探讨公路桥梁冲击钻孔灌注桩施工工艺

陈寿忠

【摘要】本文以广深沿江高速广州段来分析冲击钻孔灌注桩施工各工序施工主要技术要点。

【关键词】公路；冲击钻孔灌注桩；施工工艺

一、工程概况

广深沿江高速广州段桩基础采用钻孔注柱基础。两丫涌高架桩基采用C25砼，直径为1.6m和1.8m，按端承桩设计，持力层为微风化泥质粉砂岩，要求地质岩层RQD≥25%，桩基嵌入微风化岩层不少于1D（D为桩径），桩底沉淀土厚度不大于5cm，桥台桩径为1.5m，共20+36x4根桩，桩长为16.0～34.3m不等。进港高架桥桩基采用C25砼，为摩擦桩或嵌岩桩基础，持力层为中～微风化岩，桥墩桩径为1.6m和1.8m，桥台桩径为1.3m，共32x4+16根桩。

桥位区覆盖层主要由粘性土、软土及砂组成，厚度为3.8～20.9m，下伏基底为泥质粉砂岩、粉砂岩、砂岩等风化岩，弱风化岩面局部起伏较大，所揭露的中风化岩面约-3.96～-12.8。

二、技术要求

1.施工前按设计提供的配合比进行试验，确定施工配合比。

2. 混凝土的拌和采用场地集中拌和，砼灌车运输至现场。

3. 钢筋笼按设计图纸要求，分节施工，报请监理单位验收。

4. 钻孔过程中，每钻进1m，提取一次渣样，并由钻机班长如实填写钻孔记录表。

三、施工工艺

1.测量定位

平整场地后，根据设计桩位，准确定出钻孔中心位置，并引出护桩，在施工全过程中要注意保护好护桩，要经常校核桩位。

2.埋设钢护筒

在钻孔平台上拼装钢护筒导向架，测量放线定桩位→对接钢护筒→整体起吊钢护筒入水→调整护筒倾斜度及位置缓慢入床至稳定→安装震动打桩锤振动下沉→安装钻机开始水上钻孔桩施工

3.配制泥浆

开挖泥浆池，选择和备足良好的造浆粘土或膨润土，利用钻机旋转造浆，造浆量为2倍桩的混凝土体积，泥浆比重可根据钻进不同地层及时进行调整。泥浆性能指标如下：

泥浆比重：使用管形钻头钻孔时，入池泥浆比重可为1.1～1.3；使用实心钻头钻孔时，当为黏土、粉土时，孔底泥浆比重不宜大于1.3，当为大漂石、卵石层时，孔底泥浆比重不宜大于1.4，当为岩石时，孔底泥浆比重不宜大于1.2。

4.钻孔

（1） 安装钻机

钻孔平台搭设好后，将钻机移至桩位，用钢枕作机座，使底座平稳，钻机底座用倒链滑车交叉对称拉紧，保证在钻进和运行中不产生位移和沉陷，钻架和钻杆要竖直，钻头、钻杆和钻径中心在一铅垂线上，其最大偏差不得大于50mm，以保证孔位正确，钻孔顺直。

（2） 钻进

1）桩采用冲击钻钻孔。钻孔时开孔进入护筒底口段，向护筒内倒入小片石夹黏土混合物（比值约1：1）用小冲程冲击，施工中应注意保持重锤导向作用，保证成孔垂直度。钻孔作业要连接，同样也应经常对钻孔泥浆抽检试验，不符合要求及时调整。其目的使护筒至粉砂层之间形成圆顺、坚实的过渡段，进入卵石层后加入大比重（Y=1.3）高质量泥浆和少量水泥。采用重锤导向冲击法钻孔，使卵石层形成坚硬的孔壁，防止塌孔现象，直至设计高程。2）开始钻进时，进尺应适当控制，在护筒刃脚处，应低挡慢速钻进，使刃脚处有坚固的泥皮护壁。钻至刃脚下1m后，可按土质以正常速度钻进。如护筒外侧土质松软发现漏浆时，可提起钻锥，向孔中到入粘土，再放下钻锥倒转，使胶泥挤入孔壁堵住漏浆孔隙，稳住泥浆继续钻进。3）在砂类土或软土层钻进时，易坍孔。宜选用平底钻锥、控制进尺、轻压、低挡慢速、大泵量、稠泥浆钻进。4）泥浆补充与净化：开始前应调制足够数量的泥浆，钻进过程中，如泥浆有损耗、漏失，应予补充。并应按泥浆检查规定，按时检查泥浆指标，遇土层变化应增加检查次数，并适当调整泥浆指标。

（3）终孔

当钻孔达到设计标高孔位后，对孔深、孔径、孔位和孔形、倾斜度、孔底地质情况进行检查，然后填写终孔记录，并及时通知监理工程师到现场检查验收。合格后方准进入下一道工序。孔深、孔径、倾斜度等符合下列要求：孔深不小于設计孔深，并进入设计土层；孔径不小于设计孔径；倾斜度小于1%孔深；孔位偏差为50mm。

（4）清孔

钻孔达到要求深度后采用灌注桩孔径监测系统进行检查，各项指标符合要求后立即进行清孔。清孔禁止采用掏碴筒，建议采用换浆法：即钻孔完成后，提起钻头至距孔底20cm，继续旋转，逐步把孔内浮悬的钻渣换出，在清孔排渣时注意保持孔内水头，防止坍孔、缩颈。

5.钢筋笼制作、安装

（1）钢筋笼制作

1）钢筋笼在钢筋加工车间分段制作，或现场制作，以定尺钢筋长度为宜。主筋在制作前必须整直，没有局部的弯折。主筋一般应尽量用整根钢筋，分段后的钢筋接头应相互错开，保证同一截面内的接头数目不超过主筋总数的50%，接头错开间距不小于35d（d为钢筋直径），且不得小于50cm。2）为了保证钢筋笼的顺直以利于安装，每节钢筋笼制作完毕之后，在其两端搭接焊缝中心处作出垂直于钢筋笼轴线的截面，并在钢筋上作出显著标记，钢筋笼逐节下放焊接时，使上下二节标记互相重合。3）钢筋笼的焊接、绑扎必须牢固，应保证焊缝长度和饱满度。本桩身钢筋笼分段制作完后，吊运至现场边下放边连接。分段制作时采用搭接焊，两钢筋搭接端部应预先折向一侧，使两接合钢筋轴线一致，接头的长度单面焊不小于10d，双面焊不应小于5d。焊缝要求清除焊渣、焊缝饱满。

（2）钢筋笼制作

1）钢筋笼顶端应根据孔顶标高设置吊筋。2）起吊时，吊点应拴牢并布置于直径方向，起吊过程中必须防止钢筋笼变形，使钢筋笼吊起后呈自然铅直状态。 3）钢筋笼接长时，两钢筋笼必须保持垂直和对位良好。4）吊入钢筋笼时对准孔位轻放、慢放。若遇阻碍，随起随落和正反旋转使之下放。不高起猛落，强行下放，以防碰坏孔壁而引起塌孔。

6.砼灌注

（1）安装导管

1）导管使用前应组装编号，根据孔深计算导管长度及节数，导管应顺直并进行水密试验，确认导管不漏水及拆接情况良好才能下入孔中。2）用吊机辅助下导管，下放导管时小心操作，避免挂碰钢筋笼，并做好记录。

（2）二次清孔

1）导管下完后，利用灌注导管接上泥浆泵进行二次清孔换浆使孔底沉淀≤5cm。二次清孔采取气举反循环实现。2）二次清孔完毕，将导管轻轻下放到也底，然后再往上提升25～40cm，与导管的理论长度进行比较，吻合之后，将导管固定在灌注平台孔座上。3）灌注混凝土前检测孔底沉渣厚度及泥浆指标，直至达到设计和规范要求再拆除封头，接上混凝土初灌漏斗，检查孔底沉渣厚度，符合规范要求后，开始灌注混凝土。

（3）灌注水下混凝土

1）计算和控制首批封底混凝土数量，下落时有一定冲击能量，能把泥浆从导管中排出，并能把导管下口埋入混凝土不小于1m深。足够的冲击能量能够把桩底沉渣尽可能地冲开，是控制桩底沉渣，减少工后沉降的重要环节。 2）桩基混凝土采用罐车运输配合导管灌注，导管直径为25-30cm。在灌注过程中，导管的埋置深度应控制在2-6m。同时应经常测探孔内混凝土面的位置，即时调整导管埋深。3）导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升。如导管法兰卡挂钢筋骨架，可转动导管，使其脱开钢筋骨架后，再移到钻孔中心。4）当导管提升到法兰接头露孔口以上有一定高度，可拆除l节或2节导管（视每节导管长度和工作平台距孔口高度面定）。此时，暂停灌注，先取走漏斗，重新系牢井口的导管，并挂上升降设备，然后松动导管的接头螺栓或快速接头，同时降起吊导管用的吊钩挂上待拆的导管上端的吊环，待螺栓全部拆除或快速接头拆除后，吊起待拆的导管，徐徐放在地上，然后将漏斗重新插入井口的导管内，校正好位置，继续灌注。