地铁明挖车站钻孔灌注围护桩施工工艺

吴秀梅

摘要：灌注桩施工质量的影响因素很多，对其施工过程每一环节都必须慎重考虑。对各种影响因素都必须有详细的规划，下面就钻孔灌注桩围护工程的施工与质量控制作详细论述

关键词：钻孔灌注桩 旋挖钻机 施工技术

前言

钻孔灌注桩在我国被广泛应用，其成孔工艺及设备也在不断发展和改进。它具有能避免或减少水下工程、简化施工设备和加快施工速度和改善施工条件等特点，目前在市政工程无论是明挖车站或明挖区间中普遍采用。钻孔灌注围护桩在施工时，整个施工过程工序较多，且属于地下或水下隐蔽工程，如果施工中操作不当，就可能会出现坍孔、钻孔偏斜、断桩等质量缺陷，影响桩身的完整性和单桩承载能力，从而对整个工程安全造成威胁。因此，有必要针对具体工程、地质等条件，探讨钻孔灌注桩的施工过程及质量控制方法，以确保工程质量。下文就是地铁明挖车站施工实例，阐述了施工工艺。

1.钻孔灌注桩施工工艺

根据场区周边环境、本工程特点，结合地质及水文情况及施工经验，拟定钻孔桩设备以旋挖钻机为主。泥浆循环池采用钢箱或者现场就地挖坑围堰设置泥浆循环池，确保场地内的文明施工。

钢筋笼在场地内加工制作，汽车吊吊装安放。混凝土采用商品混凝土，搅拌运输车运送，采用导管法水下灌注混凝土施工。

1.1 孔桩定位测量

根据施工设计图纸中的孔桩中心坐标现场放样。

1.2 护筒埋设

为了避免地下不明管线的影响，孔桩地面以下4米范围内采用人工挖孔，人工挖孔须挖至原状土，挖孔直径比护筒直径大0.1m。护筒采用板厚为6mm的钢板焊接整体式钢护筒，其内径大于孔桩直径200mm。护筒上设2个200×200的溢浆孔。护筒外侧空隙采用黏土填实，并应严格保持护筒的垂直度偏差不大于1%，同时其顶部应高出地面0.3m。护筒埋设完毕，需再次复核孔桩中心坐标。确保准确无误后方可进行下道工序。

1.3 泥浆制备

旋挖钻机均采用泥浆护壁成孔，钻孔前须制备泥浆。本工程泥浆制备使用膨润土。

1）泥浆的制备

泥浆的主要成分为水和膨润土，另外根据施工情况添加重晶石、CMC、腐殖酸族分解剂、木质素族分解剂和渗水防止剂等材料提高稳定液的性能。

制备泥浆利用泥浆搅拌机进行配制，水与膨润土的比例一般为100kg水加入8kg膨润土。

泥浆制备各项指标如下：

比重：1.1～1.2；

粘度（s）：18～22；

含砂率（%）：≤4；

胶体率（%）：>95。

2）泥浆的管理

泥浆池的大小为单桩混凝土体积的1.5～2倍，泥浆池的设置位置和数量以满足现场施工需要为原则。

沉淀池中的沉渣及废泥及时清除，并用密封车或脱水干硬处理后用自卸车运至弃土场地，防止污染施工现场及其周围环境。

1.4 钻孔

钻孔采用隔桩跳钻施工，一根孔桩完成后，跳开2孔进行下一根孔樁的施工。

桩身的垂直度误差不大于3‰桩长，故钻机就位时保持底座平稳，以保证不发生倾斜位移。钻头中心采用桩定位器对准桩位。利用双向调节标尺或线坠调整钻杆垂直，钻杆位置偏差不大于20mm。下钻时应注意先将钻头垂直后，再导正下入孔内。进入孔内后，先缓慢钻进，当孔位和钻机的稳定性、钻杆的垂直度确定准确后，再正常钻进。钻进时，边钻进边注入泥浆进行护壁，保持泥浆面始终不低于护筒顶下0.5m，钻进过程中随时检测垂直度，并随时调整，成孔时做好记录。

施工中及时向孔内投放稳定液或泥浆，利用钻机旋转产生的离心力将稳定液或泥浆挤入孔壁进行护壁。

1.5 清孔

钻到设计标高后即开始清孔作业，排渣时必须及时向孔内补充泥浆，以防止孔内坍塌，旋挖钻机掏渣时注意提升速度不能过快，以防止由于钻斗的抽吸作用，造成孔壁的坍塌。

成孔检查：见表1-1

表1-1钻孔灌注桩成孔质量允许偏差表

编号 检测项目 允许偏差 备注

1 孔的中心位置 D/6，且不大于50mm D为设计桩径

2 孔径 不小于设计桩径

3 孔的倾斜度 <3/1000，且不得侵入基坑一侧

4 孔深 不小于设计规定

5 孔底沉渣厚度 不大于200mm，军用梁处不大于100mm

6 孔内泥浆指标 比重：1.1左右，胶体率：≥95%，粘度：18s～22s含砂率：≤ 4% 在顶、中、底部分别取样以取平均值

1.6钢筋笼加工、运输及吊放

1） 钢筋笼加工

a、钢筋笼外观检查验收

钢筋笼主筋接头采用直螺纹套筒连接，钢筋接头错开42d（取1.0米）。钢筋笼现场加工制作，加工尺寸严格按设计图纸及规范要求进行控制。主筋与箍筋点焊连接，钢筋加工技术标准见下表

钢筋加工的允许偏差（mm）

序号 偏差名称 允许偏差值

1 长 度 ±50

2 钢筋笼直径 ±10

3 主筋间距 ±10

4 箍 筋 ±20

b、主筋滚轧直螺纹套筒连接施工要点

滚轧直螺纹钢筋接头：通过钢筋端头直接滚轧或剥肋后滚轧制作的直螺纹咬合形成的接头。

外观质量要求

丝头：牙形饱满，牙顶宽超过0.6mm秃牙部分累计长度不应超过一个螺纹周长，外形尺寸包括螺纹直径及丝头长度应满足产品设计要求。

套筒：饱满无裂纹和其它缺陷，外形尺寸包括套筒内螺纹直径及套筒长度度应满足产品设计要求。

接头：

接头拼接时用管钳扳手拧紧，应使两个丝头在套筒中央位置相互顶紧。

拼接完成后，套筒每端不得有一扣以上的完整丝扣外露，以检查进入套筒

2） 钢筋安装：

下钢筋笼之前，先下探孔器，以检查孔桩开挖垂直度（垂直度允许偏差3‰）情况，若探孔器顺利下孔，且在孔内能够无任何阻碍地上下竖直移动，说明孔桩垂直度合格，否则就需采取相应措施对孔桩重新进行修整。

采用25T汽车吊车下放钢筋笼，人工辅助对准。吊放钢筋笼过程中保持钢筋笼轴线与桩轴线吻合，并保证桩顶标高符合设计要求。吊入钢筋笼时，应对准孔位轻放，慢放。下放过程中，要注意观察孔内水位情况，如发生异常，马上停止，检查是否坍孔。

1.7灌注混凝土

孔桩均采用直升导管法进行水下混凝土的灌注，导管用直径250mm的钢管，壁厚3mm，每节长4m，配1节长1m短管和2节2m短管，由管端粗丝扣连接。导管使用前，应进行接长密闭试验，混凝土灌注期间时用钻架吊放拆卸导管。混凝土采用C30商品混凝土，混凝土进入漏斗时的坍落度控制在18～22cm之间。导管下放前准确测量导管总长度，首批混凝土灌注前导管距孔底高度为30～50cm，首批混凝土保证把导管下口埋入混凝土的深度不少于1m。必要时可采用储料斗。灌注开始后，应紧凑、连续地进行，严禁中途停工。灌注过程中，随时检测砼面高度，以指導导管提升高度，导管埋入混凝土的深度不得少于1.0m，也不宜大于6.0m，一般控制在2～4m之间。

为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上加灌一定高度，不宜小于0.5m，砼完全凝固后再进行凿除，以保证不扰动桩顶砼。凿除桩头过程中，必须凿到合格砼。

成桩后施工冠梁前，采用超声波无损检测法对孔桩进行检验，确定桩身完整性。

2.施工常见问题分析及对应措施

2.1塌孔

原因：由于旋挖钻孔护壁较薄，加之泥浆比重不稳定；添加稳定液的塑料管口直接对着土层冲刷。

处理措施：严格控制稳定液的重量配合比，确保计量准确，误差在规定范围内。改正添加稳定液的方法，使其管口直对护筒壁添加。 为防止出现孔壁坍塌事故，施工或钻斗升降速度一般控制在0.8～0.9m/s，空斗时控制在1.1～1.3 m/s。

2.2钻孔偏斜

原因：桩架不稳，钻杆导架不垂直，钻机磨耗，部件松动；土层软硬不均，致使钻头受力不均钻孔中遇有较大孤石，探头石；扩孔较大处，钻头摆动偏向一方。

处理措施：检查、纠正桩架，使之垂直安置稳固，并对导架进行水平与垂直校正和对钻孔设备加以检修；偏斜过大时，填入土石（砂或砾石）重新钻进，控制低速；如遇探头石，需慢速原位挤压或低速冲孔将石打碎。随时可调用一台冲击钻，以处理钻进过程中遇到的孤石。

2.3钢筋骨架上浮

原因：首批混凝土灌注导管埋深过浅，混凝土灌注速度过快，后续混凝土灌注中导管埋置过深。

处理措施：使导管保持稍大的埋深，放慢灌注速度，以减小混凝土的对钢筋骨架的冲击力；当孔内混凝土面进入钢筋骨架1m-2m后，适当提升导管，减少导管埋置深度，增大钢筋骨架下部的埋置深度。

2.4导管混凝土不能下沉及孔桩内混凝土不能上翻

原因：导管埋深过大 混凝土坍落度过小、和易性及流动性差。

处理措施：在不撞击钢筋笼的前提下晃动导管，适当提升导管减小埋深，并严格控制混凝土质量，使混凝土坍落度满足施工要求，具有良好的和易性和流动性，不泌水、不离析。

结束语 灌注桩必须严格按照施工规范、规程的要求和工程实际情况编制切实可行的施工组织设计，精心组织施工，着重控制好现场施工顺序和施工工艺，尤其要落实好质量通病 处理措施，才能保证工程质量。