钻孔灌注桩穿越地下流水层的设计与使用

[摘 要]钻孔灌注桩是高等级公路桥梁、码头及工业产房、房屋建筑普遍采用的一种基础结构形式。本文作者根据多年的工作实践，对钻孔灌注桩在施工过程中遇到地下水流动危害水下砼灌注桩质量进行了分析，阐述了地下水流动危害水下砼灌注桩质量的防治措施。

[关键词]钻孔灌注桩 钢筋笼设计 施工技术 注浆 质量检测

中图分类号：TU753.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）09-0200-01

钻孔灌注桩是高等级公路桥梁、码头及工业产房、房屋建筑普遍采用的一种基础结构形式。钻孔灌注桩的施工，因其所选护壁形成的不同，有泥浆护壁施工法和全套管施工法两种。

一、泥浆护壁施工法

冲击钻孔，冲抓钻孔和回转钻削成孔等均可采用泥浆护壁施工法。该施工法的过程是：平整场地泥浆制备埋设护筒铺设工作平台安装钻机并定位钻进成孔清孔并检查成孔质量下放钢筋笼灌注水下混凝土拔出护筒检查质量。施工顺序 ：（1）施工准备 ，施工准备包括：选择钻机、钻具、场地布置等。钻机是钻孔灌注桩施工的主要设备，可根据地质情况和各种钻孔机的应用条件来选择。（2）钻孔机的安装与定位，安装钻孔机的基础如果不稳定，施工中易产生钻孔机倾斜、桩倾斜和桩偏心等不良影响，因此要求安装地基稳固。 （3）埋设护筒 ，钻孔成败的关键是防止孔壁坍塌。当钻孔较深时，在地下水位以下的孔壁土在静水压力下会向孔内坍塌、甚至发生流砂现象。（4）泥浆制备 ，钻孔泥浆由水、粘土（膨润土）和添加剂组成。具有浮悬钻渣、冷却钻头、钻具，增大静水压力，并在孔壁形成泥皮，隔断孔内外渗流，防止坍孔的作用。（5）钻孔 ，钻孔是一道关键工序，在施工中必须严格按照操作要求进行，才能保证成孔质量，首先要注意开孔质量，为此必须对好中线及垂直度，并压好护筒。在施工中要注意不断添加泥浆和抽渣（冲击式用），还要随时检查成孔是否有偏斜现象。（6）清孔，钻孔的深度、直径、位置和孔形直接关系到成桩质量与桩身曲直。通常可采用正循环旋转钻机、反循环旋转机真空吸泥机以及抽渣筒等清孔。（7）灌注水下混凝土 ，清完孔之后，就可将预制的钢筋笼垂直吊放到孔内，定位后要加以固定，然后用导管灌注混凝土，灌注时混凝土不要中断，否则易出现断桩现象。

二、全套管施工法

全套管施工法的施工顺序。其一般的施工过程是：平场地、铺设工作平台、安装钻机、压套管、钻进成孔、安放钢筋笼、放下导管、浇注混凝土、拉拔套管、检查成桩质量。全套管施工法的主要施工步骤除不需泥浆及清孔外，其它的与泥浆护壁法都类同。压入套管的垂直度，取决于挖掘开始阶段的5～6m深时的垂直度。因此应该随使用水准仪及铅垂校核其垂直度。

以上无论那种施工方法，若水下砼在灌注过程中遇到孔壁有孔洞或者有裂缝中的流动的地下水，水下砼在初凝前由于地下水的流动都会造成砼中的水泥浆被洗刷而流失，造成桩基砼出现离析、空洞、不密实、甚至断桩，因此需要对现有的钻孔灌注桩的施工方法进行改进，防止钻孔灌注桩出现不合格现象发生。

三、施工技术设计及措施

为解决上述技术问题而做出，其目的在于提供一种能够防止钻孔灌注桩出现不合格现象发生的施工方法。处理方法分为端承桩与摩擦桩。

对于端承桩，由于设计的桩基础的钢筋笼是全长度设计，即桩基的钢筋笼是从桩顶到桩基的底面，只需在孔井有地下水流动的部位将钢筋笼的保护层外周围设置防冲刷屏障，具体做法是，钻孔灌注桩成孔后，等待泥浆沉淀水由混沌变清后，用带灯光的潜水镜探明孔井周围的流动地下水的情况，并记录地下水的流速、流量，绘制地下水流出处在孔井部位的具体施工图，根据地下水流动的位置，在钢筋笼的相应部位设置防冲刷屏障，屏障的具体做法是在钢筋笼的主筋上将定位筋纵横向加密，然后在定位筋的外周围绑扎密目铁丝网或者密目钢丝网，并用扎丝（20～22号细铁丝）将其与定位筋绑扎牢固，密目铁丝网或者密目钢丝网的搭接处不小于10cm，其长度不小于2m（以地下水冲刷位置为中心）， 并在密目铁丝网或者密目钢丝网的外面预留合适直径注浆钢管且对称设置不少于二根，为防止注浆管端部堵塞，用合适的塑料帽盖封，再在密目铁丝网或者密目钢丝网上均匀涂抹水泥浆或者环氧砂浆，等待水泥浆或者环氧砂浆凝固后达到其桩砼设计强度的100%，将准备好的钢筋笼垂直吊放到孔内，定位后加以固定，若孔井上下地下水孔隙或者孔洞较多，则钢筋笼需要全身设置防冲刷屏障，并将注浆钢管设置到孔底，然后第二次清孔，连续灌注水下砼，等待砼终凝结束后，用压浆机对压浆管进行注浆，注浆料用外掺有速凝剂的水泥浆，填充由于地下水沿孔井壁与防冲刷屏障四周间的水流间隙，以确保桩基砼与土体或者岩体紧密结合。

对于摩擦桩，桩身上部有钢筋笼的部分设置障防冲刷屏障与端承桩相同，对于桩身下部没有钢筋笼的部分，可以视桩基直径大小，在钢筋笼主筋定位筋的上焊接不少于四根纵向与主筋同直径的钢筋且对称分布，纵向钢筋的内侧用圆形加强箍筋与其焊接，间距不大于2米，在有地下水冲刷的部位进行加密，然后在制作好的骨架纵向钢筋上绑扎密目铁丝网或者密目钢丝网，并用扎丝（20～22号细铁丝）将其与定位筋绑扎牢固，密目铁丝网或者密目钢丝网的搭接处不小于10cm，其长度不小于2m（以地下水冲刷位置为对称中心）， 并在密目铁丝网或者密目钢丝网的外面预留合适直径注浆钢管且对称设置不少于二根，为防止注浆管端部堵塞，用合适的橡皮帽盖封，再在密目铁丝网或者密目钢丝网上均匀涂抹水泥浆或者环氧砂浆，等待水泥浆或者环氧砂浆凝固后达到其桩砼设计强度的100%，将准备好的钢筋笼垂直吊放到孔内，定位后加以固定，若孔井上下地下水孔隙或者孔洞较多，则钢筋笼需要全身设置防冲刷屏障，并将注浆钢管设置到孔底，然后第二次清孔，连续灌注水下砼，等待砼终凝结束后，用压浆机对压浆管进行注浆，注浆料用外掺有少量速凝剂的水泥浆，填充由于地下水沿孔井壁与防冲刷屏障四周间的水流间隙，以确保桩基砼与土体或者岩体紧密结合。

工程实例之一，广西百色至靖西高速公路BJ―20标弄广分离立交桥3号桥台4根钻孔灌注桩（设计桩长12.4m，桩径1.0m，端承桩）由于地下水的流动造成四根断桩，后经过重新钻孔用本设计方法的处理，经检测全部为A类桩。

四、结语

综上所述，对于钻孔灌注桩穿越地下流水层，对其钢筋笼的设计加以改进并在水下砼灌注后采取注浆的措施，经多年实际施工已上千根钻孔灌注桩穿越地下流水层施工后，经检测均为A类桩，确保了工程质量。