公路桥梁钻孔灌注桩施工技术研究

2023-01-09李金柱

交通建设与管理 2022年2期

关键词：加强筋孔口护筒

李金柱

（秦皇岛路桥建设开发有限公司，河北秦皇岛 066000）

0 引言

钻孔灌注桩在公路桥梁工程中的应用十分广泛，而在实际工程施工中，为了达到预期的质量目标，还需要根据工程实际情况和设计要求，制定专门的施工技术，同时还要在现场施工中严格执行，关注每个施工要点。

1 工程概况

某桥梁上部结构形式为连续箱梁，下部结构包括柱式墩、柱式台与钻孔桩。其中，钻孔桩共32根，桩径均为150cm，不同桥台与桥墩的桩长有所不同，0#台和3#台的桩长相同，均为40m，1#墩和2#墩的桩长相同，均为45m。

2 施工工艺

2.1 护筒制作与埋设

护筒用钢板制作，其厚度以不会由于埋设挤压而发生变形确定，直径要比设计确定的桩径大至少20cm，单节护筒的长度为1.5m。将护筒埋设好以后，其顶面应比施工时的水位略高2m，同时还要比地面高0.3m，在护筒的周围填入填土，避免渗漏[1]。

2.2 钻孔

（1）钻孔开始前，先安排人工进行探孔，确定下方是否存在管线，经探测确认没有管线存在后，才可开始钻孔[2]。

（2）在钻孔过程中，钻孔中的水位应始终比筒外高1.0～1.5m，钻头的提升与下落速度都应保持均匀，不可突然变速。钻孔产生的土不可在孔周围长时间、大量堆积。在钻孔开始后，应先向上提起钻杆，以此在护筒中进行打浆，然互开启泥浆泵使泥浆开始循环，在泥浆达到均匀后即可开始正式钻进[3]。

（3）钻孔应一次性完成，中途不允许停顿。钻孔时的进尺要严格控制，在到达护筒底部时，应采用抵挡慢速，确保护筒底部形成坚硬泥皮，保证最终的护壁效果。在钻进到护筒底部下方1m的位置后，方可根据土质采用正常的速度进行钻进。钻进时应经常性确定土层情况与变化，按2m的单位进尺捞取钻渣，以判断实际土层情况。

2.3 成孔

将桩孔钻进到设计要求的标高后，由监理工程师对孔径、孔深与孔斜进行严格的检查，其中，孔深与孔径都不能比设计要求的值小，而垂直度应不超过1%。若成孔检查时无法将检孔器顺利放到孔底部，则要向上适当提起钻杆实施扫孔，直至监控器可以顺利放到孔底。孔位中心位置的偏差不能超过100mm，孔底沉渣厚度不能超过100mm，清孔完成后流出的泥浆，其相对密度应为1.03～1.10，黏度应为17～20Pa·s，含砂率不能超过2%，胶体率应达到98%以上。

2.4 一次清孔

清孔的目的在于将孔底沉渣清除干净，尽可能减小沉渣的厚度，避免由于孔底沉渣厚度过大导致桩柱承载力降低。清孔方法为换浆法，先将钻头提高到与孔底相距10～20cm的位置持续空转，然后以中速向孔内压入纯泥浆，以此换出孔内含有大量钻渣的泥浆。完成一次清孔后，孔底沉渣厚度应小于10cm。

2.5 钢筋笼制安

钢筋笼制作过程中，应先按照设计要求的尺寸制作加强箍筋，并将主筋位置准确标出。将主筋放到工作平台，将加强筋设置位置准确标出。在焊接过程中，确保加强筋上任意一个主筋标记都能和主筋中部标出的加强筋设置标记对准，将加强筋扶正后，利用直角板对加强筋和主筋实际垂直度进行校正，最后通过点焊固定。将主筋上的加强筋焊接好以后，利用专门的机具对骨架进行转动，采用以上方法对其他主筋焊接好，之后将骨架吊起放到支架上，将盘筋套入，根据设计要求的位置将螺旋筋放好并与主筋绑扎牢固。

在入孔焊接对接过程中，应先在孔口处挂好钢筋笼，然后吊装第二段，采用单面搭接焊的方法进行连接，以此逐段焊接与下放。将钢筋笼吊入到孔内以后，检查并校正钢筋笼的轴线位置与实际垂直度，以免发生扭转变形，在钢筋笼到达设计要求的标高后，通过调整使钢筋笼处在桩孔的正中心。在钢筋笼的上部应适当增加一些配重，避免钢筋笼发生上浮。另外，在钢筋笼定位以后，需在2.5h以内进行混凝土的浇筑，以免发生坍孔。向孔内吊装钢筋笼的过程中，注意不能和孔壁发生碰撞，同时注意不可将孔口处的泥土等杂物一同带入到孔内。若入孔不顺利，应查找原因，不可强行将钢筋笼插入到孔内。

在吊放钢筋笼之前需按照工程的设计要求，将声测管焊接到钢筋笼上，为日后的桩基检测提供便利。声测管的布置要按照三等分的原则进行，同时顶底部应分别超过桩基0.5m，可以按照6m的长度分节，接头与顶底部都应填塞紧密，以免泥浆与混凝土将管道堵塞。

2.6 导管插入

导管主要采用钢管，其内壁应保持光滑和圆顺，单节长度为3m。此外还要预备长度在0.5～2.0m范围内的短管。导管之间的连接采用丝扣或法兰螺栓进行，在接头部位要用橡胶圈进行密封，同时在灌注混凝土之前还要做好水压试验，以确定接头是否密封。

2.7 混凝土灌注

该工程混凝土首批灌注量经计算等于2.6m2。将首批混凝土灌注完成后，继续连续灌注，不允许中断。灌注时，孔内应有足够水头高度，并使导管实际埋深处于2～6m范围内。灌注的同时对孔内混凝土液面实际高度进行检查，并根据具体的结果对导管的实际埋深进行适当调整。混凝土中的导管，由于存在一定超压力，所以会使孔内混凝土液面不断上升，上升的速度应达到2m/h以上。灌注的同时对钢筋笼是否上浮进行检查，若上浮，应增加钢筋笼顶部的配重。为避免钢筋笼由于混凝土灌注发生上浮，可采取下列几项措施：适当增加导管的实际埋深，减小灌注速度，以此降低混凝土给钢筋笼的冲击力；在孔内混凝土液面到达钢筋笼底部向上1～2m的位置后，向上提升一段导管，即减小其埋深。实际的灌注高度要比设计确定的桩顶标高高出1m左右，在桩孔内混凝土的抗压强度不低于5MPa后，拆除护筒。在整个灌注施工过程中，应安排专人对导管的实际埋深进行测量，并填写好各项施工记录。

3 施工可能产生的问题与解决方法

3.1 坍孔

钻孔时孔内水位骤降，在孔口处产生很多水泡，且出渣数量增多，进尺缓慢甚至停止。如果产生坍孔，将无法继续钻孔，否则引起掉钻和埋钻。导致坍孔发生的原因为：成孔速度过快，泥浆护壁未能及时形成有效的泥膜，所用护壁泥浆的密度或浓度较小，无法起到应有的护壁作用；护筒埋设深度不足，下端孔口松软，受孔内水压作用产生漏水；钻孔时钻机与护筒直接接触，因受到振动作用导致孔口坍塌。坍孔的处理方法为：若为孔口坍孔，则可通过增加泥浆的浓度对水位差进行控制；若坍塌仍不能停止，则应立即将护筒拆除，同时对已经形成的钻孔进行回填，再重新进行护筒埋设，此时注意需将护筒周围土体完全夯实，以免钻孔时再次发生坍孔。对于孔内坍孔，应向孔内填筑砂与粘土的混合料，在填料达到密实后重新钻进。

3.2 断桩

断桩是指桩身混凝土灌注时混凝土中混入砂砾或泥浆，导致混凝土变质或截面受损，最终使桩无法达到受力要求。引起断桩的原因有：首灌量未能达到要求，即没有将导管的底部完全埋住；混凝土的坍落度不足，或所用石料的粒径超标，使导管堵塞；导管渗漏使混凝土中混入泥浆；混凝土灌注时导管埋深不足，在向上拔管时导管的底部与混凝土脱离。断桩一旦发生，应先将钢筋笼提出，然后用冲击钻冲碎完成灌注的部分，再重新对这部分进行灌注。若断桩发生在地表以下5～10m范围内，则可开挖后进行接桩。若断桩无法处理，应立即上报设计单位，并尽快制定补桩方案。