论桥梁工程钻孔灌注桩施工技术与质量控制措施

2017-11-21成敏

绿色环保建材 2017年12期

关键词：孔内清孔护筒

成敏

新疆北新路桥集团股份有限公司

论桥梁工程钻孔灌注桩施工技术与质量控制措施

成敏

新疆北新路桥集团股份有限公司

作为桥梁结构最终的受力构件，钻孔灌注桩因其良好的适应性、较低的成本以及简单的操作等特点在现代公路桥梁施工中得到了广泛应用。受其自身属性的影响，钻孔灌注桩施工过程处于地下隐蔽状态，其施工技术复杂，工序连接紧密，质量控制难度较大，稍有不慎便会造成断桩、夹杂以及缩颈等病害发生，对桩身承载力与完整性造成影响。鉴于此，笔者基于理论知识的学习与实践经验的应用，以及对相关文献的参考，就桥梁工程钻孔灌注桩施工技术与质量控制措施进行简要分析，意于规范施工工艺，提高施工质量，实现安全运行。

桥梁工程；钻孔灌注桩；施工技术；质控措施

1 钻孔灌注桩工艺流程

场地准备→测量放线→护筒埋设→泥浆制备→钻机就位、钻进→清孔→成孔验收→钢筋笼制作、吊装→导管安放→二次清孔→混凝土灌注→成桩检测。

2 钻孔灌注桩施工（技术）要点

2.1 护筒埋设

护筒的主要功能是保持孔内水头高度（要求高于地下水位），增加孔内静水压力，以防孔内流砂与坍塌现象发生，另外，其还具有地表水隔离、孔口地面保护、桩孔位置固定及钻头导向等作用。护筒要求坚固耐用无漏水，一般由3～5mm钢板卷制，高2～4m，内径大于设计桩径200～400mm。护筒埋设时应高出水面100cm～200cm或地面30cm，且埋深不得小于1m，倾斜度≤1%，平面偏差≤50mm。

2.2 泥浆制备

泥浆稠度应根据钻孔方法与地质情况综合而定，过稀影响排渣能力与护壁效果，过稠消弱钻头冲击（对于冲击钻）功能，影响钻进速度。泥浆制备以优质粘土和膨润土为首要选择，其各项指标见下表1：

表1 钻孔灌注桩泥浆指标表

2.3 钻进施工

护筒埋设完成复位无误后架设钻机，控制对中误差≤50mm，并安放牢固无晃动、倾斜、位移。钻进施工过程中速度应从慢到快、力度应由小到大的钻进。需要注意的是，下钻过程中对泥浆泵开启时间需严格控制，约在钻头距离孔底50～80mm时方可允许启动，最好在冲洗液先循环2min后再启动钻机，并在钻进过程中控制好钻进速度。

钻进过程中对钻进土质需进行现场取样，当土质泥砂量较大时，说明为透水性较大的淤泥夹砂层，此时需要加入适量粘性土（或膨润土)提升泥浆稠度做好护壁工作；当为较好粘土层时，可适量灌入清水，利用孔内自造泥浆达到护壁效果，但均需控制泥浆比重在1.1～1.3范围内。

2.4 清孔

实施清孔的主要目的为清除孔底沉渣（或沉淀层），确保桩体承载能力，对于沉渣厚度（一般采用锤球结合手感判定）的控制，摩擦桩、端承桩、抗拔（压）桩分别为不大于100mm、50mm与200mm。清孔一般分两步实施，即成孔后进行第一次清孔，钢筋笼与导管安装完成后进行第二次清孔，常用方法有淘渣法、抽浆法与换浆法，清孔应快速连续，其过程需保持孔内水头高度，以防因低于地下水位而发生塌孔。清孔完成后泥浆指标：泥浆比重≤1.1，含砂率≤6%，胶体率≥90%，粘度17～20s。

2.5 导管安装

导管宜选内径20～35cm的无缝钢管，单节长度2～5m，使用前必须进行（接头）抗拉、承压以及水密试验，水密试验水压应≥最大孔深压力的1.3倍，承压试验水压应≥Pmax（管壁可能承受的最大压力）。现场连接安装时应确保密封圈完好、接头严密、顺直，安装长度应经实测孔深计算确定，并控制端头距离孔底30～50cm，以便首灌混凝土封底。

2.6 混凝土灌注

2.6.1 混凝土性能参数

①混凝土搅拌。为确保混凝土具有良好的流动性与保水性，在按配合比将各原材料倒入料斗后，搅拌加水分三步实施，即开始搅拌时加入30%的水，拌合均匀后再加入60%的水，最后在搅拌后期视情况（根据砂、石含水率适当调整）加入剩余10%的水，需要注意的是：第三次加水完成后须在60～90s内出料；②初凝时间控制。对于普通混凝土而言，其初凝时间为3～5h，该条件只能满足浅孔、小桩径灌注需求，而深桩一般在5～7h的灌注时间，因此需适量（试验确定用量）加入缓凝剂延长初凝时间不小于8h；③坍落度控制。为避免堵管、夹杂、断桩等现象发生，水下混凝土应加强对坍落度的控制，一般为180～200mm，具体应根据成孔深度、灌注气温、导管埋深、混凝土标高以及导管内径综合而定，导管内径≤25cm时坍落度取值200mm，导管内径＞25cm时取值180mm。

2.6.2 混凝土灌注

水下混凝土灌注分为首次灌注、连续灌注及后期灌注三步实施。①首次灌注混凝土用量需根据桩孔直径、泥浆比重以及导管底端距离孔底距离综合而定，灌注过程中为消除灌注阻力、混凝土用量及和易性等因素的影响而造成导管堵塞或泥浆离析现象，可采用拉动导管、提升起重力度、晃动料斗等方式进行调整；②连续灌注时如若出现间歇现象，则应拉动导管并检查孔门返浆情况，待返浆停止后继续灌注；③进入后期灌注过程时，由于孔内压力逐渐减小，致使混凝土密度出现不均匀现象，因此可采用落差调整的方式提升混凝土密实度与均匀性。

另外，混凝土灌注过程中导管埋深（埋入混凝土深度）应以2～6m为宜，且最小不得小于1m；导管应勤提勤拆，控制提管速度在3m/min左右；混凝土灌注高度应比设计桩顶高出至少50cm，以此确保桩头破除后桩顶混凝土密实无杂质。

3 钻孔灌注桩质量控制措施

3.1 桩孔缩径控制

桩孔缩径一般发生于软塑状亚黏土地层中，其控制措施为：①采用与钻孔直径匹配的钻头，并以气举反循环工艺实施钻孔，泥浆护壁利用不分散、高黏度、低失水率与低固相的膨润土实施；②钻进过程利用低钻压、中转速成孔，并实时控制进尺深度；③结合试桩工艺孔径检测与钻进参数匹配情况对正式钻进参数进行适当调整；④如若发生缩径，可通过对泥浆性能指标提高与失水率降低的方式稳定孔壁，同时在缩径段实施多次扫孔，确保成孔直径符合设计要求。

3.2 防堵管、断桩控制

（1）堵管一般因气堵现象导致，在混凝土满管下落时，导管内混凝土（或泥浆）面至导管口的空气被压缩，当导管外泥浆压力与混凝土压力处于平衡状态时便会出现气堵现象。气堵现象的防治措施为：首批混凝土灌注时，在泥浆面以上的导管中间需开孔排气，当首批混凝土满管下落时，空气可从孔口排出，以此消除堵管现象。

（2）断桩主要是因导管埋深不够造成，当导管拔出混凝土面或导管拔断时，便因形成泥浆隔层而出现断桩。控制措施：实时记录导管埋深，同时利用搅拌站浇筑方量校核测深锤所测混凝土面高程，确保导管埋深始终保持在4m（保守埋深）以上；对导管进行逐根试压以及接头抗拉试验，确保导管整体强度满足要求。

3.3 混凝土质量控制

（1）终孔前严格进行清孔，确保泥浆指标满足规范要求；（2）尽量保证各项工序连续作业，严格控制混凝土流量与下放速度，保持均匀的流量和流速。尽量缩短混凝土灌注间歇时间，如因不可避免因素出现短时间（0.5～1h）停灌，采用泵送灌注时应在储料斗内储满混凝土，同时间隔10min泵送两个行程，以此减少混凝土泌水率；（3）混凝土导管不宜埋置过深（在确保安全埋深前提下），拆除导管应迅速及时，做到勤测勤拆；（4）合理选择混凝土配合比，力求和易性、稳定性、可翻动性以及自密性表现良好。