2.3.2 泥漿護壁成孔

泥漿護壁成孔是用泥漿保護孔壁并排出土渣而成孔，不論在地下水位以上或以下的土層皆適用，它還適用于地質情況復雜、夾層多、風化不均、軟硬變化大的巖層。

泥漿護壁鉆孔灌注樁的施工工藝流程：樁位放線→開挖泥漿池、排漿溝→埋設護筒→鉆機就位、孔位校正→鉆孔→注泥漿→下套管→繼續鉆孔→排渣→清孔→吊放鋼筋籠→射水清底→插入混凝土導管→澆筑混凝土→拔出導管→插樁頂鋼筋。

樁位放線：根據建筑的軸線控制樁定出樁基礎的每個樁位，可用小木樁標記。樁位放線允許偏差20mm。灌注混凝土之前，應對樁基軸線和樁位復查一次，以免木樁標記變動而影響施工。

埋設護筒：護筒一般是由4～8mm厚鋼板制成的圓筒，其內徑應大于鉆頭直徑，當用回轉鉆時，宜大于100mm；當用沖擊鉆時，宜大于200mm，以方便鉆頭提升等操作。其上部宜開設1～2個溢漿孔，便于溢出泥漿并流回泥漿池進行回收。埋設護筒時先挖去樁孔處表土，將護筒埋入土中。護筒的作用有：成孔時引導鉆頭方向；提高孔內泥漿水頭，防止塌孔；固定樁孔位置，保護孔口。因此，護筒位置應埋設準確并保持穩定。護筒中心與樁位的中心線偏差不得大于50mm。護筒與坑壁之間用黏土分層填實，以防漏水。護筒的埋深在黏土中不宜小于1.0m；在砂土中不宜小于1.5m。護筒頂面應高于地面0.4～0.6m，并應保持孔內泥漿面高出地下水位1m以上。

鉆機就位：鉆孔機就位時，必須保持平穩，不發生傾斜、位移，為準確控制鉆孔深度，應在機架上或機管上做出控制的標尺，以便在施工中進行觀測、記錄。

鉆孔：調直機架挺桿，對好樁位（用對位圈），開動機器鉆進，出土，達到一定深度（視土質和地下水情況）停鉆。鉆孔進尺速度應根據土層類別、孔徑大小、鉆孔深度和供水量確定。對于淤泥和淤泥質土不宜大于1m／min，其他土層以鉆機不超負荷為準，風化巖或其他硬土層以鉆機不產生跳動為準。鉆孔深度達到設計要求后，必須進行清孔。對于孔壁土質較好、不易塌孔的樁孔，可用空氣吸泥機清孔，氣壓為0.5MPa，被攪動的泥渣隨著管內形成的強大高壓氣流向上涌，從噴口排出，直至孔口噴出清水為止；對于穩定性差的孔壁應用泥漿（正、反）循環法或掏渣筒清孔、排渣。用原土造漿的鉆孔可使鉆機空轉不進尺，同時注入清水，等孔底殘余的泥塊已磨漿，排出泥漿比重降至1.1左右（以手觸泥漿無顆粒感覺），即可認為清孔已合格。對注入制備泥漿的鉆孔，可采用換漿法清孔，至換出泥漿比重小于1.25為合格。清孔過程中，必須及時補給足夠的泥漿，以保持漿面穩定?？椎壮猎穸葘τ诙顺袠恫淮笥?00mm，對于摩擦樁不大于300mm。清孔滿足要求后，應立即吊放鋼筋籠并灌注混凝土。

注泥漿：孔內注入事先調制好的泥漿，然后繼續進鉆。在黏土和粉質黏土中成孔時，可注入清水，以原土造漿護壁，排渣泥漿的相對密度應控制在1.1～1.2；在砂土和較厚的夾砂層中成孔時，泥漿相對密度應控制在1.1～1.3；在穿過砂夾卵石層或容易坍孔的土層中成孔時，泥漿的相對密度應控制在1.3～1.5；在其他土中成孔時，泥漿制備應選用高塑性黏土或膨潤土。泥漿的作用是將鉆孔內不同土層中的空隙滲填密實，使孔內滲漏水達到最低限度，并保持孔內維持著一定的水壓以穩定孔壁。因此，在成孔過程中嚴格控制泥漿的相對密度很重要。施工中應經常測定泥漿相對密度，并定期測定黏度、含砂率和膠體率等指標，及時調整。廢棄的泥漿、泥渣應妥善處理。

下套管：鉆孔深度到5m左右時，提鉆下套管。套管內徑應大于鉆頭100mm。套管位置應埋設正確和穩定，套管與孔壁之間應用黏土填實，套管中心與樁孔中心線偏差不大于50mm。套管埋設深度在黏性土中不宜小于1m，在砂土中不宜小于1.5m，并應保持孔內泥漿面高出地下水位1m以上。

繼續鉆孔：防止表層土受振動坍塌，鉆孔時不要讓泥漿水位下降。施工中應經常測定泥漿相對密度。

排渣，清孔：根據不同的土質，應控制泥漿的相對密度。

吊放鋼筋籠：鋼筋籠放前應綁好砂漿墊塊；吊放時要對準孔位，吊直扶穩，緩慢下沉，鋼筋籠放到設計位置時，應立即固定，防止上浮。制作鋼筋籠時，要求主筋環向均勻布置，箍筋的直徑及間距、主筋的保護層、加勁箍的間距等均應符合設計規定。箍筋和主筋之間一般采用點焊。分段制作的鋼筋籠，其接頭宜采用焊接并應遵守《混凝土結構工程施工質量驗收規范》。鋼筋籠吊放入孔時，不得碰撞孔壁。灌注混凝土時，應采取措施固定鋼筋籠的位置，避免鋼筋籠受混凝土上浮力的影響而上浮。也可待澆筑完混凝土后，將鋼筋籠用帶帽的平板振動器振入混凝土灌注樁內。

射水清底：在鋼筋籠內插入混凝土導管（管內有射水裝置），通過軟管與高壓泵連接，開動泵水即射出。射水后孔底的沉渣即懸浮于泥漿之中。

澆筑混凝土：停止射水后，應立即澆筑混凝土，隨著混凝土不斷增高，孔內沉渣將浮在混凝土上面，并和泥漿一同排回貯漿槽內。水下澆筑混凝土應連續施工；導管底端應始終埋入混凝土中0.8～1.3m，導管的第一節底管長度應大于或等于4m。配合比應根據試驗確定，在選擇施工配合比時，混凝土的試配強度應比設計強度提高10%～15%。混凝土要有良好的和易性，在規定的澆筑期間內，坍落度應為13～15cm。配制混凝土所用的材料與性能要進行選用。灌注樁混凝土所用粗骨料可選用卵石或碎石，其最大粒徑不得大于鋼筋凈距的1／3，對于沉管灌注樁，不宜大于50mm；對于素混凝土樁，不得大于樁徑的1／4，一般不宜大于70mm。坍落度隨成孔工藝不同而有各自的規定。混凝土強度等級不應低于C15，水下澆筑混凝土不應低于C20。水下澆筑混凝土具有無振動、無排污的優點，又能在流砂、卵石、地下水、易塌孔等復雜地質條件下順利成樁，而且由于其擴散滲透的水泥漿而大大提高了樁體質量，其承載力為一般灌注樁的1.5～2倍。

拔出導管：混凝土澆筑到樁頂時，應及時拔出導管。但混凝土的上頂標高一定要符合設計要求。

插樁頂鋼筋：樁頂上的插筋一定要保持垂直插入，有足夠錨固長度和保護層，防止插偏和插斜。

1．護壁泥漿

（1）護壁泥漿的作用

在鉆孔過程中，為防止孔壁坍塌，在孔內注入高塑性黏土或膨潤土和水拌和的泥漿，對黏性土也可利用鉆削下來的黏土與水混合自造泥漿。這種護壁泥漿與鉆孔的土屑混合，邊鉆邊排出泥漿，同時進行孔內補漿，進行泥漿循環。因此，泥漿具有保護孔壁、防止塌孔、排出土渣以及冷卻與潤滑鉆頭的作用。泥漿一般需專門配制，當在黏土中成孔時，也可用孔內鉆渣原土自造泥漿。

（2）泥漿的組成與性能

護壁泥漿是由高塑性黏土或膨潤土和水拌和的混合物，還可在其中摻入其他摻和劑，如加重劑、分散劑、增黏劑及堵漏劑等。

護壁泥漿一般可在現場制備，有些黏性土在鉆進過程中可形成適合護壁的漿液，則可利用其作為護壁泥漿，這種方法也稱自造泥漿。

護壁泥漿應達到一定的性能指標，膨潤土泥漿的性能指標如表2-6所示。

（3）泥漿循環

泥漿循環可分為正循環和反循環，根據樁型、鉆孔深度、土層情況、泥漿排放及處理條件、允許沉渣厚度等進行選擇，但對孔深大于30m的端承型樁，宜采用反循環。

正循環回轉鉆機成孔的工藝如圖2-5（a）所示。泥漿由鉆桿內部注入，并從鉆桿底部噴出，攜帶鉆下的土渣沿孔壁向上流動，由孔口將土渣帶出流入沉淀池，經沉淀的泥漿流入泥漿池再注入鉆桿，由此進行循環。沉淀的土渣用泥漿車運出排放。

反循環回轉鉆機成孔的工藝如圖2-5（b）所示。泥漿由鉆桿與孔壁的環狀間隙流入鉆孔，然后由砂石泵在鉆桿內形成真空，使鉆下的土渣由鉆桿內腔吸出至地面而流向沉淀池，沉淀后再流入泥漿池。反循環工藝的泥漿上流的速度較高，排放土渣的能力強。

2．成孔機械

泥漿護壁鉆孔灌注樁按成孔工藝和成孔機械的不同，可分為如下幾種：

（1）沖擊成孔灌注樁：適用于黃土、黏性土或粉質黏土和人工雜填土層，尤其適用于有孤石的砂礫石層、漂石層、堅硬土層、巖層，對流砂層亦可克服，但對淤泥及淤泥質土，則應慎重使用。沖擊鉆成孔時將沖錐式鉆頭提升一定高度后以自由下落的沖擊力來破碎巖層，然后用掏渣筒來掏取孔內的渣漿（如圖2-6所示）。

（2）沖抓成孔灌注樁：適用于一般較松軟黏土、粉質黏土、砂土、砂礫層以及軟質巖層，孔深在20m內。沖抓成孔灌注樁采用沖抓錐（如圖2-7所示），錐頭內有重鐵塊和活動抓片，下落時松開卷揚機剎車，抓片張開，錐頭自由下落沖入土中，然后開動卷揚機拉升錐頭，此時抓片閉合抓土，將沖抓錐整體提升至地面卸土，依次循環成孔。

（3）回轉鉆成孔灌注樁：適用于地下水位較高的軟、硬土層，如淤泥、黏性土、砂土、軟質巖層?；剞D鉆成孔灌注樁應用最多?；剞D鉆機是由動力裝置帶動鉆機的回轉裝置轉動，并帶動帶有鉆頭的鉆桿轉動，由鉆頭切削土壤。切削形成的土渣通過泥漿循環排出樁孔。

在雜填土或松軟土層中鉆孔時，應在樁位孔口處設護筒，以起定位、保護孔口、維持水頭等作用。護筒用鋼板制作，內徑應比鉆頭直徑大10cm，埋入土中深度通常不宜小于1.5m，在特殊情況下埋深需要更大。在護筒頂部應開設1～2個溢漿口。在鉆孔過程中，應保持護筒內泥漿液面高于地下水位。

在黏土層中鉆孔時，可采用自制泥漿護壁；在砂土中鉆孔時，則應注入制備泥漿。注入的泥漿比重控制在1.1左右，排出泥漿的比重宜為1.2～1.4。鉆孔達到要求的深度后，測量沉渣厚度，進行清孔。以原土造漿的鉆孔，清孔可用射水法，此時鉆具只轉不進，待泥漿比重降到1.1左右即認為清孔合格；注入制備泥漿的鉆孔，可采用換漿法清孔，至換出泥漿的比重小于1.15時方為合格，在特殊情況下泥漿比重可以適當放寬。

鉆孔灌注樁的樁孔鉆成并清孔后，應盡快吊放鋼筋骨架并灌注混凝土。在無水或少水的淺樁孔中灌注混凝土時，應分層澆筑振實，每層高度一般為0.5～0.6m，不得大于1.5m?；炷撂涠仍谝话沭ば酝林幸擞?0～70mm；在砂類土中宜用70～90mm；在黃土中宜用60～90mm。水下灌注混凝土時，常用垂直導管灌注法進行水下施工，施工方法見第3章有關內容。水下灌注混凝土至樁頂時，應適當超過樁頂設計標高，以保證在鑿除含有泥漿的樁段后，樁頂標高和質量能符合設計要求。

施工后的灌注樁的平面位置及垂直度都需滿足規范的規定。灌注樁在施工前，宜進行試成孔。

（4）潛水鉆成孔灌注樁：適用于地下水位較高的軟、硬土層，如淤泥、淤泥質土、黏土、粉質黏土、砂土、砂夾卵石及風化頁巖層，不得用于漂石。潛水鉆機是一種旋轉式鉆孔機械，由防水電機、減速機構和鉆頭等組成。其動力、變速機構和鉆頭連在一起，加以密封，因而可以下放至孔中地下水位以下進行切削土壤成孔（如圖2-8所示）。潛水鉆機的動力和變速機構裝設在具有絕緣和密封裝置的電鉆外殼內，且與鉆頭緊密連接在一起，因而能共同潛入水下作業。目前使用的潛水鉆機（QSZ-800型）的鉆孔直徑為400～800mm，最大鉆孔深度為50m。潛水鉆機既適用于水下鉆孔，也可用于在地下水位較低的干土層中鉆孔。用正循環工藝輸入泥漿，進行護壁并將鉆下的土渣排出孔外。潛水鉆機成孔亦需先埋設護筒，其他施工過程皆與回轉鉆機成孔相似。