江西煤炭科技 ２０１１年第３期 ＮＯ．３ ２０１１ ＪＩＡＮＧＸＩ Ｃ０ＡＬ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮ０Ｌ０ＧＹ 桩基取芯验桩中钻探技术问题探讨 柳富明，刘剑峰 （江西省煤田地质局江西南昌３３０００１） 摘 要：分析了桩基砼的结构构造与性质；钻探技术要求；施工工艺｝探讨了各种情况下采取的技术措施。 关键词：桩基；验桩；钻探技术 中图分类号：ＴＵ４７３．１ ６ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００６—２５７２（２０１１）０３－－０１２６—０２ Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ Ｄｒｉｌｌｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｉｎ Ｃｏｒｉｎｇ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｎｇ Ｐｉｌｅ ｏｆ Ｐｉｌｅ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｌｉｕ Ｆｕｍｉｎｇ，Ｌｉｕ Ｊｉａｎｆｅｎｇ （Ｊｉａｎｇｘｉ Ｃｏａｌ Ｆｉｅｌｄ Ｇｅｏｌｏｇｙ Ｂｕｒｅａｕ，Ｎａｎｃｈａｎｇ，Ｊｉａｎｇｘｉ ３３０００１） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｉｎ ｐｉｌｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ，ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｄｅｍａｎｄｓ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｃｒａｆｔ，ａｎｄ ｅｘｐｌｏｒｅｓ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｔａｋｅｎ ｕｎｄｅｒ ｖａｒｉｏｕｓ ｏｆ ｃｉｒｃｕｍｓｔａｎｃｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｉｌｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ；ｉｎｓｐｅｃｔｉｎｇ ｐｉｌｅ；ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ 混凝土桩基础在土木工程中应用广泛，但其施工受机 械、工艺技术和人为因素的影响，可能会出现质量缺陷，因 而有必要对桩基进行检测，从而对桩基作出质量评价。使 用地质岩芯钻探技术钻进桩基混凝土（砼）取芯是桩基的 质量检验方法之一，这种方法具有科学、直观、实用等特 点。在检测混凝土灌注桩方面应用较广。一次完整、成 功的钻芯检测，可以得到桩长、桩身混凝土强度，桩底沉 渣厚度和桩身完整性等参数，并可判定或鉴别桩端持力层 ２）钻芯要完整。取芯率要达到９５ ～１００ 。 ３）要判明桩底是否存在沉渣。如存在沉渣，应判明其 厚度。 ４）孔底要干净。应无脱落岩芯和岩粉，也不能有杂物 落人孔内。 ・ ５）工期一般比较紧。 ３桩基取芯钻进方法、步骤 桩基中钻进方法一般采用小口径金刚石钻进。由于 的岩土性质。本文通过汲取前人经验结合自身的实践，探 讨在桩基中钻进的有关技术问题。 混凝土硬度较高，使用硬质合金钻进效率很低，且采取率 很低，容易产生误判，故较少采用。 本文以小口径金刚石钻进为例，谈一些体会。一般施 工步骤为： ３．１设备、配套工具选择 选取ＸＹ—１００型液压钻机，配往复式泥浆泵，ＺＳ１１００ ｌ 砼的结构构造与机械物理性质 １＿１砼的结构构造 砼是块状构造物。它由水泥，砂，卵砾石和水按比例 搅拌混合而成。砼的结构为不同晶体紧密胶结的多晶混 合物。 １．２砼的机械物理性能 柴油机作动力。 设备参数：额定最高转速不低于７９０ ｒ／ｍｉｎ；转速调节 范围不少于４挡；额定水泵压力不低于１．５ ＭＰａ。 砼类似于岩石中的砂砾岩，但它的强度和硬度又高于 砂砾岩。其强度大于２００级，硬度为８～９级 不溶于水， 研磨性强，对钻头钻具磨损较大。有时因为在浇灌工艺技 配备单动双管钻具以及相应的孔口管、扩孔器、卡 簧、扶正稳定器和捞取松软渣样的钻具。 术上或者人为失误因素的影响，桩基中可能出现有缺陷 区，表现为无骨料，或胶结不紧现象。在这种状况的桩基 根据砼设计强度等级选用合适粒度、浓度、胎体硬 度的金刚石钻头。 ３．２施工准备 中进行钻进时，极易出现软硬不均现象，如果钻进参数控 制不当，很容易出现孔斜现象，且容易造成堵芯。正常情 况下，桩基中钻进时，所取得的钻芯，一般是呈柱状，完整 性好，断口吻合，较少发生钻芯堵塞。 施工前需要了解或掌握场地工程水文地质情况，桩基 础周围地层和持力层的岩性，桩基桩身结构，砼的标号和 灌注情况，钢筋笼放置位置及桩身内部有无落物，砼养护 条件等资料。 ３．３清理桩头 ２桩基取芯钻孔要求 钻孔技术要求： １）垂直度要求高。因在桩基中钻孔时，钻孔中心靠钢 在砼桩基础上钻孔，清理好桩头是打好钻孔的重要环 节。只有将桩头上的浮浆、浮泥、杂物、桩顶破碎层、 软弱混凝土清理干净，且将桩头凿平，保证设计钻孔定位 防偏孔。 筋笼或框架很近，建筑施工部门也要求钻孔在到达桩底前 不能穿出桩身，要求钻孔垂直度不超过０．５ 。 ・ 】２６ ・ ３．４埋设孔口管法 清理好桩头平面后，按设计进行钻孔定位，埋好孔口 管。这也是打好钻孔的重要环节，因为孔口管不但起定位 ４．２判定桩底沉渣 （１）桩底出现沉渣的原因。成桩钻进时泥浆性能未能 调整好，孔壁不稳定｝桩基成孔后，清孔不彻底，沉渣过多； 成孔后未及时组织灌注砼；灌注工艺措施不恰当。 导向的作用，而且还是孔内防水排渣的通道。 ～钻进时，应保证立轴的垂直度，钻进至桩顶面以下０．５ １１ ０ｍ时，起钻下入孔口管，并作垂线校正，以保证钻孔 （２）技术措施。持力层为中等风化基岩时，要求在快 过桩尖时停车冲孔，一直冲到孔内返出清水，然后再开车 钻进。如果进尺突然加快，证明钻头已过桩尖，应马上停 水停钻。量好机上余尺，缓慢加压通过沉渣段，至不在进 尺为止，通过机上余尺数的变化，即可测定孔底沉渣的厚 度。 如持力层为强风化基岩或砂砾层时，可采用动力触探 的垂直度。再严密封好管脚，最好是用水泥，粘土密封。 以防止钻进时冒水或漏渣。然后将孔口管上端在孔日卡 住固定好。 无论是何种钻孔只要钻进都会排出钻屑，孔内必须清 除干净，不能让钻屑漏入孔内；且最后都要灌注水泥浆，要 观察水泥浆液面的上升情况。埋设孔口管还应考虑为旋 喷注浆等工序做好准备。每孔管口应留螺纹，以利于后面 工序进行，如连接异径接头及连接三通排渣时使用。 ３．５钻进 砼中钻进与在岩石中钻进无多大区别，但为了提高效 率，保证钻进质量，应注意：检验孔由于桩 砼硬度较高， 研磨性中等，从开孔就要用直径不小于０７５ ｍｍ的金刚石 钻头钻具钻进，以保证芯采取率。 在凝固良好的砼中钻进，类似于中硬地层，使用小口 径金刚石钻头钻进参数为：钻压４ ｋＮ～８ ｋＮ，转速２００ ｒ／ ｍｉｎ￣３００ ｒ／ｍｉｎ，水量６０ ｒ／ｍｉｎ￣８０ ｌ／ｒａｉｎ。 回次进尺不宜超过１．５ Ｉ１２，在预测或钻遇凝固不良层 、断桩、夹层、桩身缩径段、桩顶面以下１．０ｍ、桩底持 力层面以上１．０ｍ以内及持力层等部位，回次进尺应控制 在０．５ ｍ～Ｏ．８ ＩＴＩ范围内。 钻进时，如发现砼芯堵塞，或钻进速变慢，或孔内有异 常声响，应立即停车起钻，查明原因并排除故障后方可继 续钻进。 钻进过程中，钻孔内循环水流不得中断，并应根据孔 口返水含砂量及颜色调整钻进参数。 尽量简化钻孔结构，一径到底。 ４桩基取芯钻进中常见问题及技术措施 ４．１ 孔斜 （１）原因。因桩基中砼软硬不均匀。骨料与砂浆局部 混合不均匀；有时骨料本身软硬悬殊也很大；操作技术上 的失误及钻进规程选择不合理，比如在换径时未带导正 管，使用过短钻具，一味增大钻压，盲目追求进尺，使孔底 钻具弯曲，造成孔斜。 （２）防斜技术措施。桩基中钻进采取的技术措施与在 岩石中钻进无异，一般有以下几点： 钻机安装符合要求钻机设备安装必须周正、稳固、 底座水平。钻机立轴中心、天轮中心与孔口中心必须在 同一铅垂线上。应确保钻机在钻进过程中不发生倾斜、 移位。 、 合理选择钻具，尽量使用长岩芯管，尽量一径到底，如 必须换径，钻具要带导正管。 合理选择钻进规程，采用中等压力，较高转速及中等 泵量，钻进均质、完整的地层，尽量保持钻进参数一致，进 行匀速钻进。 在岩芯管上加接实心铸铁和取粉管，既能以自重校正 孔斜，又能捞取孔底钻屑。 法来判断沉渣厚度。 ４．３断桩、夹层 （１）产生断桩、夹层的原因。灌注桩时导管提升过 高，以致底部脱离混凝土层；出现堵管而未能及时排除；灌 注作业因故中断过久，表层混凝土失去流动性；灌入的混 凝土质量低劣。 （２）技术措施。如出现断桩可疑迹象时，如钻进时钻 速突然加快，孔口返出的循环水呈黄水或泥浆水，或带出 大量砼拌和用砂，则可能为断桩、夹层砼稀释层、或严重 缩径层、灌注时孔壁砂土坍落进桩身等，此时应立即停 钻，量准机上余尺，测量孔深位置，记录异常情况 然后调 整钻进参数，控制钻速，掌握好钻压和泵量，穿过事故层位 再起钻取芯。判明断桩部位应在该桩体内加钻１～２个钻 孔，以便做出准确判断，并为下一步压浆补强创造条件。 孔深要求达到补强位置以下最少１ ｍ，柱桩则应达到基岩。 ５提高桩基中钻进效率的技术措施 为了提高钻进效率，就要求：保证钻孔质量，降低报废 钻孔孔率ｆ尽量减少事故停待时间，增加纯钻时间。实践 中我们采取了如下措施： １）加强孔内事故的预防。桩基中钻进一般没有大的 孔内事故。但可能有断钻杆、掉钻具和烧钻等类事故。 特别是烧钻事故容易出现。砼中是不允许有事故钻具的， 必须将其处理干净。处理烧钻事故一般费时较多，且增加 成本，影响效率。因此要特别注意预防烧钻事故。考虑到 这个情况，我们一般选用泵量大，额定泵压较高的泥浆泵。 ２）正确选择钻头。根据砼的特性，实践中我们选取 ４６－－－８０目，硬度大于Ｈ Ｃ４２的电镀钻头，钻进效率较高。 ３）合理使用钻头。小口径金刚石钻头在桩基中钻芯， 效率一般比较高，时效可达１．２ ｍ～１．５ １ＴＩ，在桩基中石英 骨料越少钻速越高。使用旧钻头钻进效率就会显著下降， 且容易造成孔斜。实践中，我们一般都使用新钻头钻进， 只在快到桩底部孔段，才使用旧钻头钻进。 ４）合理选择钻进规程。桩基中取芯钻进与在岩石中 钻进类似，但钻进钻压不宜过高。不然容易造成孔斜。只 要钻孔合格，进尺不报废，钻进效率就有保证，从而经济效 益也就有保证。 作者简介：柳富咀，男，江西萍乡人，１９８４年毕业于江汉石油学 院，钻探工程师，现在江西省煤田地质局二二六地质队工作。 收稿日期：２０１１－－０５—１８ 编辑：胡中祺 ・１２７・