基于不良地质条件下的钻孔灌注桩施工技术研究

2023-01-13刘庆术王科玄娄金超许少杰

建筑与装饰 2022年5期

刘庆术王科玄娄金超许少杰

北京市建设工程质量第六检测所有限公司北京 100076

引言

大部分的钻孔灌注桩施工过程中都会遇到人工杂填土、粉质黏土、溶洞或者砂质泥岩等各种复杂的地质状况，由于影响承装的因素非常多，任何一个环节出现问题都会影响到整个工程建设的质量。所以，需要对承装质量进行精准的控制，在成桩过程中很容易受到桩孔倾斜、桩底沉渣超厚等质量问题的影响，进一步影响到桩基的承载能力。所以，在实际施工过程中，必须针对影响成桩质量的因素进行精准的控制，严格按照标准的施工流程进行作业，从根本上提高钻孔灌注桩的施工质量。

1 工程概况

某大桥设计总长为4170m，在桥梁工程设置32m和24m简支梁，连续梁3孔。由于整个桥梁的规模相对较大，对于基础施工质量也有着较高的要求，在施工过程中使用墩台混凝土为30562m3，连续梁混凝土1265m3，由两个作业组分别进行施工，钢筋笼需要在现场进行制作，使用吊车设备经过吊装以后进入到孔内[1]。

1.1 本项目所处区域的地质情况

该桥梁工程施工现场地貌为河流冲积平原，地势整体比较平坦，存在大量的农田等场所，主要以白河沙为主，地表水非常丰富，在桥梁尾端以丘陵为主，伴随着部分缓丘，施工区域内其高差普遍为1.5～15m，施工现场大部分为冲积平原地带，地表被第四系覆盖，整个桥梁的下伏基由燕山区侵入岩和侏罗纪岩层地基组成。

1.2 不良地质及特殊软土

第一，在施工现场有大量的软土区域，包含软塑状淤泥质黏土，且含有部分软塑粉质黏土，这些都是典型的软弱土层，其承载能力和强度相对较低，由于受到施工荷载以及开挖等因素的影响，地面出现了不均匀沉降以及坍塌等一系列施工问题，所以在施工过程中需要引起高度关注。第二，该桥梁工程施工过程中遇到熔岩地域，频繁的地下活动下，岩基出现了发育溶洞，严重影响了周围岩体的稳定性，其承载能力相对较弱，所以也需要引起施工方的高度关注。因此，在本工程项目中使用钻孔灌注桩施工技术。

2 钻孔灌注桩技术

2.1 施工准备

在正式开始施工之前，需要对水准点和导线点进行再次勘测，确保其与设计部门的数值相一致，严格按照施工现场的状况对其进行加密。结合现有的测量资料对高程点和桩位进行放样，通过测量引出4个以上的护桩，确保护桩位置设置的科学性，并不会受到钻孔的影响，使用混凝土进行浇筑。

2.2 护筒埋设

①护筒采用10～12mm钢板制作，直径1m，上部做1～2个溢浆孔，埋置深度可根据地表土质特征进行选定，护筒埋置深度不小于3.0m，以达到稳定孔口土体的目的。②护筒定位前应先对桩位进行复核，然后以桩位为中心，定出相互垂直的十字控制桩线，并作十字栓桩控制。③钻机就位后，先钻一个比护筒直径略大的孔，深度比护筒略浅50cm，然后将护筒吊放入孔内采用旋挖钻机将其压入，护筒周围孔隙填入土并夯实，同时用十字线校正护筒中心及桩位中心，使之重合一致，并保证其护筒中心位置与桩中心偏差小于20mm。④埋设护筒顶应比原始地面高出200mm，以达到控制地面渣土及浆液流入孔内的目的，护筒周围用黏土分层夯实[2]。

2.3 成孔阶段

钻进过程中需要进一步控制好钻进的速度，特别是护筒脚处，使用低挡慢速进行钻进，确保在脚处形成坚固的泥皮，当到达角处下2m的位置时，可以使用正常的速度进行钻进。如果土内出现漏浆的现象，需要立即提起钻具，向孔内回填黏土，将黏土挤入孔壁堵住漏浆的孔隙，稳定住泥浆以后继续进行钻进。如果钻进的过程中出现倾斜的现象，还可以使用低速往复的方式进行修正，如果修正效果不好，可以在孔内回填粘土块，直到0.5～1m的位置，然后再进行重新钻进。钻进过程中出现塌孔的现象，需要立即停止钻孔工作，并且回填粘土块来加大泥浆的比例，等孔壁稳定以后进行再次钻进。针对有倾斜软硬地层进行，钻进时可以吊住钻杆，使用低速钻进的方式。在钻孔过程中如果遇到流沙、流泥相对比较严重，而且地下水位较高的区域，可以使用比重、胶体率较大的优质泥浆，或者在泥浆中加入粉土块碎石，将其挤入孔壁内，等到水泥浆充分凝固以后再次进行钻进。如果钻孔过程中遇到溶洞，首先需要探查溶洞的大小，有无地下水出现。如果孔洞相对较小，浆液流失相对较小，可以一边补充浆液一边施工；如果孔洞较大，产生的泥浆流失量也较大，需要立即提升钻头，防止出现孔壁坍塌的现象，并且及时向孔内回填黏土或者袋装水泥，使用钻头旋转向下施压，保证黏土和水泥形成混合浆液，将其压入到溶洞内进行堵漏，等水泥进行彻底的凝固以后，再次进行钻进。

2.4 清孔

到达设计的钻孔深度以后，经过仔细检查合格后可以进行清孔处理，一般来说，清孔处理主要选择取碴筒取捞碴的方式，需要及时补充足够量的泥浆，防止出现塌孔的现象。当孔底沉淀层的厚度超过技术要求时，需要再次进行清孔处理，清空以后泥浆的含砂率、比重都能够满足施工技术的相关要求即可。

2.5 钢筋笼制作、安装

制作钢筋笼之前，首先需要将施工中用到的原材料全部运输到施工现场，利用模板进行分段制作，在制作主筋之前，首先需要将原材料进行有效的处理，防止出现局部弯折的现象。一般来说，制作主筋的时候使用整根钢筋为宜，而且保证钢筋接头错开，其间距至少要达到35d的标准，根据工程项目建设的要求需要至少达到50cm。为了能够进一步提高钢筋笼焊接和绑扎的稳定性，需要确保焊缝的保和度，完成钢筋笼的分段作业以后，将其运输到施工现场，在下放的时候，还需要采取有效的连接措施。完成分段制作以后，对钢筋笼进行搭接焊处理，搭接的区域需要向内弯折，严格按照结合钢筋轴线一致的原则，单面焊接的长度需要达到10d及以上的标准，双边焊需要至少达到5d的标准。

2.6 安装导管

施工过程中，需要结合钻桩的直径以及混凝土的浇注速度来确定好导管的直径，确保三者能够相适应。在正式开始作业之前，首先需要进行导管的试拼工作，同时还应该对导管进行水密性试验。完成导管安装以后，其轴线偏差不能够超过0.1米或者需要小于钻孔的5‰，导管长度需要根据孔的深度以及作业平台的高度来确定。安装完导管，其底部距离孔底应留有0.3～0.4m的间隙[3]。

2.7 混凝土灌注

混凝土灌注过程中，首批灌注的数量应能够满足导管第一次埋设深度1m以上的位置。在灌注过程中需要确保具备足够的能量，将桩底的沉渣冲散。在施工过程中，随时对孔内的混凝土高度进行检查，来调整导管埋设的深度，控制好孔内混凝土进入到钢筋笼的速度。如果混凝土高出钢筋骨架底部4m的位置，需要快速提升导管，当导管超过钢筋笼架底2m位置时，需要加快混凝土灌注的速度。拔除导管的时候，需要根据混凝土灌注的具体时间以及本身凝固的时间来确定。

具体注意事项如下：第一，完成钢筋笼安装以后，应对隐蔽工程进行验收。第二，应保证混凝土具备良好的合一性，其他落度应控制在18～22cm。第三，在混凝土浇筑过程中，需要使用250～300mm直径的导管，导管的接头利用键销式快速接头，正式使用之前，还需要对导管进行拼装和试压，压力应控制在0.6～1Mpa，如果发现导管的密封圈出现破损，应立即更换。第四，选择的隔水塞应具备良好的隔水性，能保证水能够迅速排出，在导管内放置球毯作为隔水塞。第五，灌注过程中导管的埋藏深度应控制5～8m，不能够将导管拔出到混凝土面，应由专门的工作人员对导管的埋藏深度以及管内外混凝土的高度进行认真的测量，并且准确填写浇筑记录。第六，混凝土浇筑过程中必须保证施工的连续进行，每一根的浇筑时间需要严格按照混凝土初凝的时间进行精准的控制。第七，进行最后一次混凝土浇筑时，需要控制好浇筑的量，桩顶不能够偏低，上一层混凝土与下一层混凝土接触的浮浆层必须要凿除，所以在浇筑过程中需要保证混凝土的高度超过设计的浇筑高度1.6m，才能够保证桩头的质量，超过设计标高的部分，需要使用风镐进行凿除。

3 施工质量控制

3.1 成孔质量

第一，控制好桩身的垂直度。钻孔工作开始以后，需要定期对钢丝绳、钻具以及钻杆的垂直程度进行校验，确保钻孔的垂直程度能够符合工程建设的要求，同时还可以利用铺设枕木的方式，来保证整个桩身的稳定性，确保钻孔的中心、钻机天车以及中位处于同一直线上。第二，控制好钻孔的深度以及位置。完成护筒定位以后，需要对护筒中心和桩位的中心偏差进行再次复合，确保其控制在50mm以内成孔的过程中，需要对钻孔的深度进行精准的记录，取出钻具以后还需要再次检测成孔的深度，保证其深度能够满足施工的要求。第三，控制好钻孔的速度。在实际施工过程中需要根据具体的地质条件，调节好泵量，尽量减少缩颈现象的出现，一旦出现缩孔的问题，还需要进行反复扫孔来扩大孔径，以此来缓解缩孔的问题[4]。

3.2 清孔质量

从根本上提高清孔的质量，能够确保钻孔灌注桩的承载能力，符合工程建设的要求，清孔的主要内容是清除孔内的尘渣。为了能够有效提高清孔作业质量，通常需要对钻孔进行两次清理，第一次是在完成成孔以后，第二次是在完成钢筋笼的安装以后，这样就可以对钢筋笼安装后产生的尘渣进行清理，防止其对桩基产生影响。为了能够有效提高清孔的效率，还可以使用泥浆置换的方式，适当降低泥浆的密度，一般控制在1.15～1.2之间，然后对孔内的尘渣进行测试，反复提起测锤，使用拍打孔底的方式来判断沉渣量。

3.3 混凝土灌注质量

混凝土灌注过程中，首先需要控制好骨料的质量，一般会选择直径小于40mm的碎石，其含金量不能够超过2%。达到成孔的标准以后，需要立即开始混凝土的灌注工作，并且对孔内的沉渣厚度进行再一次的检查，如果厚度不合格需要立即停止灌注工作。然后对灌注的导管进行水密性试验，对导管的质量进行反复的检验，防止出现混凝土离析的现象。将导管放入到橡皮球内，橡皮球的直径需要与导管的内径相一致，将桩用沙包作为隔水栓，其直径应小于1m。另外，灌注的实际标高还应该超过设计的标高，只有这样才能够切实提高混凝土灌注的总体质量[5]。