试论公路桥梁反循环钻孔灌注桩施工技术

2016-04-09陈高荣惠州大亚湾市政基础设施有限公司广东省惠州市516000

四川水泥 2016年6期

关键词：清孔护筒钻杆

陈高荣（惠州大亚湾市政基础设施有限公司广东省惠州市 516000）

试论公路桥梁反循环钻孔灌注桩施工技术

陈高荣
（惠州大亚湾市政基础设施有限公司广东省惠州市 516000）

文章探讨了公路桥梁反循环钻孔灌注桩施工程序，并针对施工中常见的塌孔、钻孔偏斜等质量事故，运用实际工程经验，提出了预防和解决措施，具有一定的借鉴作用。

公路桥梁；反循环钻孔灌注桩；塌孔；解决措施

随着我国基础建设规模的不断扩大，桩基础被广泛运用到公路桥梁、铁路桥梁等各种工程。而反循环钻成孔施工法以其成孔直径大、质量高、施工成本低等诸多优点，成为桩基础施工的主流。本文对公路桥梁反循环钻孔灌注桩施工技术进行了探讨，对施工过程中的主要质量问题进行了分析，并提出预防和解决措施，以供同行参考！

1、反循环钻孔灌注桩的施工程序

反循环钻孔灌注桩施工可概括为以下主要程序：设置护筒一反循环钻孔施工—安装钢筋笼—插入导管并二次清孔—灌注桩基混凝土。

1.1 设置护筒

现阶段，护筒的制作材料有很多，其中以钢制护筒使用最为普遍。护筒要求坚固耐用且不漏水，其每节长度约2～3m，内径通常大于钻孔直径20mm。根据地表土层、地表和地下水位的情况不同，护筒的埋设方法有填筑式护筒、挖埋式护筒、深水护筒等。在反循环的钻孔施工中，埋设的护筒，其顶端至少要高于地下水位2 m。旱地施工时，则要高出地面0.3 m；粘性土质，护筒底端的埋深不小于1～1.5 m。砂性土质，应在挖除护筒周围0.5～1m范围内土质后，夯填粘性土并至护筒底0.5m以下。冰冻地区，则要埋入冻层0.5m以下。

1.2 反循环钻孔施工

在反循环钻机开始钻进前，必须要确保桩架稳固，钻杆导架垂直，护筒周围封闭不漏水。开钻时，要低档慢速钻进并控制进尺的速度，向孔内注泥浆时，流速不能过大，同时要保持孔内的泥浆水位，防止坍孔。当采用泵吸反循环钻进时，开始钻进应先轻压慢转，在钻头工作正常后，再逐渐加大转速并调整压力；当采用气举反循环钻进时，为确保吸渣口不被堵，要先启动空压机送风吸泥，再开动力头并缓慢给进。停钻时，先停动力头，最后停风。

在达到孔底标高后，要进行第一次清孔。先将钻具停止回转，提升钻头且高于孔底500～800mm。再启动钻机慢速旋转，并利用优质泥浆反循环清孔数十分钟，当出浆与进口泥浆质量指标相近时，即可停止清孔。此外，清孔排渣作业要保持孔内水头，以防坍孔。

成孔后，应对孔径、垂直度、桩位、孔深以及孔底沉渣厚度等进行检查，其结果应满足设计或规范要求后，才可进入下道工序。

1.3 安装钢筋笼

钢筋笼是确保桩基稳定的关键性支撑结构，其骨架可分节制作，也可整体制作，骨架的上端要根据骨架直径和长度，均匀的设置固定杆或吊环，主筋的外侧要设置能够控制保护层厚度的部件，并采取措施以防灌注过程中钢筋骨架上浮。在清孔结束并验收合格后，直接将钢筋笼安放到钻孔内，并在钢筋笼到位后定位，以此确保钢筋笼的稳定性。

1.4 插入导管并二次清孔

导管在安放前，要对每节导管都做详细的标号且注明长度，节与节之间做密封性能试验。储料斗的体积，则根据实际需要，进行详细的计算，确保导管埋深≥1.5m。再将密封性良好的导管和储料斗，按照施工要求安装到指定位置。

在附属结构安装结束后，要进行二次清孔。由于在一次清孔后的几次施工，对孔内泥浆的指标和比重已带来一定影响，因此，在经过二次清孔并检查泥浆指标后，方可进行桩基混凝土的灌注。

1.5 灌注桩基混凝土

灌注混凝土是反循环钻孔灌注桩基施工的核心步骤，其施工过程较为复杂，需注意的问题也较多。在正式灌注前，要先确保钻孔的成孔质量必须合格，桩孔内泥浆的沉淀厚度和各项指标满足要求。在第一次混凝土灌入后，要测探孔内混凝土的顶面高度，计算导管内混凝土深度，并保证满足设计要求。

灌注混凝土施工要连续进行，并将拆除导管的间隔时间控制在10min以内。首批混凝土的灌注量，要确保导管的埋深≥1m。拔球前导管应高于孔底30cm，拔球后导管的埋深应≥1m，且≤3m。当导管内混凝土量不足时，要缓慢灌注，以防管内堆积高压空气囊。在灌注过程中，要时刻关注井孔内的混凝土面位置，并调整导管的埋深。

在灌注过程接近收尾时，由于导管外泥浆和所含渣土稠度增加，而导管内混凝土的柱高度减小，超压力降低，会出现混凝土顶升困难的状况，此时，可在孔内注水以稀释泥浆并掏出部分沉淀土，确保灌注顺利进行。最后一段长导管的拨除速度要尽可能的缓慢，以防桩顶泥浆挤入导管形成泥心。

2、反循环钻孔灌注桩的常见质量问题及解决措施

2.1 塌孔

塌孔是反循环钻孔灌注桩最常见的质量事故，主要表现为钻进速度放慢、孔内泥浆突然涌起又随即降落等。塌孔主要是由于以下原因所致：1）护筒埋置过浅，下端孔口漏水或坍塌；2）泥浆的性能指标不符合规范要求；3）钻孔进尺太快；4）孔内的水流失过快；5）泥浆面过高，导致孔壁渗浆或护筒底端出现反穿孔；6）清孔后未及时灌注混凝土等。

预防及解决塌孔措施：1）护筒要埋设牢固，其底部及周边应采用粘土分层回填并夯实，埋置深度应按照地质条件，并根据设计要求定位；2）泥浆外加剂的掺入量应先做试配，在调配性能指标满足设计和规范的后，再投入使用；3）在流沙或松散粉沙地质钻孔时，要控制钻进速度，并选用较大粘度和容重的泥浆或投入碎卵石等，使其挤入孔壁并起到护壁作用；4）预备红土和水源。当发生水位异常下降时，要立即添加红土封底并补充水源，增加泥浆的稠度且降低钻进速度；5）当泥浆面过高时，要减小水头并放缓钻进速度；6）作好准备工作，各工序要衔接紧凑；7）若孔口发生坍塌，要立即拆除护筒并回填粘土，待沉实后，再重新埋设护筒并钻孔；8）若孔内发生坍塌，要判明其位置，回填黄土和砂砾混合物至距塌孔1～2m，待沉积密实后再钻。

2.2 钻孔偏斜

产生钻孔偏斜的主要原因可归纳如下几点：1)钻机底座、转盘不水平；2) 钻头摆动或受力不均；3）钻杆弯曲；4）钻孔过程中，遇有较大孤石或探头石。

预防及解决钻孔偏斜的措施：1）作业场地需夯实，钻机的底座和转盘要安装水平，固定钻杆的卡孔、起重滑轮缘与护筒中心应在一条竖直线上；2）钻架上需增设导向架，控制钻杆上的提引水龙头沿导向架向下钻进。在软、硬倾斜式地层钻孔时，应保持低速钻进；3）逐个检查钻杆接头并及时调正，主动钻杆发生弯曲，要用千斤顶调直；4）钻孔偏斜时，要用孔规检查偏斜的位置。当钻孔不深且偏斜≤1%，应在偏斜处吊住钻头并上下反复扫孔，使钻孔正直。当＞1%时，应回填砂粘土至偏斜处，待沉实后再钻进。

2.3 糊钻

糊钻主要是在软塑粘土层钻进时，因进尺过快，大量钻渣堵塞出浆口所致。预防及解决措施为：1）合理选择钻杆的内径；2）选用出浆口大、刮板齿小的钻头，并控制进尺速度。

钻头残渣。

2.4 扩孔和缩孔

扩孔。当孔内局部坍塌且仅有少量扩孔，钻孔质量能满足设计要求时，则可不必处理，否则，按塌孔事故处理；如果扩孔是由钻锥或钻杆摆动造成的，需调整钻压，以防扩孔量增加。

缩孔。软塑土或软土层成孔后，遇水膨胀便造成孔径缩小。此中情况，应增加泥浆稠度或使用失水率小的优质泥浆，并加大水头，当发生缩孔时，应用钻头上下反复扫孔，以扩大孔径。