城市快速路高架桥深孔桩施工技术研究

周 静

（太原城市职业技术学院城建系，山西 太原 030027）

0 引言

城市快速路可缓解交通压力、减少拥堵[1]，而在建设过程中需要新建大量桥梁，桥梁基础承载能力关系到桥梁工程的整体性能。为提高基础承载能力[2-3]，很多高架桥采用深孔桩基础，其施工质量对工程施工与运营安全至关重要。在高架桥深孔桩基础施工过程中，要做好施工准备工作，合理调配人员和机械[4-6]，保证各个工序的顺利进行，做好测量放样工作，准确确定桩位。只有在高架桥深孔桩基础施工全过程做好质量控制[7-8]，才能防止产生质量隐患，尤其是防止出现断桩等质量问题。本文以某城市快速路施工为研究背景，全方面介绍深孔桩基础的施工技术，总结各主要工序施工要点，并针对常见质量问题提出解决措施。

1 工程概况

某城市快速路线路全长5.6km，设计道路全宽为60m。沿线分布有多处高架桥，其中3#高架桥桥面设计宽度为25.5m，桩基础采用深孔钻孔灌注桩。该桥梁共10联，总长度为1.1km，其中主跨最大跨度为50m，总造价为约1.8亿元。3#高架桥所处施工区域地表以下分布有淤泥质黏土、粉土、粉细砂等土层，下伏基岩为花岗岩，含水量较高，地基承载力严重不足，属不良地质路段。3#高架桥深孔钻孔灌注桩设计桩径为1.5m，桩长为55～68m之间，桩基础施工难度大、工程量大、造价高。为保证深孔钻孔灌注桩基础施工质量，在借鉴以往深孔桩施工经验的前提下，结合该工程工程地质、水文地质和其他施工条件，制定施工方案。

2 高架桥深孔桩施工技术

2.1 施工准备

高架桥深孔桩正式施工前，按照施工要求做好人员、机械调配和原材料检验与进场等工作。该工程所选用的钻机为车载反循环钻机，共配置12台钻机，成孔耗时约为10h，综合单价约200元/m，自带发电机。钻孔过程中所产生的泥浆排入道路两侧设计绿化带位置晾晒，以降低外运成本。为保证深孔桩按期完工，计划进场2支施工队伍，按平均每2d完成1根桩的速度，计划2个月内完成桩基础施工。施工人员主要包括钻孔机械操作人员、钢筋加工人员、混凝土浇筑和其他现场施工人员，在保证按期完工的前提下确定调配人数。混凝土采用商品混凝土，选择市场上有资质的、可提供生产合格证的厂家生产的混凝土，并对进场混凝土取样做试件确定施工质量。

2.2 制备泥浆

因桩孔位置为软土地基，地基土自稳能力差，且桩基础深度大，成孔时间长，因此护壁泥浆的质量直接关系到成孔的质量。该工程选择护壁效果较好的优质泥浆，泥浆主要成分包括纤维素、膨润土、工业碱等材料。这种泥浆护壁效果好，触变性能佳[9-10]，能够保证桩壁稳定，提高钻孔速度，降低扩孔率。根据施工现场的地质情况确定泥浆各材料的配比，该工程各土层物理力学参数见表1所示。

表1 各土层物理力学参数

对不同地质条件的桩孔位置，采用不同配合比的泥浆，以保证护壁效果。施工过程中可通过声波透射法来检测桩基础的完整性，也可用来评价泥浆护壁效果。结合施工现场的地质条件，该工程制定了6种不同的泥浆配合比，通过调整各类添加剂的比例得出最佳配合比，并分析不同配合比桩基础的完整性，分析结果见表2所示。

表2 不同泥浆配合比与桩基础完整性分析

由表2可知，膨润土含量在7.0%～8.0%时，Ⅰ类桩基础所占的比例较高，因此确定3个膨润土的最佳比例分别为7.0%、7.5%、8.0%，工业碱和羧甲基纤维素的含量分别按不少于0.4%和0.07%控制。

泥浆各种原材料的放入顺序为先放入水，在搅拌过程中放入膨润土，待搅拌均匀，膨润土完全溶解后依次放入羧甲基纤维素和工业碱。对泥浆的主要性能指标进行抽检，检测指标及要求见表3所示。

表3 泥浆主要技术性能指标与要求

正常施工中，每隔3h或地层发生变化时对上述指标检测一次。泥浆池主要布置在道路中央和两侧设计绿化带位置，泥浆池长度为20m，宽度为6m。储水池设置在道路红线之外，钻渣晾晒后挖出外运。

2.3 桩孔钻进

2.3.1 钻机检查与就位

泥浆制备完成，注满护筒后开始钻孔，钻孔前全面检查钻机钻头、钻盘等主要部件的工作情况，确保钻机处于良好的工作状态。钻机就位后钻杆中心、钻头中心和桩孔中心应重合，并检查确保钻盘水平。钻机应固定在稳固的地面上，防止钻进过程中钻机移位。各钻机之间留出足够的距离，防止施工过程中互相干扰。

2.3.2 泥浆控制

钻孔过程中对泥浆的各项性能指标进行抽检，根据地层条件调整泥浆配合比，调整钻孔速度。在钻孔过程中能够保持桩周湿润，使泥浆能够均匀覆盖桩壁，起到较好的护壁效果。钻孔过程中应保证水头压力，按高出地下水位1.5～2.0m以上控制，以防止塌孔。

2.3.3 清孔

桩孔达到设计深度后，立即对桩孔质量进行检测，确保桩径、深度和倾斜度等指标满足要求。另外，还需要对泥浆比重和桩底沉渣厚度进行检测，如桩底沉渣厚度超过20cm，应利用反循环钻机进行清孔。

2.3.4 作业记录与检查验收

在钻孔过程中做好记录，对地层变化、钻进深度等数据进行记录，与现场勘察结果进行对比，确定地质条件与设计图纸是否一致。成孔后现场技术人员进行自检，并报监理人员进行抽检，合格后方可进行钢筋笼安装施工。

2.4 钢筋笼制作与安装

2.4.1 钢筋检验

进场钢筋必须从有资质的厂家购买，并附带合格证和质量检验报告。施工企业按比例对钢筋进行抽检，进行抗拉、抗弯试验等，检测钢筋的规格和质量，检验合格方可使用。

2.4.2 钢筋笼制作

该工程钢筋笼制作采用滚焊机成型工艺，成型速度快、质量好，可减少施工人员，降低人力成本。按照图纸给定的主筋、箍筋间距进行安装，不得超过允许值，严格控制焊缝长度和焊缝质量。

2.4.3 钢筋笼运输

钢筋笼加工完成后应存放在平整的场地上，并做好防潮防雨措施，防止生锈腐蚀。采用炮车运输钢筋笼，为防止钢筋笼掉落或移位，在其底部垫橡胶轮胎。另外，为了防止运输过程中钢筋笼变形，在钢筋笼内部加设支撑。

2.4.4 钢筋笼安装

安装钢筋笼前首先进行验孔，如发现有缩径和塌孔现象，应及时处理，合格后方可进行钢筋笼安装。第一次清孔后，将钢筋笼吊装入孔，吊装过程中防止钢筋笼变形，通常采用两点吊方式。钢筋笼入孔应匀速缓慢，尽量避免碰撞孔壁。钢筋笼下落到设计高度后进行校正和固定，校正位置准确后进行固定，并采取措施防止钢筋笼在浇筑混凝土过程中产生上浮。

2.4.5 安装声测管

该工程采用超声波检测深孔桩基础的完整性，每根桩设置3根声测管。声测管固定在钢筋笼主筋上，自上而下每2m绑扎一道，3根声测管采用正三角形布置，每两根之间的夹角为120°。声测管安装完成后应进行注水操作，以防止浇筑混凝土时被压扁。

2.5 导管安装与二次清孔

该工程桩基础深度大，为防止变形，所选的导管壁厚为10mm，管径为300mm。为提高接口位置的稳定性，采用加长螺丝接口。导管分为底管、顶管和中间管节，其中底管长度为4m，顶管长度为1m，中间加长管节长度为2.5m。正式施工前对导管性能进行检验，按照1.3倍水压测试导管的气密性，以加压后不漏水为合格。为保证密封，导管安放时中间安放密封圈，导管自桩孔中心下放，下放过程中尽量避免触碰钢筋笼和孔壁。导管安装完成后，进行二次清孔，通过泥浆泵向桩孔内注入高压水，排出孔底沉渣，清孔后沉渣厚度不得超过5cm。

2.6 灌注混凝土

该工程选用商品混凝土，混凝土进场后检测坍落度，检测结果均在18～22cm范围内，满足要求。在导管上端安装大漏斗，混凝土搅拌车将混凝土卸到漏斗内，装满漏斗后开始浇筑混凝土，混凝土应封住导管底部。为延长混凝土初凝时间，可按比例适量加入缓凝剂。当导管底部埋入混凝土深度达到6m时，应沿垂直方向缓慢提升导管，提升高度不小于2m。在灌注混凝土过程中做好记录，通过混凝土用量计算导管埋入深度，及时提升导管。混凝土浇筑不得中途中断，必须连续施工，以防止断桩。

3 深孔桩基础施工注意事项

在深孔桩基础施工过程中，应做好质量监控，注意以下几个方面：

（1）通过测量放样准确确定桩位，采用十字交叉等距定量控制法埋设护桩，防止桩孔位置偏移。

（2）严格控制混凝土配合比，严格检测坍落度，桩顶混凝土浇筑应高出桩顶不少于50～100cm，以保证桩基础顶部成型质量，成型后破除桩头。

（3）相邻桩基础间距小于5m时，应在混凝土浇筑24h以后方可进行相邻桩钻孔作业，并保证钻孔的连续性。

（4）清孔时孔内水位应高出地下水位1.5～2.0m，以防止出现塌孔，清孔后4h内进行混凝土浇筑，否则应重新清孔。

（5）钢筋笼必须焊接牢固，其顶面必须采取防上浮加固措施，较长的钢筋笼也可分段入孔，但必须保证连接位置焊接牢固。

（6）混凝土浇筑过程中，导管出料口应埋入混凝土2～6m，并在浇筑过程中及时拔管，以防止浇筑过程中混入沉渣。

4 结束语

本文以实际快速路高架桥深孔桩施工工程案例为依托，根据施工现场地质条件，确定桩长和桩径等设计参数，并作为制备泥浆的主要参考依据。从施工机械和人员选配、施工材料的检验等方面阐述了施工准备工作；从钻机检查与就位、泥浆控制、清孔、作业记录与检查验收等方面总结了桩基成孔的施工要点；从钢筋检验，钢筋笼的制作、运输与安装等方面总结了钢筋笼施工要点；并总结了导管安装、混凝土浇筑的施工技术要点，进一步分析了高架桥深孔桩基础施工注意事项。相关成果能有效保证高架桥深孔桩施工质量，为类似工程积累了值得借鉴的经验。