度、孔深、沉渣厚度等检验，合格后应立即灌注混凝土。
4.10 水下灌注的混凝土应符合下列规定：
(1）水下灌注混凝土必须具备良好的和易性，配合比应通过试验确定；坍落度宜为180~220mm；水泥用量为360～400Kg /m3；
(2）水下灌注混凝土的含砂率宜为40%~50%，并宜选用中粗砂；粗骨料的最大粒径应小于50mm；
(3）水下灌注混凝土宜掺加外加剂。
4.11 隔水塞在混凝土开始灌注时起隔水作用，并保证初灌量混凝土质量，由钢板及橡胶圈组成。
4.12 灌注水下混凝土的质量控制应符合下列要求：
(1）开始灌注混凝土时，导管底部至孔底的距离宜为300~500mm；
(2）采用商品混凝土应有足够的混凝土储备量，导管一次埋入混凝土灌注面以下应大于0.8m；
(3）导管埋入混凝土深度宜为2~6m，严禁将导管提出混凝土灌注面，并应控制提拔导管速度，应有专人测量导管埋深及管内外混凝土灌注面的高差，填写水下混凝土施工记录；
4） 灌注水下混凝土必须连续施工；
5）应控制最后一次灌注量，超灌高度宜为0.8~1.0m，凿除泛浆高度后必须保证暴露的桩顶混凝土强度达到设计强度等级。
5. 注浆
5.1 灌注桩后注浆可提高钻孔灌注桩承载能力。
5.2 后注浆装置的设置应符合下列规定：
1）后注浆导管应采用30～50mm的钢管，且应与钢筋笼加劲筋焊接固定；
2）扩底灌注桩端后注浆导管及注浆阀数量宜根据桩径大小设置。对于直径不大于1200mm的桩，宜沿钢筋笼圆周对称设置2根；对于直径为1200mm ～2500mm的桩，宜对称设置3～4根；
3）对于桩长超过15m且承载力增幅要求较高桩，宜采用桩端桩侧复式注浆；
4）钢筋笼应沉放到底，不得悬吊，下笼受阻时不得撞笼。
5.3 后注浆阀应具备下列性能：
1）注浆阀应能承受1MPa以上的压力
2）注浆阀应具备逆止功能。
5.4 浆液配比、终止注浆压力、流量、注浆量等参数应根据设计要求和当地施工经验初，注浆作业开始前，且应进行注浆试验，优化并最终确定注浆参数。
5.5 注浆前应进行压水试验
压水试验是注浆施工前的重要工序。成桩后至实施桩底注浆前，通过压水试验来检验桩底的可灌性。压水试验是选择注浆工艺参数的重要手段。
5.6 后注浆作业起始时间、顺序和速率应符合下列规定：
1) 注浆作业宜于成桩2d后开始；
2) 注浆作业与成桩作业点的距离不宜小于8～10m；
3) 初注：在压水试验之后，就要将配制好的水泥浆通过高压泵和预埋管注入到桩底岩层中。初注时一般压力较小，浆液也由稀到稠。初注要密切注意注浆压力、注浆量和注浆皮管的变化；
4) 对于饱和土中的复式注浆顺序宜先桩侧后桩端；
5.7 当满足下列条件之一时即可终止注浆
1) 注浆总量和注浆压力均达到设计要求；
2) 注浆总量以达到设计值的80%左右，且注浆压力超过设计值。
5.8 当注浆压力长时间低于正常值或地面出现冒浆或周围桩孔串浆，应改为间歇注浆，间歇时间宜为30～60min。
［文章编号］1006-7619（2010）09-28-866
［作者简介］ 王平，2005年10月江苏省电大 工程管理专业本科毕业、工程师、二级建造师