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钻孔灌注桩施工的钻孔机械设备有哪些？目前常见的钻孔机械有全叶螺旋钻孔机、回转钻孔机、潜水钻机、钻扩机、全套管钻机。
（1）全叶螺旋钻孔机。全叶螺旋钻孔机由主机、滑轮组、螺旋钻杆、钻头、滑动支架、出土装置等组成，适用于地下水位以上的黏土、粉土、中密以上的砂土或人工填土土层的成孔，成孔的孔径为300～800mm、钻孔深度为8～12m。配有多种钻头，以适应不同的土层。
（2）回转钻孔机。回转钻孔机由机械动力传动，配以笼头式钻头，可以多挡调速或液压无级调速，以泵吸式或气举的反循环或正循环泥浆护壁方式钻进，设有移动装置，设备性能可靠、噪声振动小、钻进效率高、钻孔质量好。该机的最大钻孔直径可达2．5m，钻进深度可达50～100m，适用于碎石类土、砂土、黏性土、粉土、强风化岩、软质与硬质岩石等多种地质条件。
（3）潜水钻机。潜水钻机适用于黏性土、黏土、淤泥、淤泥质土、砂土、强风化岩、软质岩层，不宜用于碎石土层中。这种钻机以潜水电动机作动力，工作时动力装置潜在孔底，耗用动力小，钻孔效率高，电动机防水性能好，运转时温升较低，过载力强，钻架对场地承载力要求低，可采用正循环、反循环两种方式排渣。其缺点是：钻孔时采用泥浆护壁，易造成现场泥泞；采用反循环钻孔时，如土体中有较大石块，则容易卡管；容易产生桩侧周围土层和桩尖土层松散，使桩径扩大、灌注混凝土超量。
（4）钻扩机。钻扩机是钻孔扩底灌注桩成孔机械。常用钻扩机是双管螺旋钻孔机，它的主要部分是由两根并列的开口套管组成的钻杆和钻头，钻头上装有钻孔刀和扩孔刀，用液压操纵，可使钻头并拢或张开。开始钻孔时，钻杆和钻头顺时针方向旋转钻进土中，切下的土由套管中的螺旋叶片送至地面。当钻孔达到设计深度时，操纵液压阀使钻头徐徐撑开，边旋转边扩孔，切下的土也由套管内叶片输送到地面，直到达到设计要求为止。
（5）全套管钻机。全套管钻机是由法国贝诺特公司首先开发研制而成的，故又称为“贝诺特钻机”，它在成孔和混凝土浇筑过程中完全依靠套管护壁。钻孔直径最大可达2．5m，钻孔深度可达40m，拔管能力最大达到5000KN。全套管钻机施工具有以下优点：除岩层以外，任何土层均适用；挖掘时可确切地分清持力层土质，因此可随时确定混凝土桩的深度；在软土中，由于有套管护壁，不会引起塌方；可钻斜孔，用于斜桩。其不足之处是：机身庞大沉重，套管上拔时所需反力大，由于套管的摆动使周围地基扰动而松散。
www.peixunjia.com灌注桩施工技术灌注桩施工技术
灌注桩：直接在桩位上用机械成孔或人工挖孔，在孔内安放钢筋、灌注混凝土而成型的桩。
与预制桩相比，灌注桩具有不受地层变化限制，不需要接桩和截桩，节约钢材、振动小、噪声小等特点。
灌注桩按成孔方法分为泥浆护壁成孔灌注桩、沉管灌注桩、干作业钻孔灌注桩、人工挖孔灌注桩等。
1.人工挖孔灌注桩施工技术
大直径灌注桩是采用人工挖掘方法成孔，放置钢筋笼，浇筑混凝土而成的桩基础，也称墩基础。它由承台、桩身和扩大头组成(图2－31)，穿过深厚的软弱土层而直接坐落在坚硬的岩石层上。
优点是桩身直径大，承载能力高；施工时可在孔内直接检查成孔质量，观察地质土质变化情况；桩孔深度由地基土层实际情况控制，桩底清孔除渣彻底、干净，易保证混凝土浇筑质量。
图2－31混凝土护圈挖孔桩
1)施工工艺
人工挖孔桩的护壁常采用现浇混凝土护壁，也可采用钢护筒或采用沉井护壁等。采用现浇混凝土护壁时的施工工艺过程如下：
①测定桩位、放线。
②开挖土方。采用分段开挖，每段高度取决于土壁的直立能力，一般为0．5～1．0
m，开挖直径为设计桩径加上两倍护壁厚度。挖土顺序是自上而下、先中间、后孔边。
③支撑护壁模板。模板高度取决于开挖土方每段的高度，一般为1
m，由4—8块活动模板组合而成。护壁厚度不宜小于100mm，一般取D/10+5cm(D为桩径)，且第一段井圈的护壁厚度应比以下各段增加100～150
mm，上下节护壁可用长为1m左右Φ6一Φ8的钢筋进行拉结。
④在模板顶放置操作平台。平台可用角钢和钢板制成半圆形，两个合起来即为一个整圆，用来临时放置混凝土和浇筑混凝土用。
⑤浇筑护壁混凝土。护壁混凝土的强度等级不得低于桩身混凝土强度等级，应注意浇捣密
实。根据土层渗水情况，可考虑使用速凝剂。不得在桩孔水淹没模板的情况下浇护壁混凝土。每节护壁均应在当日连续施工完毕。上下节护壁搭接长度不小于50mm。
⑥拆除模板继续下一段的施工。一般在浇筑混凝土24
h之后便可拆模。若发现护壁有蜂窝、孔洞、漏水现象时，应及时补强、堵塞，防止孔外水通过护壁流人桩孔内。当护壁符合质量要求后，便可开挖下一段的土方，再支模浇筑护壁混凝土，如此循环，直至挖到设计要求的深度并按
设计进行扩底。
⑦安放钢筋笼、浇筑混凝土。孔底有积水时应先排除积水再浇混凝土，当混凝土浇至钢筋
的底面设计标高时再安放钢筋笼，继续浇筑桩身混凝土。
2)施工注意事项
①桩孔开挖，当桩净距小于2倍桩径且小于2．5
m时，应采用间隔开挖。排桩跳挖的最小施工净距不得小于4．5m，孔深不宜大于40m。
②每段挖土后必须吊线检查中心线位置是否正确，桩孔中心线平面位置偏差不宜超过50mm，桩的垂直度偏差不得超过1％，桩径不得小于设计直径。
③防止土壁坍塌及流砂。挖土如遇到松散或流砂土层时，可减少每段开挖深度(取0．3—0．5
m)或采用钢护筒、预制混凝土沉井等作护壁，待穿过此土层后再按一般方法施工。流砂现象严重时，应采用井点降水处理。
④浇筑桩身混凝土时，应注意清孔及防止积水，桩身棍凝土应一次连续浇筑完毕，不留施工
缝。为防止混凝土离析，宜采用串筒来浇筑混凝土，如果地下水穿过护壁流入量较大无法抽干时，则应采用导管法浇筑水下混凝土。
⑤必须制定好安全措施。
a.施工人员进入孔内必须戴安全帽，孔内有人作业时，孔上必须有人监督防护。
b.孔内必须设置应急软爬梯供人员上下井；使用的电动葫芦、吊笼等应安全可靠并配有自
动卡紧保险装置；不得用麻绳和尼龙绳吊挂或脚踏井壁凸缘上下；电动葫芦使用前必须检验其安全起吊能力。
c.每日开工前必须检测井下的有毒有害气体，并有足够的安全防护措施。桩孔开挖深度超过10m时，应有专门向井下送风的设备，风量不宜少于25L／s。
d.护壁应高出地面200～300mm，以防杂物滚入孔内；孔周围要设0．8m高的护栏。
e.孔内照明要用12V以下的安全灯或安全矿灯。使用的电器必须有严格的接地、接零和漏电保护器(如潜水泵等)。
2.钻孔灌注桩施工技术
1）干作业钻孔灌注桩
（1）.干作业钻孔灌注桩施工过程如图2－17所示。
（2）.干作业成孔一般采用螺旋钻机钻孔。螺旋钻头外径分别为Φ400mm、Φ500mm、Φ600mm，钻孔深度相应为12m、10m、8m。适用于成孔深度内没有地下水的一般粘土层、砂土及人工填土地基，不适于有地下水的土层和淤泥质土。
（3）.钻机就位后，钻杆垂直对准桩位中心，开钻时先慢后快，减少钻杆的摇晃，及时纠正钻孔的偏斜或位移。
（4）.钻孔至规定要求深度后，进行孔底清土。清孔的目的是将孔内的浮土、虚土取出，减少桩的沉降。方法是钻机在原深处空转清土，然后停止旋转，提钻卸土。
（5）.钢筋骨架的主筋、箍筋、直径、根数、间距及主筋保护层均应符合设计规定，绑扎牢固，防止变形。用导向钢筋送入孔内，同时防止泥土杂物掉进孔内。钢筋骨架就位后，应立即灌注混凝土，以防塌孔。灌注时，应分层浇筑、分层捣实，每层厚度50～60cm。
图2－17螺旋钻机钻孔灌注桩施工过程示意图
(a)钻机进行钻孔；(b)放入钢筋骨架；(c)浇筑混凝土
2）、泥浆护壁成孔灌注桩
泥浆护壁成孔是利用泥浆保护稳定孔壁的机械钻孔方法。它通过循环泥浆将切削碎的泥石渣屑悬浮后排出孔外，适用于有地下水和无地下水的土层。
成孔机械有潜水钻机、冲击钻机、冲抓锥等。
泥浆护壁成孔灌注桩的施工工艺流程：测定桩位、埋设护筒、桩机就位、制备泥浆、机械(潜水钻机、冲击钻机等)成孔、泥浆循环出渣、清孔、安放钢筋骨架、浇筑水下混凝土
（1）.埋设护筒和制备泥浆
①钻孔前，在现场放线定位，按桩位挖去桩孔表层土，并埋设护筒。钻孔灌注桩-护筒埋设见图2－18。护筒高2m左右，上部设1～2个溢浆孔，是用厚4～8mm钢板制成的圆筒，其内径应大于钻头直径200mm。护筒的作用是固定桩孔位置，保护孔口，防止地面水流入，增加孔内水压力，防止塌孔，成孔时引导钻头的方向。
②在钻孔过程中，向孔中注入相对密度为1.1～1.5的泥浆，使桩孔内孔壁土层中的孔隙渗填密实，避免孔内漏水，保持护筒内水压稳定；泥浆相对密度大，加大了孔内的水压力，可以稳固孔壁，防止塌孔；通过循环泥浆可将切削的泥石渣悬浮后排出，起到携砂、排土的作用。
图2－18钻孔灌注桩-护筒埋设
（2）.成孔
1)潜水钻机成孔
①潜水钻机成孔示意图
潜水钻机成孔示意图如图2－20所示。
图2－20潜水钻机钻孔示意图
1－钻头；2－潜水钻机；3－电缆；4－护筒；5－水管；
6－滚轮（支点）；7－钻杆；8－电缆盘；9－5KN卷扬机；
10－10KN卷扬机；11－电流电压表；12－启动开关
②工作方式
潜水钻机是一种旋转式钻孔机，其防水电机变速机构和钻头密封在一起，由桩架及钻杆定位后可潜入水、泥浆中钻孔。注入泥浆后通过正循环或反循环排渣法将孔内切削土粒、石渣排至孔外。
③排渣方式
潜水钻机成孔排渣有正循环排渣和反循环排渣两种方式，如图2－21所示。
a.正循环排渣法:在钻孔过程中，旋转的钻头将碎泥渣切削成浆状后，利用泥浆泵压送高压泥浆，经钻机中心管、分叉管送入到钻头底部强力喷出，与切削成浆状的碎泥渣混合，携带泥土沿孔壁向上运动，从护筒的溢流孔排出。
b.反循环排渣法:砂石泵随主机一起潜入孔内，直接将切削碎泥渣随泥浆抽排出孔外。
a）正循环排渣；（b）反循环排渣
1－钻杆；2－送水管；3－主机；4－钻头；5－沉淀池；
6－潜水泥浆泵；7－泥浆泵；8－砂石泵；9－抽渣管；10－排渣胶管
(2)冲击钻成孔
①冲击钻机通过机架、卷扬机把带刃的重钻头(冲击锤)提高到一定高度，靠自由下落的冲击力切削破碎岩层或冲击土层成孔(图2－22)
②冲击钻头形式有十字形、工字形、人字形等，一般常用十字形冲击钻头(图2－23)。
③冲孔前应埋设钢护筒，并准备好护壁材料。
图2－22简易冲击钻孔机示意图
1－副滑轮；2－主滑轮；3－主杆；4－前拉索；5－后拉索；
6－斜撑；7－双滚筒卷扬机；8－导向轮；9－垫木；10－钢管；
11－供浆管；12－溢流口；13－泥浆渡槽；14－护筒回填土；15－钻头
图2－23十字形冲头示意图
④冲击钻机就位后，校正冲锤中心对准护筒中心，在冲程0.4～0.8m范围内应低提密冲，并及时加入石块与泥浆护壁，直至护筒下沉3～4m以后，冲程可以提高到1.5～2.0m，转入正常冲击，随时测定并控制泥浆相对密度。
⑤施工中，应经常检查钢丝绳损坏情况，卡机松紧程度和转向装置是否灵活，以免掉钻。
(3)冲抓锥成孔
①冲抓锥(图2－24)锥头上有一重铁块和活动抓片，通过机架和卷扬机将冲抓锥提升到一定高度，下落时松开卷筒刹车，抓片张开，锥头便自由下落冲入土中，然后开动卷扬机提升锥头，这时抓片闭合抓土。冲抓锥整体提升至地面上卸去土渣，依次循环成孔。
②冲抓锥成孔施工过程、护筒安装要求、泥浆护壁循环等与冲击成孔施工相同。
③适用于松软土层(砂土、粘土)中冲孔，但遇到坚硬土层时宜换用冲击钻施工。
图2－24冲抓锥头
(a)抓土；(b)提土
1－抓片；2－连杆；3－压重；4－滑轮组
钻孔灌注桩-钻进施工见图2－19。
图2－19钻孔灌注桩-钻进施工
（3）.清孔
(1)验孔是用探测器检查桩位、直径、深度和孔道情况；清孔即清除孔底沉渣、淤泥浮土，以减少桩基的沉降量，提高承载能力。
(2)泥浆护壁成孔清孔时，对于土质较好不易坍塌的桩孔，可用空气吸泥机清孔，气压为0.5MPa，使管内形成强大高压气流向上涌，同时不断地补足清水，被搅动的泥渣随气流上涌从喷口排出，直至喷出清水为止。
(3)对于稳定性较差的孔壁应采用泥浆循环法清孔或抽筒排渣，清孔后的泥浆相对密度应控制在1.15～1.25。
（4）.浇筑水下混凝土
(1)泥浆护壁成孔灌注混凝土的浇筑是在水中或泥浆中进行的，故称为浇筑水下混凝土。
(2)水下混凝土宜比设计强度提高一个强度等级，必须具备良好的和易性，配合比应通过试验确定。
(3)水下混凝土浇筑常用导管法(图2－25)。
(4)浇筑时，先将导管内及漏斗灌满混凝土，其量保证导管下端一次埋入混凝土面以下0.8m以上，然后剪断悬吊隔水栓的钢丝，混凝土拌和物在自重作用下迅速排出球塞进入水中。钻孔灌注桩-混凝土浇筑见图2－26。
图2－25水下浇筑混凝土
1－上料斗；2－贮料斗；3－滑道；4－卷扬机；
5－漏斗；6－导管；7－护筒；8－隔水栓
3.沉管成孔灌注桩施工技术
（1）.打桩方法
沉管灌注桩是利用锤击打桩设备或振动沉桩设备，将带有钢筋混凝土的桩尖(或钢板靴)或带有活瓣式桩靴的钢管沉入土中(钢管直径应与桩的设计尺寸一致)，造成桩孔，然后放入钢筋骨架并浇筑混凝土，随之拔出套管，利用拔管时的振动将混凝土捣实，便形成所需要的灌注桩。沉管灌注桩桩靴见图2－27。
图2－27沉管灌注桩桩靴
（2）桩的分类
利用锤击沉桩设备沉管、拔管成桩，称为锤击沉管灌注桩(图2－28)；利用振动器振动沉管、拔管成桩，称为振动沉管灌注桩(图2－29)。
①锤击沉管灌注桩
锤击沉管灌注桩机械设备示意图见图2－28。
图2－28锤击沉管灌注桩机械设备示意图
1－桩锤钢丝绳；2－桩管滑轮组；3－吊斗钢丝绳；4－桩锤；5－桩帽；
6－混凝土漏斗；7－桩管；8－桩架；9－混凝土吊斗；10－回绳；
11－行驶用钢管；12－预制桩尖；13－卷扬机；14－枕木
②振动沉管灌注桩
振动沉管灌注桩桩机示意图见图2－29。
图2－29振动沉管灌注桩桩机示意图
1－导向滑轮；2－滑轮组；3－激振器；4－混凝土漏斗；5－桩管；
6－加压钢丝绳；7－桩架；8－混凝土吊斗；9－回绳；10－活瓣桩尖；
11－缆风绳；12－卷扬机；13－行驶用钢管；14－枕木
（3）成孔顺序
在沉管灌注桩施工过程中，对土体有挤密作用和振动影响，施工中应结合现场施工条件，考虑成孔的顺序。
间隔一个或两个桩位成孔；
在邻桩混凝土初凝前或终凝后成孔；
一个承台下桩数在5根以上者，中间的桩先成孔，外围的桩后成孔。
（4）施工工艺
为了提高桩的质量和承载能力，沉管灌注桩常采用单打法、复打法、翻插法等施工工艺。
单打法(又称一次拔管法)：拔管时，每提升0.5～1.0m，振动5～10s，然后再拔管0.5～1.0m，这样反复进行，直至全部拔出。
复打法：在同一桩孔内连续进行两次单打，或根据需要进行局部复打。施工时，应保证前后两次沉管轴线重合，并在混凝土初凝之前进行。
翻插法：钢管每提升0.5m，再下插0.3m，这样反复进行，直至拔出。
1)锤击沉管灌注桩
①锤击沉管灌注桩施工过程
锤击沉管灌注桩适宜于一般粘性土、淤泥质土和人工填土地基，其施工过程见图2－30所示。
图2－30沉管灌注桩施工过程
(a)就位；(b)沉钢管；(c)开始灌注混凝土；
(d)下钢筋骨架继续浇筑混凝土；(e)拔管成型
1－桩尖；2－钢管；3－钢筋
②锤击沉管灌注桩施工要点
①桩尖与桩管接口处应垫麻(或草绳)垫圈，以防地下水渗入管内和作缓冲层。沉管时先用低锤锤击，观察无偏移后，才正常施打。
②拔管前，应先锤击或振动套管，在测得混凝土确已流出套管时方可拔管。
③桩管内混凝土尽量填满，拔管时要均匀，保持连续密锤轻击，并控制拔管速度，一般土层以不大于1m/min为宜，软弱土层与软硬交界处，应控制在0.8m/min以内为宜。
④在管底未拔到桩顶设计标高前，倒打或轻击不得中断，注意使管内的混凝土保持略高于地面，并保持到全管拔出为止。
⑤桩的中心距在5倍桩管外径以内或小于2m时，均应跳打施工；中间空出的桩须待邻桩混凝土达到设计强度的50%以后，方可施打。
(2)振动沉管灌注桩
1)振动沉管灌注桩采用激振器或振动冲击沉管。
2)其施工过程为：
①桩机就位
(3)沉管灌注桩容易出现的质量问题及处理方法
①颈缩：指桩身的局部直径小于设计要求的现象。
②当在淤泥和软土层沉管时，由于受挤压的土壁产生空隙水压，拔管后便挤向新灌注的混凝土，桩局部范围受挤压形成颈缩。
③当拔管过快或混凝土量少，或混凝土拌和物和易性差时，周围淤泥质土趁机填充过来，也会形成颈缩。
④处理方法：拔管时应保持管内混凝土面高于地面，使之具有足够的扩散压力，混凝土坍落度应控制在50～70mm。拔管时应采用复打法，并严格控制拔管的速度。
①断桩：指桩身局部分离或断裂，更为严重的是一段桩没有混凝土。
②原因：桩距离太近，相邻桩施工时混凝土还未具备足够的强度，已形成的桩受挤压而断裂。
③处理方法：施工时，控制中心距离不小于4倍桩径；确定打桩顺序和行车路线，减少对新灌注混凝土桩的影响。采用跳打法或等已成型的桩混凝土达到60%设计强度后，再进行下根桩的施工。
3)吊脚桩
①吊脚桩是指桩底部混凝土隔空或松软，没有落实到孔底地基土层上的现象。
②原因：当地下水压力大时，或预制桩尖被打坏，或桩靴活瓣缝隙大时，水及泥浆进入套筒钢管内，或由于桩尖活瓣受土压力，拔管至一定高度才张开，使得混凝土下落，造成桩脚不密实，形成松软层。
③处理方法：为防止活瓣不张开，开始拔管时，可采用密张慢拔的方法，对桩脚底部进行局部翻插几次，然后再正常拔管。桩靴与套管接口处使用性能较好的垫衬材料，防止地下水及泥浆的渗入。
4)混凝土灌注过量
如果灌桩时混凝土用量比正常情况下大1倍以上，这可能是由于孔底有洞穴，或者在饱和淤泥中施工时，土体受到扰动，强度大大降低，在混凝土侧压力作用下，桩身扩大而混凝土用量增大所造成的。因此，施工前应详细了解现场地质情况，对于在饱和淤泥软土中采用沉管灌注桩时，应先打试桩。若发现混凝土用量过大时，应与设计单位联系，改用其他桩型。
人工挖孔灌注桩在现代建筑施工过程中已经不存在，因为人工挖孔跟机械?0 人工挖孔桩的优点是：设备简单；施工现场较干净；噪声小、振动少，对周围建筑影响小；施工速度快，可按施工进度要求确定同时开挖桩孔的数量；土层情况明确，可直接观察到地质变化情况；沉渣能清除干净，施工质量可靠
何谓人工挖孔灌注桩？何谓人工挖孔灌注桩，其施工要点是什么？采用人力进行挖掘成孔，灌注混凝土的成桩方法，称为人工挖孔灌注桩，简称挖孔桩。 为便于人在井孔中作业，挖孔桩的直径一般在lm以上，挖孔深度一般不大于30m，超过这 个深度就需设通风设备。挖孔桩的最大优点是可以人工扩孔，孔底可做成弧面以使桩端均匀 受力，粧底扩孔直径一般在2m以上，每根桩的承载力可达千吨以上，还可确保 孔底干净，混凝土浇筑质量可在灌注中检查，施工速度快、造价低。人工挖孔粧施工中最重要的是保证人员安全，防塌、防地面物体掉入或雨水灌入、防触 电、防毒，并确保井下作业面通风良好。人工挖孔粧宜在基岩较浅或有砂卵石的持力层、地下水位较深或有可靠降水措施，以及 无水状态下作业。为防止塌孔，随挖孔进程每挖深0.8~1m都要浇筑C20混凝土护壁，壁厚150mm ，待24h后拆模，然后再继续下挖。如此往复，直至达到设计预定持力 层，然后清孔底，浇筑混凝土垫层，吊放钢筋笼，浇筑桩身混凝土。
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