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摘要：成孔技术是大孔径钻孔灌注桩施工的关键环节，成孔施工不到位就会造成塌孔、缩径、桩孔偏斜等质量通病，因此必须做好预控措施。本文以某工程为例介绍了大孔径钻孔灌注桩成孔技术及控制要点。
关键词：大孔径；钻孔灌注桩；成孔
一、大孔径钻孔灌注桩技术特点与适用范围
大孔径钻孔灌注桩技术是结合工程及地质条件，利用大扭矩钻机进行大直径成孔，下放钢筋笼、导管法水下混凝土灌注，从而实现成桩达到竖向承重的目的施工技术。
（一）大孔径钻孔灌注桩技术特点
1、大直径钻孔桩根据桩径、桩长、地质条件、水文情况等诸多因素来选择钻机的型号、扭矩及钻具的各项参数。一般在地层强度较高、钻孔深度较深地质情况较复杂则选用较大型号钻机，另其反。
2、在陆地上施工时，其泥浆循环可在陆地开挖泥浆沟和泥浆池，护筒的埋设只受表层不稳定土层影响。而在在水上施工时，需搭设平台。护筒的埋设较深，既要保重平台的稳定又要保证钻孔壁的安全。
3、成孔过程泥浆的循环方法可分正循环和反循环泵，而反循环又可分泵吸反循环和气举反循环两种。
4、大直径钻孔桩泥浆的作用主要为：①保护壁，②悬浮钻渣③冷却钻具；大口径成孔对泥浆质量要求很高，一般检测指标有：①相对密度，②粘度，③含砂率，④胶体率等。
5、在江上或海上作业时，材料供应和正常施工不可避免的要受到潮汐、风浪、季节性的影响，另由于平台的局限性需在平台配制专门的泥浆箱或利用护筒的连接作为泥浆池或泥浆循环管。
（二）适用范围
大孔径钻孔灌注桩技术适用于：孔径≥2000mm，孔深150m以内的孔径、垂直度要求较高，水上（陆地）竖向承重桩的施工。
适用地层：粘土层、砂层、砾石层、卵石层、岩层等地层。
二、大孔径钻孔灌注桩成孔施工技术的应用
（一）工程概述
某桥为独塔预应力混凝土斜拉桥，全长2956m，桥宽33m（双向六车道），主跨为240m+170m+60m，39#主墩由36根钻孔灌注桩组成，呈圆形布置，其直径为<2.5m，桩底标高为-109.65m，桩长达115m。北主桥桥位范围内存在的特殊性岩土和不良地质有：断层、岩溶、岩体风化、揉皱破碎带等。经调查与设计，决定采用冲击成孔施工方案。
（二）成孔工艺
1、在钻进时采用正循环成孔工艺。
2、开始钻进时，应先在孔内灌注泥浆。泥浆相对密度等指标根据土层情况而定，如孔中有水，可直接投入粘土，用冲击锥以0.5m小冲程反复冲击造浆。护筒底脚以下2～4m范围内属河床表面，采用密度1.3～1.5的泥浆，小冲程反复冲击，使孔壁坚实不坍不漏。这一孔段一般不掏渣。
3、在通过坚硬密实卵石层或基岩（强风化花岗岩和中风化花岗岩）之类的土层时，始终保持孔内充满1.3～1.5的泥浆悬浮钻渣，优先选用有较大冲击力的十字实心锥，采用100cm高冲程冲击钻进。
4、钻进。开始钻进时，应先往孔内投入片石与粘土的混合物，粘土与片石京沪高速铁路土建工程四标段的比例为1：3（体积比），填入量应超过护筒刃角至少1.0米，然后采用小冲程冲进，冲程不大于0.75米，待冲至护筒刃脚下1.0米左右时，重新填入片石与粘土的混合物，填入高度仍为超过护筒刃角至少1.0米，然后冲进。如此反复1～2次，以加固刃脚。
5、泥浆补充与净化。开钻前应调制足够数量的泥浆，钻进过程中如泥浆有损耗、漏失应予补充。每钻进2m或地层变化处，应在泥浆槽中捞取钻渣样品，查明土类并记录，以便与设计资料核对。
6、测量。钻进过程中应经常测量孔深，并对照地质柱状图随时调整钻进技术参数。达到设计孔深后及时清孔提钻，清孔时以所换新鲜泥浆达到孔内泥浆含砂量逐渐减少至稳定不沉淀为度。
3、终孔判定。强风化岩层的厚度一经确认，也就是桩孔已穿越强风化岩进入中风化岩层。应停机测量孔底的高程，并与地质勘察资料初步分析的中风化花岗岩上限高程进行比较，以孔底岩屑样品符合中风化岩标准为主，则该孔底高程即为中风化层嵌岩段的起始高程。终孔判定标准为桩端进入中风化岩层1～2m，在确定终孔时，如果到了终孔深度，钻机跳动比入岩时更剧烈，进尺没有加快，甚至减慢；取岩样与入岩时的岩样进行比较，终孔岩样中，中风化岩石含量百分比必须明显大于入岩时的百分比。通过连续钻进及对岩屑样品的鉴别，便可对嵌岩段深度进行测量。
（三）成孔工艺及控制要点
采用冲击正循环成孔工艺，为确保成孔的质量和安全，提高成孔进度和一次成孔合格率，应在以下方面进行控制。
1、实施先导孔技术。桩基钻孔前，对所钻孔位进行地质钻芯取样，通过对样品的分析以便详细了解地质情况，针对该处的地质情况（岩溶、断层、碎裂岩、揉皱破碎带等）采取有效补救措施。
2、泥浆循环系统的合理布置、在不同地层中钻进时泥浆指标的控制、护壁泥浆的制备与循环：由于墩处北主塔地质情况复杂，多有断层和破碎带，因此需要采用泥浆护壁钻进。泥浆采用优质黄泥（粘土）制备
用船只运送至墩位平台侧，然后用吊机起吊、投入护筒内，利用钻机的反复冲击搅拌制浆。开孔前应在孔内多放一些粘土，并加适量粒径不大于15cm的片石，用低冲程反复冲砸护壁、固孔，使护筒口与岩面交界处形成比较稳固的护壁。
3、漏浆涌砂的处理：因小裂隙发生小量漏浆的，采取抛填麻袋、用冲锤小冲程反复冲击，并同时进行正循环清渣作业，保持护筒内外水头差，让麻絮充填在裂隙中，最后实现止漏。对于大型溶洞，能采取护筒二次跟进处理的就实施处理，护筒跟进将刃脚处涌砂的源头堵住，一旦发生漏浆，立即补充清水保持水头。不能实施二次跟进的，
配备足够的黄泥、片石、水泥，一旦发生漏浆，迅速补给这些材料，同时提升冲锤，防止埋钻。当水头稳定后，在漏浆处反复钻进，并填充片石、黄泥进行孔壁加固。
4、钻压（冲程）控制：粘性土、风化岩层，宜用中、低冲程。控制在1～2m；基岩层，宜用高冲程，一般为3～5m，最高不得超过6 m；岩面倾斜度较大或高低不平处，最易偏孔，应回填坚硬的片石，低锤快打，造成一个平台后，方可采用较高冲程。抽碴或停钻后再钻时，由低冲程逐渐加高到正常冲程。
5、塌孔预防：在施工中应注意护筒埋设深度，在钻土中不得小于1m，在砂土中不宜小于1.5m，并应保持孔内泥浆面高于地下水位1m以上，护筒周围与孔壁之间用豁土填封密实使其不漏水。提升、下落冲击锤和放钢筋笼时应保持垂直并缓慢上下，特别是钢筋笼应采用两点吊装以保证钢筋笼中心线与桩心基本保持一致，以减少碰撞孔壁的可能。施工中必须保证泥浆补给以保持孔内浆面稳定，经常测定和控制泥浆比重。注意冲击锤冲程，在护筒内及附近和不同的地层中应采用不同的冲程而当塌孔现象发生时，视轻度、严重加以区分，轻度塌孔时，可加大泥浆比重以防止进一步扩大。严重塌孔时，考虑桩身成型质量及混凝土用量，应用粘土泥膏进行回填，待孔壁稳定后采用低锤冲击。
参考文献：
[1]高大钊，赵春风，徐斌.桩基础的设计方法与施工技术[M].北京：机械工业出版社，2012.
[2]栗克慧.钻孔灌注桩施工技术与质量控制[J].山西建筑，2011，37（6）.
关键词：大孔径；钻孔灌注桩；成孔
一、大孔径钻孔灌注桩技术特点与适用范围
大孔径钻孔灌注桩技术是结合工程及地质条件，利用大扭矩钻机进行大直径成孔，下放钢筋笼、导管法水下混凝土灌注，从而实现成桩达到竖向承重的目的施工技术。
（一）大孔径钻孔灌注桩技术特点
1、大直径钻孔桩根据桩径、桩长、地质条件、水文情况等诸多因素来选择钻机的型号、扭矩及钻具的各项参数。一般在地层强度较高、钻孔深度较深地质情况较复杂则选用较大型号钻机，另其反。
2、在陆地上施工时，其泥浆循环可在陆地开挖泥浆沟和泥浆池，护筒的埋设只受表层不稳定土层影响。而在在水上施工时，需搭设平台。护筒的埋设较深，既要保重平台的稳定又要保证钻孔壁的安全。
3、成孔过程泥浆的循环方法可分正循环和反循环泵，而反循环又可分泵吸反循环和气举反循环两种。
4、大直径钻孔桩泥浆的作用主要为：①保护壁，②悬浮钻渣③冷却钻具；大口径成孔对泥浆质量要求很高，一般检测指标有：①相对密度，②粘度，③含砂率，④胶体率等。
5、在江上或海上作业时，材料供应和正常施工不可避免的要受到潮汐、风浪、季节性的影响，另由于平台的局限性需在平台配制专门的泥浆箱或利用护筒的连接作为泥浆池或泥浆循环管。
（二）适用范围
大孔径钻孔灌注桩技术适用于：孔径≥2000mm，孔深150m以内的孔径、垂直度要求较高，水上（陆地）竖向承重桩的施工。
适用地层：粘土层、砂层、砾石层、卵石层、岩层等地层。
二、大孔径钻孔灌注桩成孔施工技术的应用
（一）工程概述
某桥为独塔预应力混凝土斜拉桥，全长2956m，桥宽33m（双向六车道），主跨为240m+170m+60m，39#主墩由36根钻孔灌注桩组成，呈圆形布置，其直径为<2.5m，桩底标高为-109.65m，桩长达115m。北主桥桥位范围内存在的特殊性岩土和不良地质有：断层、岩溶、岩体风化、揉皱破碎带等。经调查与设计，决定采用冲击成孔施工方案。
（二）成孔工艺
1、在钻进时采用正循环成孔工艺。
2、开始钻进时，应先在孔内灌注泥浆。泥浆相对密度等指标根据土层情况而定，如孔中有水，可直接投入粘土，用冲击锥以0.5m小冲程反复冲击造浆。护筒底脚以下2～4m范围内属河床表面，采用密度1.3～1.5的泥浆，小冲程反复冲击，使孔壁坚实不坍不漏。这一孔段一般不掏渣。
3、在通过坚硬密实卵石层或基岩（强风化花岗岩和中风化花岗岩）之类的土层时，始终保持孔内充满1.3～1.5的泥浆悬浮钻渣，优先选用有较大冲击力的十字实心锥，采用100cm高冲程冲击钻进。
4、钻进。开始钻进时，应先往孔内投入片石与粘土的混合物，粘土与片石京沪高速铁路土建工程四标段的比例为1：3（体积比），填入量应超过护筒刃角至少1.0米，然后采用小冲程冲进，冲程不大于0.75米，待冲至护筒刃脚下1.0米左右时，重新填入片石与粘土的混合物，填入高度仍为超过护筒刃角至少1.0米，然后冲进。如此反复1～2次，以加固刃脚。
5、泥浆补充与净化。开钻前应调制足够数量的泥浆，钻进过程中如泥浆有损耗、漏失应予补充。每钻进2m或地层变化处，应在泥浆槽中捞取钻渣样品，查明土类并记录，以便与设计资料核对。
6、测量。钻进过程中应经常测量孔深，并对照地质柱状图随时调整钻进技术参数。达到设计孔深后及时清孔提钻，清孔时以所换新鲜泥浆达到孔内泥浆含砂量逐渐减少至稳定不沉淀为度。
3、终孔判定。强风化岩层的厚度一经确认，也就是桩孔已穿越强风化岩进入中风化岩层。应停机测量孔底的高程，并与地质勘察资料初步分析的中风化花岗岩上限高程进行比较，以孔底岩屑样品符合中风化岩标准为主，则该孔底高程即为中风化层嵌岩段的起始高程。终孔判定标准为桩端进入中风化岩层1～2m，在确定终孔时，如果到了终孔深度，钻机跳动比入岩时更剧烈，进尺没有加快，甚至减慢；取岩样与入岩时的岩样进行比较，终孔岩样中，中风化岩石含量百分比必须明显大于入岩时的百分比。通过连续钻进及对岩屑样品的鉴别，便可对嵌岩段深度进行测量。
（三）成孔工艺及控制要点
采用冲击正循环成孔工艺，为确保成孔的质量和安全，提高成孔进度和一次成孔合格率，应在以下方面进行控制。
1、实施先导孔技术。桩基钻孔前，对所钻孔位进行地质钻芯取样，通过对样品的分析以便详细了解地质情况，针对该处的地质情况（岩溶、断层、碎裂岩、揉皱破碎带等）采取有效补救措施。
2、泥浆循环系统的合理布置、在不同地层中钻进时泥浆指标的控制、护壁泥浆的制备与循环：由于墩处北主塔地质情况复杂，多有断层和破碎带，因此需要采用泥浆护壁钻进。泥浆采用优质黄泥（粘土）制备
用船只运送至墩位平台侧，然后用吊机起吊、投入护筒内，利用钻机的反复冲击搅拌制浆。开孔前应在孔内多放一些粘土，并加适量粒径不大于15cm的片石，用低冲程反复冲砸护壁、固孔，使护筒口与岩面交界处形成比较稳固的护壁。
3、漏浆涌砂的处理：因小裂隙发生小量漏浆的，采取抛填麻袋、用冲锤小冲程反复冲击，并同时进行正循环清渣作业，保持护筒内外水头差，让麻絮充填在裂隙中，最后实现止漏。对于大型溶洞，能采取护筒二次跟进处理的就实施处理，护筒跟进将刃脚处涌砂的源头堵住，一旦发生漏浆，立即补充清水保持水头。不能实施二次跟进的，
配备足够的黄泥、片石、水泥，一旦发生漏浆，迅速补给这些材料，同时提升冲锤，防止埋钻。当水头稳定后，在漏浆处反复钻进，并填充片石、黄泥进行孔壁加固。
4、钻压（冲程）控制：粘性土、风化岩层，宜用中、低冲程。控制在1～2m；基岩层，宜用高冲程，一般为3～5m，最高不得超过6 m；岩面倾斜度较大或高低不平处，最易偏孔，应回填坚硬的片石，低锤快打，造成一个平台后，方可采用较高冲程。抽碴或停钻后再钻时，由低冲程逐渐加高到正常冲程。
5、塌孔预防：在施工中应注意护筒埋设深度，在钻土中不得小于1m，在砂土中不宜小于1.5m，并应保持孔内泥浆面高于地下水位1m以上，护筒周围与孔壁之间用豁土填封密实使其不漏水。提升、下落冲击锤和放钢筋笼时应保持垂直并缓慢上下，特别是钢筋笼应采用两点吊装以保证钢筋笼中心线与桩心基本保持一致，以减少碰撞孔壁的可能。施工中必须保证泥浆补给以保持孔内浆面稳定，经常测定和控制泥浆比重。注意冲击锤冲程，在护筒内及附近和不同的地层中应采用不同的冲程而当塌孔现象发生时，视轻度、严重加以区分，轻度塌孔时，可加大泥浆比重以防止进一步扩大。严重塌孔时，考虑桩身成型质量及混凝土用量，应用粘土泥膏进行回填，待孔壁稳定后采用低锤冲击。
参考文献：
[1]高大钊，赵春风，徐斌.桩基础的设计方法与施工技术[M].北京：机械工业出版社，2012.
[2]栗克慧.钻孔灌注桩施工技术与质量控制[J].山西建筑，2011，37（6）.