浅析钻孔灌注桩施工工艺

摘要：随着我国经济的发展，交通运输业已经成为衬托社会经济发展不可缺的重要组成部分，国家高速公路规划网的建设，将对中国的经济和国防建设有着重要意义，在世界屋脊的云贵高原，随着高速工路建设的推进，一座座特大桥拔地而起，随着国家对施工中的安全越来约严格，钻孔桩施工工艺在桥梁施工中得到了广泛的应用。笔者将结合毕威高速公路赫章特大桥11#主墩的桩基施工，研究如何提高钻孔灌注桩的施工水平和保证桩基质量，如何完善钻孔灌注桩的施工工艺，对钻孔灌注桩在成孔、钢筋笼、灌注环节过程中的泥浆比重、沉渣厚度等问题进行探讨，提出解决方案。

关键词：钻孔灌注桩 施工工艺 质量控制

一、研究背景

1.1赫章特大桥工程简介

赫章特大桥位于杭瑞高速公路铜仁至威宁毕节至威宁段，起讫桩号为K99+268.6~K100+351.4, 桥梁结构形式为9×40 m（T梁）+96 m +2×180 m +96 m (刚构)+5×30 m（T梁）桥，主墩11#墩为单柱式三室变截面空心墩，墩高195m,为目前该桥型世界第一高墩，10#墩、12#墩为双柱式空心薄壁方墩，9#墩、13#墩为单柱式实体方墩，其余为圆柱式墩，0#、18#台为重力式U型台。

1.2地理位置及地质情况

1.2.1赫章特大桥11#墩位于后河毕节岸，横跨赫章至财神县道，原县道因被大桥占用，县道向河一侧平移；

1.2.2 赫章特大桥11#墩所在处从承台底至桩底地层状况分布为：

靠河一侧：0m ～ 11.5m为卵石土，卵石成分为灰岩，粒径20mm～40 mm，含量大于50%，其余为砂土；11.5m ～17.0m为砂土，灰黄色；17.0 m～31.2m为淤泥质粘土，灰褐色，软塑状；31.2 m～59.8m为中风化灰岩，灰、浅灰色，中厚～厚层状，岩体较完整，岩质较硬，岩芯呈短柱状。

靠山一侧：0 m ～ 19m为卵石土，卵石成分为灰岩，粒径20mm～40 含量大于50%，其余为砂土；19m～60.4m为中风化灰岩，灰、浅灰色，中厚～厚层状，岩体较完整，岩质较硬，岩芯呈短柱状。

在地质钻探过程中未发现溶洞 断层。

二、钻孔灌注桩施工工艺及施工过程

2.1施工工艺

准备工作制备泥浆测定桩位埋护筒钻机就位钻孔清孔吊放钢筋笼二次清孔浇筑水下混凝土

2.2施工准备

2.2.1制备泥浆

泥浆要求：土质选用塑性指数大于25，粒径小于0.074mm的粒径含量大于50%的粘质土制浆。因本桩基处地质条件较特殊，属易坍地层，泥浆的性能指标要求为：相对密度1.2～1.4、粘度（pa.s）22～30、含砂率≤4%、胶体率≥95%、失水性(ml/30min) ≤20%、泥皮厚度(mm/30min) ≤3%、静切力（pa）3～5、酸碱度（PH）8～11.为满足上各参数，先对土质进行试验，各试验数据均能满足要求时可使用，若部分数据达不到规范要求，可加入外加剂。因桩上部为塑状淤泥质粘土，适当加入外加剂固定孔壁，根据综合参考各方面因素必须使用优质膨润土或聚丙烯酰胺絮凝剂加碱制成护壁泥浆以改善泥浆质量。

2.2.2桩位的测量放样

施工前在桥梁附件适当位置设置三角坐标控制网，根据验算后每颗桩位，使用全站仪测出准确的桩位坐标，并严格控制好测量精度。

2.2.3埋设护筒

护筒用12mm钢板制作,在护筒的上、下段及中部外侧各焊一道加劲肋增加刚度。根据桩基孔径为2.5m，护筒直径为2.8m，高度为2m。护筒加工好后，定桩位、挖坑埋护筒、对中、底部用水泥砂浆处理后，

在无水的情况下护筒周围60cm范围内以粘土分层夯填到与护筒顶平。护筒周围的平台要求牢固平稳必须达到承载力要求。

2.2.4钻机就位

钻机采用冲击钻机。安装钻机前采用全站仪进行精确定位，开钻前先检验钻头直径，调整和安放好起吊系统，钻机底座和顶端应平稳、牢固。

2.2.5钻孔

钻孔过程做好原始记录，在不同地质情况注意控制好钻头冲程，控制好钻进速度，保证有足够时间形成护壁，避免坍孔。

2.2.6成孔、清孔

孔深达到设计标高且嵌岩深度达到设计要求后，应对孔深、孔径进行检查，误差不能大于设计及规范要求，并报监理工程师检查，待资料签认完毕后进行下道工序；

清孔方法可以用换浆法清孔，用高压泵从泥浆池抽取泥浆，通过泥浆导管冲入孔底，置换出带渣泥浆，并不断变换导管冲出换方向清除沉渣。

2.2.7钢筋笼安装

在终孔之前，即要提前将钢筋笼制作成型，为使钢筋笼下到孔内时不靠孔壁而有足够的保护层，在钢筋笼主筋上每隔２m左右对称设置四个“钢筋耳朵”。钢筋骨架在制作场分段制作，运到现场分段连接，入孔前做对接试验，以保证钢筋下孔口能顺利对接，本桥桩基钢筋采用直螺纹连接。利用钻机本身的卷扬机系统或吊车垂直吊入孔内，保护层以钢筋耳朵控制，在桩的骨架顶用Φ16∽20的钢筋固定控制标高。钢筋笼到达标高后，要牢固地将对称焊在钢筋笼顶部主筋上的四根吊筋与孔口护筒相焊接，以防掉笼或浮笼。

2.2.8导管组装

导管使用前应进行水密承压和扣接头抗拉试验，试验时的压力应不小于灌注时导管可能承受的最大压力P的1.3倍，P计算公式为

P=rchc-rwHw

式中：P—导管可能受到的最大内压力（kPa）

rc-混凝土拌合物的重度（取24KN/m3）

hc-导管内混凝土柱最大高度（m），以导管全长或预计的最大高度计算；

rw-井孔内水或泥浆的重度（KN/m3）

Hw-井孔内水或泥浆的深度（m）

通过计算得出在16.67米处内外压强差最大P：233.4KPa

得出导管最小承压差不小于303.4 KPa。

导管应自下而上加以编号并标示其长度。吊放导管时位置居中，轴线顺直，稳步沉放，防止卡挂钢筋笼，导管下口距孔底为0.4m，以便剪球时球塞能顺利排出管外，导管上口设漏斗和储料斗。

2.2.9浇筑混凝土前二次清孔

在浇筑混凝土前，检测孔底沉渣厚度，厚度必须满足设计规定，设计未规定的按照施工规范要求[3],若孔底沉渣过后，可采用从泥浆池抽取泥浆使用导管导入孔底冲刷孔底，若不满足要求，可使用高压风管吹孔底，直至孔底沉渣厚度满足设计和规范要求。

2.2.10浇筑水下混凝土

砼灌注前再次校核钢筋笼标高、孔深、沉渣厚度，检查有无坍孔现象，待符合要求后即可开盘灌注。桩基混凝土采用导管法浇筑，拌合站集中拌合，砼运输车运输。按照灌注水下砼的规范要求，先前做好钢筋的制作绑扎，砼导管制作后并通过密封试验确保无渗漏再进行安装。先向漏斗内灌一盘不低于砼标号的水泥砂浆于隔水球周围,防止粗集料卡球堵塞导管，再继续拌砼将漏斗和储料斗装满,砼的初存量必须确保首批砼入孔后导管埋入砼中的深度不小于1m，灌注中导管埋入砼的深度不得小于2m，并不宜大于6m。灌注开始后应紧凑连续地进行，严禁中途停灌，砼灌注面应高出桩顶设计标高0.5m以上，以便清除浮浆，截除桩头，确保砼质量，灌注过程中要指定专人认真详细填写灌注记录。

2.2.11钻孔灌注桩基本要求

①、桩身混凝土所用水泥、砂、石、水、外掺剂及混合料的质量和规格必须符合有关规范的要求，按规定的配合比施工；

②、成孔后必须清孔，测量孔径、孔深、孔位和沉渣层厚度，确认满足设计或施工技术规范后，方可安装钢筋；

③、钢筋必须按照图纸设计制作，并按施工规范要求连接；

④、水下混凝土应连续灌注，严禁有夹层和断桩；

⑤、嵌入承台的锚固钢筋长度不得低于设计规范规定的最小锚固长度要求；

⑥、应选用有代表性的桩用无破损法进行检测，设计有规定或对桩的质量有怀疑时，应采用钻取芯样法对桩进行检测；

⑥、凿除桩头预留混凝土后，桩顶应无残余的松散混凝土[4]。

结束语

钻孔灌注桩的工艺复杂，难度大，专业性强，又属隐蔽工程，每道工序必须严格控制，首先，成孔的质量控制是一个重要环节，成孔的好坏直接关到桩基成败，尤其是孔深和清孔由为重要，清孔不彻底，导致孔底杂物达不到设计承载要求。其次钢筋笼质量控制直接关系到桩基是否有足够的承载力，尤其是钢筋笼吊装环节，容易造成坍孔和钢筋笼变形现象。最后，水下混凝土灌注是桩质量好坏的关键，尤其是首批混凝土灌注混凝土数量应能满足导管初次埋植深度，等首批混凝土浇筑正常后要连续继续浇筑。钻孔灌注桩的施工中要随时总结经验才会取得满意的结果。

参考文献:

[1]《公路桥涵施工技术规范》JTG /T F50-2011

[2]《公路工程质量检查评定标准》JTG F80/1-2004