浅谈桥梁钻孔灌注桩施工质量控制

2016-03-12吴金林

河南建材 2016年2期

关键词：清孔护筒泥浆

吴金林

宏基置业(集团)有限责任公司（350800）

浅谈桥梁钻孔灌注桩施工质量控制

吴金林

宏基置业(集团)有限责任公司（350800）

桥梁桩基施工属于隐蔽工程，其工程质量控制好坏直接影响桥梁工程的使用寿命，如质量控制不好，会造成严重的经济损失和交通安全事故，故在桥梁桩基施工过程中，必须严格控制施工质量，按设计图纸和相关规范施工。这里结合本人施工经验，参考相关规范、相关文件资料，提出桥梁钻孔灌注桩泥浆护壁施工质量控制的几个要点。

钻孔灌注桩；施工；质量控制

1 施工工艺流程

熟悉设计图纸、地质资料→编制施工组织设计，做好工程技术交底→开挖施工便道，场地平整硬化→桩位测量放线→护筒埋设，开挖泥浆池、沉淀池→钻机就位，孔位校正→钻孔、成孔→一次清孔→钢筋笼制作、吊装→安设导管→二次清孔，灌注水下混凝土，成桩→混凝土养护→质量检测。

2 成孔

2.1 施工准备

根据地质调查结果，初步确定桩基础位置。施工前先将表面一定厚度的松土、腐殖土、杂物等清除，以免对桩基造成负摩阻的影响，避免设备偏移和倾斜，避免孔口坍塌。根据现场实际情况开挖施工便道，铺设好给水排水管道、电力管线，做好场地硬化和平整，做好钻孔施工平台等。

2.2 测量放样

专业测量人员使用经标定的全站仪进行桩位测量放样，采用两组相互独立测量的方法，放出桩位中心位置后报监理工程师复测,并加设护桩。护桩采用十字线形式，布置在施工过程中不会被破坏到的地方，并且固定牢固，以便于在施工过程中随时检查桩位偏差，进行调整[1]。

2.3 埋设护筒

钻孔护筒一般使用3～10 mm厚的钢板加工而成，护筒顶端预留进出浆口，并设吊环，护筒底端设刃角。考虑桩长倾斜度的影响，结合钻孔方法，护筒内径一般比桩径大200～400 mm。护筒顶面进出浆口底宜高出施工水位或地下水位1～2 m，并宜高出施工地面0.3～0.5 m。当孔内有承压水时，护筒应高于稳定后的承压水位2.0 m。

护筒的埋设深度应根据设计要求或桩位的水文地质情况确定，护筒底端应坐落在天然的结实土层或夯实黏土层中,埋设深度一般为2.0～4.0 m,特殊情况应加深以保证施工顺利进行;有冲刷影响时，应深入局部冲刷线至少1.0～1.5 m。

护筒中心竖直线应与桩中心线重合，平面位置除满足设计要求外，偏差一般不大于50 mm，护筒倾斜度偏差不大于1%。施工过程中，根据施工测量设置的桩位控制点经常检查桩位中心，超出规定时及时纠偏。

2.4 制备泥浆

孔中的泥浆经过钻孔旋转搅动，在离心力的作用下，泥浆被甩到孔周壁并在孔周壁形成3～5 mm厚稳定薄层泥皮。在孔中水头作用下，泥浆起到增大静水压力、隔断孔内外渗流、保护孔壁免于坍塌的作用。泥浆还有携渣、冷却的作用。控制好钻孔过程中泥浆的参数，是提高钻进速度、保证施工顺利进行的关键。钻进过程中要根据不同的设备、施工工艺和地质地层中不同情况调整泥浆的比重、黏度、含砂率等施工参数。泥浆宜选用水化快、造浆能力强、黏度大的优良膨润土，加适量外加剂（纯碱、纤维素、分散剂等）制备。一般土层中，泥浆指标控制为：相对密度1.05～1.20，黏度16～22 s。易坍塌土层中，泥浆指标控制为：相对密度1.20～1.45，黏度19～28 s。

2.5 钻孔施工

钻孔作业过程中,应经常测试泥浆性能指标，采集样渣，做好施工记录，根据地层地质变化情况随时修正泥浆性能指标。当钻至砂土层、松散土层时，适当增大泥浆比重、黏度，严格控制钻进速度，保持孔内较高的水头高度；钻至卵砾石、岩石层时，不能强行加压，应吊住钻杆，低速进尺，加大泥浆比重，以便及时排出钻渣；钻至黏土层时，因黏土有自造浆功能，故配置较小的泥浆比重，同时回收排出的黏土浆作为制浆材料备用。

钻孔时，必须保证孔位准确。孔内泥浆液位宜高出护筒底脚0.5 m以上，高出地下水位或施工水位2 m以上，使孔内始终保持0.2 kg/cm2以上的静水压力。开始钻进及护筒刃脚部位时，应低挡慢速钻进，以便控制好桩孔位置、方向、竖直度、孔径等，待导向部位和钻头全部进入地层后，方可加速钻进。钻进时，为减少弯孔、扩空、斜孔，应采取减压钻进，使钻杆维持垂直状态。起落钻头速度要均匀，钻头平稳旋转，不得过猛或骤然变速。钻进过程中，应控制进尺速度，以保证泥浆有足够的护壁时间，做到钻进速度与泥浆排渣速度相适应。每进2～3 m检查孔径、竖直度。钻孔中出现坍孔、偏斜等异常情况时应及时妥善处理。

2.6 入岩及终孔判定

终孔深度以实际达到入岩深度为准，特别是桩端持力层的判断尤为重要，根据钻机振动受力情况、进尺速度的差异、随循环液返回到孔口的渣土的特征、泥浆颜色等情况，参考工程地质勘查报告及设计图纸来综合判定需嵌入岩层的深度，必要时进行原位取芯验证。

2.7 一次清孔

清孔是钻孔桩施工中保证成桩质量的重要一环。清孔时应尽可能清除沉渣，使混凝土与基岩接合良好，以提高桩底承载力。清孔时，必须保持孔内水头，防止坍孔。如沉渣厚度超过规定，可向孔底投入一些泡过的散碎黏土或投入适量纯碱，以提高泥浆比重和胶结能力，使沉渣悬浮排出孔外。

为防止钢筋笼吊装过程中碰触护壁，导致部分护壁脱落到孔底难以清除，因此清孔后的泥浆性能指标可略大于灌注混凝土前指标要求。一次清孔后灌注水下混凝土前,沉渣厚度应符合设计规范要求。

3 钢筋笼制作及吊装

3.1 钢筋笼制作

钢筋笼的制作材料、加工、接头和安装均应符合设计要求。

钢筋笼制作是否分段制作，应根据吊装条件、吊装高度和设计孔深确定是否进行分段制作。分段制作目的是确保骨架不变形，但要做到接头位置错开。接头一般采用套筒机械连接，每一个截面上接头率不应超过50%。还应在骨架外侧设置一定厚度的垫块以保证保护层厚度。垫块间距竖向为2.0 m，横向沿骨架圆周不少于4块。每隔2～2.5 m设置加强箍筋一道，骨架底端2 m范围内，箍筋间距适当布置大些。根据骨架长度、钢筋直径大小，在骨架顶端均匀设置吊环。

3.2 钢筋笼吊装

钢筋笼吊装前应清除表面污物、锈渍等杂物。为保证钢筋骨架起吊时不变形，宜用两点起吊法。

钢筋笼入孔时，应保持垂直状态，对准孔位缓慢下放，严禁摆动碰撞孔壁或强制下放钢筋笼，造成钢筋笼变形，孔壁塌孔。

3.3 安装导管，二次清孔

导管在安装前应有专人负责检查，可采用肉眼观察和敲打听声相结合的方法进行检查。检查导管是否存在孔洞和裂缝、接头是否严密，厚度是否合格。导管使用前应进行水密承压和接头抗拉试验，严禁用气压。安装过程中应保证接头严密。

根据孔深情况，对导管进行合理的编节，并正确记录，作为灌注混凝土过程中控制导管埋深的依据。导管下放时，应缓慢垂直下放，避免碰触钢筋笼，导管下口距孔底距离应控制在25～40 cm。安装导管后进行二次清孔，泥浆性能指标、孔底沉渣厚度满足设计规范要求后，方可进入下道工序[2]。

4 灌注水下混凝土

4.1 水下混凝土配制

水下混凝土可用火山灰水泥、粉煤灰水泥、普通硅酸盐水泥。水泥初凝时间不宜早于2.5 h，水泥标号不宜低于325号，每立方米水泥用量不宜少于350 kg。加减水剂或粉煤灰时可适当降低水泥用量，但不宜少于300 kg。首批混凝土的初凝时间要大于整根桩全部灌注完所需时间，否则需加缓凝剂，推迟混凝土的初凝时间。

粗骨料优先使用卵石，采用碎石时适当增加含砂率。骨料最大粒径应小于导管内径的1/5～1/8和钢筋最小净距的1/4,并且小于40 mm。细骨料则采用级配良好的中砂，含砂率控制在0.4～0.5，水灰比为0.5～0.6。

4.2 首批混凝土灌注

二次清孔验收合格后应及时（控制在30 min内）灌注混凝土，现场初灌料斗、混凝土隔水栓和施工人员等应及时准备到位，在混凝土开始灌注前方可停止清孔。混凝土灌注前必须检查混凝土均匀性及坍落度等性能指标是否满足要求。如果这两个指标不符合要求，应进行二次拌合。二次拌合后仍不符合要求，这批混凝土则不得使用。混凝土塌落度一般控制在180～220 mm。首批混凝土用量应满足导管首次埋设深度（1 m以上）和填充导管底部的需要，并考虑导管内积存的混凝土量，最后确定应采用的料斗容量。首批混凝土开始灌注前，先拌制一定数量的水泥砂浆，置于导管内隔水塞的上部，同时将隔水塞下移，使砂浆全部进入导管。然后向储料斗内储足首批灌注的混凝土后打开料斗阀门，剪断铁丝，隔水栓埋入底部混凝土。此时后续混凝土浇筑必须及时跟上,保证混凝土连续施工。

4.3 连续灌注阶段

混凝土应连续灌注，应有专人指挥，并做好灌注记录。灌注时防止混凝土拌合物从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底，使泥浆因混有水泥而变稠凝结，使测深不准确。导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升。拆除导管动作要快，尽可能缩短拆除导管的时间，中途停顿时间不宜超过15 min，拆下的导管及时清理冲洗干净。提升、拆除导管时应通过测量来确定混凝土面高程，不能盲目估计或凭经验判断，避免导管拔出混凝土面导致断桩或混凝土夹层。

在灌注过程中，若导管内混凝土不满，后续混凝土应徐徐灌入,不可整斗混凝土灌入漏斗和导管，从而在导管内产生高压气囊，管节间的橡皮垫被挤出，发生导管进水。

灌注混凝土初期，为保证不出现钢筋笼上浮现象，应降低灌注速度。保持正常的提拔导管速度，当混凝土面上升到骨架底口4 m以上时，提升导管，使导管底口高于骨架底部2 m以上，然后恢复正常灌注速度。

4.4 桩顶混凝土灌注

由于桩顶混凝土浮浆较多，混凝土强度达不到要求，因此对于1.8 m桩径的桩基、桩顶10 m内的混凝土应适当调整配合比,增大碎石含量，减少桩顶浮浆。在灌注到桩顶标高的时候超灌0.5～1 m，这样采取双保险来保证桩顶混凝土强度达到设计要求。在灌注最后阶段，孔内混凝土面测定应采用硬杆简式取样法测定。

5 成桩的质量检测

桩基检测是质量把关的最后一个环节。钻孔灌注桩成桩质量检测方法有超声脉冲检测法、钻芯检测法、振动法、射线法等。使用超声脉冲检测法时，在钢筋笼吊装时可按照规范和设计要求预埋三根声测管，声测管均匀分布在钢筋笼周边，作为超声检测和接收换能器的通道。对超声脉冲检测结果有怀疑或者需要抽样检测时采用钻芯取样法进行检测校核。此外，还应在混凝土灌注时，留有2～4组试件，标准养护，测定混凝土强度。