浅谈钻孔灌注桩施工工艺

2013-08-15董文霞

科技视界 2013年26期

董文霞

（天水高速公路管理处，甘肃天水 741000）

钻孔灌注桩其承载力大，适用于各种土质，在浅水或陆地桥梁桩基使用中已经相当普遍。但其施工技术复杂，工艺流程相互衔接紧密，施工过程隐蔽，且多在水下进行，影响施工的因素较多，每道施工工序都必须严格要求，任何一道工序出现问题将带来严重的后果。笔者曾施工的一座6-20m 的大桥，其基础采用钻孔灌注桩施工，在该桥灌注桩施工中，重点对其桩位坐标、垂直度、护筒埋设、泥浆的制备及清孔、钢筋笼的制作质量、吊放及砼坍落度、首批砼的灌注及砼原材料的选取等方面进行了严格的控制，确保了工程质量和工程进度。下面笔者结合该桥梁的施工做法和体会，从成孔和成桩两个方面来浅谈钻孔灌注桩的施工工艺和质量控制。

1 钻孔灌注桩的成孔

成孔是混凝土灌注桩施工中的一个重要部分，其施工质量如控制得不好，特别容易造成塌孔、缩径、桩孔偏斜及桩端未到设计持力层要求等，将严重影响桩身质量，造成桩承载力下降。在成孔的施工技术和施工质量控制方面应着重做好以下几项工作：

1.1 桩位坐标、护筒的埋设、成孔垂直度的施工工艺

钻孔桩在进行钻孔前，采用全站仪坐标控制的方法确定桩位平面位置。用水准仪测定各桩孔的井口标高，并在钻机上挂牌记录。钻机就位前，须将基础垫平夯实，以免钻孔过程中钻机发生倾斜。钻机安装就位后，应精心调试，确保施工中不发生倾斜、移位等影响施工质量的情况。

护筒有其固定桩位，隔离地面水免其流入井孔，保护孔口不坍塌；引导钻头下落方向；保护孔内水位高出地下水位或施工水位一定高度，形成孔内向孔壁的静水压力以维护孔壁免于坍塌等作用。护筒选用中，采用坚实不漏水的钢护筒，人工配合机械开挖护筒坑，坑尺寸为护筒直径增加1m，基坑挖掘完毕，人工安装护筒，护筒直径比桩径大200mm，其位置校核无误后，护筒周围分层回填粘土并夯实，护筒埋设深度为2—4m。

桩孔的垂直度是确保桩身质量的一个重要条件。为了保证成孔的垂直度满足设计要求，施工中前要扩大桩机支承面积使桩机稳固，当成孔深达5m时，应检查钻杆垂直度，确保成孔垂直度在1%以内，待各方面均正常运转时，方可开始加速钻孔，此后还要经常校核钻架及钻杆的垂直度。在桩架就位后，应及时复核桩架底座的水平和桩具的总长度，并作好记录。

1.2 钢筋笼的制作质量及吊放

钢筋笼的制作应根据设计要求和起重设备能力整全或分节制作，分别吊放。其制作前，首先应检查钢材的合格证或质量检验报告，并按现行钢筋检验标准取样试验，不符合质量要求的钢材严禁使用；检查钢筋种类、型号和直径是否符合规范、设计要求；检查钢筋表面有无油渍、漆皮、鳞皮、鳞锈，如有必须清除干净；检查合格后，可根据设计图纸和施工规范要求来制作钢筋笼。钢筋笼骨架的主筋尽量为整根（对短桩言），需要接长时，不宜采用捆绑连接，以防松动变形，宜采用搭接焊的方法来接长，接头错开，在同一截面内，接头数量不超过钢筋总数的50%，焊接的长度不应小于5d(d 为钢筋直径)。成品钢筋笼应保证其顺直，尺寸准确，其直径、主筋间距、箍筋间距及加强箍筋间距施工误差均不大于20mm。为保证钢筋笼主筋保护层厚度可在主筋上每隔2米左右对称设置4 个钢筋牛耳。

清孔后应立即进行吊放钢筋笼，吊放时对准孔位，尽量竖直轻放、慢放，遇障碍物可慢起慢落和正反旋转使之下落，不允许高起猛落，强行下放，防止因碰撞而引起桩孔坍塌。钢筋笼入孔后，为防止钢筋笼在灌注砼过程中发生掉笼或钢筋笼的上浮，应在其上端对称焊接四根与主筋直径相同的钢筋，固定焊接在护筒顶部。

1.3 泥浆的制备和清孔

泥浆的制备和清孔是确保钻孔工程质量的关键环节。如在第一次清孔时泥浆比重控制不当，或在提钻具时碰撞了孔壁，就可能会发生坍孔、沉渣过厚等现象，这将给第二次清孔带来很大的困难。因此，在起落钻头时，要谨慎小心，防止碰撞护筒，在提出钻具后用测绳复核成孔深度，如测绳的测深比钻杆的钻探小，要重新下钻杆复钻并清孔。钻孔泥浆由水、粘土（选用塑性指数IP＞10 的黏性土或膨润土进行造浆）和添加剂组成，作用是平衡桩孔保证不塌孔，不缩颈。在钻孔中，泥浆的相对密度大于水的相对密度，因此，在护筒内同样高的水头，泥浆的静水压力比水大。由于静水压力的作用，泥浆可在孔壁形成一层泥皮，阻隔孔外渗流，保护孔壁的坍塌；此外泥浆还起浮悬钻渣的作用，使悬浮着的沉渣随着泥浆的循环流动被带出桩孔，最终将孔内的沉渣清干净，防止桩底留存过厚沉淀而降低桩的承载力，所以清孔后沉渣厚度（清孔后孔底沉渣应小于50mm）和泥浆比重是很重要控制指标。该大桥施工中，施工单位为了施工的快捷，在下放钢筋笼和灌注砼的导管安装完毕后不准备进行二次清孔，直接进行砼灌注，笔者及时发现后严令进行第二次清孔。因孔内原土泥浆在吊放钢筋笼和沉放导管这段时间内使处于悬浮状态的沉渣再次沉到桩孔底部，最终不能被混凝土冲击反起而成为永久性沉渣，影响桩基工程的质量。

2 钻孔灌注桩成桩过程

2.1 砼原材料的控制

要根据钻孔灌注桩砼设计要求，严格控制原材料的质量、规格。要严格检查验收进场原材料的质保书（水泥出厂合格证、化验报告、砂石化验报告），如发现实样与质保书不符，应立即取样进行复查，对不合格的材料（如水泥、砂、石、水质），严禁用于混凝土灌注桩。

2.2 砼灌注过程中砼配合比、搅拌时间、坍落度的控制

砼配合比必须具备良好的和易性，其配合比必须通过试验确定，强度符合设计规定。该桥梁基础施工中，砼选用中粗砂，含砂率控制在40%～45%，粗骨料最大粒径＜40mm，砼配合比良好。因此，砼配合比要随水泥品种、砂、石料规格及含水率的变化进行调整。为使每根桩的配合比都能正确无误，在混凝土搅拌前都要复核配合比并校验计量的准确性，严格计量和测试管理，并及时填入原始记录和制作试件。

为了保证混凝土的质量和浇筑的连贯和流畅性，严格控制了混凝土搅拌时间和塌落度。搅拌机拌合时间不小于90S，过长和过短的搅拌时间都不利于混凝土的质量。塌落度过小，容易造成堵管，塌落度过大，影响混凝土的强度和桩基的质量，混凝土坍落采用18cm～20cm。当灌注至距桩顶标高8m～10m时，应及时将坍落度调小至12cm～16cm，以提高桩身上部混凝土的抗压强度。

2.3 导管的安装、抽拔和埋管深度

钻孔灌注桩水下砼的施工主要是采用导管灌注，导管在试用前，必须进行导管拼装、试压，确保导管无漏水、渗水现象。在整个浇灌过程中，要随时了解混凝土的标高和导管的埋入深度。导管埋置深度最小不得少于1 米，最大不得大于6m，一般控制在2～4m，提升和拆卸导管要实行双控制，既要测量孔内砼量核对导管的埋深，严禁将导管提升到混有泥浆的砼夹层内，造成断桩。浇灌砼应连续进行。钻孔内砼每小时的上升速度不得小于2m。