钻孔灌注桩技术在桥梁施工中的应用

2018-03-28谢明军

四川水泥 2018年7期

谢明军

（四川公路桥梁建设集团有限公司海外分公司，四川成都 610041）

钻孔灌注桩是一种非常成熟的桩基础施工技术，在房屋建筑，水利工程，路桥工程等领域中应用十分广泛。在桥梁桥墩施工中，钻孔灌注桩常用，而且技术有保障，但由于施工环境较为复杂，稍不不慎就可能导致比较严重的质量与安全问题，所以探析其在桥梁施工中的应用，具有显著的现实意义。

1 钻孔灌注桩技术简介

钻孔灌注桩施工技术相当成熟，穿透力非常强，所成型桩基承载力高，可适应多种地质条件，适用范围非常广泛。但钻孔灌注桩工艺较为复杂，成本较高，有许多细节需要注意，稍有不慎就可能控制不好质量。

相比其他桩基础施工方法，如PHC管桩等，钻孔灌注桩有很多种施工工艺，可以适应各种地质条件，仅以泥浆护壁钻孔灌注桩为例，如果细分有40多种工艺，是钻孔灌注桩施工工艺当中的一个大类，它成功的关键在于泥浆。泥浆的循环方式上可分为正循环和反循环，而成孔方式则有旋挖、冲抓以及冲击成孔等。

2 桥梁施工应用钻孔灌注桩

桥梁施工环境通常比较恶劣，尤其是跨江（河、湖、海）桥梁，其基础施工条件非常复杂由于需要在水下钻孔，并完成混凝土灌注形成灌注桩，其难度相对较大，其中相当关键的一点在于施工平台的建立，这是桥梁基础施工中非常关键的前提条件。下文以某桥梁工程5#桥墩施工为例进行探析，该工程按照以往的成功经验，设计要求以及地质勘查报告给出的数据资料，桩基础施工采用泥浆护壁钻孔灌注桩，具体成孔方法选择正循环冲击钻冲孔。5#墩处于深水区，施工平台为钢栈桥加浮世平台的组合。

（一）钻孔灌注桩工艺简述

泥浆护壁钻孔灌注桩施工工艺，复杂程度相对较高，但十分成熟，而桥梁工程中由于要在水下环境作业，复杂程度更高，具体可归结为以下几个工艺要点，包括但不限于钻孔平台的搭建、测量放样、护筒、钻孔、清孔、钢筋笼、砼灌注（水下）。虽然这样归结起来看似比较简单，但实际其中涉及很多细节方面的内容，如泥浆制备与回用，砼拌制与输送、施工平台的搭建等等。

（二）钻孔灌注桩施工要点

1.施工准备

基于上文提及的施工工艺来看，桥梁钻孔灌注桩施工前期，必须要注意以下几个关键节点。这几个节点若没有做好，对于后续施工以及质量控制影响巨大。

第一，施工场地。水中桩基的施工场地由于涉水，需要考虑水深，成本等因素制定最优化的施工平台，通常比较常用的方式为吹沙筑岛（浅水），围堰以及沉箱（深水），当然这些并不是固定的方式，本文研究对象由于5#墩处于深水区，场地限制非常大，为保证施工的顺利，设计采用钢栈桥+浮世平台的组合，先期利用工字钢、钢管桩、槽钢、花纹钢板等搭建主线钢板桥，随后利用钢浮箱拼接为浮世平台方便在主线桥上搭建具体桥墩施工的支线钢栈桥。

第二，泥浆。在泥浆护壁钻孔灌注桩施工中，泥浆非常关键，它在钻孔过程中起一个保护孔壁的作用，也方便清孔和钻孔。泥浆植被通常采用水、粘土以及添加剂等材料。其中水必须洁净，不能有杂质，PH值通常为7～8，粘土需要达到25以上的塑性，至少要含50%的0.0005mm粒径颗粒，相对密度应在1.1～1.5范围内。添加剂则根据具体情况选择有机或无机添加剂。泥浆制备好必须检查比重、粘度以及含沙量，必须保证符合要求。

第三，测量放样。测量放样定位桩位，实地放桩。由于桩位在水下，不好做标识，一般需要在施工平台完成后进行放样，将桩位标识在平台上。测量时一般采用全站仪，测量成果必须准确，放样前必须对施工图纸给出的坐标进行核对，实地放桩前必须对其进行核算。放样成果在具体施工前还需进行复核，以确保放样正确。放桩中心点与设计误差一般不能超过2cm。

第四，混凝土配置。灌注桩成桩的关键是混凝土，必须要满足泵送要求，强度也要合理。桥墩基础混凝土至少应满足以下条件，水泥使用普通硅酸盐水泥，强度等级42.5级、用量370kg/m3以上，初凝时间2.5h以上。粗细骨料方面，选用级配良好的天然中粗砂和坚硬碎石或卵石，粒径不宜超过40mm，且不超过钢筋净距四分之一、导管内径的六分之一。水下用砼，应适当加入外加剂，用于加强砼和易性及缓凝。

2.施工过程

第一，钻机平台的搭建。平台需要承担相应施工机具、人员、材料等施工荷载，高度要合理，刚度要合适，必须架设平稳，不能有位移、倾斜和沉降。本研究对象采用钢栈桥和浮世平台。在主线钢栈桥的基础上利用钢浮箱搭建的浮世平台搭建支线钢栈桥。利用多根钢管桩嵌入基岩支撑钢栈桥，配合贝雷梁、工字钢、槽钢、花纹钢板搭建施工便道，并形成施工平台。由于本研究对象中钢管桩长度较大，且入岩较深，需要引孔，此时利用浮世平台在其中采用旋挖钻机引孔。

第二，钻孔。本研究对象为正循环冲孔，钻孔的关键在与根据地质条件调整冲程。本研究对象面临卵砾石覆盖层、覆盖层与基岩交界面以及岩层三个层次的冲孔。首先在卵砾石覆盖层上冲孔，较为复杂，因为其上下层区别较大，上层松散，而下层相对密实。在冲孔时上部需要采用低冲程，缓慢冲孔，或中途遭遇孤石，则适当提高冲程，破坏孤石，如果这类石头出现在孔壁，则需要查明具体位置，采用回填的方式反复冲孔回填直至完整穿过该位置。进入该层下部增加冲程（0.6～0.8m,30～40次/h），同时控制泥浆比（1.40～1.50g/cm）。其次，覆盖层与基岩交界面冲孔，这个层次容易发生钻头晃动的情况，当发现主钢丝晃动，表明基岩面倾斜，需要及时纠正，防止偏孔，此时可以低冲程，加回填的方式反复冲砸直至水平后，调整冲程冲击基岩层。当冲孔至护筒底部时需要注意，此处容易塌孔或串孔，应采取上述方法，回填，冲孔反复进行，回填材料为红土（含卵石、浅石），回填高度2，则冲孔深度1。反复进行直至护筒底部位置孔壁稳固。如果效果不好，可在泥浆中加入一定比例的水泥浆，提高强度。最后，当穿越基岩，进入风化层。此时冲孔较为简单，进尺一般可到1～2m，此时关键是要控制泥浆性能。

第三，清孔。当钻孔至设计孔深，停钻孔，不停泥浆，利用泥浆完成第一次清孔。而当钢筋笼安装完成和混凝土灌注这一段时间间隔较长，在钢筋笼以及混凝土导管安装完成后还需要进行第二次清孔，使孔底沉渣符合要求，并且在此次清孔完成后30分钟内必须进行首批砼灌注。

第四，钢筋笼。钢筋笼可以交给专业加工厂生产，也可以在施工现场的钢筋加工场地上进行制作，关键是控制钢筋笼的制作质量，控制误差。而钢筋笼的安装，一般为吊装，安装时轻放，保护成孔，如遇问题必须停止安装，查找原因，排除后继续安装。安装完成固定。