钻孔灌注桩
钻孔灌注桩（英文名：cast-in-place pile）是利用钻孔机在桩位成孔，在桩孔内放入钢筋骨架再灌混凝土而成的就地灌注桩的施工工程。根据钻孔机械的钻头是否在土壤的含水层中施工，可分为泥浆护壁成孔和干作业成孔两种施工方法。
钻孔灌注桩是20世纪40年代初随着大功率钻孔机具的研制成功首先在美国问世后，1954年日本铁路部门从法国贝诺托公司引进了NO.6型机，用于铁路桥台，桥墩的桩基施工，1959年引进了当时最新型的EDF-55型机，在各地施工灌注桩。中原地区应用钻孔灌注桩始于20世纪60年代初，自20世纪70年代中期以来，又陆续在大城市应用于高层和重要建筑物，在80年代末90年代初，随着改革开放步伐的加快，钻孔灌注桩的应用已较为普及。
钻孔灌注桩具有较高的安全性及较强的稳定性，混凝土浆液渗透至土层深处，能使土层与灌注桩体紧密结合起来，从而使地基更加牢固可靠，同时灌注桩能够有效控制地基沉降，从而对土层产生压实效果；钻孔灌注桩对土层起着较好的渗透、压密及劈裂作用，且三者间的相互作用能使土层更加稳固。
钻孔灌注桩均具有无振动、无挤土、噪音小、对周围建筑物的影响小等特点，适宜于在硬、半硬、硬塑和软塑的黏性土中施工，被广泛应用到建筑、公路、水利等工程施工领域。
发展历程
世界
钻孔灌注桩是20世纪40年代初随着大功率钻孔机具的研制成功首先在美国问世的，第二次世界大战后，世界各地特别是欧美发达国家经济复苏与发展，高层、超高层建筑物和重型构筑物不断兴建，它们中大多数都利用了钻孔灌注桩基础，这就给柱基这古老而又现代的基础形式提供了极好的发展条件和用武之地。
1954年日本铁路部门从法国贝诺托公司引进了NO.6型机，用于铁路桥台，桥墩的桩基施工，1959年引进了当时最新型的EDF-55型机，在各地施工灌注桩。1662年三菱重工公司与法国贝诺托公司进行技术合作，生产出BT-1型钻机，1964年又制造出TB-2型机，此后，日本加藤制造厂，日立制造厂等都生产制造了各种不同类型、不同功能的钻孔机械。
1965年开始要求更大直径的灌注桩，于是日立制作所建机于1971年开始生产出售可施工6m直轻灌注桩的5600型钻孔机，到1975年又开始研制更大直径、更大深度并能在硬土中成孔甚至在岩石中成孔的新型钻机。三菱重工的MD440型及日立建机的S480H型开始投入使用。另外，以1973年石油危机为转机，由于灌注桩的桩身强度及地基承载力不相适应，因而开始研制更加节省能源、便于操作及减少残土处理等的新钻机，并于1977年开始普及应用逆循环钻孔机械的扩底灌注桩。近年来，比利时研制了一种类似于弗兰基桩的长尾旋钻孔灌注柱。
中国
中国应用钻孔灌注桩始于20世纪60年代初，首先在桥梁和港口建设中采用。1963年冬在河南安阳冯宿桥的两座桥台中首先利用了钻孔灌注桩基础。钻孔使用的是水利部门打井用的大锅锥，用人力推磨方式钻孔。接着在河南省竹竿河和白河两座大桥扩大应用，其他一些省，市也相维推广，1965年4月交通部在河南召开钻孔桩技术鉴定会，认为它是一项重大技术革新，成为公路桥梁下部基础的首选形式。1965年在成民铁路建设中，西南铁路建设工地指挥部先后在黑龙江省顺河桥，嘎立牛日河桥进行钻孔灌注桩基础试验，利用YKC-30型冲击式钻孔机造孔，顺利通过了大粒径的漂卵石层，此后在修建京原、焦枝、襄渝、京广复级，京沪复线等的桥梁时，利用钻孔灌注桩为桥梁基础的极为普遍。自20世纪70年代中期以来，又陆续在广州市，深圳市、北京市、上海市、厦门市等大城市应用于高层和重要建筑物，在80年代末90年代初，随着改革开放步伐的加快，钻孔灌注桩迅速发展，已普及于中国各省市自治区，数以百计的大中城市及开发区，主要应用于包括软土、膨胀土等特殊土在内的各类地基。
技术原理
干作业成孔灌注桩
长尾旋钻孔机成孔，是用长螺旋钻机的螺旋钻头，在桩位处就地数控刀具土层，被切土块钻屑随钻头旋转，沿着带有长螺旋叶片的钻杆上升，输送到出土器后自动排出孔外运走。在钻孔时，采用中高转速、低扭矩、少进刀的工艺。干作业钻孔灌注桩成孔后，吊放钢筋笼，再浇筑混凝土。
短螺旋钻机成孔，是用短螺旋钻机的螺旋钻头，在桩位处就地切削土层，被切土块钻屑随钻头旋转，沿着带有数量不多的螺旋叶片的钻杆上升，积聚在短螺旋叶片上，形成“土柱”，此后靠提钻、反转、甩土，将钻屑散落在孔周。短尾旋钻成孔的钻进效率不如长螺旋钻孔机高，但短螺旋钻成孔省去了长孔段输送土块钻屑的功率消耗，其回转阻力矩小。在大直径或深桩孔的情况下常采用短螺旋钻施工较为合适。灌注混凝土用机动小车或混凝土泵车。
泥浆护壁钻孔灌注桩
泥浆护壁钻孔灌注桩先用钻孔机械进行钻孔，在钻孔过程中为了防止孔壁塌，向孔中注入循环泥浆（或注入清水造成泥浆）保护孔壁，钻孔达到要求深度后，进行清孔，然后安放钢筋BOBBIN，进行水下灌注混凝土而成桩。
埋设护简，护筒的作用是固定桩孔位置，保护孔口，提高桩孔内的泥浆水头，防止塌孔。用钢板或预制混凝土圈制成，其内径比钻头直径大100-200毫米。安设护筒时，其顶面高出地面0.4~0.6米，孔内泥浆液面高出地下水位1米以上。在护筒顶部还应开设1~2个溢浆口，便于泥浆溢出而流回泥浆池，进行回收和循环。护筒与坑壁之间的空隙用黏土填实。
泥装制备，泥浆在成孔过程中的作用是墙裙、挟渣、冷却和润滑，制备泥浆的方法应根据土质的实际情况而定，造浆黏土应符合下列技术要求：胶体率不低于90%，含砂率不大于8%。成孔时，由于地下水稀释等使泥浆密度减小时，可添加膨润土来增大密度。
成孔，泥浆护壁及孔灌注桩成孔方法有冲击钻成孔法、冲抓锥成孔法、潜水电钻成孔法和回转钻孔机成孔法四种。
验孔和清孔，成孔后，即进行验孔和清孔。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。
放钢筋笼，钢筋笼预先在施工现场制作。钢筋笼放入后应校正轴线位置、垂直度、钢筋笼定位后，在4小时内浇筑混凝土，以防塌孔。
水下浇筑混凝土，利用导管输送混凝土并使之与环境水隔离，依靠管中混凝土的自重，使管口周围的混凝土在已浇筑的混凝土内部流动、扩散，完成混凝土的浇筑工作。
分类
按桩的受力情况分类
端承桩
桩身穿过软弱土层到达坚硬土层或基岩，桩上的荷载主要由桩端反力承受的桩称端承桩。由于把大部分荷载传递到下层的坚硬地基上，这种桩不易受地下水位升降或土层压缩造成不均匀沉降，具有较高的承载力和稳定性。
摩擦桩
桩上的荷载主要由桩侧面的摩阻力来承担，而桩端反力承担的荷载只占很小部分，这种主要靠桩周摩阻力来承担荷载的桩称为摩擦桩。多在第四系软弱层深厚，无良好持力层或单桩承受荷载较小时采用。
锚固桩
是以承受抗拔力或水平力为特征的桩。承受上拔作用的桩身，其抗拔力是由桩周摩阻力构成。对于水平力，一般的桩虽有一定的承受水平荷载作用的能力，但与其承受垂直荷载作用的能力相比是比较小的。所以对需承受大的水平荷载的锚固桩(如防止滑坡的抗滑桩、防止桥墩波冲刷的支护桩等),由于混凝土的抗拉、抗剪强度远低于抗压强度，为预防水平力作用产生的变位所引起的较大的弯曲应力，破坏桩身锚固效果，一般都需增大桩身及配筋量，提高砼标号。对有些水平荷载很大的建筑物或构筑物，基础还采用抗水平力大的斜桩或群桩。
按地质条件不同分
干作业成孔灌注桩
干作业成孔灌注桩适用成孔深度内没有地下水的情况，成孔时无需采取墙裙措施而直接取土成孔。干式成孔采用尾旋钻孔机，由螺旋钻头数控刀具土体，切下的土随钻头旋转并沿螺旋叶片上升而排出孔外。螺旋钻机具有成孔效率高、无振动、无噪声的特点，宜用于匀质黏土层，也能穿透砂层，成孔直径为400-600毫米，成孔深度在12米以内。
泥浆护壁钻孔灌注桩
泥浆护壁钻孔灌注桩采用泥浆护壁湿作业成孔，能够解决施工中地下水带来的孔壁塌落、钻具磨损发热及沉渣问题。常用的湿作业成孔机械有冲抓锥成孔机、斗式钻头成孔机、冲击式钻孔机、潜水钻机、大直径旋入全套管护壁成孔钻机和工程水文地质回转钻机等。其中回转钻孔机是灌注桩施工用得最多的施工机械，该钻机配有移动装置，设备性能可靠，噪声和振动小，效率高，质量好。该钻机适用松散土层、黏土层、砂砾层、软岩层等地质条件。
按成孔工艺方法分
目前钻孔灌注桩常用成孔方法主要有螺旋钻，冲击、冲抓锥成孔、振动沉管、潜水电钻成孔、正循环钻进成孔和反循环钻进成孔等七种。这些方法各有特点，其适应地层、成孔直径，作业深度都有一定局限性，单一的一种方法很难满足各类钻孔桩施工的要求。大量的实践经验表明，施工方法选择是否合适及技术条件的优劣，不仅对桩孔质量和施工速度有至关重要的影响，且对孔的稳定期、混凝土浇灌质量乃至桩的承载力具有决定性意义。如螺旋钻在松散均质土层中成孔速度很快，但一遇地下水或较大块石、卵石则无法成孔；反循环钻进虽具有地层适应性广，钴孔深度大，桩经可变范围大的特点，但小于60mm桩孔就不便于工。
性能特点
优点
钻孔灌注桩通常属于非挤土桩，与沉管灌注、锤击预垒水泥土桩等锤击沉桩方式相比，施工时产生的振动、噪音均较小，对周围居民的生活、交通设计及建筑物等危害小。可根据不同的地质情况和工程需求设计建造不同的桩径，还能改变桩的长度，调整不同桩的长度。在基坑工程中，可通过桩径、混凝土强度的改变来调整桩身强度、刚度，通过钢筋配置上的变化来调整其抗弯抗剪能力。成桩施工工艺种类较多，相应的施工设备选择面也宽，可根据不同场地不同地质条件选择适合的工艺和设备，保证施工质量和效率。
缺点
钻孔灌注桩施工工期一般较长，当施工操作与质量控制不到位时，会发生桩的缩径、断桩、桩顶混凝土疏松、桩身局部夹泥等问题，对施工人员的素质要求较高。环境保护方面，泥浆清运排放是一个难题。钻孔灌注桩的造价要高。
应用领域
在建筑中的应用
钻孔灌注桩基础施工技术的应用下可使得建筑基础土层与灌浆柱紧密结合，建筑基础的安全性和稳定性很高，相比于普通施工技术，不容易发生意外的建筑事故或者自然灾害事故。另外，钻孔灌注桩基础施工技术适用性高，建筑工人可根据建筑周围环境和建造要求适当改动施工方案，这大大降低了建筑工程的建设成本。
在公路桥梁中的应用
公路桥梁钻孔灌注桩施工技术优势明显，不仅成孔质量好、施工速度快，而且不会对施工环境造成较大不良影响。在成孔施工中，泥浆墙裙能够取得良好、稳定的效果。
在水利工程中的应用
钻孔灌注桩的优点体现在多个方面，包括强大的单桩承载性能、高程度的工业化流程，以及成熟的施工工艺等，已经频繁应用于水利工程中。
发展趋势
环境影响
钻孔灌注桩施工过程会对周围环境产生一定影响，如噪音、振动和土壤扰动等。需要采取有效的环境保护措施，减少施工对环境的影响。
资源利用
在钻孔灌注桩施工过程中，需要大量的混凝土、钢筋和水等资源。应优化资源利用，减少浪费，并探索替代材料的使用，以降低对资源的依赖。
桥梁寿命周期成本
考虑钻孔灌注桩施工技术对桥梁寿命周期成本的影响。通过选择合适的施工方案、材料和监测方法，减少后期维护和修复成本，提高桥梁的经济性和可持续性。
标准规范
参考资料
术语在线.术语在线.2023-12-11
中国标准服务网.中国标准服务网.2023-12-12
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