钻孔灌注桩技术在黄屋屯新桥建设中的应用

陈木兰

(广西壮族自治区钦州钦南公路管理局，广西 钦州 535000)

0 引言

桥梁工程具有技术含量高、投资大等突出特点，是当前土木工程中的重难点之一。桥桩是整个桥体的承重结构，其施工质量、承载力及稳定性直接决定了桥梁的整体性能。钻孔灌注桩技术是目前桥桩施工应用最广泛的技术之一，具有噪音振动小、钻孔直径可调、地质条件适应性强等特点，施工质量容易保证，相关技术十分成熟。

1 工程概况

黄屋屯大桥位于广西钦州市境内，上跨茅岭江。原黄屋屯大桥于1985年建成通车，桥梁全长181.3 m，桥面宽9 m，上部结构采用11×16 m预制少筋微弯板组合Ⅰ型梁，下部结构桥台采用墙式轻型桥台，明挖扩大基础。经专业技术团队检测，最终对旧桥技术状况评定为四类，已无利用价值，需大规模改建。设计改建大桥长186 m，桥面宽12 m，上部结构采用6×30 m先简支后连续预应力混凝土小箱梁，下部结构桥台采用柱式台，桥墩采用柱式墩、桩基础；设计Ⅵ通航等级，大桥第三、第四跨为通航跨，净宽26 m，净高6 m，通航水位范围-0.63～5.2 m。

2 桥桩施工方案的选择

灌注桩是通过钻孔、挤土、人工开挖等方式在地基中形成桩孔，在其中放置钢筋笼并灌注混凝土，最终形成具有一定承载力的桩体承载结构。目前可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩、挖孔灌注桩三类，它们的优缺点对比如表1所示。结合本项目桥桩要求深度，只有钻孔灌注桩可满足深度要求，因此本工程选用钻孔灌注桩技术作为最终桥桩的施工方案。

表1 各类灌注桩优缺点对比表

3 钻孔灌注桩基础总体设计

3.1 整体施工方案设计

(1)根据现场勘测，本项目新建桥梁0#、6#台桩基可直接在桥头填筑平台进行钻孔施工(平台宽度以能摆放一台钻机，一个泥浆池为宜)。

(2)对于1#～5#墩，设计先在旧桥下游50 m处码头修筑便道至1#墩位，位于河岸上1#、2#、5#桩位的桩基可直接采用填土围堰平台进行钻孔施工。

(3)位于河道深水部分的3#、4#桩位桩基需要搭建钢平台才能进行施工，河中钢平台与岸边围堰平台用施工便桥连接，平台高度高于施工水位2 m以上(见图1)。

本工程水上钢平台采用钢管桩基础(φ550 mm)，贝雷片上部结构，顶部铺设工字钢轨道作为桩机行走平台。钢管桩间用Ⅰ30工字钢作为承重梁联接，分部梁作为单排单层的贝雷架结构，钢管间加固采用14#槽钢焊成的桁片焊接。

图1 桥桩编号位置分布示意图

3.2 设备和附属设施设计

(1)钻机。本项目使用冲击钻机钻孔，对地形要求少，且不受施工季节等因素影响，机型小、操作简单、钻进效率高、成孔质量好，还可根据桩径大小选用锤头[1]。

(2)护筒。本项目设计采用1 cm厚钢板焊接成钢护筒，要求护筒直径比桩直径大20～30 cm。为增加刚度，在上、下端和中部外侧各焊一道加筋肋。围堰平台护筒长3～4 m，钢平台护筒要埋入河床2 m、高出施工水位2 m左右。

(3)泥浆池。围堰泥浆池设计尺寸为4 m×2 m×1.5 m，利用挖掘机直接开挖。钢平台泥浆池用1 cm厚钢板焊接成钢箱，尺寸与围堰泥浆池一样，下部用5根钢管桩基础(φ550 mm)呈梅花状支撑，紧贴钢护筒摆放，泥浆池箱顶比护筒顶低1 m左右，在护筒位置开一个40 cm×40 cm口以排放泥浆。

4 钻孔灌注桩施工要点分析

4.1 钻孔施工

通过“孔口拉十字线法”对钻机进行定位[2]，钻孔过程中注意调整泥浆浓度，防止塌孔，并做好地质情况记录。

当钻孔达到设计要求后，先用1倍桩径、长度3 m左右的探孔器进行检查，如能顺利放到底部则符合要求；如在中间某位置卡住则需要重新填一些石料至该位置，然后重新钻孔，直至顺利放入探孔器为止。本项目采用“正循环换浆法”清孔[3]，清孔标准要符合相关规范要求。

4.2 钢筋笼施工

4.2.1 钢筋笼规格

新建桥梁桩基长度为28～40 m，要求制作钢筋笼时，其中第一节长度为12+12=24 m，第二节长度为(12±a)m。为增加钢筋笼骨架刚度，要求每隔2 m左右布设一道加强钢筋，同时安装超声波检测管。定位筋要求每隔4 m左右焊接在钢筋骨架上，上下层错开布置，每道4个，沿圆周对称布置[4]。

4.2.2 钢筋笼起吊、下放

在下笼时，先吊起第一节钢筋笼，吊至离孔口约2 m左右收紧顶端钢丝绳，使钢筋笼竖直，解除底部吊点，徐徐放入钻孔护筒中，利用设在护筒顶壁处的中心十字线进行定位，确保满足桩中心线要求，对位后用槽钢临时卡托于孔口；然后再用同样方法吊起第二节钢筋笼，使第一、第二节钢筋笼主筋对齐。此时还需加紧焊接主筋接头，并补齐接头处的螺旋筋，经验收后下笼。

4.3 灌注水下混凝土施工

4.3.1 灌注混凝土制备

本项目采用泵送混凝土形式进行水下灌注，要求其3 h坍落度≥15 cm，这就对混凝土的和易性提出了较高要求。混凝土配比直接决定了灌注质量，因此对各个原材料和技术指标有着严格限制，本项目灌注混凝土的具体规格见表2[5]。

表2 灌注混凝土技术参数规格表

4.3.2 混凝土浇注施工

混凝土浇注是桩基础质量的决定性因素。本项目采用刚性导管进行灌注，导管规格为φ25 cm，快速接头处设两道“O”形密封圈止水。水下混凝土灌注时需要特别注意：

(1)导管在使用前进行水密、承压、接头抗拉和球塞通过等试验，对施工人员进行导管拆装演习，以确保水下混凝土灌注顺利进行。

(2)灌注前检查孔底沉淀厚度d，要求d<5 cm 才能灌注。

(3)首批混凝土灌注时要求导管底口距离孔底为30～40 cm，并于储料底安放球塞，按导管埋深≥1.0 mm 来计算首批混凝土储量。

(4)混凝土灌注要连续进行，孔中水位要保持稳定。在灌注过程中应随时测量混凝土表面高度，做好记录，掌握埋管深度及导管提升量。确保导管埋入混凝土深度L在2～6 m，以防导管卡管[6]。

(5)灌注混凝土到桩顶后要预加一定高度(0.5～1.0 m)，待达到一定强度后于施工系梁前凿除。

4.3.3 混凝土浇注常见问题处理分析

在水下混凝土灌注过程中很容易出现导管进水和卡管事故，若处理不及时或不恰当会对桩基造成质量影响。下面针对这些问题进行应对措施分析。

(1)导管进水问题处理

发生导管进水的原因包括：首批混凝土储料不足、导管底与浇注面间距过大、导管接头不严、导管提升过猛使底口脱离原混凝土面。

若是因为前两种情况，则应将导管提出孔外，把散落在孔底的混凝土用空气吸泥机清除，重新下导管并灌注；若是第三种情况，可重新捅入导管续灌，但灌注前要将导管内的水和沉淀物用吸泥机排出。

(2)卡管问题处理

发生卡管问题的原因包括：混凝土质量问题(如坍落度过小、流动性差、搅拌不均匀等)、导管气堵、发生机械故障等。

若是前两种情况，可用长钢筋或吊锤冲击导管内的混凝土，或在导管上安装附着式振动器使其下落，如仍不落，则将导管提出孔外，将孔底混凝土用空气吸泥机清除，重新下导管灌注混凝土；若是第三种情况，应在机械事故发生时，上下拔动导管，使导管内混凝土全部落入下层混凝土内，组织人员抢修，待设备修好后，若未超过混凝土初凝时间，可继续灌注。

5 结语

钻孔灌注桩是目前水下混凝土灌注的主要手段，其配套技术成熟，可有效保证桩基础的施工质量。钻孔灌注桩技术包含钻孔施工、钢筋笼施工、混凝土浇筑施工三大部分，每个部分都彼此联系和影响，因此每一阶段必须要严格按照标准施工。黄屋屯新建大桥工程应用该技术后，其桩体承载力全部满足标准要求，合格率达到100%，取得了很好的经济社会效益。