钻孔灌注桩首件工程施工

2015-11-27曹松来骆伟

安徽建筑 2015年5期

曹松来，骆伟

(1.安徽交通职业技术学院，安徽合肥 230051；2.安徽省城建设计研究院，安徽合肥 230051)

0 引述

钻孔灌注桩是桥梁基础施工中常见的类型，在深水中修建桥梁基础或是浅层地基承载力满足不了的情况下一般都考虑采用此种施工。现场定好桩位以后采用机械进行垂直下挖，掏空钻渣，下放钢筋骨架，浇筑水下混凝土成型。一座大桥的桩基有很多根，如何利用地质情况，如何开展施工，这就对首件钻孔灌注桩施工提出高要求、严标准。

1 工程概况

该特大桥共有Φ1.3m桩基8根，Φ1.6m桩基132根，Φ2.0m桩基52根。引桥25#墩左幅0#桩基计划作为钻孔灌注桩首件工程施工，首件桩基桩径为1.6m，桩长为47m，钢筋7.45t，混凝土94.5m3。

通过首件钻孔灌注桩施工，我们预期达到以下目的：

①确定钻孔灌注桩施工方案的可行性，根据施工中出现的具体问题具体分析，及时解决；

②通过首件制，验证所用的施工设备能否满足要求，人员配备是否科学合理，指导以后桩基的规模化施工。

2 施工准备

2.1 机具准备

本项目钻孔灌注桩首件工程采用旋挖钻机成孔，旋挖钻对施工现场各种土层适应性较强，钻孔速度快；采用导管进行水下混凝土灌注；混凝土由混凝土罐车运至灌注现场。

2.2 材料准备

工程开工前编制材料计划，统一组织各种材料的采购和供应，并利用当地的运输力量，原则是“就近择优购置”，混凝土采用商品混凝土。选用质量较好厂家生产的产品，经试验合格后报监理工程师批准后使用。

2.3 作业条件准备

①进场后立即开始场地清理工作，按照设计征地范围清理地上构筑物、障碍物，同时处理好与当地行政主管部门和居民的关系，为临时和主体工程的施工创造条件。

②施工区域内供水、供电、临时设施满足桩基施工要求，道路平整畅通。

临时用水：生活、生产用水由地表水和水井接入。

临时用电：为确保施工期间停电能正常施工，现场配1台发电机作为临时的应急电源。

③做好机械、运输车辆及各种辅助设备的维修检查和进场工作。

④桩基施工前，根据设计图纸和施工方案的要求，将施工区域障碍物清除完毕。先平整场地，清除杂物，夯填密实，保证钻机作业场地安全稳固，然后再安排钻机就位。

3 施工方案

施工的进场便道已修筑；所需材料、机械设备已准备就绪；测量人员根据设计图纸放样出桩位。

3.1 施工准备

①桩基定位

根据对设计交付的导线点控制点的复测,使用其平差后的结果,并考虑到现场实际施工条件,进行现场施工测量网的布设。

加密点布设原则：采用3角网布设，确保每桩位至少有两组控制点对桩位进行控制，相互校核，减少施工中的测量误差。加密点要经过多次反复校核平差才可以使用，使用时转换成施工坐标。桩的测量定位采用全站仪以两组不同的控制点先后对同一桩位进行测量（见图1）。

图1 桩位放测示意图

②安设护筒

护筒采用8mm的钢板卷制加工，护筒内径为200cm，长2m。在已确定的桩位处采用挖掘机配合压入。打入前用十字交叉法将桩中心引至桩外，作4个标记点，并做好保护（直到成孔后）。护筒应高出地面30cm，并且护筒顶端应高出地下水位或孔外水位1.0m～2.0m。

③钻孔施工准备

首先是处置场地，安装钻机。施工时控制旋挖钻机的倾角在4°以内，由于局部地方地质条件差，钻机自带大块厚钢板垫于钻机下，防止钻孔过程中不均匀沉降。工人操作卷扬机，钻头中心对准钻孔中心，钻机垂直下钻，行进时稍稍提升钻具，确保钻头环刀能够活动。

④钻进过程中，操作人员随时观察钻杆是否垂直，并通过深度计数器控制钻孔入深。护筒往下钻进3m以后可采用高速钻进，钻进速度与土层压力有较大的关系。

⑤泥浆采用常规膨润土、纤维素以及火碱混合而制，设置好一定稠度后在泥浆池制备好，泵入孔内，使得旋挖钻在钻进中既冷却钻头又能够护壁。钻进时随时监测孔内情况，及时补加泥浆保持液面高度。泥浆制备应注意两个方面：一是泥浆的指标问题；二是补浆的速度[1]。

⑥用捞砂钻头将沉淀物清出孔位。在灌注水下混凝土前，调制好泥浆稠度，循环泥浆，并派专人在泥浆沉淀池内捞出被泥浆置换出的钻渣，直至泥浆满足图纸和规范要求为止。

⑦钻孔前通过测量确定护筒的标高，将该点作为基点，按设计要求计算孔深，孔深偏差不能比设计深度少；孔径用检孔器测量，每道工序都要符合要求。

钻孔桩钻孔允许误差表[2] 表1

3.2 钢筋骨架的制作与安装

3.2.1 钢筋骨架的制作

钢筋骨架在场外钢筋场地制作、存放，最后用平板车拖运至桩孔附近。钢筋骨架整体制作、根据桩长分节吊装。钢筋笼的加工与焊接严格执行JTG/T F50-2011《公路桥涵施工技术规范》要求。

钢筋骨架采用加劲筋成形法制作。为使钢筋骨架正确、牢固定位，在钢筋骨架周围每隔2 m焊4个保护层钢筋，以保证保护层厚度和钢筋骨架位置。钢筋骨架制作时，严格控制外形尺寸。

3.2.2 钢筋骨架的起吊和就位

钢筋骨架的起吊采用汽车吊。按照设计要求采用两点吊，确保钢筋骨架的稳定而不变形。相邻钢筋骨架连接时必须保证两节骨架位于同一竖直线上再进行焊接，接头完成，稍提骨架，抽去临时支托，将骨架徐徐下降，使全部骨架降至设计标高为止。

骨架就位后，仔细核对每节骨架入孔解下的标志牌，避免漏掉或接错骨架，最后详细检测钢筋骨架的底面标高是否与设计相符，偏差不得大于5cm。

图2 钢筋笼吊装示意图

3.3 灌注水下混凝土

灌注水下混凝土采用导管法。导管用壁厚4mm，内径25cm的钢管制作。导管使用前作水密、承压试验，保证导管不漏水。导管内壁做到光滑、顺直、和无局部凹凸，各节导管内径大小一致偏差不大于±2mm，导管底离孔底40cm。导管顶部应设漏斗、储料斗。储料斗的储量必须大于首批混凝土灌注量（经计算，直径1.6m桩基首灌料需要5.16m3）。

图3 首批混凝土数量计算图

计算公式如下：

V≥πD2/4（h1+h2）+πHbd2/4

式中：V——首批混凝土体积（m3）

V≥3.14×1.62/4×（0.4+1.0）+3.14×1.05×45.6×0.252/4=5.16m3

迅速作好灌注水下混凝土的各种准备工作，防止坍孔和泥浆沉淀过厚[3]。

开始灌注前，再次核对钢筋骨架标高、导管下口距孔底距离、孔深、沉淀厚度、孔壁有无塌坍现象等，不满足要求时，要经处理后方可开始灌注混凝土。坍落度为18cm±2cm，并经过试验后确定掺入适量的减水缓凝剂。混凝土用混凝土运输车运至现场，直接卸料至料斗内入孔。

水下灌注混凝土要连续进行，严禁中途停灌。而且要有专人监测并记录导管埋置深度和混凝土面高度，孔内的水位升降也要注意观察。当导管过长时，要正确的提升和迅速的拆除。导管的埋深一般控制在2m～6m，灌注首批混凝土时，导管埋入混凝土中的深度不得小于1m。混凝土面接近钢筋骨架底部时，为防止钢筋骨架上浮，采取以下措施：使导管保持稍大的埋深，放慢灌注速度，以减少混凝土的冲击力。

另外考虑桩顶浮渣的影响，在桩顶设计标高以上加灌0.5m～0.8m的混凝土。此段混凝土待承台开挖后凿除，凿除时须防止损毁桩身。

3.4 施工主要事故预防措施

3.4.1 孔壁坍陷

防治措施：在性质不良的土层中，将护筒加大，用密实的粘土填封护筒的周围，保证泥浆制备的优质率，始终要求护筒内泥浆的水位比地下水位高。搬运和吊装钢筋笼时，应防止变形，安放要对准孔位，避免碰撞孔壁，钢筋笼接长时要加快焊接时间，尽可能缩短沉放时间。成孔后，待灌时间一般不应大于3h，并控制混凝土的灌注时间，在保证施工质量的情况下，尽量缩短灌注时间[4]。

3.4.2 缩孔

防治措施：采用优质泥浆，降低失水量。成孔时，应加大泵量，加快成孔速度，在成孔一段时间内，孔壁形成泥皮，则孔壁不会渗水，亦不会引起膨胀。或在导正器外侧焊接一定数量的合金刀片，在钻进或起钻时起到扫孔作用。

3.4.3 钻孔偏斜

防治措施：保证场地处理平整；钻机在安装时转盘的中心与钻架上起吊滑轮在同一轴线上，钻杆偏差小于等于20cm。钻进不均匀地层、斜状岩层或碰到孤石时，第一要自重大、钻杆刚度大，第二钻速要打慢档。另外加设安装导正装置，遇到钻孔偏斜时，提起钻头上下反复扫钻几次，以便削去钻上的硬土。

3.4.4 卡管

治措施：使用的隔水栓直径应与导管内径型号统一，同时隔水性能要好。在混凝土灌注时，应控制好混凝土搅拌时间和对比混凝土的坍落度。水下混凝土必须具备良好的和易性，浇筑过程中，混凝土应缓慢倒进漏斗的导管，避免在导管内形成高压气塞。

3.4.5 钢筋笼上浮

防治措施：定好钢筋笼初始位置，与孔口牢固固定。灌注中加快混凝土灌注速度，或添加外加剂，保证混凝土顶层进入钢筋笼时的流动性。灌注混凝土过程中，应随时监测凝土浇注的标高及导管埋深，导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2m～4m，严禁导管提出混凝土面[5]。

3.4.6 断桩

防治措施：成孔后清孔非常重要，清孔时间应根据孔内沉渣情况而定，冲孔后要及时灌注混凝土，避免孔底沉渣超过规范规定。混凝土浇注过程中，应随时控制混凝土面的标高和导管的埋深，提升导管要准确可靠，切勿起拔过多。严格遵守操作规程，严格确定混凝土的配合比，混凝土应有良好的和易性和流动性，坍落度损失应满足灌注要求。灌注混凝土应从导管内灌入，要求灌注过程连续、快速。