桥梁施工中的桩基嵌岩桩技术

张明扬

（石家庄市公路桥梁建设集团有限公司，河北 石家庄 050000）

0 引言

桥梁工程建设广泛采用桩基础形式，在岩层发育地区或桩长较大时会使用嵌岩桩。因此，对成孔施工提出了很高的要求，必须根据工程实际情况，并结合现场施工条件，采用适宜的施工技术，在施工中进行严格执行和控制，以保证最终的成孔质量，为桥梁下部结构施工奠定良好基础。

1 工程概况

某桥梁工程基础采用桩基础，共42根，桩径分为两种，分别为2000mm和2500mm，均按嵌岩桩设计。设计采用旋挖入岩方式成桩，嵌岩深度最大可以达到6.3m。施工时，通过多次测定严格控制成孔垂直度，使桩位偏差与桩身垂直度实际偏差均能满足设计与相关规范提出的要求。施工使用旋挖机，在岩层成孔过程中主要采用先碎后磨措施，即先利用牙轮筒钻按照梅花形进行打孔，使基岩碎裂，然后利用直径与桩径一致的捞砂钻取出已经被磨碎的花岗岩，进尺周期确定为1m。以下结合该工程实际情况，对其嵌岩桩施工技术进行分析介绍。

2 施工工艺流程

施工需严格按照以下工艺流程进行：控制点测放→场地平整→桩位测放→护筒埋设→开钻前准备，如供、排浆系统与电缆和水管等的现场铺设→钻头和钻杆对点→土层钻进，泥浆循环系统介入→中风化与微风化层钻进，其间做好孔深、孔位及孔斜的测量→清孔，并确定孔底沉渣厚度→钢筋进场并制作钢筋笼，然后将钢筋笼吊放到桩孔内，最后在孔口处焊接吊筋→再次检查孔底沉渣厚度，若有必要需进行二次清孔→导管与贮料斗安装→混凝土进场并检测，经检测确认合格后，方可开始灌注→护筒拔出→空桩段回填[1]。

3 施工操作要点

3.1 施工准备

施工开始前，应做好以下各项准备工作：

（1）现场组装旋挖机械，依据场地的地质条件配置钻头类型，并确定适宜的钻头数量。

（2）为使桩孔保持垂直，对桩位以外的施工长度均采用强度等级为C30的混凝土进行硬化处理，层厚按照30cm控制。

（3）泥浆配制完成后，其各项性能指标都能满足相关规范提出的要求。

（4）为确保施工顺利完成，需做好以下设备配置工作：准备两台SR360大型旋挖机用于钻孔施工；准备牙轮筒钻、螺旋钻及嵌岩捞砂钻各2个，用于土层和岩层的钻进施工；准备25t与50t汽车式起重机各1台，用于钢筋笼吊装施工；准备1台Sokkiaset4110R型全站仪，用于桩位的现场测量和放样；准备1台10m3空气压缩机，用于二次清孔；准备1套300mm导管，用于混凝土灌注施工；准备1套DN20镀锌管，用于二次清孔；准备1台测斜仪，用于桩孔垂直度实时检测[2]。

3.2 桩位测量

由测量专业的人员借助全站仪将桩位准确放出，同时按照十字拴桩法进行必要的标记，并对放出的桩位予以有效保护。桩位测量是否准确直接决定后续施工质量，因此，必须引起相关人员的高度重视，保证桩位测量结果的准确性。

3.3 护筒埋设

在埋设护筒的过程中先根据护筒大小挖坑，然后将坑的底部填平，经检查合格后开始下放护筒，护筒应保持垂直和周正。在护筒周围使用黏土进行填筑，并将其分层夯实。护筒高度按6.0m严格控制，护筒的内径需要比钻头直径大100mm，并需要在上部设置溢浆口，应比地面高0.3～0.6m[3]。

3.4 钻机就位

在钻机对准孔位的过程中，借助十字交叉法使钻机与孔位完全对中。将钻机与孔位完全对准后，由现场操作人员开启定位系统进行定位记录，并对钻机进行必要的重新校正，完成校正的桩位不能发生移位。

3.5 旋挖钻进

因工程所用桩基的桩径相对较大，且微风化花岗岩层的强度也很大，原地面和岩层之间的距离可以达到50m，所以必须选择适宜的钻头与钻进方式。在黏土层、粗砂层与全风化花岗岩层中，均使用单层底板土层钻头或螺旋钻头进行施工；在进入中风化与微风化花岗岩层内后，先利用牙轮筒钻以梅花形对基岩进行破碎，然后再借助嵌岩捞砂钻取出碎裂的花岗岩[4]。

3.6 垂直度检测

采用以下两种方法对成孔垂直度进行检测：在孔深达到设计要求后，于孔口处对桩位进行重新测量和放样，对准钻头后，使钻杆沿已经形成的桩孔逐渐下放到桩孔的底部。其间观察控制室中各类仪表盘的实际读数，以此确定钻杆垂直度发生的变化，如果垂直度的变化超出允许范围，则要及时进行修孔；按照适当的比例随机抽取桩位，在成孔之后借助测斜仪测定桩孔的实际垂直度[5]。

3.7 钢筋笼吊装

因钢筋笼的直径与自重都很大，所以吊装时应避免其发生弯曲与变形。本次分别借助两台汽车式起重机采用三点起吊的方式起吊。在钢筋笼吊放时，需要完全对准孔位，防止与孔壁之间发生碰撞，实现自由落下，待钢筋笼就位并检查确认无误后将其固定。

3.8 清孔

孔底沉渣主要通过二次清孔来控制。其中，第一次清孔需在将钢筋笼下放到指定位置后借助捞砂钻实施捞渣；第二次清孔是指在将导管安装完成后通过气举反循环实施清孔，确保孔底沉渣厚度达到要求，以免由于孔底沉渣厚度过大导致断桩。其中，气举反循环清孔需按照以下流程进行施工：清孔前做好各项准备工作→在桩孔内下入钢筋笼和导管→插入风压管并与空压机相连→下放渣篮→开启空压机开始清孔→经检查确认清孔达到要求后，停止清孔，准备进行混凝土灌注。

3.9 混凝土灌注

（1）灌注时使用的混凝土要有适当的和易性，且坍落度应保持在180～220mm范围内。

（2）混凝土灌注开始后务必严格控制首次灌注量，确保导管底部进入混凝土液面以下至少0.8m；在连续灌注时，导管下端应始终处在混凝土液面以下2～6m范围内，整个过程均不允许导管从混凝土液面中离开。

（3）对最后一次混凝土的实际灌注量也要进行严格控制。如果桩体上部存在空桩段，则需要按照1.0～1.2m的高度进行超灌，以此保证实桩的长度与桩头强度。

3.10 质量标准

桩径在1000mm以内的桩径偏差不能超过-50mm，边桩桩位偏差不能超过桩径的1/6，且不能超过100mm，中间桩的桩位偏差不能超过桩径的1/4，且不能超过150mm；桩径超过1000mm的桩径偏差不能超过-50mm，边桩的桩位偏差不能超过100mm+施工现场地面实际标高和桩顶设计标高之间距离的1%，中间桩的桩位偏差不能超过150mm+施工现场地面实际标高和桩顶设计标高之间距离的1%。

4 质量保障措施

（1）钢护筒中的泥浆液面要比地下水位略高1.0～1.5m；在混凝土灌注前，应先在孔底浇筑相对密度不超过1.25、含砂率不超过8%且黏度不超过28s的泥浆，厚度按500mm控制。

（2）为使成孔的垂直度达到要求，可采用下列几项措施：一是采用旋挖机进行成孔时，通过对仪表盘实际读数的观测确定钻杆实际垂直度，若超出允许偏差，则应对钻杆予以校正；二是在桩孔的深度达到设计要求后，于孔口处对桩位点进行重新测量和放样，将旋挖机的钻头与桩位完全对准后，开始按照从上到下的顺序下放钻杆，其间根据仪表盘读数控制垂直度，若垂直度超差，应立即用钻头实施修孔；三是对成型的桩孔进行抽检，借助测斜仪对桩孔的实际垂直度进行测量。

（3）因本次在原地面实施成桩施工，所以需要通过严格控制吊筋实际长度起到对钢筋笼实际标高进行严格控制的作用，确保实桩所在位置准确无误。对吊筋的长度进行计算时，应充分考虑护筒顶部实际标高与吊筋焊接或搭接的长度及高度等有关因素，保证吊筋长度合理，使钢筋笼的固定达到牢靠，防止在混凝土灌注过程中发生上浮等现象。

（4）为进一步防止混凝土灌注时钢筋笼产生上浮，对钢筋笼底部0.5～1.0m之内的主筋弯折15°，形成锥形，以此增强底端和混凝土之间的握裹力。

5 结语

综上所述，采用以上技术方法实施嵌岩桩施工，与传统冲孔方式相比，缩短了近60d的工期，对减少项目管理方面的成本与加快整个基础施工进度都有重要作用，可以为建设方创造可观的社会效益和经济效益。此外，由于采用小钻对基岩进行打孔碎裂，然后利用大钻进行磨碎出渣，以此减少对钻头造成的磨损，延长钻头使用寿命。目前，该桥梁桩基施工已经完成，在整个施工过程中均没有发生安全事故，使施工进度得到保障，且质量优良，得到建设方及监理方的一致认可，可为同类桥梁工程提供参考。