桥梁桩基础施工技术探讨

2013-06-20刘丽霞

交通运输研究 2013年8期

刘丽霞

（河北省邯郸市交通局公路项目办公室，河北邯郸 056002）

1 工程概况

某大桥在DK223＋003.73处采用32m＋48m＋32m连续梁跨越辅道，采用桩基承台式基础，主墩A82#和A83#基础采用单墩16根深为53m的φ1.25m钻孔灌注桩，承台尺寸为12.5m×12.5m×3m，加台尺寸为6.6m×9.4m×2m，墩身为圆端形实体墩，高为8.5m（含1m高顶帽）。边墩A81#和A84#基础采用单墩10根深为49m和50m的φ1m钻孔灌注桩，承台尺寸为7.1m×10.4m×2m，加台尺寸为3.7m×7.4m×1m，墩身为圆端形实体墩，高分别为9m（含3m高顶帽）和10m（含3m高顶帽）。

2 钻孔施工技术

2.1 施工准备技术

在钻孔桩位置处填筑施工场地。根据每个墩台中各桩位的坐标，用全站仪对其进行精确定位，并在桩的前后左右距中心2m处分别设置十字护桩，供随时校核桩位中心。在埋设好的护筒（直径比桩径大20cm）四周回填黏土，并分层夯实，顶部高出地面0.5m，长度不小于3m。用护桩复核护筒平面位置，保证其平面中心偏差不大于5cm，倾斜度小于1%。

2.2 泥浆制备

在A82#、A83#旁边设置泥浆池及沉淀池，满足钻孔用泥浆需要；定期用专用渣车将钻渣拉至指定地点，定期用泥浆车将沉淀池的泥浆拉至指定地点，不得污染沿线农田及道路。制浆采用泥浆搅拌机搅拌，其比重、粘度、含砂率、胶体率、pH值等5项指标均符合规范要求。在钻进过程中，试验人员要定期检测泥浆各项性能指标，以便随时调整，使钻孔工作顺利进行。选用膨润土、CMC、PHP、纯碱等配制优质泥浆，根据本工程地层情况及时调整泥浆性能。泥浆性能指标如下：一般地层泥浆比重为1.05～1.20；易坍地层泥浆比重为1.20～1.45；一般地层粘度为16～22s；易坍地层粘度为19～28s；含砂率不大于4%；胶体率不小于95%；pH值为8～10。

2.3 旋挖钻成孔

钻孔施工采用旋挖钻钻孔方式、湿法成孔施工。采用旋挖斗钻头成孔。钻孔前各项准备工作完成，经检查满足要求后钻机就位。将钻头中心与钻孔中心对准，并放入孔内，调整钻机垂直度参数，使钻杆垂直，同时稍微提升钻具，确保钻头环刀在孔内自由浮动。钻进过程中，操作人员随时观察钻杆是否垂直，并通过深度计数器控制钻孔深度。当旋挖斗钻头顺时针旋转钻进时，底板的切削板与筒体翻板的后边对齐。钻屑进入筒体，装满一斗后，钻头逆时针旋转，底板由定位块定位并封死底部的开口，之后提升钻头到地面卸土。开始钻进时采用低速钻进，主卷扬机钢丝绳承重不低于钻杆、钻具重量之和的20%，以保证孔位不产生偏差。钻进护筒以下3m后可以采用高速钻进。钻进速度与压力有关，采用钻头与钻杆自重摩擦加压：150MPa压力下，进尺速度为20cm／min；200MPa压力下，进尺速度为30cm／min；260MPa压力下，进尺速度为50cm ／min。

泥浆采用膨润土、火碱以及纤维素混合制成。在泥浆池中用搅浆机将泥浆搅拌好后，泵入孔内，旋挖钻均匀缓慢钻进，这样在钻进的同时又起到泥浆护壁的作用。钻进时掌握好进尺速度，随时注意观察孔内情况，及时补加泥浆，保持液面高度。泥浆制备应注意两个方面。一是泥浆的指标问题。其比重一般应控制在1.05～1.2之间，粘度控制在17～20s，砂率控制在4%以内。常用的泥浆材料，一般是由优质膨润土加烧碱、聚丙稀酰胺或纤维素等配置而成。二是补浆的速度。泥浆补充一般采用泵送方式，其速度以保证液面始终在护筒底面以上为标准，否则有可能造成坍孔，影响成孔质量。用捞砂钻头将沉淀物清出孔位，要求沉渣厚度不大于20cm，在灌注水下混凝土前，用高压风（高压水）吹底翻渣，进一步减少桩底沉渣厚度。

2.4 钻孔允许误差

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，以钻具长度确定孔深，孔深偏差不小于设计深度，超钻深度不大于50cm；用探孔器测量孔径，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。钻孔桩钻孔允许误差见表1。

表1 钻孔桩钻孔允许误差表

2.5 验孔

采用验孔设备检查孔深、孔径、倾斜度及孔底沉渣厚度，达到要求后报请监理工程师签证后方可进入下道工序。

2.6 钻孔异常处理

2.6.1 坍孔处理

钻孔过程中发生坍孔后，要查明原因并进行分析处理，可采用加深埋护筒等措施后继续钻进。根据现场情况也可在泥浆中加入大量的干锯末，同时增大泥浆比重（控制在1.15～1.4之间），改善其孔壁结构。钻头每次进入液面时，速度要非常缓慢，等钻头完全进入浆液后，再匀速下到孔底，每次提钻速度控制在0.3～0.5m／s。坍孔严重时，应回填后重新钻孔。

2.6.2 缩孔处理

发生弯孔、缩孔时，一般可将钻头提到偏孔处进行反复扫孔，直到钻孔正直。如发生严重弯孔和探头石时，应采用小片石或卵石与黏土混合物，回填到偏孔处，待填料沉实后再钻孔纠偏。

2.6.3 埋钻和卡钻处理

埋钻主要发生在一次进尺太多和在砂层中泥浆沉淀过快时；卡钻则主要发生在钻头底盖合拢不好，钻进过程中自动打开或在卵石地层钻进时，卵石掉落卡钻等。埋钻或卡钻发生后，在钻头周围肯定沉淀了大量的泥浆，形成很大的侧阻力。因此处理方案应首先是消除阻力，严禁强行处理，否则有可能造成钻杆扭断、动力头受损等更严重的事故。事故发生后，应保证孔内有足够的泥浆，保持孔内压力，稳定孔壁，防止坍塌，为事故处理奠定基础。

3 钢筋笼的制作、安装

钢筋笼主筋接头采用闪光对焊，每一截面上接头数量不超过50%，加强箍筋与主筋全部焊接。钢筋笼的材料、加工、接头和安装须符合要求。在A82#、A83#钢筋笼内安装声测管，桩身内埋设3根声测管。声测管采用加套筒焊接在主钢筋内侧，保证声测管垂直并相对平行，采用2m一道加强筋的方法固定。声测管在桩中位置应等分桩的圆周。桩基顶部按《京沪桥通-31》图标准安装接地钢筋（见图1）。

图1 桩基接地钢筋示意图

在每个桥墩基础上均应设置接地钢筋及预埋件。安装方法为：每根桩选用其中一根直径20mm的桩基主筋N1作为接地钢筋N3，满足深入承台深度不小于5m的要求。在每根桩选定的作为接地钢筋N3的桩基主筋上（位置为承台底以上20cm处）标记红油漆。N3钢筋红油漆标记处与N2环形接地钢筋焊接从而形成电气通路。焊接要求为：双面焊大于等于100mm，焊缝厚度大于等于4mm。接地钢筋网应保证各点电气连续贯通，接地钢筋露出混凝土以外部分需进行锌铬涂层防锈处理。钢筋骨架的保护层厚度须符合设计要求，采用与桩基砼同标号的水泥垫块，垫块按竖向每隔2m设一道，每一道沿圆周布置3个，按梅花形布设。使用吊车吊装下放钢筋笼，严格控制吊筋长度并在孔口牢固定位，以免在灌注混凝土过程中出现浮笼现象。

4 灌注水下混凝土

试拼、检验、安放导管，利用导管二次清孔，检查孔底沉渣厚度，然后计算和控制首批封底混凝土数量，使其下落时的冲击能量能把泥浆从导管中排出，并把导管下口埋入混凝土中不小于1m。足够的冲击能量能够把桩底沉渣尽可能地冲开，是控制桩底沉碴、减少工后沉降的重要环节。浇注连续进行，中途停歇时间不超过30min。在整个浇注过程中，及时提升导管，控制导管埋深。导管在混凝土中的埋深控制在2～6m之间。考虑桩顶含有浮渣，灌注时水下混凝土的浇注面按高出桩顶设计高程100cm控制，以保证桩顶混凝土的质量。为保护环境，钻孔桩施工中产生的废弃泥浆经泥浆沉淀池沉淀后，被运往指定的废弃泥浆堆放场地，并做妥善处理。

灌注水下混凝土完成后应当对所有钻孔桩桩身混凝土质量进行桩基无破损检测。按设计要求在A82#、A83#钢筋笼安装时预埋超声波检测管，成桩后进行超声波检测，对A81#、A82#墩进行低应变检测，对质量有问题的桩做钻芯取样并进行鉴定检验。