钻孔桩施工与质量控制

2010-03-27王玉志商丘市睢阳区水务局

河南水利与南水北调 2010年9期

关键词：孔深清孔护筒

□王玉志（商丘市睢阳区水务局）

一、施工准备

（一）根据地质情况，选定钻机

开工前，应仔细研读设计提供的工程地质资料和水文地质资料，选择合格的钻机。国内常见的钻机类型有回旋钻、冲击钻，旋挖钻机也逐步得到应用。各种钻机的性能比较见表1。

表1 各种钻机的性能比较表

（二）施工平台与护筒

1.施工平台

陆地钻孔，可就地平整，选定钻孔、泥浆池、灌孔所需场地即可。

水上钻孔，场地为浅水时，一般采用筑岛法施工，筑岛面积应按钻孔方法、机具大小要求确定，高度应高于最高施工水位0.5～1.0m，有水流冲刷时，周围采取防护措施，如草袋围堰、木桩围堰、钢板桩围堰。场地为深水时，可采用钢管桩平台、双壁钢围堰，需进行专门的设计，也可采用在驳船上架设钻机的浮式施工平台。

2.护筒设置

规范规定，护筒内径宜比桩径大20～40cm，这往往给施工人员一个错觉，认为护筒平面位置偏差大一点没关系，实际是为了钻孔过程中护筒下口有一个稳定的支撑面，保证护筒位置不发生偏移，为钻头对中、孔深控制、下钢筋笼提供一个参照物。因此，埋设护筒时，护筒中心竖直线应与桩中心线重合，平面允许误差为50mm，竖直线倾斜不＞1%。

旱地、筑岛处护筒可采用埋设法，护筒底部和四周粘质土必须分层夯实，保护钻孔过程中护筒位置不偏移，水域护筒埋设一般采用振动锤沉入方法。

护筒高度宜高出地面3.0m或水面1.0～2.0m。保护孔内水头高于孔外水头，维护孔壁稳定。

埋置深度应根据设计要求或桩位的水文地质情况确定。旱地地质情况较好时，埋置深度1～2m即可。

（三）泥浆的调制

泥浆的性能指标根据地质状况、护筒打入深度等情况按《桥涵施工技术规范》的相关要求综合考虑。地质状态较好、孔径或孔深较小时取低限，反之取高限。

在不易坍塌的粘质土层或护筒打入中风化岩层时，采用反循环钻进时，可采用清水钻进，并提高水头维护孔壁。

当缺乏优良粘质土时，可掺加膨胀土或添加剂改善泥浆性能。

在特大桥施工中，桩径＞2.5m或孔深＞50m时，要根据地质情况、孔位、钻机性能、泥浆材料等综合确定，并在施工过程中不断改进。

二、钻孔施工

钻孔施工是钻孔桩施工第一道关键工序。目前高速公路钻孔桩施工一般都分包给专业施工队施工，有的只分包成孔，有的进行整体分包，由于施工队伍的素质参差不齐，若施工控制不严，很容易出现掉钻头、扩孔、缩径等问题，给后续施工造成很大的麻烦。

（一）钻孔准备

对施工队伍的进场设备进行检查验收。按照施工准备阶段确定的钻机型号、性能进行检查，保证性能完好的钻机进驻现场，防止中途调换钻机，影响工期。

开孔前对钻头尺寸进行检查。一般情况下在土层钻进时，回旋钻头直径比设计桩径小5cm左右，比冲击钻小10cm，旋挖钻钻头直径宜与桩径一致。

绘制地质剖面图，进行详细技术交底。开工前要根据设计地质的地质资料，逐根或逐墩绘制钻孔地质剖面图，并对司钻人员进行详细技术交底。

复测护筒标高，钻头对中。钻机底座和顶端应平稳，钻杆中心线与孔位中心线重合。

（二）钻孔施工

钻孔作业应连续进行，并作好施工记录。对钻孔泥浆、地质变化情况经常进行检查，并作好钻孔记录。

严格按钻机操作规程进行施工。钻机操作规程要悬挂在钻架上，对司钻人员时刻起到警示作用。

出现问题要及时报告。若出现掉钻、卡钻、坍孔等钻孔事故，司钻人员应马上通知技术人员到现场商量对策，妥善处理，严禁擅自处理。

（三）验孔、清孔

钻孔深度达到设计标高后，应对孔深、孔径进行检查。除超长、大直径钻孔桩采用专门仪器进行验孔外，目前普遍采用传统的简易方法验孔。孔深用测深绳吊2～3kg的重物检测，孔深应以孔底壁四周为准，孔径和倾斜度用钢筋骨架验孔器检验，验孔器外径等于桩径，长度为桩径的4～6倍，两端收成0.8～1.0m长的锥形，若验孔器能顺利下达孔底，则孔径、倾斜度可认为符合要求，钢筋笼一般也会顺利吊入桩孔。

验孔合格后，方可清孔。清孔方法可根据设计要求、钻孔方法、机具设备条件、地层情况确定。一般情况下，回旋钻、冲击钻采用换浆、抽浆清孔，旋挖钻采用掏渣清孔，清孔时应保持孔内水头，防止坍孔。

二次清孔。钢筋笼吊入孔内，灌注水下混凝土之前，若泥浆指标和孔底沉渣超过规定，应进行二次清孔。笔者认为，若孔深较小，泥浆性能优良时，应尽量避免二次清孔或缩短二次清孔时间，首次清孔后尽量缩短下钢筋笼、下导管时间。

三、钢筋笼制作、吊装

（一）钢筋笼制作

钢筋的加工应符合规范要求，钢筋笼在工厂焊接成形后运到现场，或将半成品运到现场加工。

主筋的接长一般采用对焊，若采用搭接焊时，接头处应平贴加强箍筋，不要在钢筋笼内、外形成错台，防止卡导管或挂孔壁。

主筋与加强筋的焊点定位要准确，防止钢筋笼扭曲或对接困难。

保护层垫块的设置。保护层垫块一般有方形混凝土垫层、钢筋垫块、混凝土轮式垫块。笔者倾向于使用混凝土轮式垫层，垫块每隔一道加强箍筋套在螺旋筋上，这样既不容易脱落，下钢筋笼也可顺着孔壁滚动，保证孔壁稳定和顺利下放。

（二）钢筋笼吊装

钢筋笼的分节长度应根据桩基长度、吊机的起吊能力确定，在条件允许下，尽量长一些，以减少下笼、接笼时间，保证接头质量，吊机最好有双钩。

钢筋笼加固。为保证钢筋笼加工和吊装时不变形，一般隔一道加强箍筋焊一道十字撑。当钢筋笼直径＜1.2m或钢筋笼长度较小时，可不设十字撑，以节约时间，减少浪费，当需要加十字撑时，最好用点焊或用活动十字撑，以节约施工用材。

钢筋笼吊装接长。钢筋笼接长一般采用焊接接头，超长、大直径钢筋笼现在较多使用“墩粗直螺纹钢筋接头”连接技术。

钢筋笼定位。目前监理工程师验收桩基偏位时习惯采用量测钢筋笼偏位，很多设计也采用立柱与桩基直接连接、取消承台等做法。因此，做好钢筋笼定位极为重要，成孔后，在护筒顶口带十字线，量出孔口4点到桩中心的距离，等钢筋笼到位后，在最后一道加强筋上焊上短钢筋头，即可很好地控制钢筋笼在护筒内的位置。

声测管的检查。目前的钻孔桩桩身混凝土均采用超声波检测，声测管与钢筋同步埋设，声测管接头采用套管焊接，有时由于材质原因或焊接原因，造成声测管穿孔、漏浆，给检测带来麻烦。最简便的检验办法是：钢筋笼不放到位，声测管灌满水后，向上提起钢筋笼2～3m，静置3～5min，若声测管内水面无下降，说明孔壁完好，否则要进行处理。

四、水下混凝土灌注

钻孔桩水下混凝土浇注是钻孔桩施工中最为关键的工序。因为混凝土浇注施工环节多，工艺要求高，具有不可逆转性，一旦出现问题，就会前功尽弃，处理起来费时费力，因此，做好预控工作尤为重要。

（一）施工设备准备

混凝土搅拌机。混凝土搅拌机的能力应满足桩孔在首批混凝土初凝前罐注完毕，搅拌能力一般只能按其额定能力的70%～80%计算，搅拌机、供电系统应有备份。

运输设备。距离较近时，直接用地泵；距离较远时，用混凝土罐车配地泵，不提倡用普通汽车；场地较好时，可直接用混凝土罐车运到孔口。应有吊车、吊斗备用。

导管。现在一般都用快速接头钢导管，直径200～350mm，法兰盘连接导管已基本淘汰。导管使用前，特别是自制导管，必须进行水密承压和接头抗拉试验。大直径、超长桩还需进行专门试验。

（二）水下混凝土配制

水下混凝土的配制要根据当地水泥、粗细骨料、外掺料、气温、施工时间等因素综合考虑，进行专门设计，保证其有良好的和易性、坍落度和适宜的初凝时间。

（三）水下混凝土灌注

1.首批混凝土灌注

首批混凝土灌注的数量应能满足导管首次埋入深度（≥1.0m）和填充导管底部的需要，可根据规范进行计算。

导管的下放。导管下放前应根据孔深预拼并编号，每次下放一到两节，为了防止计算和拼接出错，导管下放完毕后，用吊斗吊起导管，下放到底，再提出30～40cm后固定。

接料斗。接料斗一般采用钢板焊成方形或圆形并设放专门的钢架搁置，下部锥体的角度应＞60°，内部应光滑，无台阶，与导管接头应顺滑。接料斗不宜过大，容积为1～2m3为宜。

集料斗。当总批混凝土量较大时，可另设集料斗，进行正常所说的“接力首封”，在条件允许的情况下，集料斗容积尽量大。

首封。通常首封有拨球法、剪球法，比较稳妥的方法是用拨球法和导管内放置橡皮球相结合的方法，这样既可避免剪球法容易堵管，又可防止混凝土直接接触泥浆而离析。

2.混凝土灌注

首批混凝土浇注成功，即成功了一半，连续浇注时应注意以下几点：

随时检查混凝土质量。随着搅拌机能力和混凝土罐车容量的加大，下一次料所占桩基体积越来越大，因此，要提供逐盘或逐车检查，不符合要求的必须进行二次拌和或废弃。

为防止砖块、大的块石混入导管，除了严格控制上料外，可在接料斗内放置间距为5cm的钢筋筛进行过滤。

下料时，不要直接对准导管口，应使混凝土沿接料斗孔壁下滑，防止形成气囊，发生堵管。

导管埋深。规范规定导管埋深宜为2～6m，这是根据科学规律和实践经验总结出来的,应严格遵守，没有必要进行冒险,往往由于侥幸心理而造成埋管、提漏等事故。当孔深较大，灌注速度较快时，可适当埋深，但应经常上下提动导管；当孔深较浅时，导管埋深也应保证2m以上，以保护桩身混凝土的均匀性，在灌注过程中，应经常探测混凝土面位置，调整导管埋深，特别是灌注后期泥浆较厚时，应注意用吊铁砣或用插钢筋等方法签别。

防止钢筋骨架上浮的措施。在混凝土面接近钢筋骨架底部时降低混凝土的灌注速度，但实际操作往往出现偏差，比较简便的方法是，在钢筋笼顶部主筋上对称套4根脚手管，用可调节顶托顶住混凝土灌注用钢架底部，可起到明显的效果。

桩顶标高的控制。规范规定，灌注的桩顶标高比设计标高要高出0.5～1.0m，桩头凿除费时费力。灌注完，拔除导管、护筒后，可用砂石泵或人工清除一部分泥浆和桩顶混凝土，预留20～30cm以后凿除，桩头凿除在混凝土终凝后即可进行，越早越好。

其他。在灌注过程中，由于机械故障或其他原因，灌注速度降低，经常出现导管内混凝土下不去的情况，可用吊车吊料斗冲混凝土的办法，或用接料斗集满料，用吊车上下抖动的方法。笔者不提倡用钻架灌混凝土，提倡用吊车配合灌注。