市政桥梁工程基础钻孔灌注桩施工技术研究

2020-05-19陈贤涛

广东建材 2020年4期

关键词：护筒灌注桩桥梁工程

陈贤涛

（广东如一建设科技有限公司）

0 引言

市政桥梁工程是城市基础设施建设的重要组成部分，在桥梁工程的建设中，基础部分的施工对于工程项目质量具有关键影响。在市政桥梁工程基础施工过程中，钻孔灌注桩施工技术属于一种应用较为广泛的技术类型，在其应用过程中，需要充分把握其中的关键技术要点。

1 钻孔灌注桩施工技术概述

钻孔灌注桩施工技术是指在施工过程中，在基坑内部通过钻孔并放置钢筋笼、浇筑混凝土等方法制桩，增加结构强度的施工方式，在路桥工程施工等方面应用较为广泛，其中灌注桩可以根据成孔方法的区别分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩以及挖孔灌注桩等类型[1]。此种施工技术的主要优势在于成本较低、适用性强、抗震性能与承载能力高，能够适用于多数桥梁工程的施工。钻孔灌注桩施工技术的应用要点在于保持基坑平整，而对土质与气候条件的要求相对较低，因此可以应用于河道、海床位置的桥梁工程。应用此技术前，需要事先对施工现场土质条件与周边环境等因素作出详细考察，同时保证施工现场基层的平整度，确保灌注管桩与基坑保持垂直。并根据实际施工要求设置钻孔深度。钻孔灌注桩施工流程如下：

场地准备→桩位放样→埋设护筒→制备泥浆→钻架与钻机就位→钻孔→终孔并第一次清孔→安放钢筋笼并下导管→第二次清孔→混凝土浇筑→成桩

2 现阶段市政桥梁工程基础钻孔灌注桩施工技术要点

市政桥梁工程基础施工中应用钻孔灌注桩施工技术时，需要对其中的技术要点进行充分把握，以便提升工程质量。根据不同的施工步骤，主要包含以下技术要点。

2.1 施工准备工作

市政桥梁工程基础钻孔灌注桩施工开始前，应事先做好前期准备工作。在前期考察阶段应充分掌握施工现场工程地质与水文地质资料，充分了解地下管线布局等信息。对施工过程中所需钢筋、水泥、砂、碎石、泥浆等材料与机械设备进行质量检查。施工开始前，需确保相关技术文件与施工方案编制全部完成并通过审核，施工技术人员及操作人员全部到位，并进行技术交底，还要对工程质量、安全、工期与环保等要求作出充分明确。施工场地准备过程中，应确保施工场地平整，施工场地坡度应小于6%，同时要保证桩基所在位置的整洁度，对场地内杂物进行清理，开展钻孔桩桩位放样，可以采用全站仪坐标法对桩位坐标加以明确，并作出相应的标记。

2.2 埋设护筒

护筒在钻孔灌注桩施工过程中的作用主要包括固定桩孔位置、保护孔口、隔离地面水、防止塌孔与提高孔内水压力等，成孔过程中能够对钻头方向进行有效引导。护筒的制作材料一般包括钢材与钢筋混凝土材料两种，应根据工程具体需求作出合理选择，通常情况下钢制护筒厚度为4mm～8mm，钢筋混凝土护筒厚度为8cm～10cm，在护筒上部应设置1～2 个溢浆孔。护筒内径应确保大于钻孔桩设计直径200mm 以上，其中在采用回转钻机钻孔时应加大200mm～300mm；采用冲击钻与冲抓钻进行钻孔时应加大300mm～400mm。护筒的埋设过程中，埋设深度一般在2m～4m，深度的设置上还应充分考虑桥梁设计要求以及桩位的水文地质条件。为了防止孔口周围受到水浸导致塌孔，护筒顶面应超过地面0.2m～0.5m，高度上应满足孔内泥浆面高度要求。埋设护筒时可以采用挖埋、锤击、振动、加压等埋设方法，埋设过程中应避免孔口的开裂与倾斜问题，埋设结束后要对孔口周围进行分层填压夯实。

2.3 泥浆制备

钻孔灌注桩施工过程中，采取泥浆护壁对于提升桩基施工质量具有显著效果。进行泥浆制备时，需要对泥浆的组成成分加以准确控制。泥浆的制备原料主要包括水、粘土与添加剂。其中制备用水的PH 值应在7～8 之间，并控制好杂质含量。粘土或膨润土的塑性指数应大于25；粒径在0.005mm 以内；颗粒含量应大于总量的50%；相对密度在1.1～1.5 范围内。添加剂可以选择纯碱、丹宁、拷胶液等，能够起到促进颗粒分散、防止凝聚下沉、降低粘度等作用。制备过程中水土比例通常在l：l 左右。泥浆制备完成后应做好比重、粘度与含砂量的检测，确保符合工程要求。粘度上一般地层应在16～20s，松散地层为18～28s；新制泥浆含砂率在4%以下[2]。

2.4 钻孔及清孔施工

2.4.1 钻孔

在钻孔施工开始前，应事先安装好钻架与钻机。钻架确保能够承受钻具及其他辅助设备的重量，并保证钻孔过程中成孔中心能够对准桩位中心，同时保持钻架的稳定性，避免施工过程中出现沉降或位移。钻架安装就位后，应将底座用枕木塞实，顶部采用缆风绳进行固定。钻孔施工技术可以根据施工工艺分为冲击钻机钻孔、全套管冲抓成孔、正循环钻孔、反循环钻孔、旋挖钻机钻孔等技术类型。具体施工过程中应根据土质条件对成孔方式与所用设备作出合理选择。成孔方式与适用土质条件如表1 所示。

钻孔施工过程应根据施工工艺的差别选用不同的质量控制方法。例如在应用冲击钻成孔技术时，需要采用低锤密击施工方法，确保保持孔内泥浆面稳定，并采用必要措施防止发生扰动孔壁、塌孔、扩孔、卡钻、泥浆流失等事故。每钻进4m～5m 应进行一次验孔，同时在更换钻头前以及容易发生缩孔位置也应进行验孔并记录。冲孔时如果出现斜孔、梅花孔与塌孔等情况，应在处理完成后才能继续进行施工。而在应用正、反循环钻孔时，应根据泥浆补给情况控制钻进速度，保持钻机稳定。在钻孔达到设计深度后，应保证孔底沉渣厚度符合设计要求，设计未作要求的情况下，端承型桩沉渣厚度应在100mm 以内；摩擦型桩沉渣厚度应在300mm 以内。

表1 成孔方式与适用土质条件

2.4.2 验孔与清孔

开展验孔工作时，需要事先将测量绳捆绑于栓孔器顶部，并利用钢丝将栓孔器向井底下方，在栓孔器到达井底后通过米尺对桩基中心与钢丝强间距离进行测量，而后除以测绳读数求出孔斜率[3]。其中，要利用钢尺对桩基平面位置作出确定，确保孔中心平面位置不超过50mm；倾斜度＜1%同时不超过50cm；孔径应大于设计桩径，孔深超过设计深度50mm 以上。在验孔合格后可以采用换浆法进行清孔工作，向孔内压入比重为1.03～1.10 的泥浆，对原有泥浆进行置换，并保证置换后泥浆粘度在17～20s，胶体率＞98%。置换过程一般需要3～5h，最后应对比重进行检测，确保含砂率＜2%。清孔完成后需要立即开展钢筋笼下放施工。

2.5 钢筋笼与导管安装

进行钢筋笼的制作时，需要充分重视钢筋接头施工，施工过程应确保符合JGJ 107－2016《钢筋机械连接通用技术规程》的规定。接头钢筋截面的面积应小于总截面面积1/2，同时在进行连接时，混凝土保护层厚度也应确保符合规定，连接间距不应小于钢筋直径。钢筋笼制作完成后，应采用两点吊装方式进行吊装，其中第一吊点应位于骨架下部，第二吊点位于骨架中部。起吊时按照先起吊第一吊点，后起吊第二吊点的顺序进行。在吊放钢筋笼入孔时，应避免与孔壁发生碰撞，就位后应采取加固措施对钢筋笼进行固定。导管安装时应选用直径20cm～30cm、节长2m 的导管，确保导管内壁光滑、接口密封性良好。导管轴线偏差应在孔深的0.5%以内，同时不超过10cm。安装前应对导管性能进行测试，确保不存在漏水现象。在钢筋笼下放结束后对导管进行连接并下放，深度在导管口底部距离孔底0.3cm～0.5m位置。吊放应尽可能保证导管垂直，并且位于孔中间位置。

2.6 混凝土施工

混凝土施工主要包括混凝土的配比与灌注两部分。其中应用于灌注桩的水下灌注混凝土应选用预拌混凝土，骨料粒径应在40mm 以内，坍落度在180mm～220mm范围内。在进行灌注前，应事先进行二次清孔，对桩底部沉渣进行清理。开始灌注混凝土时导管底部至孔底距离应在300mm～500mm；导管首次埋入混凝土灌注面以下不应小于1m，并且导管埋入混凝土深度应处于2m～6m范围内。在灌注水下混凝土过程中，需要保证连续施工，对提拔导管速度进行控制，应注意避免将导管提出混凝土灌注面以外。桩顶混凝土浇筑完成后应高出设计标高0.5m～1m，确保桩头浮浆层凿除后桩基面混凝土达到设计强度。此外，混凝土浇筑后应对温度进行合理控制，在气温低于0℃时应采取保温措施，而在气温超过30℃时应适当采取缓凝措施。