浅谈桥梁灌注桩施工控制技术

2017-03-09邢利科

环球市场 2017年8期

关键词：沉渣护筒钻机

邢利科

中铁隧道集团四处有限公司

浅谈桥梁灌注桩施工控制技术

邢利科

中铁隧道集团四处有限公司

随着现代科学技术的发展，桩的种类和桩基形式、施工工艺和设备以及桩基理论和设计方法，都有了很大的演进。作为桥梁的基础支撑，合理选择桩基础形式比较关键。钻孔灌注桩具有诸多优势，在路桥建设中发挥着重要作用，值得推广。本文主要就是针对公路桥梁钻孔灌注桩的施工及控制技术来进行分析。

公路桥梁；钻孔灌注桩；施工控制

工程概况

杭州至瑞丽国家高速公路湖南省临湘(湘鄂界)至岳阳公路项目土建工程施工第十合同段(简称：大岳高速公路第十合同段)，桩号K46+243.5～K50+743.231，线路全长3.3km。主要工程量为胥家桥大桥(左幅368m，右幅338m)，桩基58根；芭蕉湖1#特大桥(左右幅各1055.6m)，桩基133根；主线上跨C匝道桥(左右幅各83m)，桩基23根；互通主线桥(左右幅各500m)，桩基82根； E匝道桥(左右幅各217.6m)，桩基19根；支线上跨桥(桥长50m)，桩基6根。本标段桩基合计321根。

1、桩基础的形式与特点

桩基础的常见的成孔方式有人工挖孔、冲击钻及旋挖桩三种。

人工挖孔灌注桩做基础，具有机具设备简单，施工操作方便，占用施工场地小，对周围建筑物影响小，可全面展开施工，不受场地影响，缩短工期，造价低等优点。但随着人工成本的上涨以及机械设备技术的不断更新，在成本方面人工挖孔桩已不再有优势。并且桩基危险性较大，安全隐患多，一旦出现安全事故，后果不堪设想。

冲击钻也是桥梁桩基施工的常用方法，施工操作方便，安全，高效，但震动干扰较大，一般晚上不允许施工，对于离建筑物很近的桩基不能采用冲击钻施工，并且受地下管线限制，泥浆用量非常大，尤其在城市或者城乡结合部，泥浆很难找地方存放，处理的费用非常高，不利于环保、文明施工。

旋挖钻有着快速、高效、环保等特点，泥浆用量较少，基本都可循环使用，不需要外运，但设备进出场费用高。因此通常在桥梁桩基础中较少使用，而目前市场上新型的入岩式旋挖机已崭露头角，势必也会逐渐地替代普通的旋挖机成为主流旋挖机。

2、钻孔灌注桩技术的具体施工流程

2.1 护筒的埋设

钻孔灌注桩施工技术护筒的埋设，程序的具体操作方法有以下两个方面，即一是坐标放样需要精确的进行，对桩的位置不能出现任何的误差；二是埋设护筒，按桩位中心放样，并用石灰划出圆的弧线，再人工挖坑或挖掘机挖坑，放入钢护筒，按测设的十字桩拉线，使护筒中心点与测量标定的桩位中心点重合，同时用线锤校正护筒的垂直度和水平位置，埋设护筒时四周要优质粘土回填，并分层对称夯实，护筒内径宜比桩径大2O～4Ocm，一般埋置深度为200～400cm，埋设护筒时高出自然地面30cm。

2.2 泥浆的制备与护壁

桩灌注所需泥浆的最大作用在于护壁以及悬浮泥渣。在工程的实施中，需要根据实际情况对泥浆进行科学合理的调配，其中需要将施工现场的土质情况考虑在内，在工程的实施过程中，泥浆的制作首先需要对粘土进行打碎，然后把打碎的粘土移至到护筒内，最终用冲击椎有节奏地对其进行冲击作用，最终的效果是实现粘土到泥浆的转变，起到护壁的作用。

2.3 钻机就位、钻孔

钻机就位后应确保底部和顶端的平稳，保证在钻进过程中，钻机不会产生位移或沉陷，然后将钻头对中孔位，人工依据桩位十字线，使钻头尖与十字线中心对中，调整桅杆的竖直度及钻机机身的水平，校准调整后便可开始钻孔。开始时速度不能过快，在确保方向正确、力度均匀后，才能加快钻进速度。严禁发生倾斜，否则会破会护筒。地表土壤中可能会有些硬质卵石，需加大冲程。钻孔过程中记录好每一个细节，包括调整、处理等，每钻进3m左右，需检查钻机的垂直度，尽量不要倾斜。

2.4 钻机清孔

钻孔环节是灌注桩的前提工作，孔深、孔径必须严格按照设计进行，若成孔不符要求，后续工作难以开展。钻孔时会产生渣滓，需及时清理，否则易破坏孔的稳定，通常在钻到设计标高后，用旋挖筒把孔底的沉渣清理干净，厚度控制在10cm以内，清孔工作不得以加深钻孔的方式代替。

2.5 吊放钢筋笼

清孔之后，钢筋笼的性能和吊放工艺十分重要，直接关系着桩基础的质量，所以在安装过程中应保证钢筋笼的正放，将倾斜度控制在允许范围内，特别是在分段进行吊装时，上下段保持顺直，在同一条轴线上；钢筋笼入孔时，动作要轻缓，对准孔中心，缓慢下沉，不得出现松动、摆动等情况，防止碰撞孔壁，造成塌孔将泥土杂物带入孔中；钢筋笼入孔后应校正轴线位置垂直度，勿使扭转变形，并应固牢定位，以免填充混凝土时发生掉笼或上浮。

2.6 混凝土浇筑

灌注混凝土前应检查沉淀层厚度，沉淀层厚度控制在5cm以内，超过规定用空压机吹浮。混凝土灌注采用导管法，灌注速度要循序渐进，导管底部以适当的深度埋在灌入的混凝土拌合物内，灌注首批混凝土时，导管下口至孔底的距离一般为25～40cm，第二次灌注的混凝土应将导管埋入的深度不得小于1m，在灌注过程中，应及时采用百米绳探测孔内混凝土面位置，及时调整导管埋深，导管埋深控制在2～6m之间，拆除导管时，控制在每次只拆除一节。为防止钢筋骨架上浮，当灌注的混凝土顶面距钢筋骨架底部1m左右时，应降低混凝土的灌注速度，当混凝土上升到钢筋骨架底口4m以上时，提升导管，使其底口高于骨架底部2m以上，即可恢复正常灌注速度，整个浇筑过程不可间断，应连续进行。

3、钻孔灌注桩施工控制分析

3.1 施工控制要点

1)根据不同地层和地下水埋藏深度分别选择长度、直径、壁厚的护筒等；2)施钻过程中应始终注意保持孔内泥浆有合理的稠度;3)松散粉砂或流砂中钻进时加大泥浆稠度;4)保证孔内有足够的水头压力(保证泥浆液面不低于护筒口2m);5)控制进尺速度; 6)确保护筒下设铅直，护筒内施钻时防止钻头撞击护筒，造成护筒跑偏或变形导致护筒四周土层扰动过大；7)钻头经过护筒底部时要轻压慢转，避免进尺太快或停在一处空转时间太长；8)一旦判明发生了坍孔，当孔内坍塌不严重时，可按1：1投入黏土和小砾石，回填至坍塌位置以上1m～2m(或护筒底脚以上)，稍停后加大泥浆比重继续施钻。

3.2 保证钻机垂直度

安装钻机时，要对导架进行水平和垂直校正，检修钻孔设备，遇软硬土层应控制进尺，低速钻进;偏斜过大时，添入石子黏土重新钻进，控制钻速，慢速上下提升、下降往复扫孔纠正;如有探头石或大孤石，宜用钻机钻透，把石块打碎或挤压进桩间土中。

3.3 孔底沉渣的控制

常检查钻斗，发现钻头筒外径不足设计孔径、斗齿磨坏、钻斗封闭不严时应马上修理。成孔结束后利用气举反循环自流补浆式进行清孔，直至开始浇筑之前停泵。验孔时测量沉渣厚度，验孔通过之后，在下设钢筋笼之后、浇筑混凝土之前再次测量沉渣厚度，确保沉渣厚度不超过设计要求。

4、施钻过程出现问题所采取的措施及对策

4.1 埋钻

4.1.1 避免埋钻所采取的措施

1)开钻前要充分研究地质报告，掌握地层情况，同时在施工过程中密切注意地层变化;2)操作手在深层钻进时要控制进尺;3)必须保证钻孔内泥浆面的高度，及时补充泥浆，避免坍孔;4)制作钻头时应注意钻筒尺寸;5)要注意钻机本身的及时保养和维修，避免因钻机出现故障而造成长时间停钻;6)调整好泥浆的比重和粘度，根据地层的变化情况，应随时调整泥浆稠度，砂层中泥浆适当调稠。使孔底能在一定时间内无沉渣，以保证设备偶然出现故障后有充分的时间排除，不致沉渣过多而迅速埋钻。

先秦时还没有“中国人民”这个词，当时“中国”和“人民”都是单独使用，词义也不同于今天。“中国”本意是指京城，如《诗经·大雅·民劳》云：“惠此中国，以绥四方。”《毛诗传》就训释为：“中国，京师也。”后来，“中国”也引申指中原地区、天下之中心等。

4.1.2 埋钻后采取的对策

1)测量卡钻深度，分析地层，分析造成埋钻的原因。

2)主要方法有钻头周围疏通法、护壁开挖法、钻孔旁打小孔径副孔等。

3)必要时可采用水下爆破的方式进行捞取钻具。

4.2 卡钻

4.2.1 避免出现卡钻所采取的措施

1)控制钻速，操作手精力集中避免吊绳放的过快;

2)遇到钻杆在施钻工程中偏斜，要立即根据地勘报告和进尺情况判断钻头所处位置的地层岩性，准确判断是否遇到探头石或滑落的孤石，及时采取措施，反转、慢提;

4)经常查看钻机稳固情况、校验钻杆垂直度，及时采取纠偏措施;

5)提钻经过护筒底沿时控制提升速度，遇到阻力，不要强行提拉，转动钻杆或反向转动钻具。

4.2.2 卡钻后采取的对策