浅谈桥梁钻孔灌注桩施工

余浩

0 引言

随着铁路建设步伐的加快，本着少占耕地的原则，铁路桥梁的修建在今后的工程中也将越来越广泛的被使用。作为桥梁的基础施工，钻孔灌注桩以其施工简便，操作易掌握，设备投入一般不大，安全性高，施工进度快等优点，被广泛应用于铁路桥梁施工中。钻孔桩是在泥浆护壁的条件下，使用机械掘进成孔，采用导管法灌注水下混凝土的施工方法，钻孔、灌注混凝土都是在水下进行，工程质量只能通过科学的过程控制和完工后的仪器检测来确认，所以对作业人员操作水平及施工工艺要求高。

1 工程概况

青年林场特大桥位于海公线DK16+642.935处，为16-32 m预应力混凝土简支T梁单线桥，采用T形桥台，圆端形实体墩，桥梁全长543.67 m。本桥位于直线及R=800 m的曲线上，线路纵坡为-6‰和-5‰的下坡。本桥墩台采用钻孔灌注桩基础，设计桩径均为1 m。由中铁十二局海公项目部承建该桥。

2 钻孔灌注桩施工工艺要求

2.1 施工前的准备工作

1)测量、试验仪器设备准备，配备足够的人员以满足施工需要。

2)迅速组建现场施工管理机构，现场办公。施工技术和管理人员到位，并根据施工需要，进行业务分工，明确职责范围，实行岗位责任制。

3)制定质量、安全、技术、试验等施工规范化管理制度和实施细则，明确职责范围、方针目标、具体做法和保障措施等。使施工管理人员、技术人员和作业工人做到人人心中有数，保证各级管理渠道畅通。

4)认真做好设计图纸审核及图纸现场核查工作。组织所属各施工班组召开技术交底会议，明确设计意图和标准，统一技术资料编制及管理办法，消除设计疑问。内容包括:施工方案、任务分工、操作细则、工艺流程、质量要求、施工标准、工期目标、安全文明施工措施等，让全体施工人员目标明确，任务明确，标准明确，责任明确，全心全力投入施工。

5)施工放样:复测控制点及控制网和导线，测放墩位和桩位。

6)场地平整和施工便道:合理布置施工便道，与钻孔位置保持一定的距离，满足施工需要亦不影响孔壁稳定。平整墩位处场地。孔位探测:首先在孔位处挖2 m深的探坑，检查孔位地下是否有管线、光缆或其他物体，并及时进行妥善处理。

7)检修调试机械设备:对钻孔机械、泥浆设备、桩体混凝土灌注设备、混凝土拌合及运输设备等进行维修、调试。

8)材料进场及检验:各类钻孔桩施工的原材料按要求进场并进行原材料检验及混凝土配合比设计及试验等工作。

2.2 护筒设置

钢护筒埋置深度以能隔开流塑状地层为主要原则。在陆地埋置护筒时应在底部夯填50 cm厚的粘土，护筒就位后用粘土分层碾实。陆地上护筒埋设深度不小于2 m，护筒顶高出地面不小于0.5 m。岛上护筒埋深保证在河床下1 m以上，护筒加高不小于4 m。护筒内径应大于钻头直径，冲击钻成孔时，应大于钻头40 cm。护筒顶面中心与设计桩位允许偏差不得大于5 cm，倾斜度不得大于1%。

2.3 冲击钻成孔

2.3.1 钻机就位

钻机机座必须安置在平整坚实的地面上，不得产生不均匀沉陷。如果钻机在冲孔施工中机座发生倾斜沉陷，必然导致钻孔倾斜，在校正钻孔倾斜度时，会增加扩孔，从而增加混凝土的实际浇筑量。

2.3.2 钻头选取

在碎石类土及岩层中宜用十字形钻头，在粘性土及砂类土层中宜用管形钻具。钻头直径大小直接影响成孔孔径，选用适当的钻头直径，避免成孔直径超过设计桩径，是控制冲击钻孔扩孔的一个重要因素。

根据设计桩径和地质情况选取适宜的钻头直径，一般情况下按下述要求选取钻头直径:粘土、砂性土比设计桩径小6 cm，坚硬漂卵石比设计桩径小5 cm，卵石土、砂砾土比设计桩径小5 cm，岩层比设计桩径小4 cm，钻头直径的选取除了按上述一般情况选取外，还应不断根据实际钻孔施工中扩孔情况，对钻头直径进行调整。

2.3.3 泥浆控制

钻孔泥浆采用膨润土、烧碱以及纤维素混合而制。泥浆稠度的控制指标有泥浆相对密度和粘度，分别用比重计和粘度仪检测。在冲击钻孔施工中，从泥浆制备到整个钻孔过程中应对泥浆稠度指标随时进行检测，并根据地层情况和地下水情况及时进行调整，确保泥浆护壁质量，从而减少扩孔。冲击钻孔施工中，建议将泥浆相对密度控制在1.2～1.4间，粘度控制在20 s～28 s间，其具体数据依现场实际情况确定。

2.3.4 钻孔

钻孔前先用水准仪确定护筒标高，并以此作为基点，按设计要求的孔底标高计算孔深，以测绳测定孔深，孔深偏差不短于设计深度，超钻深度不大于50 cm;孔径用孔径仪(检孔器)测量，若出现缩径现象应进行扫孔，符合要求后方可进行下道工序。

开始钻孔时，采用小冲程开孔，使初成孔坚实、竖直、圆顺，能起导向作用，并防止孔口坍塌。当钻进深度超过钻头全高加正常冲程后，方可进行正常的冲击钻孔。在冲击过程中，孔内水位宜高于护筒底脚0.5 m以上或地下水位以上1.5 m～2 m，经常抽渣，并注意土层的变化，在岩层变化处均应捞取岩样，判明岩质，并记入记录表中，以便与地质断面图核对。同时经常检查泥浆的各项指标。

在不同的地层，采取不同的冲程，粘土层采用冲程1 m～2 m，岩石层采用3 m～5 m冲程。钻进过程中，钻头起落速度宜均匀，不得过猛或骤然变速，孔内出土不得堆积在钻孔周围。钻孔作业应连续进行，因故停钻时，应将钻头提出孔位，孔口加盖。在冲击钻进中取渣和停钻后，应及时向孔内补水或泥浆，保持水头高度和泥浆比重及粘度。

2.3.5 终孔及清孔

当钻孔达到设计终孔标高后，请监理工程师检查，确定终孔。采用换浆法施工，即向孔内注入经过泥浆处理器处理过的泥浆，换出孔底沉渣及浓度较大的泥浆。孔内排出的泥浆手摸无2 mm～3 mm颗粒，泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2%，粘度17 s～20 s。

清孔完毕后，即组织监理、主管工程师、质检工程师及值班技术人员共同对成孔进行检查，孔径及孔形用检孔器检查，孔深和孔底沉渣用标准测锤检测。

2.4 钢筋笼的制作与安装

钢筋笼采用在加工厂加工组装，运抵墩位处整体一次性吊放。钢筋笼制作:钢筋笼成型采用卡板成型或箍筋成型。焊接时，主筋与加强箍筋全部焊接，主筋内缘保持光滑，钢筋接头不侵入主筋内净空。钢筋笼下端垫齐，用加强箍筋封住。

钢筋笼保护层:在钢筋笼上、下端及中部每隔2 m于同一横截面上对称设置八个钢筋“耳环”及圆柱体混凝土垫块，确保钢筋笼与孔壁保持设计保护层距离，采用自制平车运到工地。

钢筋笼下放:吊入钢筋笼时，对准孔位轻放、慢放，并在笼中加设十字钢筋撑，绑扎6 m长方木，防止钢筋笼变形。吊点设在距钢筋笼顶1/3处。下放过程中，注意观察孔内水位情况，如有异样，立即停止，检查是否塌孔。

钢筋笼定位:钢筋笼入孔就位后，采用φ48 mm钢管与4φ20钢筋与护筒焊接牢固定位，防止发生掉笼或浮笼现象。吊筋长度应通过计算确定。

2.5 混凝土灌注

钢筋笼安装完毕，检查孔底沉淀情况，控制全部钻孔桩在桩身混凝土浇筑前孔底沉渣厚度不超过100 mm。若孔底沉渣厚度不满足这一要求，利用水封导管采用气举法进行二次清孔。灌注桩身混凝土采用垂直导管提升法灌注桩身水下混凝土。

导管试拼:使用前试拼、试压，并用油漆在导管两侧做好刻度标记。试压压力为孔底静水压力的1.5倍。

导管下放:导管拼好并试压后，冲击钻机自行吊放，导管位置居于孔中，轴线顺直，稳步沉放，导管底口距孔底0.3 m～0.4 m。

混凝土灌注:首次灌注混凝土时在导管内放置与导管直径配套的隔水球(此时隔水球在导管内浮于泥浆表面)，然后在初灌料斗底部封堵钢板盖，钢板盖上焊吊环，利用钢丝绳与冲击钻吊钩相连。待混凝土装满初灌斗后(确认首批混凝土坍落度和和易性要好，且将导管埋入深度不小于1 m)，然后将钢板盖拉起，初灌混凝土压着隔水球和泥浆快速流到孔底，形成封底混凝土，隔水球冲出导管由于浮力浮出泥浆面。混凝土灌注过程中控制坍落度损失，保证整根桩混凝土浇筑完成时混凝土有足够的流动性，确保灌注顺利。水下混凝土应连续浇筑，中途不得停顿，拆除导管的间断时间应尽量缩短;浇筑过程中，应测量孔内混凝土顶面位置并做好记录，保证导管埋深2 m～6 m，导管埋深过多则影响灌注速度或造成塞管，拔管困难引起钢筋笼上浮等质量问题，过少则易造成浮浆或泥巴夹层。当混凝土浇筑面接近设计高程时，应用取样盒等容器直接取样确定混凝土的顶面位置，保证混凝土浇筑面高出桩顶设计高程0.5 m～1 m。在浇筑过程中应防止混凝土拌合物从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔内，泥浆内含有水泥而变稠凝结，致使测探不准确;应注意观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土面高度，正确指挥导管的提升和拆除。在混凝土浇筑将近结束时，由于导管内混凝土柱高减小，超压力降低，而导管外的泥浆及所含的渣土稠度增加，相对密度增大，此时可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀土，使浇筑工作顺利进行。混凝土浇筑完毕，位于地面以下及桩顶以下的护筒，应在混凝土初凝前拔出。

2.6 成桩及桩检

成桩:混凝土灌注面高出桩顶设计高程0.5 m～1.0 m，封桩完成。

桩检:钻孔桩采用小应变方法进行桩身无损检测，检测由专业检测机构进行，符合TB 10218铁路工程基桩无损检测规程中有关规定。

钻孔桩事故处理的方法很多，难度也较大，无论采取什么先进的办法处理都将对工程的进度、质量及施工企业的信誉带来不可忽视的影响。因此，在钻孔桩施工中必须做到每个工序严格按照施工规范操作，桥梁钻孔灌注桩施工中遇到的问题是多种多样的，在实际施工过程中，应根据实际情况来分析归纳，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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