108国道青白江段改扩建工程桥梁桩基施工方案

宋光亮

摘 要：依据地质条件，桥梁桩基采用旋挖钻机作业，通过钻进成孔、测量钻孔深度、提出钻杆、测量出孔底沉渣的厚度和孔的深度、安装钢筋笼以及注浆管、安装导料管、清孔、灌注水下混凝土、测量混凝土的桩顶标高、最后拔出导料管形成桩。

关键词：108国道；桥梁桩基；钻孔施工

1 工程概况

1.1 工程概况

G108国道青白江段改扩建工程大件路东绕线起于青白江大道与川陕复线交叉口，止于青南大道，全长10.455公里，其中桩基施工结构物有达成铁路立交桥、福安中桥、毗河大桥、福龙中桥、西河江大桥、先锋小桥。

施工范围内桥梁基础均采用钻孔灌注桩。桩径根据地质情况、桥梁高度和跨度大小设计有Φ1.20m、Φ1.25m、Φ1.60m、Φ1.80m、Φ2.0m五种桩径，钻孔灌注桩凿孔总进尺5500m，混凝土灌注量为16626.3m3，钢筋制安1326t，声测管安装81.8t。

1.2 工程气象水文条件

1.2.1 水文地质特征

区内地下水类型为第四系覆盖层中孔隙水和基岩裂隙水。

地下水位一般1.5～4.1m，季节变化明显，年变幅1～2m，受大气降水及地表水体补给。

1.2.2 地层岩性

拟建道路区地层有：第四系全新统的人工填筑土层 、人工堆积层种植土、冲积层、冲洪积层、第四系上更新统冰水～流水堆积层以及中生界白垩系上统灌口组泥岩、夹关组泥质砂岩及砂岩组成。

2 施工安排

2.1 施工顺序

钻孔桩主要采用旋挖钻机进行施工，每台钻机施工完成一区域后再移至其他区域。

工艺流程：放验线—钻机就位整平—钻进成孔—测量钻孔深度—提出钻杆—测孔底沉渣。

厚度及孔深孔径—安装钢筋笼和注浆管—安放导料管—清孔—灌注水下混凝土—测混凝土桩顶标高—拔出导料管—成桩—开塞—桩侧注浆—桩底注浆。

2.2 成孔方法

2.2.1 施工准备

基于水、路、电三通以及场地平整的情况下，还应落实钻孔准备工作，如泥浆备料和调制、测量桩位、准备有关钻孔机械器具、制作并合理埋设护筒等。

（1）测量放线及定位 。

（2）场地平整 。

（3）埋设护筒：护筒顶高出地面0.2m。钻机导杆中心线、回旋盘中心线、护筒中心线应保持在同一直线。护筒中心与设计桩位中心的偏差不得大于20mm，钢护筒垂直度偏差不允许大于0.5%，保证钻机沿着桩位垂直方向顺利工作。

（4）准备钻机：钻盘中心和钻架上的起吊滑轮要确保在同一条垂线，钻杆位置的偏差要控制在2厘米以内。

（5）制备泥浆以及循环净化：根据旋挖钻钻速快的特点泥浆原材料采用优质膨润土、新鲜的淡水、工业用纯碱、絮凝剂（聚丙烯酰胺）。泥漿配合比见下表1：

表1 泥浆配合比表

膨润土（Kg） 纯碱（kg） CMC（Kg） 水（Kg）

配比量 10 0.05 0.005 100

泥浆检测和控制要求：在搅拌机中取样，新制膨润土浆需存放12小时，经充分溶胀后再测定比重以及漏斗的粘度；从新浆贮浆池里取出一定样本并检测项目的比重以及漏斗粘度；主孔正常、稳定抓进的时候，要检测循环浆的比重、含砂量以及漏斗粘度。

在施工的时候，要用离心泥浆泵输送泥浆，从泥浆池借助钢管或是胶管把新鲜的泥浆输送到开孔现场。施工中不合格的泥浆可输送至废弃泥浆池。

新制膨润土泥浆性能现场检测指标见表2：

表2 新制膨润土泥浆性能现场检测指标表

项目 单位 性能 试验用仪器 备注

浓度 % >4.5 / 指100Kg水所用膨润土重量

密度 g/cm3 <1.1 比重称

漏斗粘度 Pa.s 30-90 马氏漏斗

施工过程中随时检测时泥浆的各项性能指标，确保泥浆对孔壁的撑护作用。

2.2.2 钻孔施工

（1）钻进施工。在实际工作的时候，可以适当调整让钻头中心点和桩位中心对齐，同时调整钻桅垂直后方，准备好之后就可以开始钻头工作。工作步骤为：对孔、落钻、钻进、提钻、反转解锁、提升钻机回转卸土、再对孔，如此循环钻头工作。但每次钻孔的时候要对零深度表，全面注意钻进情况，还要检查滚筒槽里有没有钢丝绳，如果钢丝绳有断股或是毛刺的情况，就要及时更换。

（2）检查成孔。钻孔成孔质量应实施阶段性检查，具体在灌注混凝土之前、在成孔的过程中、成孔后三个环节检查。主要检查孔径以及孔形，孔深以及孔底沉渣厚度。

要用标准锤检测孔深以及孔底沉渣厚度。检测绳要用钢尺进行校核，浇筑混凝土前检查孔底沉渣厚度，要求厚度不大于5cm，严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔。

（3）成孔竖直度检测。采用探孔器进行成孔竖直检测。

2.2.3 钢筋笼加工及吊放

（1）钢筋骨架制作。1）钢筋笼在钢筋厂内分节制作或在有条件的桩基现场加工，施工现场钢筋连接采用焊接连接及套筒连接。钢筋笼采用胎具成型法，由人工缠绕绑扎或钢筋滚笼机焊接，每个钢筋场配置一台钢筋滚笼机。2）钢筋笼的制作应严格按照图纸设计制作，钢筋笼按8m一节进行制作。

（2）钢筋保护层厚度为60mm。

（3） 钢筋骨架的存放与现场吊装。1）钢筋笼内声测管需要定位筋固定，采用φ10钢筋焊接在骨架上，长度45cm，每3m一道等距布置在声测管外围。 2）桩径大于1.5m桩基钢筋笼加劲箍筋较大，稳定性差，所以根据设计要求需在钢筋笼内部增设固定钢筋，采用十字交叉加固方式，在钢筋笼内部每2m焊接一组十字交叉筋。3）保证存放地平整和干燥。一是存放地要干燥通风，避免钢筋受潮后出现生锈情况，确保钢筋的光泽质量；二是存放地要平整，防止在存放钢筋的时候因为地势不平坦而导致钢筋弯曲等，对后期钢筋的使用造成影响。此外，钢筋存放地还要干净，存放的时候要注意轻放，并做好标记，确保每个加钢筋处都设置有支撑点，且各支承点高度要相等，保证钢筋笼骨架在调运到桩位的整个过程中不会出现骨架变形的情况。4）钢筋笼入孔采用吊车吊装钢筋笼起吊，应在顶部设置2个吊点（位置为顶部加强筋位置）用于垂直吊装，在每节钢筋笼中部设置1个吊点（加强筋位置）用于翻身起吊。在吊点位置加设1根Φ20加强筋。

起吊前准备好各项工作，起重工在钢筋笼挂上25t汽车吊主吊钩及汽车吊副吊钩。

在起重工检查吊机钢丝绳的安装情况及受力重心后，开始平吊。

钢筋笼吊至离地面0.4m左右后，检查钢筋笼是否平稳，然后主吊慢慢起钩，根据钢筋笼尾部距地面距离，及时指挥副吊配合起钩。

钢筋笼吊起后，慢慢提升主钩，吊机副吊配合，保持钢筋笼距地面一定的距离，使钢筋笼垂直于地面。

起重工指挥吊车吊籠入孔、定位，吊车旋转时要保持平稳，在钢筋笼上要设置牵引绳。下放时若遇到钢筋笼卡孔的情况，要吊出钢筋笼后检查孔位没有问题再吊放。

当钢筋笼下到B吊点时，暂停放下，拆下B吊点的钢丝绳、卡环。

当钢筋笼继续往下插入，到A吊点时，暂停放下，并且插入槽钢，把钢筋笼固定在护筒顶，然后拆下A吊点的钢丝绳、卡环。

第一节钢筋笼吊放完成后，起吊第二节笼至孔口，进行主筋焊接或是对接套筒的连接，要注意连接的时候要确保上下主钢筋的位置对正，保证钢筋笼上下轴线的一致性。连接的时候要先连接同个方向上的两根接头，接着再稍微提起，让上下节钢筋笼垂直；然后再连接剩下的接头，连接时要确保接头位置依照50%接头数量连接，并且是错开的，相邻的两个接头之间距离不小于主筋直径的35倍，且不小于0.5m，焊接长度采用单面焊为10d。钢筋笼焊接前进行声测管和灌浆管安装。全部主筋有效连接完成后，缠绕箍筋并按梅花形进行点焊，经验收合格后再匀速下放。从最下节依次往上吊装钢筋笼到整个钢筋笼吊装完成。

最上节钢筋笼下到孔口位置时，要用槽钢将钢筋笼临时支撑在孔口，根据筒顶标高和钢筋笼顶标高，算出吊筋长度，焊接吊筋在钢筋笼主筋上。吊筋采用Ф20圆钢长3m，吊筋顶端用Ф20圆钢制作直径为20的圆环作为耳筋。然后将吊钩挂在吊筋上，缓慢下至设计位置，在钢筋笼的顶吊圈内插两根平行的槽钢，槽钢横放在枕木上，以保证钢筋笼位置、高度准确无误。在完成钢筋笼的安装后，要及时浇注混凝土，以防止塌孔。

2.2.4 下设导管

桩基混凝土使用“泥浆下直升导管法”进行灌注施工，选择圆形螺旋且能迅速接头的导管，在其上面接上浇筑漏斗，同时用吊车悬吊着，方便灌注，也方便起拨的时候导管能上下垂直移动。其中，导管直径为300毫米，壁厚度为5.4毫米，每节长度为3米，并配备1-2节长度为1-1.5米的短管；下导管的时候，其底口距孔底的距离不大于40～50cm。

导管要按顺序依次下放，在用导管工作之前要检查导管有没有漏气、漏水或是变形的情况，检查导管接头的连接有没有松动，测量组装导管之后的长度，对每根导管的长度、导管根数做好记录。导管间连接应安放密封圈，并要进行接长水密性试验和接头抗拉试验，试水压力为0.6～1.0MPa。

2.2.5 清孔

（1）清孔方式：将弯头与皮笼安装在导管顶部，用泵把泥浆压进导管里，接着从孔底开始沿着导管置换沉渣。

（2）清孔标准：孔深达到设计要求，孔底泥浆密度控制在1.03～1.1，黏度控制在17～20s，含沙率≤2%，复测沉渣厚度在50mm以内，才能灌注水下混凝土。

2.2.6 沉渣测定

桩孔经过清孔后，满足摩擦桩孔底沉渣要求。用带有圆锥形测锤的标准水文绳测定孔底沉渣的实际厚度，测锤的重量要大于等于1千克，计算孔底沉渣的时候要从底起点位置开始，要从孔底锥体高度的一半处开始计算。清孔之后，要确保摩擦桩的沉渣厚度不超过300mm，端承桩的沉渣厚度厚度不得大于100mm。

2.3 混凝土运输与灌注

灌注过程中要充分考虑运距对混凝土塌落度的影响。

桩身混凝土灌注在二次清孔完成并检验沉渣厚度和泥浆比重符合规定后的半个小时内进行，并连续灌注直至桩完成。混凝土强度等级为C30、C35水下砼，采用河砂、5～20mm粒径石子、P·O42.5水泥、粉煤灰按照规定配合比搅拌制成。首批砼灌注方量的数量由现场计算确定，初灌量必须满足导管一次埋入砼面以下1.0m以上。

配比混凝土的过程中要依据几个原则：混凝土含砂率最好为45-50%；坍落度最好是180-220毫米；水灰比最好为0.5-0.6；胶凝材料用量每立方米要≥350千克。

在浇筑混凝土之前，要将混凝土配合比的试验报告给监理工程师，得到批准后方可使用。

在进行混凝土灌注之前，先要吊进隔水塞，且隔水塞的内径要比导管内径小20-25毫米，进行混凝土灌注之前用铁丝将其吊挂在导管里，当混凝土达到首次灌注量的时候就剪断放塞，初次灌注的时候导管埋设深度要在1.2米及其以上。每次提升导管前都要测量导管内径和外径混凝土面的高度，并做好填写记录，根据记录情况绘制出水下混凝土灌注曲线。如果孔里混凝土面与钢筋笼的底端要接近的时候，要避免钢筋笼上浮；如果灌注混凝土面与设计标高较为接近的时候，要关注混凝土面，确保其满足设计标准。灌注完成后要冲洗漏斗、导管等工具。整个混凝土灌注工作必须要确保连续性，尽量缩短上料、运输、提管等程序的时间，避免中途停工。进行混凝土灌注前应检测混凝土坍落度；混凝土灌注完成后缓慢将导管拔出，导管提离混凝土面之前要反复插实，避免空心桩。灌注过程须详细记录，对浇筑过程中的一切故障都要记录备案。

2.4 泥浆外运施工

钻进、清孔过程中产生的废浆用大中型封闭式自卸车及时外运，泥浆外运车出场应清洗车底部及四周，使其满足环保要求，不对道路造成污染，泥浆外运至符合指定的弃渣场。