钻孔灌注桩技术在某桥梁桩不良地质施工分析

文｜广东省建筑工程机械施工有限公司 刘均

前言

钻孔灌注桩技术具有噪音低、无挤土效应、对四周环境影响小等特点，目前已普遍应用在房屋及公路桥梁领域建设当中。由于钻孔灌注桩施工中大部分都需要在水下进行，不能直接观察，成桩后只能通过声测动测检测, 如出现断桩等质量病害无法修复，施工过程中稍有不慎，会对质量和工期、成本产生极大影响，因此，需要对施工场地的地质条件及周围情况仔细分析研究，确定合适的钻孔桩施工方案。

对施工中易出现的质量病害做好质量预控制措施，并做好桩基完成后的相关检测工作，确保桩基工程质量达标。

一、工程简介

浔峰岗某高架段桥梁桩基础工程，出入段线高架段设计里程为CK0+072.5～CK0+400，全长327.5m。出入段线高架段上部结构采用预应力混凝土连续梁为结构形式，出入段线高架段下部结构：墩顶采用花瓣型，桩基采用54根Φ1.5m钻孔灌注桩。

二、施工地质条件及对策分析

本工程所在地位于广州浔峰岗尽端西侧700m处，山前路以北的山谷内，

1、地貌单元主要属山间盆地，场地地形起伏较大，场地分布较多的鱼塘，低谷丘陵植被丰茂。钻孔桩基础进入较深的强风化、中风化、微风化岩层，同时工程位于岩溶发育地带，钻孔成孔是桥梁施工的难点。

2、根据场区地质情况，钻孔桩施工过程中会遇到河湖相沉积的淤泥、淤泥质土层，该土层分布在山谷间的鱼塘内属浅部流塑～软塑软土，本场地软土层分布范围小，厚度较薄，软土震陷影响较小，因此成桩过程中应注意缩径，或井口地面震陷，必要时采取技术措施防止孔壁塌陷。

三、钻孔灌注桩施工过程分析

1、本工程主要施工工艺流程

场地准备→桩位放样→埋设护筒→钻机就位→冲孔→清孔→下钢筋笼→安装导管和砼料斗→灌注水下砼→砼养护→拆除护筒→清桩头→桩身超声波检查→验收。

2、成孔施工质量控制措施

在灌注桩施工过程中，成孔是质量控制的重点之一。如质量不达标，会出现塌孔、缩径、桩孔偏斜及桩长达不到设计持力层要求等问题, 桩身质量和桩承载力不能满足施工要求。

在施工中要注意事项如下：

（1）隔孔施工。

钻孔桩施工时，由于是先成孔后成桩，桩四周的土体向桩身土体产生的动压力有限。初成桩时，桩自身的混凝土强度较低，成孔是靠泥浆来平衡, 因而应通过制定合适的桩距，可有效避免坍孔和缩径出现。

（2） 桩身成孔垂直。

桩身保持垂直，能防止桩基产生偏压。要确保成孔垂直精度，可通过扩大桩径、校核钻架和钻杆的垂直度等方法, 在成孔后下放钢筋前进行垂直度检测和桩经检测。

（3）按施工要求确保桩位、桩顶标高和成孔深度。

护筒位置确定后，要对护筒进行复核，包括对标高及座标保证准确无误， 护筒中心与桩位中心线的偏差必须控制在设计允许范围内, 回填土要密实, 避免钻孔过程中出现漏浆。

为保证钻孔深度与设计要求一致，桩架位置固定后，要复核底梁水平及桩具总长度，并对复核的数据进行记录保存。待桩成孔后通过记录的数据，可从钻机上钻杆留出长度校验成孔达到深度。

我们还要考虑以下情况出现：如果第一次清孔时，备制的泥浆比重控制存在问题，或提钻具时不小心碰撞到孔壁，会出现坍孔、沉渣过厚等情况，在这种情况下，会造成第二次清孔和清除坍下沉渣带来困难。要避免上述质量问题，应在保证复核钻具长度准确和钻杆不能弯曲，同时应根据施工中现同土层情况及时调整钻进速度，做好相关数据记录。

（4）制作钢筋及吊放。

进行制作钢筋笼前，应先对钢材进行检验， 内容包括钢筋的规格型号、长度、直径、数量和制作质量；并要求钢筋笼吊环长度必须能让钢筋吊放到设计预定高度上。并依照底梁标高复核吊环长度, 保证钢筋的埋入标高符合设计要求。如发现产品质量不能满足设计与施工需要，应立即弃用。

（5）制备泥浆及第二次清孔。

在进行水下混凝土灌注前，要做好制备泥浆和二次清孔工作。这二项工作是确保钻孔桩工程质量的关键工序。

为保证灌注桩承载能力，必须进行第二次清孔，把孔底沉渣清除干净，所以在施工中必须严格按要求进行制备泥浆，确保泥浆粘度测定为17～20min; 含砂率控制在 6%以内 ; 胶体率要达 90%或以上等，并由专门采取泥浆制备。

由于本工程地层较软，单靠原来的土制浆能力较弱，需要增强泥浆黏结力,护壁所用泥浆主要成分膨润土为主，并加上纯碱、CMC等外掺剂,通过水混合配制成浆。见表1。

表1 泥浆的配合比及性能指标

图1 钻孔桩水下混凝土浇注示意图

沉放导管的连接必须紧密牢固, 避免产生漏气漏浆影响灌注。为保证桩基工程质量，在进行混凝土灌注前要用导管进行第二次清孔，把孔内原土泥浆沉渣清除。待孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要求后, 要及时开展水下混凝土的灌注工作。（见图1）

3、成桩质量控制措施。

为避免出现“断桩”情况，水下混凝土要连续浇注，并一次性完成整条桩的浇筑作业。

为此，必须保证首批和后续混凝土具有良好的和易性和足够的初凝时间。成桩质量是否达标，也是确定桩基础工程质量的重要指标之一。

具体包括桩孔的位置、深度、桩身混凝土的质量、垂直度及桩径等内容。

（1） 原材料。

用于成桩的施工材料如水泥、砂石、水质等均需要有合格证，检验报告等，如检查与施工要求不符，需要复检，确保材料合格才能进入施工环节。本工程主要材质要求如下：

水泥：细度大，泌水性差和收缩率较小。

①砂：中砂，细度模数控制在2.10～2.80之间；砂粒要圆滑，石英含量应要高。

②碎石：级配良好，最大粒径要满足泵送及钢筋间距要求。

③外加剂：能与所选用的水泥有良好的亲和性，和延长初凝时间

（2） 施工配合比控制。

本工程主要是通过导管进行灌注水下混凝土，为有效减少混凝土的离析现象, 要制定良好的配合比。

施工现场的配合比要根据施工材料如水泥、砂、石、含水率的不同而调配。搅拌混凝土前要对配合比进行复验，制作试件，记录相关数据。

(3) 灌注混凝土注意事项

进行灌注混凝土时应注意控制搅拌时间，使混凝土强度达标。同时，要适度控制混凝土坍落度，以15cm～20cm较为合适，及时检查导管的埋入深度是否达到预定位置，以及混凝土面的标高是否与预定设计一致，这样做可有效减小断桩、夹泥、堵管等情况出现。

4、防止孔壁塌陷、地面沉陷技术措施

根据场区地质情况，钻孔桩施工过程中会遇到浅部流塑～软塑软土，因此成桩过程中应注意缩经，或井口地面震陷，将采取以下技术措施防止孔壁塌陷、地面沉陷。

（1）卡锤、掉钻

结合本工程地质实际情况，在所在区域进行冲击钻成孔时，应在区域顶面以上部位的孔径按设计桩径基础上增大20cm，并通过导向圈进行冲孔。

钻至此区域岩层时，及时检测剩余厚度，不断补充片石等。

以小冲程、慢进尺进行。

（2）冲孔进度

冲孔进尺控制在80cm/h，提钻高度控制在50～80cm左右。

（3）防止斜孔

冲击钻成孔过程中，如发现岩面倾斜。应用小硬片石找平岩面，用小冲程钻进，钻进过程中防止斜孔、卡钻出现。如倾斜度过大时，需灌注砼，等砼强度达到施工要求时再进行钻进。

（4）地表沉陷塌陷

地表塌陷，容易出现塌孔。引起掉钻、埋钻。当地表出现地表下陷情况时，先要作片石加粘土将孔口回填，把下陷地表填平，重新冲孔。

四、桩基的检测。

按规范要求，对桩身混凝土的抗压强度进行检测, 每桩试件组成为 2- 4 组，28 天抗压强度不小于设计要求。

当桩基混凝土达28 天强度后，要对桩基完整性、单桩承载力等进行检测，确保桩的质量符合施工要求。对桩基实施检测，桩基严禁有夹层、断桩, 要对总桩数5%的桩进行抽芯检查，如发现质量问题要及时解决。

图2 桩基检测波形图

本工程采用超声波法对桩基质量进行检测，埋入3 根声测管采用超声波平测法，进行检测。检测间距0.85m。

检测后，得出检测波形见图2。

透过上图表明，波形图整体呈完整状态，波幅变化不明显。没有出现异常情况，分析表明，这次钻孔桩施工，质量完好，没有出现断裂、离析、缩颈等质量病害，桩基具有较好的完整性，经检测，本工程所有桩均达I类桩，施工质量符合要求。

五、结束语

在上述工程施工过程中，我们根据工程所处不良地质的实际情况，制定正确的质量控制和处理措施，解决了相关技术难题，所灌注的桩，质量良好，其施工经验值得同类工程借鉴。

通过实践，本人认为，由于钻孔灌注桩施工过程中受施工工艺、施工水平及水下灌注不能直观控制等因素影响，必须对施工过程中每一工序进行严格控制，减少质量病害的发生。