钻孔灌注桩施工工艺和存在问题的预防措施

杨海兵 李长平

（1.陕西省石头河水库灌溉管理局 陕西 杨凌 712100；2.彬县水利管理站 陕西 彬县 713500）

1 工程概况

眉县红河谷无障碍快速干道公路桥工程位于眉县营头镇霸王河渡槽南约200m处，工程类型为桥梁工程，桥梁长度106m，桥面宽度12m，为预应力混凝土连续箱梁桥，全桥跨径组合为4×20m，交角90°，共5跨。桥梁上部结构为装配式预应力混凝土连续箱梁。桥梁下部结构为双柱式桥墩，基础为钻孔灌注桩基础，桥台为柱式台、钻孔灌注桩基础。

2 施工工艺

2.1 施工工艺流程

场地平整→施工排水系统→测量放样→挖池及泥浆制取→钻孔→泥浆循环→清孔→安装钢筋笼→二次清孔→灌注混凝土→桩体养护→成桩检测。

2.2 钻孔灌注桩施工方法

2.2.1 测量放样

根据桩基设计坐标利用全站仪对每个桩位进行精确的控制放样，并埋设顶部设有小钢钉的木桩作为标记，埋设深度不小于30cm，钢钉中心即为该处桩基的中心。在测量放样后施工现场应用钢尺进行复核，并立即在其周围埋设护桩，护桩埋设在机械、人员不容易扰动的地方。两相对护桩连线的交点即为桩基中心，外露足够高度，以便埋设护筒及以后施工使用。开钻之前由测量队人员重新复测桩位，以保证钻孔桩桩位的准确。

2.2.2 护筒作用和埋设

护筒的作用：固定桩位、导向、隔离地下水、防止孔口坍塌，并通过保证孔内水头高度防止孔壁坍塌。

护筒埋设方法：护筒埋设时以桩中心为圆心，利用桩位护桩采用十字交叉法校验、定位，吊放护筒就位，使护筒与施工桩中心为同心圆，人工或机械轻微下压护筒使其固定，并保证其顶面水平，偏位不大于5cm，垂直度偏差不大于1%。然后用人工将其外侧粘土分层夯实，保证其底脚不漏水、不坍塌。并在夯实过程中随时检查护筒的平面位置，如有偏位立即调整，直至其外部夯实、护筒平稳，埋置深度宜为2m～4m。

2.2.3 泥浆制取

根据施工地点地质情况制取泥浆，如施工地点地质情况为较好的粘土，并且其制取的泥浆各项指标达到要求则进行孔内制浆。根据现场桩位及机械的摆放，挖好泥浆池。为了回收泥浆，减少环境污染，设置泥浆循环净化系统。

2.2.4 钻机就位及固定

钻孔时钻架必须稳固，利用锤球保证钻头中心与桩基中心对齐，开钻前对钻机及其他机具进行检查。机具配套，水、电畅通，保证机具在工作时的稳定性。

2.2.5 钻进

钻孔严格按施工规范及设计图纸的规定和要求进行施工，同时还要求符合下列规定:

（1）开钻时应慢速钻进，待导向部位和钻头全部进入地层后，方可加速钻进，钻孔作业必须连续，经常对钻孔泥浆进行检测和试验，不符合要求的随时改正，注意补充新拌好的泥浆。在整个施工过程中，泥浆的损失较小，水头始终保证在2m左右，防止孔壁坍塌、埋钻头的现象发生，确保钻孔桩的成孔质量和成孔速度，及时填写施工原始记录，严格交接班、旁站制度。

（2）钻进过程中，每进3尺～5尺检查钻孔直径和竖直度。在地层变化处，捞取渣样，判明土层，详细记录，画出实际地质剖面柱状图，以便核对设计的地层地质剖面柱状图。发现和设计图纸不符时应及时上报。

（3）升降钻锥时要平稳，钻锥提出孔口时应防止碰撞护筒、孔壁。在钻孔排渣、提钻头除土或因故停钻时，应保持孔内具有规定的水位和要求的泥浆相对密度和粘度。处理孔内事故或因故停钻，必须将钻头提出孔外。

（4）终孔检查。钻进设计高程后用测绳在护筒四周（四等分）测量四个点的孔深，检测孔深和孔底是否水平，如果相差较大则需根据实测情况分析原因进行技术处理。钻孔完成后，孔径、孔形、倾斜度和孔底沉淀厚度应采用专用仪器检测，孔深可采用专用测绳检测。钢筋检孔器的外径应不小于桩孔直径，长度为外径的4倍～6倍；采用钻杆斜测法量测桩的倾斜度时，量测应从钻孔平台顶面起算至孔底。

2.2.6 清孔

成孔检查合格后开始排渣、清孔。在排渣、清孔时将补充泥浆注入管插入孔底，定时检测泥浆比重，含砂率。清孔应符合以下规定：

（1）终孔后停止进尺，清除孔底钻渣。清孔后的孔底沉淀物厚度符合设计规定。摩擦桩：设计未规定时，对于直径≤1.5m的桩，≤200mm；对于桩径＞1.5m，或桩长＞40m，或者土质较差的桩，≤300mm，支撑桩不大于设计规定；设计未规定时，≤50mm。清孔后泥浆指标：相对密度 1.03～1.10，粘度 17Pa·s～20Pa·s，含砂率＜2%，胶体率＞98%。

（2）清孔排渣时必须保证孔内水头，防止塌孔。在清孔完毕，放置钢筋骨架之前，应对钻孔桩进行全面检查。在吊入钢筋骨架后，灌注水下混凝土之前，应再次检查孔内泥浆的性能指标和孔底沉淀厚度；如超出规定，应进行第二次清孔，符合要求后方可灌注水下混凝土。

2.2.7 钢筋笼加工及入孔

（1）钢筋笼的几何尺寸，焊接质量必须满足设计、规范要求。对于长度大于20m的钢筋笼，采用分段加工，入孔时焊接成型，但此种入孔方式一定保证分段钢筋笼连接处的焊接质量，焊接后的整体钢筋笼的轴线顺直。钢筋笼加工完成后，按图纸要求进行声测管安装。声测管采用管径50mm，壁厚1.2mm的测管，顶部和底部应密封好，防止砂浆、杂物堵塞管道。声测管接长时，在接缝处外侧安装套管，采用焊接的形式固定套管。声测管安装垂直度容许偏差不大于0.5%，且接头处孔壁过渡圆顺光滑。

（2）钢筋笼运输到施工现场，起吊时采用多点起吊，防止钢筋笼受力不均匀而变形，吊入钢筋笼时，钢筋笼的中心应对准孔的中心，避免钢筋笼碰撞孔壁。钢筋笼接长时应加快焊接时间，尽可能缩短安放时间。钢筋笼入孔后利用护桩对钢筋笼的平面位置进行检测、调整，使其平面位置满足设计规范要求。

2.2.8 导管安装

当钢筋笼入孔就位后进行导管安装，根据孔深合理配置导管，导管安装必须按照做水密试验时的编号顺序进行拼装。导管入孔前要再次对接头处的密封垫、丝扣进行检查，无异常时再进行安装。导管安装到位后导管下端口距孔底0.3m～0.4m为宜。

2.2.9 砼的灌注

（1）根据规范及现场实际情况计算首盘砼的用量，并根据首盘砼选用料斗及灌注方式，确保首盘砼灌入后导管下端口埋置深度≥1m。在灌注过程中，控制导管底口的埋置深度为2m～6m为宜，要经常量测孔内混凝土面的高程，及时调整导管出料口与混凝土面的相对位置，并始终予以严密监视，导管应在无水进入的状态下填充。导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升。同时在灌注过程中，要防止砼拌和物从漏斗处掉入孔中，使泥浆内含有水泥而变稠凝结，而使测深不准确。

（2）在灌注过程中，当导管内砼不满含有空气时，后续砼要徐徐灌入，不可整斗地灌入漏斗和导管，以免在导管内形成高压气囊，挤出管节间的橡皮垫，而使导管漏水。

（3）浇筑高度在5m～10m时根据砼的用量及孔内砼上升高度重新计算该桩基的砼用量，并与拌和站联系避免造成短桩或砼的浪费现象。灌注的桩顶标高应比设计高出0.5m以上，以保证设计桩顶砼质量，多余部分在下道工序施工前必须凿除，剔除后的桩头应密实、无松散层。灌注混凝土时溢出的泥浆应引流至排浆池，以防污染或堵塞河道和交通。

（4）在灌注将近结束时，由于导管内砼柱高度减小，压力降低，而导管处的泥浆及所含渣土稠度增加，比重增大，如出现砼顶升困难时，可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀物，使灌注顺利进行。在拔出最后一段长导管时，拔管速度要慢，以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管孔，形成泥心。混凝土的灌注要如实地填写浇注记录。对浇注中出现的问题及时找出原因并及时处理，对现场出现的事故要及时上报，同时应查明原因，制定合理的处理措施。混凝土灌注将近结束时，应核对混凝土的灌注数量，以确定混凝土的灌注高度是否正确。

2.2.10 桩头破除及桩基检测

桩基浇筑完成后根据工地现场的实际情况进行桩头破除，桩头破除采用空压机、风镐配合人工进行，在接近设计高程10cm左右时采用人工凿除，并且由外向内凿，以免造成啃边现象，桩头顶面应该形成平面或凸面。在桩头破除时如发现桩基钢筋笼偏位超出规范、设计要求时，则需继续向下破除桩基砼直至满足要求，并采用调整钢筋笼位置按接桩的方式进行桩基的完善。当桩基砼达到要求的龄期时按规定对桩基进行检测。

3 施工中存在问题的预防措施

3.1 预防钢筋笼上浮

关键是要严格细致地下好钢筋笼，并将其牢固地绑扎或点焊于孔口。下放导管时，应使导管顺桩孔中心位置而下。灌注要连续进行，并尽量缩短灌注时间。

3.2 预防钻孔中存在的问题

3.2.1 坍孔

坍孔不严重时，回填至坍孔位置以上，采取改善泥浆性能、加高水头后重新钻孔。当护筒底口发生坍孔时，应采取护筒跟进、下内护筒等办法进行施工；当坍孔严重时，应尽快回填，采用粘土并加入适量的碱和水泥，回填高度应高于坍孔处2m～4m，待其固化后，提高泥浆比重快速穿过该地层。

3.2.2 钻孔漏浆

跟进护筒或减小孔内外水头差、增加泥浆比重、改善泥浆性能。

3.2.3 偏孔

当偏孔不严重时采用提钻至偏孔处，反复扫孔，使孔壁垂直。当孔壁偏孔严重时，回填至偏孔处重新钻孔。

3.3 预防桩身缩颈

针对桩身缩径现象，钻孔过程中，应徐徐钻进，以便形成良好的孔壁，始终保持适当的泥浆比重和足够的孔内水位，确保孔内泥浆对孔壁有足够的压力。清孔时，应加快清孔速度，在清孔一段时间内，孔壁形成的泥膜阻止了孔壁渗水，不会引起膨胀。清孔后应尽快灌注水下混凝土，防止缩孔，或钻孔过程中在锥头外侧焊一定数量的合金钢，在钻进或起钻时起到扫孔作用，以扩大孔径。

4 结语

公路桥梁钻孔灌注桩施工过程工序繁多复杂，随时都可能出现各种质量问题，为避免质量问题的出现，施工中加强对每一环节的控制，质量控制人员在施工准备阶段及施工过程中要采取积极有效的控制措施，防患于未然。对于出现问题的，及时分析原因，根据现场实际情况进行果断的处理，制定安全可靠而又经济的处理方案进行处理，确保灌注桩的成桩质量。陕西水利