桥梁钻孔灌注桩施工技术控制

2011-08-15王磊

黑龙江交通科技 2011年1期

王磊

(河北省唐山市交通运输局公路工程处)

1 引言

钻孔灌注桩是公路及城市桥梁建筑中常采用的一种形式，因其独特已被广泛采用。但钻孔灌注桩属于水下隐蔽工程，一般施工质量效果无法直接观察，虽然其施工工艺并不复杂，但施工中的每个环节都至关重要，会影响整个桩的质量，一旦出现缺陷桩，处理起来也麻烦，往往影响工期，增加投资。因此，严格控制好钻孔灌注桩每个环节的施工质量，是提高桩基质量的关键。结合桥梁钻孔灌注桩的施工过程，对施工中可能出现的事故因素提出了科学的预防措施和处理方案。

2 施工准备和钻孔过程中的控制

2.1 准备场地

施工前应将场地平整好，以便安装钻机进行钻孔。在场地平整好后，放好桩位，在桩位上插入钢钎后用混凝土浇固之;并在桩周设置护桩。

2.2 埋置护筒

埋设护筒的目的除了固定位置外，主要是隔开地面水，并在钻机内造成一定高度的水头，增加孔内静水压力，以稳定孔壁，并保持钻孔内泥浆表面高程，防止坍孔。在施工现场水位较深时一般采用钢护筒。钢护筒直径大于设计桩径的20～40cm，埋设入土深度在1.5m以上，高出水面(或地下水位)或施工水位1.5～2.0m，高出地面200mm，护筒中心应与桩位重合，误差不大于10mm，并经监理检查核实后方可在其周边填土嵌固。在遇到个别桩基护筒为砂层或淤泥层时，应填筑部分粘土，并夯填密实，以防止回填不密实而漏水。

2.3 钻机的安装就位

钻机安装就位在操作平台上后，应检查钻机前后左右的位置是否正确，是否在一水平线上，钻头中心是否与钻孔中心一致，钻头的直径大小是否符合本桩孔的技术要求。

2.4 钻孔

泥浆护壁是钻孔操作中的关键工艺，对于有流砂覆盖层的钻孔桩更为重要，调制护壁泥浆及经过循环净化的泥浆，应根据钻孔方法和地层情况采用不同性能指标。在初钻时，并非愈快愈好，要经常检查钻杆的垂直度，以保证钻孔竖直，并且还在钻孔过程中应经常检查钻机的水平位置状况，每钻进一定深度要捞取渣样，根据捞取的泥渣来确定地质情况是否与设计提供的资料相符。应根据实际情况随时调整泥浆的用量及浓度，注意水头的调整，钻孔泥浆应始终高出孔外水位或地下水位1.0～1.5m。钻孔过程中应随时如实填写好钻孔过程中的原始记录，应尽量减少不必要的停钻次数和时间，被迫停机时，要把钻头提出孔外，以免沉渣时间太久，卡死钻头而导致各种事故。

2.5 成孔

为了确保钻孔质量，要求成孔的孔位中心偏差不大于10cm，对孔径、孔位倾斜度误差不得大于1%孔深。采用高度为钻孔直径的5倍，外径与钻头直径相同，以钢筋制成的笼式检孔器，用片石压重后进行下沉检查，若不能顺利下沉至设计标高，说明孔径、孔深不足或孔位偏斜，可回填重钻，以确保成孔质量。当钻进中遇到较大孤石、探头石、倾斜岩层和粒径悬殊的砂卵石层时，钻头所受阻力不均，会出现弯孔，影响钢筋笼的吊装和桩的质量，应回填粘土、砂卵石至弯孔以上1.0m，弯孔以上1.0～1.5m范围内回填片石，待沉积后，用低冲程纠偏，此时不宜用冲击钻头直接修孔，以免卡钻、坍孔。在松散粉砂土、流砂淤泥层中，应选用相对密度较大的优质泥浆或投入块度较小的片石，用低冲程冲击使片石挤入孔壁，防止坍孔发生。钻头直径磨耗达1.5 cm时应及时更换修补，防止缩孔。钻孔应一次成孔，不得中途停顿。

2.6 清孔

在确定桩长、直径和垂直度无误时，要及时进行清孔，清孔的主要目的是清除沉渣和沉淀层，尽量减少孔底的沉淀厚度，防止桩底存留过厚沉淀层而影响桩基承载能力。清孔分两次进行。首次是成孔结束后，让钻杆转而不进尺供浆对孔底进行冲洗排渣，尽量使沉渣厚度小于设计或规范要求，且泥浆比重降到1.1～1.2以下;第二次清孔是在下放钢筋笼和导管后在导管口加闷盖注入高压泥浆进行清孔，使沉渣厚度小于设计或规范要求为止。清孔后的泥浆性能指标为：含砂率小于4%，相对密度1.05～1.2，粘度为17～20Pas。清孔时，孔内水位应保持在地下水位或河流水位以上1.5～2m，以防止钻孔塌陷。清孔时要抓紧时间，防止时间过长，而引起沉淀过厚，或者引起坍孔。

2.7 钢筋笼骨架的制作及下放

根据设计要求制作钢筋笼，施工中应除锈、整直，根据骨架的长度，主筋尽量用整根钢筋，如须接头，应采用对焊。分段后的主筋接头应相互错开，保证同一截面内的接头数不多于主筋总根数的50%，两个接头的间距应大于50cm。每节钢筋笼搭接好后应检查搭接长度，电焊长度、宽度和厚度应符合要求。清孔后及时吊放钢筋笼，以免隔时过久沉渣厚度超过规定，钢筋笼骨架垂直度偏差不大于1%L(L为钢筋笼长)，宜整体吊放或分段吊放，所有接头应焊接顺直，对准孔位慢放。若遇阻碍可徐起徐落，正反旋转，防止碰撞孔壁而引起坍塌。为防止钢筋笼在灌注混凝土过程中发生掉笼，应在其上端焊接4根与主筋直径相同的钢筋(或延长主筋)，固定焊接在护筒顶部或施工平台上，避免在灌注水下混凝土时发生钢筋笼“上浮”现象。钢筋笼入孔定位标高允许误差+5cm，灌注完后，桩上部混凝土初凝，应撤除钢筋笼的固定设施，使钢筋笼同混凝土一起收缩。钢筋笼吊装就位，应与孔壁保持设计的保护层距离，可在笼身上每隔2m于同一横截面处对称设置4个钢筋耳环。

3 水下混凝土灌注控制

3.1 混凝土配合比控制

钻孔灌注桩水下混凝土浇筑是在不加任何振捣情况下，完全靠混凝土自重沿导管流入。因此对混凝土拌合物的和易性要求更严格。所以选择水泥品种时优先考虑保水性较好的水泥(普通水泥、硅酸盐水泥)，细骨料选中砂(细度模数宜控制在2.4～2.8范围)，粗骨料宜选择5～40mm连续级配的卵石。坍落度控制在18～22 cm，砂率在40% ～45%之间，水灰比为0.5～0.6。为改善混凝土的和易性，应首选木钙(属缓凝型减水剂)。对使用的水泥砂石料，应做配合比试验。配制强度应较设计要求提高15%，认真检查混凝土和易性和抗压强度及凝结时间，外加剂的掺量由试验确定。水泥用量减少不得超过未掺外加剂水泥用量的10%，且每立方米混凝土的水泥用量不得少于300kg。水泥的初凝时间为2 h。混凝土的拌和时间是一般混凝土的1.5倍。浇筑过程中，作好灌注记录，每根桩应做试件2组，并做好养护工作，以备混凝土强度评定。

3.2 导管的安装

导管是灌注水下混凝土的主要工具之一，它的安装型号大小、位置对水下混凝土灌注质量成功与否起主要作用，因此导管下放前，应做封闭压水实验，以不漏水为原则。导管应放于钢筋笼中间，导管的长度应根据施工实际情况来确定，导管底部到孔底应有30～50cm的空间，孔口以上应有一节导管加漏斗的高度，一般不小于4m，以利导管的拆除，并使导管内的混凝土有足够的压力。

3.3 首批混凝土浇筑控制

灌注桩施工是在泥浆液面下进行的，它的主要要求是不允许泥浆与混凝土掺混，形成泥浆夹层。由于导管的管口埋在首批混凝土的深度要大于1m，导管的孔口离孔底的距离0.3～0.5m，所以首批混凝土储量必须大于桩底部混凝土一次埋深1.5m所需的体积，宜取1.3的超灌量系数。

开始灌注前，必须把隔水栓先放入导管用铁丝吊在水面上，然后在其上灌注水泥砂浆和混凝土(加少量砂浆，避免粗骨料卡管)，只有当料斗和导管中首批混凝土的储量满足上述要求，才能剪断铁丝，使首批混凝土一次落入孔底，将导管的孔口淹没，形成隔水层。隔水栓被导管内混凝土压出导管，以保证混凝土在无水的导管中呈现原状送到孔底。以后混凝土不断地通过导管的出口，进入首批混凝土的下面，把首批混凝土及其上面的泥浆顶托上升，逐渐把桩孔用混凝土填满。

3.4 灌注水下混凝土过程中间检查

水下混凝土灌注应连续浇筑，不得中断，灌注速度要快，不得留施工缝，尽量缩短时间，保证在混凝土的初凝时间内完成。为了防止导管的机械故障，对水下混凝土应加入缓凝剂，同时对施工过程中的混凝土进行抽样，做混凝土试块取样检查，经常检查混凝土的坍落度。灌注时导管埋置深度以2～4m为宜。灌注过程中，要定时测量导管内外混凝土上升的高度，合理掌握导管的拆卸长度，切勿拔起过多，以免发生断桩事故。导管中混凝土堵塞的原因，多为粗骨料粒径偏大和提升导管灌注混凝土间歇时间过长所致，这一点要引起足够的重视，最好是灌注混凝土与提升导管相结合，利用混凝土的冲击加速其流动。混凝土的拌制、运输能力要加强，以缩短混凝土的灌注时间。要随时测量并控制混凝土桩的顶面标高，应高出设计标高40～100cm，以免发生桩顶标高不够的事故。因此，当混凝土灌注到接近设计桩顶标高，要严格地控制混凝土的数量。