干作业钻孔灌注桩是指在不用泥浆和套管护壁的情况下，用人工钻具或机械钻孔，然后下设钢筋笼、灌注混凝土成桩。这类桩具有成孔不用泥浆或套管；施工无噪声、无震动、无泥浆污染；机具设备简单，装卸移动方便，施工准备工作少，技术容易掌握；施工速度快、成本低等优点。适用于地下水位以上的一般粘性土、粉土、黄土以及密实的粘性土、砂土层中使用。穿过其它地层时，需采取特殊措施处理，施工速度有所降低。 1.1 原理和特点亲密关系的变革
1.1.1 基本原理
长螺旋钻进与机加工和木工所用麻花钻头钻孔的工作原理相同。螺旋形的钻杆与钻头连成一体，在动力头的扭矩和垂直压力作用下，钻头不断向下破土钻进而成孔；切削下来的土渣由通长的螺旋钻杆直接输送到地面，不需采用泥浆循环排渣的方法。钻至设计深度后，原地空转清孔或用其它工具清孔，然后插入钢筋笼明浇混凝土成桩。
1.1.2 施工特点：
①长螺旋钻孔灌注桩全孔一次钻成，连续排渣，中途不需起下钻，也不需接卸钻杆，成孔速度极快。
②不使用泥浆，因而免去了泥浆循环、净化系统，节省了大量因使用泥浆而引起的费用，施工成本较低。
③施工现场无泥浆、无振动、低噪音，对周围环境的影响较小。
④由于采用一次成孔和全孔螺旋推进的排渣方式，因而功率消耗相对较大，钻孔直径相对较小；最大钻孔深度也受到钻架高度的限制。需要时可采用扩底的办法提高单桩的承载力。
⑤孔底残渣较少，而且容易采用压实、掺水泥浆搅拌等方法进行处理，也没有桩周夹泥的问题；因而成桩质量较好，承载力可靠。
1.1.3 适用范围
长螺旋钻进一般只适用于地下水位以上的土层、砂层及含有少量砾石的地层。遇地下水时，不仅孔壁容易坍塌；而且钻渣不能完全排出。最大钻孔深度根据钻机的钻架高度和动力大小而定，一般不超过20m，最大可达30m。钻孔直径一般为400 mm，最大可达800mm。
1.2 施工机具
1.2.1 长螺旋钻机
步履式长螺旋钻机由动力头、立杆、撑杆、卷扬机、底盘、行走机构等部件组成（图8-3-1）。由于长螺旋钻进需要很高的立杆，所以底盘必须有足够的重量和尺寸，以保持钻机的稳定。新型国产步履式长螺旋钻机一般都配有较高的立杆，最高达33m，以适应钻深孔的需要；但动力和扭矩较小。履带式多用途钻机（图8-3-2）的动力和扭矩较大，且自动化程度高、移机方便，用长螺杆钻进时可在硬土层中钻直径较大的孔；但立杆高度一般不超过20m，伸缩钻杆此时不起作用，可钻孔深相对较小。部分国产长螺旋钻机的型号和技术规格见表8-3-1。
步履式长螺旋钻机一般是电动动力头，履带式多用途钻机均采用液压马达动力头。电动动力头一般采用双电动机中空式结构，以便于在其顶部连接注浆管。
步履式钻机立杆的前后倾角一般可在±10°范围调节。履带式钻机立杆倾角的调节范围更大，不仅可以前后倾斜，而且可以左右倾斜，以适应在复杂地形施工和钻斜孔的需要。
表8-3-1 部分国产长螺旋钻机的型号和技术规格
型 号 | GLZ-22 | GLZ-26 | GLZ-30 | 促销品管理CFG21 | CFG25 | CFG30 | ZKL 800BB | SZKL 600B | GKL 800 |
最大孔径（mm） | 800 | 800 | 800 | 800 | 医辱800 | 800 | 800 | 600 | 800 |
钻孔深度（m） | 22 | 26 | 30 | 21 | 25 | 30 | 18 | 25 | 27.5 |
动力（kW） | 45×2 | 55×2 | 75×2客户经理制 | 45×2 | 55×2 | 55×2 | 37×2 | 37×2 | 55×2 |
立杆高度（m） | 24.1 | 28.9 | 33.5 | 26.61 | 30.50 | 33.84 | | | 32 |
拔钻力（kN） | 24 | 40 | 40 | 400 | 400 | 480 | | | |
钻杆转速（r/min） | 24 | 21 | 21 | 21 | 21 | 16 | | 23.4 | 22 |
最大扭矩（kN·m） | 33 | 44 | 60 | 39.0 | 49.0 | 63.7 | 30.7 | 30.7 | 48.4 |
主卷扬拉力（kN） | 30 | 50 | 50 | 24 | 40 | 48 | | | |
整机质量（kg） | 36000 清贫思想 | 45000 | 50000 | 36000 | 43000 | 62000 | 24500 | | |
行走方式 | 步履式 | 步履式dna的双螺旋结构 | 步履式 | 步履式 | 步履式 | 步履式 | 步履式 | 步履式 | 履带式 |
生产厂家 | 河北裕隆机械有限公司 | 河北新河钻机厂 | 郑州勘察机械厂 |
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1.2.2 长螺旋钻杆与钻头
①钻杆：长螺旋钻杆一般由心管、螺旋带和连接部件组成。心管为无缝钢管，外面焊有螺旋板或螺旋槽。孔深较小时宜用整根钻杆；孔深较大时则需要分段制作，以便搬运，使用时再根据需要接长。常用规格有：φ300、φ400、φ500、φ600、φ800，每节长度为4m或5m，按桩径、桩长要求选配。长螺旋钻杆的连接一般采用六方或四方插接方式，也可用螺纹或法兰连接。
②螺旋钻头由钻头体、翼片、螺旋带和连接部件组成，有单翼片钻头、双翼片钻头、阶梯钻头等类型。钻进一般土层常用带中心刀的双翼平底钻头，钻头底刃长度大于螺旋叶片外径10 mm～20mm，底刃上焊有硬质合金刀齿。单翼片钻头只适用于在软土层中钻进直径450mm以下的小桩孔。遇到含有石块、混凝土块的地层时，则可换装筒式钻头或斗式钻头分回次捞石钻进。
1.3 施工工艺
1.3.1 工艺流程
（1）成孔工艺流程
钻机就位→钻孔→质量检查→孔底清理→孔口盖板→移机。
（2）浇筑混凝土工艺流程
移开盖板→检查孔深和垂直度→放钢筋笼→吊挂混凝土串筒→浇筑混凝土（随浇随振）→插桩顶钢筋
1.3.2 操作要点
（1）定桩位：根据设计图纸，采用打管灌石灰的方法定桩位。即先在桩位上用φ30mm的钢管打孔300mm深，灌入石灰粉，再插入钢筋复核桩位。所有桩孔的定位一次完成。确定本班施工桩位顺序，应综合考虑有利于保护已施工桩和方便运输等因素。
（2）钻机就位：钻机必须保持平稳，对位必须准确。就位前应检查场地情况。如果场地较软，应予压实并增加支腿接地面积。如果坡度过大，应予平整。就位后应调平钻机，并用
经纬仪从两个方向校准挺杆倾角，使挺杆的垂直度误差小于1% 。挺杆的底部须用硬方木垫实。为准确控制钻孔深度，应在机架上设置控制标尺，以便在施工中进行观测和记录。
（3）钻孔：开钻前应检查钻具的弯曲度、同心度和连接情况。钻进过程中钻杆应保持垂直稳固，位置正确，防止因钻杆晃动造成孔径过大。钻进一般地层主要靠钻具自重和钻杆上的土重压力，不另外加压；钻进硬土层时可适当加压。转速一般控制在7r/min～26r/min范围内。采用间歇式钻进方法，即钻进—空转—钻进。钻进中要随时注意地层和动力头负荷的变化，阻力增大时应立即降低转速和钻进速度。要坚持带导向套作业，以防钻杆弯曲。遇到地下水渗漏、砂卵石、流塑淤泥等异常情况时应及时处理，防止塌孔、缩孔。
（4）清孔：钻至设计深度后再空转30 s～60s。提出钻具后，应立即遮盖孔口，以防渣土回落孔内。孔内虚土较多时应采用各种取土工具打捞，必要时二次下钻清孔；对较少的虚土可投入少量粒径25mm～60mm的碎石或卵石后予以捣实。如发生严重塌孔，孔内有大量泥土时，应用砂土、粘土和石灰的混合料分层回填塌孔部位后，重新钻孔。
（5）下设钢筋笼：下设钢筋笼前应测量孔深。为防止钢筋笼碰挂孔壁和保证保护层有足够的厚度，下设钢筋笼前须贴孔壁均匀吊挂3～4根导向钢管，钢筋笼上每隔3m～4m须设一
道保护层垫块，每道不少于3个。钢筋笼过长时，可分段吊放，在孔口逐段焊接。钢筋笼的主筋不宜少于6φ12，长度不宜小于桩长的1/3，箍筋宜为φ6～φ8@200～300，混凝土保护层厚度为4 cm～5cm。吊放钢筋笼时，要对准孔位，吊直扶正，缓慢下沉。钢筋笼放到设计位置后，应立即固定。
（6）混凝土浇筑：浇筑前应再次测量孔深，如残渣过多应进行处理。钢筋笼定位后应尽早浇筑混凝土，间隔时间应不超过4h，混凝土浇筑应连续进行。长螺杆钻孔灌注桩宜采用混凝土泵浇筑，混凝土的坍落度宜为8 cm～10cm。混凝土的强度等级不宜低于C15，骨料粒径不宜大于40mm，并不宜大于钢筋最小净距的1/3。浇筑时孔内应装有串筒等缓冲装置，混凝土的自由下落高度应不大于2m。浇筑应分层进行，每层高度一般不大于50cm，分层用接长软轴的插入式振捣器捣实。混凝土终浇高程应适当大于设计桩顶高程。
1.3.3 注意事项
①桩孔检查后，及时盖好孔口盖板，并用钢管搭设围栏，防止在盖板上行车和走人。
②钢筋笼在制作、运输作安装过程中，应采取措施防止变形。
③应有在混凝土浇筑过程中防止钢筋笼上浮的措施。
④散落在孔口的渣土和混凝土应及时清理。
⑤桩头外留的主筋插铁要妥善保护，不得任意弯折或压断。
⑥桩头混凝土强度没有达到5MPa时不得碾压，以防桩头损坏。
⑦灌注桩施工完毕进行基础开挖时，应制定合理的施工顺序和技术措施，防止发生断桩、移位、偏斜等事故。
⑧雨期施工应坚持随钻随浇的原则，雨天不应进行钻孔施工。施工现场必须有良好的排水设施，严防地面水流入或渗入孔内。
⑨冬季施工应有防寒保温措施，桩顶在未达到50%设计强度以前不得受冻。
2 长螺旋钻孔压灌混凝土桩
2.1 基本原理
用长螺旋钻机和带有中心管的长螺旋钻具钻孔至设计深度后，在暂不提升钻杆的情况下，用混凝土泵通过输送管和钻杆向孔底先灌注少量的水泥浆，压灌普通细石混凝土或超流态混凝土，边压灌混凝土边提升钻杆，按计算的方量控制钻杆提升高度，直至混凝土面达到没有塌孔危险的位置为止。起钻后用推压或振动的方法向孔内插入钢筋笼，然后再灌入剩余部分的混凝土成桩。终浇高程高于设计桩顶高程500mm。
2.2 超流态混凝土
超流态混凝土由水泥（42.5 #～62.5 # 普通硅酸盐水泥）、小石（粒径5 mm～20mm）、砂（中、粗砂）、高效减水剂（SNF-6、NNO、UNF-4等）、聚丙烯酰胺、粉煤灰和水等材料拌制而成，水灰比一般为0.45～0.55，砂率一般为0.45～0.50，初凝时间一般为8h～18h。它具有高流动性（坍落度21 cm～25cm）和良好的粘聚性，在水中不分散、不离析、不稀释，特别适合于水下浇筑。采用超流态混凝土不仅成桩质量好，而且更便于混凝土通过管路输送和钢筋笼的插入。
2.3 施工特点
2.3.1 优点
①适应性强，应用范围广，不受地下水位的限制，无挤土效应，在桩距较小的情况下可连续施工，无须间隔跳打，施工效率高。
②不易产生断桩、缩颈、塌孔等质量问题，孔底不易残留虚土，单桩承载力高。
③施工不用泥浆护壁，不用排污，施工现场清洁文明。
④辅助设备少，操作简便，施工成本低。
⑤低噪音、低振动，不扰民。
2.3.2 缺点
①成桩直径和深度受钻孔设备限制，目前最大直径为800mm，最大深度为27.5m。
②遇到粒径较大的卵石层时成孔困难。
2.4 适用范围
该工法适用于填土、粘性土、粉土、淤泥质土、砂土、砾石及粒径小于100mm、卵石含量
小于30%的砂卵石等地层。适用桩径400 mm～800mm，孔深不宜超过20m。
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