1．钻孔灌注桩施工工艺选择
在施工准备阶段，选择合适的施工工艺可以获得更好的技术、经济效果，一般应综合地质条件、工程特点、环境条件、设备条件、工程造价、施工工期等因素，优选出经济合理、技术可行、风险较小的方案。通常情况下可分两步选择，第一步根据一般资料和施工经验初选，第二步通过现场试桩选出最合适的机具和工艺。例如某桥梁工程［3］设计引桥桩基为Φ1．5m的钻孔灌注桩，其桩长为40～50m，并且所有桩都设计成摩擦桩，地层从上至下为第四系人工填土及冲积层(粉质黏土、粉砂、卵石)、第三系泥灰岩与泥岩(强风化泥灰岩、半胶结状泥岩夹砂砾岩)。根据工程特点、地质条件、设备条件和施工经验，分别选择冲击钻正循环成孔工艺(JK－8钻机)、回旋钻进反循环成孔工艺(GPS－15钻机)和旋挖钻泥浆静态护壁成孔工艺(ZＲ250B钻机)。JK－8、GPS－15、ZＲ250B最大钻孔直径分别为2．0m、1．5m和2．5m，最大钻孔深度分别为100m、50m、70m，可见它们都能满足工程要求。经过现场试桩，施工效率从高到低的顺序是ZＲ250B、JK－8、GPS－15，成孔质量由高至低的次序为ZＲ250B、JK－8、GPS－15，经济效益从大至小的顺序是JK－8、ZＲ250B、GPS－15，综合评分结果为ZＲ250B得8分，JK－8得7分，GPS－15得3分，因此该工程首选旋挖钻泥浆静态护壁成孔工艺(ZＲ250B钻机)，冲击钻正循环成孔工艺(JK－8钻机)可作为备选，而不宜采用回旋钻进反循环成孔工艺(GPS－15钻机)。
2．钻孔灌注桩关键施工技术分析
2．1施工流程
以泥浆护壁法为例，施工流程一般为:场地平整(围堰筑岛)→桩位放线→桩机调整就位→埋设护筒→配制泥浆→钻进成孔→提钻→第一次清孔→孔质量检测→吊放钢筋笼→安装导管→第二次清孔→灌注混凝土→拔出导管→拔出护筒→成桩、移位。
2．2护筒制作与埋设
护筒材质可采用钢材或钢筋混凝土，钢筋混凝土护筒只适用于陆地小截面桩型，而钢护筒可用于陆地、水上各种桩型，但钢护筒必须保证足够的刚度，否则施工中易发生变形，同时护筒圆度也很重要，不然也会影响成孔作业。钢护筒的壁厚一般不小于直径的1/150，必要时应设环向加劲筋和竖向加劲筋。沉放作业时必须控制护筒的垂直度，尤其在水中作业时要考虑水流、波浪等因素，必要时应采用导向架进行控制。
2．3成孔、清孔泥浆的配制
护壁泥浆主要采用黏土泥浆、膨润土泥浆和混合泥浆三种类型。膨润土泥浆施工效果最好，但价格较高，如果当地有满足质量要求的黏土，选用黏土泥浆也是不错的选择，或者掺入部分膨润土配制成混合泥浆。泥浆配制的性能与所采用的工艺、地层性质有很大关系，在成孔和清孔换渣时钻渣依靠泥浆带出孔外，更重要的作用是通过平衡土层压力来防止孔壁坍塌。泥浆的使用有静态和循环两种方式，循环又分正循环和反循环，反循环再分为泵吸反循环、气举反循环和射流反循环，每一种方式对泥浆的要求都有些差别。砂层等稳定性差的土层要求泥浆的稳定性要好，所以要采用钠基膨润土配制，并掺加甲基纤维素、纯碱等材料稳定泥浆;相反地质较好的土层可以采用含砂低的黏土造浆［4］。纯碱的作用是调节pH值为碱性，使黏土颗粒易于分散，而甲基纤维素具有保水、增粘的作用。制浆时应先加水，再加纯碱，混匀后再加入膨润土，搅匀后加纤维素。泥浆搅拌时间不少于10min，新浆要在浆池放置24h再用。在放置期间泥浆必须保持流动状态，可利用泥浆泵进行循环操作。
2．4钻进技术
钻进是比较复杂的技术，因为钻进成孔质量和效率与众多因素有关，既与岩土层类别、钻具种类、施钻工艺有关，也与作业人员的经验、技术水平、操作习惯有关。钻具中最重要的是选择合适的钻头，以反循环回转钻进为例，翼状钻头以挤压和切削破坏岩土层钻进，主要用于较软的各种土层和砂层;牙轮滚刀钻头则以挤压、冲击、剪切破碎岩层，可用于硬一些的沙砾石层、中硬基岩。翼状钻头又分为两翼钻头、三翼钻头、四翼钻头，三翼钻头适用于各种土层及含少量砂砾的砂层，四翼钻头可钻进较硬的土层和带砾石的砂土层。选好钻头后还要选择合适的钻进参数，包括钻进压力(钻压)、钻进速度(钻速)、洗井参数等。其中最关键的因素是钻压，应按照地层的岩性和构造进行选择，初钻应低压慢进，正常后再恒压钻进，在不同地层交界处容易产生井斜，故应降低钻压或减少钻头刀具数量。钻速应根据岩性、钻压和刀具性能综合考虑，岩石强度高、耐磨应取小钻速，流沙层容易塌孔也应取小钻速，钻压高并且刀具耐磨则可适当增加钻速。泥浆或清水等冲洗液的流量应根据地层而定，孔底渣量大时可适当加大流量，以提高排渣效率，但流量不能大到把循环液抽出。难钻的地层可采用静态低速方式，等井底渣量达到一定数量再排渣。
2．5钢筋笼制作与吊放
钢筋笼应严格按照设计和规范要求制作，除了尺寸偏差满足要求以外，还要保证足够的刚度，必要时加焊加劲筋和临时内支撑。对于深孔钢筋笼应全长加工，分拆数段运输、吊放，再拼接。吊装时应采用多点平衡吊法，避免钢筋笼变形。
2．6清孔操作
清孔是钻孔灌注桩施工过程中很重要的环节，要保证孔底渣厚和循环液含渣量满足质量要求，清孔不当会影响到成桩质量。清孔一般分两次进行，第二次尤其关键，因为灌注混凝土前下放钢筋笼、导管可能间隔较长时间，沉渣厚度会超出要求，并且下放钢筋笼也会触碰孔壁掉渣。清孔方法包括换浆法、抽浆法、淘渣法、喷射法、气举反循环法等，各种方法的特点、效果都不一样，应结合地层特性、工艺要求选择。例如正循环钻进工艺可采用换浆法进行第一次清孔，采用喷射法进行第二次清孔。再如软土地基正循环钻进工艺中，由于钻孔、清孔过程中容易塌孔，故需采用浓泥浆护壁，第二次清孔方法的选择就很关键;从经济性考虑应采用换浆法，因为它与正循环钻进设备一致，不额外增加机具;从适用性分析，抽浆法和气举反循环法清孔时过于激烈而易引起塌孔，都不适合;从清孔效果考虑，换浆法不比其他方法差;综合这几点，应选择换浆法进行二次清孔。
2．7混凝土配制与灌注
目前，钻孔灌注桩施工多采用商品混凝土，但各厂家商品混凝土质量参差不齐，存在鱼龙混珠现象，因此必须仔细甄别商品混凝土厂家，并安排专人进驻搅拌站监督原材料和配合比，以便从源头上控制混凝土质量。灌注混凝土时，应先拔出护管内的球塞，等混凝土落下后确保导管埋入混凝土的深度不少于1m，再继续灌注;混凝土上升至钢筋笼底部4m以上后应及时提升导管。每1根桩应在混凝土终凝前灌注完成，并保证同1根桩连续灌注。
3．结语
钻孔灌注桩是各类工程中应用广泛的深基础结构形式，由于综合了地质、岩土力学、混凝土、工程机械等多学科，既有一定的理论性，也是实践性很强的一门技术，只有将经验与理论结合起来才能不断提高施工技术水平，本文对有关问题进行了探讨，希望同行之间可以相互借鉴和共同提高。
作者：熊斌 单位：湖北省城市地质工程院
