超长大桩径变径钻孔灌注桩施工工艺研究

杨膨铭

（中交二航局第四工程有限公司）

超长大桩径变径钻孔灌注桩施工工艺研究

杨膨铭

（中交二航局第四工程有限公司）

在建筑施工中，钻孔灌注桩施工工艺逐渐成熟。本文通过实际建筑项目案例分析，在第一根钻孔桩浇筑完成之后，进行钻孔灌注桩经验总结。在实际钻孔灌注中，首先需要进行施工设备准备，根据总体设计布置方案进行施工；其次，对施工中的关键性技术参数的适应性进行分析；最后制定科学合理的施工工艺流程。

超长大桩径；变径；钻孔灌注桩；施工；工艺；研究

前言

在进行超长大桩径变径钻孔灌注桩施工中，首先需要进行总体施工方案布置，进行黏土造浆、钢筋加工以及混凝土浇筑准备。然后进行施工设备以及施工技术准备，钻孔灌注桩施工中最为重要的设备就是KTY4000气举反循环钻机。在技术准备中，最为主要的就是进行技术交接。

1 工程概况

本文以五峰山长江特大桥北岸的3#桥墩变径桩设置为例进行施工工艺分析。在该桥墩位置出放置70根φ3.1/2.8m变径桩，桩基以梅花式布置，变径点取-51m处。在本工程中采用的是C35混泥土，桥墩承台以圆形为主。承台的具体参数为：厚度9.5m，直径为40.0m，并且建筑材料依然采用C35混凝土。承台顶面需要设计塔座，其目的是改善承台、塔底截面受力，塔座高5.0m。

主3#桩基长度共四种，为85m、86m、90m、100m，在桩基外设置φ3.3m钢护筒，护筒参数为：长32.5m，底标高-27.5m；

2 总体施工方案布置

2.1 黏土造浆

在该钻孔灌注桩施工中，所采用的主要设备是KTY-4000型号的气举反循环钻机。当设备选择完成之后，进行黏土造浆，造浆时需要选择品质优良的黏土，在循环利用泥浆池中进行造浆，在造浆完成之后通过泥浆净化器净化造浆池，以便于下一次进行施工利用[1]。

2.2 钢筋加工

在后场钢筋加工场中进行钢筋笼加工，实际加工时，注意在定位胎膜上分节加工，然后进行材料整体连接。当钢筋加工好之后，拆开连接部位，用平板车以分节运输的形式，将材料送至施工现场[2]。

3 施工设备与技术准备

3.1 设备准备

气举反循环钻机：钻孔灌注桩施工中最为重要的设备就是KTY4000气举反循环钻机，在反循环钻机的钻孔最大直径为4m，钻孔最大深度为160m；最大提升力为220t；动力头倾角为45°；动力头行程为4m；电源规格为3PH-380V-50Hz；钻机功率为330kW；动力排渣方式为气举反循环。

塔吊：现场布置两台250tm塔吊，工作幅度：70m；最大吊重：16t；起重力矩：250t·m；起升速度：0～18.8m/min（16t）；标准节尺寸：2m×2m×3m。

3.2 技术准备

技术交接需要在实际施工之前进行，确保项目施工设计能够良好的传达到项目实施中来，避免在实施中出现问题。项目实施部门需要开展钻孔灌注桩施工专项技术交底会、安全交底会。在这两个会议上，技术人员需要熟悉施工图纸，熟记施工技术规范。对现场地质勘探资料进行掌握，确保现场施工万无一失，井然有序进行[3]。

4 施工工序

超长大桩径变径钻孔灌注桩施工工艺流程图如图1。

图1 超长大桩径变径钻孔灌注桩施工工艺图

4.1 将钻机安置到指定位置

在气举反循环钻机安装之前，需要安装钻孔桩钢护筒。由于钢护筒的内经比较大，在孔桩内部边缘出现移动，进而产生位移，为了提升气举反循环钻机安置的稳定性，需要在钻机安装前，先进行钻孔桩钢护筒的位置测量。测量得出钢护筒的偏位情况、倾斜度以及倾斜方向。当这些参数记录下来之后，对钻孔桩钢护筒位置进行矫正。当护筒被矫正之后，才能够进行气举反循环钻机施工，并为后面的钻孔施工提供依据资料[4]。

钻机放置时，根据所测量出来的钢护筒偏位数据进行就位，由于在钢护筒安置有四个点拉十字线校核，校核能够减小钻机外部钢护筒的偏差。然后将气举反循环钻机安放至平台上后，利用倾斜钻架或移动上层底盘，将气举反循环钻机及配重的组合件吊入孔内，并临时固定。该环节的临时固定比较重要，由于钻机本身利用自身的卷扬系统安装钻杆，如果不进行临时固定将会在孔内产生晃动。气举反循环钻机初次就位后，对中心位置的调整。根据测量得出偏差结果同步调整钻机的底座的平整度。当以上初步调整结束之后，施工技术人员利用专业的测量工具，对气举反循环钻机稳定性进行再次检查，发现偏差时，进行二次调整，经过校核之后，进行下一步工作[5]。

图2 钻机就位图

在设备钻进环节中，由于气举反循环钻机吨位较大，钻进过程中不易产生位移，所以不需要进行固定。例如在3-47#孔的施工当中，气举反循环钻机施工过程中无位移产生。

4.2 钻进成孔

在实际的钻进成孔中，主要有三种钻进方式，分别为：护筒内钻进、覆盖层钻进以及基岩层钻进。

在护筒钻进方式中，在护筒中存在很多杂质，需要将这些杂质清除掉，才能够顺利的进行钻进。一般情况下，可以使用电磁铁吸引杂质的方式，对护筒内进行吸扫。在护筒内钻进，其刮刀钻头可以根据现场施工情况进行选择，一般选用直径3.1m的就可以。为了对护筒进行防护，在护筒外圈设置有钢丝刷，进行钻进施工时需要在护筒内地层采取高转速[6]。

在覆盖层钻进时，与护筒钻进方式不同，需要采用低档慢速钻进方式，对钻孔灌注桩中浇筑的泥浆指标进行严格控制，进尺约为0.3m/h左右。在覆盖层中，孔壁稳定性比较低，因此需要适当加大泥浆的比重和粘度，来稳定巩固孔壁。在本工程中，47#孔位在粉细砂层钻进时，其泥浆比重不能超过1.17。在钻井的同时，泥浆指标在发生着变化，为了对钻进进行合理控制，需要钻机操作人员。在每隔2h就对泥浆指标进行测量，并记录入表，现场技术员每班抽检两次。

在基岩层的钻孔，需要将钻头更换，将钻的直径改为2.8m，进入基岩层时，开钻时钻头反循环运转，采用反循环减压钻进，每小时进尺为10～20cm。

4.3 钻孔灌注桩水下混凝土浇筑

在进行钻孔灌注桩水下混凝土浇筑时：①需要对储料斗中的混凝土坍落度进行严格控制，当混凝土坍落度过于小的时候，混凝土在实际的流动时将会很慢，易造成浇筑管道阻塞；挡混凝土坍落度太大时，混凝土容易泌水离析，也会造成堵管。②对混凝土柱的上升高度进行监测，控制导管埋深在3～6m之间，校验已灌入的混凝土数量，对以下两方面进行分析：a.扩孔率；b.混凝土面上升。③当混凝土浇筑完成之后，需要将其注管进行及时清洗。如果清洗不及时，将会出现水泥砂浆附着而凝固的问题，在下次浇注时造成堵管。

5 在实际施工环节需要改进的问题

在实际施工环节中，从钢筋滚扎、钢筋笼制作、钻机选型、成空工艺、混泥土配比以及浇筑施工等方面来看，存在的问题都比较小。为了更好的提升施工效果，还需要在实际施工中注意水文、地质以及天气等因素，并在以下几方面进行改进：

（1）在成孔钻进施工中，施工人员不能对表格中各个工序进行确认，出现工序资料整理混乱，在以后施工中，各个工序上的负责人需要在本工序验收之后，对资料进行及时整理，在完成混凝土浇筑之前，将工序交与现场施工监理检查。

（2）成孔检验。在47#孔位终孔提钻之后，施工人员可以通过线绳的方式，进行孔深测量，测量之后计量数据并与实际的设计数据进行对比。当孔深满足要求后，还需要通过超声波技术对孔型检测。满足规范要求：桩位允许偏差小于等于100mm，钻孔倾斜度小于等于1/100，沉淀厚度小于等于50mm。

（3）在钢筋笼焊接中，存在着很多焊渣，这些焊渣在施工中不及时清除，将会对后期施工产生严重的影响。施工人员应当在焊接之后将焊渣处理干净，在保持焊接长度与焊接高度的基础上，提升焊接的牢固度。

6 结论

综上所述，随着建筑施工技术的不断发展，超长大桩径变径钻孔灌注桩施工受到建筑行业所关注。在超长大桩径变径钻孔灌注桩施工中，主要的施工流程如下：①需要将钻机安置到制定位置，在气举反循环钻机安装之前，需要安装钻孔桩钢护筒。②成孔钻进，主要有三种钻进方式，分别为：护筒内钻进、覆盖层钻进以及基岩层钻进。在进行成孔检验，施工人员可以通过线绳的方式，进行孔深测量，测量之后计量数据并与实际的设计数据进行对比。然后开展钻孔灌注桩水下混凝土浇筑。

[1]纪小彬.灌注桩后压浆作用机理研究[D].北京交通大学，2008.

[2]赵志蒙.超长钻孔灌注桩承载性状研究[D].长安大学，2008.

[3]曾 平.超长大直径钻孔灌注桩施工工艺[J].施工技术，2005，S1：79～81.

[4]孙阳.大直径深长桩施工孔壁稳定性分析与成孔技术研究[D].长安大学，2009.

[5]李昌驭.钻孔灌注桩桩桩端后压浆工艺与机理研究[D].东南大学，2004.

[6]李胜利.超长大直径钻孔灌注桩承载特性研究[D].河北农业大学，2014.

TU753

A

1004-7344（2016）10-0140-02

2016-3-18