浅谈公路桥梁钻孔灌注桩施工技巧

雷 炜

桥梁基础施工中，钻孔灌注桩基础的施工工艺发展较早。随着桥梁设计与施工技术的迅猛发展，钻孔灌注桩基础在公路桥梁中的应用越来越普遍。钻孔灌注桩以其低噪声、对周围环境影响较小、无挤土效应等特点，且适应各种地质条件、施工操作简单且设备投入不大而在桥梁的桩基础中被广泛应用。钻孔灌注桩的施工大部分是水下进行，其施工过程无法观察，成桩后也不能进行开挖验收。施工中任何一个环节出现问题，都将直接影响到整个工程的质量和进度，甚至给投资者造成巨大的经济损失、不良的社会影响。因此，规范施工流程、做好施工质量控制，力争将隐患消除在成桩之前，成了是否能生产出优良灌注桩的重要技术支持。

1 护筒埋设

护筒的主要功能是防止孔壁坍塌，具有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和钻头导向等作用。制作护筒的材料有水、钢、钢筋混凝土 3种。护筒要求坚固耐用，不漏水，其内径应比钻孔直径大(旋转钻约大 20 cm，潜水钻、冲击或冲抓锥约大 40 cm)，每节长度约 2m～3m。一般常用钢护筒。钢护筒采用 4mm～5mm钢板制作，直径大于钻孔桩径 20 cm。为便于泥浆循环，在护筒顶端设高 400mm、宽 200mm的出浆口。

护筒高出地下水位或孔外水位1.5m，当护筒处于旱地时，其顶端高出地下水 1.0m～2.0m，并高出地面 0.3m。护筒连接处要求筒内无凸出物，应耐拉、压，不漏水。护筒埋设采用人工挖孔埋设的方法，在挖孔深度符合要求后，分层对称夯填护筒四周粘土。护筒中心与桩中心线重合，平面误差控制在 50 mm，倾斜度控制在 1%以内。

2 桩机定位

安装桩机的地基需足够稳固。对地层较软和有坡度的地基，可用推土机推平，再垫上钢板或枕木加固。对有钻塔的钻孔机，先利用钻机的动力与附近的地笼配合，将钻杆移动大致定位，再用千斤顶将机架顶起，准确定位，使起重滑轮、钻头或固定钻杆的卡孔与护筒中心在一垂线上，以保证钻机的垂直度。钻机位置的偏差不大于 2 cm。对准桩位后，用枕木垫平钻机横梁，并在塔顶对称于钻机轴线上拉上缆风绳。

3 制备泥浆

钻孔泥浆由水、粘土(膨润土)和添加剂组成。调制的钻孔泥浆及经过循环净化的泥浆，应根据钻孔方法和地层情况来确定泥浆稠度，泥浆稠度应视地层变化或操作要求机动掌握，泥浆太稀，排渣能力小、护壁效果差;泥浆太稠会削弱钻头冲击功能，降低钻进速度。一般采用这样的参数:泥浆粘度 18 s～22 s，含砂率不大于 4%～8%，胶体率不小于90%，塑性指数(IP)大于 17。制浆前，先把粘土尽量打碎，使其在搅拌中容易成浆，缩短成浆时间，提高泥浆质量。制浆时，可将打碎的粘土直接投入护筒内，使用冲击锥冲击制浆，待粘土已冲搅成泥浆时，即可进行钻孔。多余的泥浆用管子导入钻孔外泥浆池贮存，以便随时补充孔内泥浆。

4 钻孔

钻孔就位后，检查钻杆、钻具是否同桩中心重合，开动电机，放下钻头，用泥浆泵注入泥浆，钻机将循循钻进，一节钻杆钻入后及时停机，接上第二节，如此反复钻至设计深度。

开始作业后，控制速度和钻压，采用“低压慢进”措施，待钻至护筒底下 1m后，再以正常速度钻进。在钻孔过程中，根据地质资料不同情况，选择合适的钻头、钻压、钻速和泥浆指标等参数，在土层变化处捞取磕样，以判别土层，并记录在表中，与设计地层核对。始终保持孔内有 1.5 m～2.0m的水头高度，随时注意护筒泥面标高，及时补给泥浆，保证孔壁压力平衡，防止因水头不够而发生塌孔现象。泥浆护壁成孔时，发生斜孔、弯孔、缩孔和塌孔或沿套管周围冒浆以及地面沉陷等情况，应停止钻进。经采取有效措施后，方可继续施工。钻孔达到设计标高后，使用探孔器对成孔的孔径、孔深和倾斜度等进行检查。必须做到平整，无松渣、污泥及沉淀等软层。

5 钢筋笼制作及安放

1)钢筋笼制作在加工场进行，分段绑扎。主筋位置用钢筋定位支架控制等分距离，原则分段长度不大于 12m，并符合图纸尺寸要求。钢筋笼主筋拟采用挤压套筒连接器接头，并将接头错开500mm以上。为使钢筋笼有足够的刚度以保证在运输和吊放过程中不产生变形，每隔 2.0m设置一道加强箍。

2)钢筋笼安放。钢筋笼搬运和吊装时，应防止变形。安放前应再检查孔内的情况，以确定孔内无塌方和沉渣;安放时要对准孔位，扶稳缓慢、顺直，避免碰撞孔壁，严禁墩笼、扭笼。钢筋笼采用钻机起吊，第一段放入孔内后用钢管或型钢临时搁置在护筒口，再起吊另一段，对正位置采用套管连接逐段放入孔内至设计标高，最后将最上面的一段挂环挂在孔口并临时与护筒焊牢。防止混凝土灌注过程中钢筋骨架上升。钢筋笼在下放时，注意防止碰撞孔壁，如放入困难须查明原因，不得强行插入。钢筋笼安放后的顶面和底面标高须符合设计要求。

6 清孔

为保证清孔质量，必须做出终孔后清孔一次和灌注桩前清孔一次。第一次清孔在终孔后，把钻头提起离孔底 20 cm～30 cm，用泥浆泵把相对密度为 1.05 kg/m3～1.2 kg/m3的泥浆压入孔底，置换出孔内较浓的泥浆与钻渣，以泥浆性能参数控制。第二次清孔是在下好钢筋笼和导管后，以导管把相对密度 1.05 kg/m3～1.2 kg/m3泥浆压入孔底进行清孔。钻孔成孔质量标准见表 1。

表1 钻孔成孔质量标准

7 浇灌水下混凝土

7.1 安放导管

混凝土导管接头为螺口式，直径 300mm，壁厚 10mm，分节长度 1m～2m，最下端一节长 5m。导管在使用前组装编号和标示尺度，并进行水密、承压接头抗拉试验。安放导管过程中，应保持导管位置居中，轴线顺直，稳步沉放，防止卡挂钢筋笼和碰撞孔壁。

7.2 浇灌混凝土

7.2.1 水下混凝土的配制

水泥的初凝时间不宜早于 2.5 h;水泥的标号不宜低于 325号;每立方米混凝土水泥的一般用量不少于 350 kg。粗骨料宜选择用卵石，若选用碎石，宜适当增加含砂率;骨料最大粒径不应大于导管内径的 1/8～1/6和钢筋最小间距的 1/4，同时不应大于40mm。细骨料宜采用级配良好的中砂。为使混凝土有较好的和易性，混凝土的含砂率宜采用 40%～50%，水灰比宜采用 0.5～0.6。混凝土拌和物的坍落度为 18 cm～20 cm。

7.2.2 浇灌水下混凝土

灌注首批混凝土时，导管下口至孔底距离控制在 250 mm～400mm，且储料头有足够混凝土储备量，保证拔球后导管埋入混凝土的深度不小于 1m。拔球灌注开始后，应连续进行。灌注过程应经常用测锤探测孔内混凝土面的高度，及时调整导管埋深，同时指定专人填写水下混凝土灌注记录。导管埋深控制在 2m～4m，特殊情况下不得小于 1m或大于 6m。当混凝土面接近钢筋笼底部时，为防止钢筋笼上浮，应放慢灌注速度，以减小混凝土的冲击力。为确保桩顶质量，桩顶加灌 1.0m左右，多余部分应在接桩前凿除，桩头应无松散层。

钻孔灌注桩是近年来桥梁建设中采用的基本方法之一，如何掌握好钻孔灌注桩的施工工艺及病害的处理也是难题之一。因此，加强和提高桥梁钻孔桩施工中的技术合理，工艺得当，熟悉施工中常见问题的原因及处理方法，层层把关才能建成高品质的工程。在钻孔灌注桩施工中必须做到每个工序严格按照规范操作，水下混凝土灌注统一指挥、紧张而有序，对可能出现的问题制定切实有效的防范措施，尽最大努力杜绝事故的发生。

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