高速公路桥梁大直径钻孔灌注桩施工技术

摘要：随着我国基础设施的迅速发展，高速公路在建设过程中，难度最大的桥梁施工一直是我们探索的焦点问题。本文根据深圳机荷高速公路盐田港支线排榜互通式立交工程的情况，介绍了大直径钻孔灌注桩技术钻孔前处理、钻孔设计、确定、工艺、钻孔作业、水下砼浇筑等方面的情况。

深圳市机荷高速公路盐田港支线项目，即盐田至排榜高速公路，主线双向6车道，位于深圳市东南部，南起盐田港，沿梧桐山大道向西北通过隧道穿越梧桐山脉，与205国道及水官高速公路相交后，经排榜立交与机荷高速公路和规划中的东莞博深高速公路相接。线路全长15.2公里，总投资12.2亿元，是深圳东部地区一条极为重要的疏港通道，也是深圳市路网的重要组成部分。

1 工程及水文地质情况

本文工程包括排榜互通式立交区，桥梁下部基础以钻孔灌注桩为主。该区域河流密集，地质有岩层、溶洞等，施工难度大。包括八个跨线连续梁桥。施工区域为珠江三角洲平原区，均为第四系地层覆盖，系江河、湖泊、海相沉积形成，为黏土、粉质黏土夹粉细砂层，区域内广泛分布淤泥质土，最大厚度达38m，软土强度低、压缩性高，地基需加固处理。

本标段存在岩溶和沉降漏洞区的不良地质特征；

该互通区域属珠江冲积平原地貌，表层第四系土层厚度20～75m，下伏三叠系、石炭系灰岩、白云质灰岩，勘探资料揭示，可溶岩中发育不同程度的溶蚀现象，局部有溶洞，岩溶发育程度以弱～中等发育为主。

但是主线桩号K12+500―K15+200地段局部地表水、地下水有二氧化碳侵蚀（环境作用为H1～H2）、硫酸盐侵蚀（环境作用为H1）等侵蚀性，桩基、承台和墩身采用防腐混凝土。

2 施工技术的设计及确定

本标段桥梁工程钻孔桩数量庞大。先施工控制架梁工期的连续梁、桥台处钻孔桩，然后分段按流水线法推进。

2.1 不良地基处理

本标段桥梁基础工程处于地基主要有浅埋岩溶地层或存在地面塌陷隐患的桩孔，基础施工采取先处理后再钻孔。

2.1.1 钻孔前地面塌陷区的处理

加强超前地质钻探，探清塌陷区域及塌陷深度；

禁止抽取塌陷区地下水；

桩周塌陷区注浆加固；

施工时采取措施阻止泥浆及地表水渗入塌陷区内；

加深护筒埋设长度。

2.1.2 钻孔前溶洞的处理

岩溶处理原则:每根桩先用地质钻机钻探，详细记录地质状况、溶洞深度、高度、填充物类型，并画图列表，为制定相应施工方案提供详实依据。

对填充物进行土工试验，分析其物理力学特性，检测容重、含水量、孔隙率等，为注浆参数计算提供依据。

根据地质钻探资料和填充情况，为每根桩设计出相应的溶洞处理方案、成孔方法及施工措施。对每种处理方案，都要进行仔细的计算，施工前在桥位外进行溶洞注浆及钻孔试桩试验，取得经验数据，完善施工方案，指导施工。遇到大溶洞时，请监理工程师核查，明确处理方案，并报监理批准后实施。

根据溶洞的大小、形状、特征等分类采取相应的处理方案，具体见下表所示：

2.2钻孔桩施工工艺

本标段桥梁工程钻孔桩数量庞大且部分直径为3.0m。先施工控制架梁工期的连续梁、桥台处钻孔桩，然后分段按流水线法推进。由于旋挖钻行走移位方便，在桩孔的施工顺序安排上采用跳桩法施工，以便减少钻孔作业和混凝土灌注作业的相互干扰。实际施工时可按现场实际情况临时调整，但要以减少作业干扰为原则。

2.2.1 测量定位

采用全站仪放桩孔的中心位置，根据中心点位测轴线引出“十”字线测出四个控制护桩,以四个控制护桩为基准控制护筒的埋设位置和钻机的准确就位。护桩要做好保护工作，防止施工过程中扰动。

2.2.2 埋设护筒

护筒用厚度4～8mm的钢板卷制，其内径比桩径大20cm。用等径或稍大直径的钻头开孔，钻至要求深度后，用钻机的副卷机扬将护筒吊起放入孔内，根据“十”字护桩将护筒中心与桩中心调整到规范允许之内，并用适宜的粘土将护筒周围回填夯实。也可采用人工挖孔，起重机械配合埋设的方法。在护筒就位的过程中，应保持护筒顶面高出地面30cm为宜,以防孔口坍塌和地表水流入孔内。中心偏差通过“十”字护桩进行控制，即下护筒的过程中，随时测量护桩到护筒边缘距离的变化，根据事先计算的结果进行随时调整，与中心偏差不得大于5cm，同时用水平尺调整护筒的竖直度满足验收标准要求。

护筒埋设回填密实后，沿十字护桩进行挂线，在与护筒相交处作好标记，量测出十字交点（钻孔桩中心）至护筒标记点的距离，并认真填写护筒偏位记录。

2.2.3 泥浆

旋挖钻机成孔时无需泥浆循环和悬浮钻渣，泥浆的作用仅为护壁，膨润土泥浆具有比重低、黏度好、含砂少、失水量少、泥浆薄、稳定性强、固壁能力高等特点，所以配制时宜优先选用钙质膨润土配制低比重的泥浆。对泥浆的配合比、泥浆性能指标要求如下：

2.2.4 钻孔作业

将钻头慢慢下落到地表高程时，通过电脑复位按钮将深度显示仪调整为零，以便钻进过程中跟踪钻孔深度。然后再将钻头放入护筒(护壁)内，正向旋转开始钻进。

选用斗筒式钻头钻进时，当钻斗提出孔外移至机侧以后，继续缓慢上提钻斗，利用动力头下的挡板将钻斗上的顶压板的顶压杆下压，通过与顶压杆相连的连接杆件将钻斗的底盖打开卸落钻渣，钻渣卸落完后，再将钻斗下落至地面，正旋关底盖复位。

2.2.5一清

成孔后立即进行第一次清孔，在清孔排渣时，必须保持孔内水头，防止塌孔。由于造浆粘土含砂率高，建议采用泥浆旋流器进行清孔。

2.2.6安装钢筋笼和导管

钢筋笼的制作尺寸按照设计图纸进行，摩檫桩的钢筋笼长度按照设计图纸制作，嵌岩桩的钢筋笼长度按照实际孔深制作。由于钢筋笼较长，采用分段加工，钢筋笼经检查合格后方可允许安装，钢筋笼的接头采用单面搭接焊。

主要要求：

1）安装钢筋笼时含砂率不得大于10%，沉渣厚度不得大于20cm。

2）在骨架外侧设置控制保护层厚度的垫块，其间距竖向为2m，横向圆周不得少于4处。

3）焊接质量：焊接长度不小于10d，宽度不小于0.7d,厚度不小于0.3d，焊缝要饱满，焊渣清理干净，不得烧伤母材。同一截面的焊接接头数量不得超过接头总数的50%。焊条必须采用5字头。

4）钢筋笼在吊装的过程中不变形。

5）接头焊好经报检检查合格后方可入孔。

6）焊工必须持证上岗。

7）钢筋笼的定位：控制顶面高程采用吊筋焊接在护筒四周（吊筋长度=护筒顶标高-桩顶标高），控制平面位置采用将泥浆抽至系梁底进行定位，定位准确后焊接保护筋并割掉十字加强筋。

8）声测管要求高出系梁底50cm，并注满清水，接头出密封不漏水。

钢筋笼安装完毕后安装导管，导管事先必须要做水密试验，保证导管的水密性良好，在安装导管时注意：丝扣处要刷洗干净并涂抹黄油，检查垫圈完好后拧紧，保证不漏水。安装导管的过程中要记录号安装顺序和长度，作为灌桩拆管的依据。

2.2.7二清

导管安装完成后，即可利用导管进行二次清孔，在灌注砼前，泥浆的性能指标必须满足规范要求，即含砂率

2.2.7水下砼浇筑

浇筑水下混凝土必须做好充分的准备工作，配置足够备用应急设备和材料，确保浇筑水下混凝土时间≯8小时，必要时在混凝土内掺入缓凝剂以确保工程质量。水密压力按下式计算：

式中：P―导管可能受到的最大压力(kpa)；

―混凝土拌和物的容重（取上限24kN/m3）；

Hc―导管内混凝土柱最大高度（m），以导管全长或预计最大高度计；

―井孔内水或泥浆的容重（kN/m3）；

Hw ―井孔内水或泥浆的深度（m）。

首批混凝土拌和物下落后，混凝土应连续灌注。导管埋设控制在4～8m，拆除导管时必须先测孔深，与实灌数量进行对比，确认无误后，现场根据技术人员的要求进行拆除。灌注砼要作好原始记录。

主要要求：

1）首批灌注砼的数量要满足导管首次埋置深度和填充导管底部的需要。导管提离底面0.2～0.4m，埋深1m，首次灌注砼的数量不少于6m3。

2）砼的坍落度控制在18～22cm之间。

3）计量设备准确，严格按照施工配合比进行计量。因深圳市规定，所有的市政工程都必须使用商品混凝土，故这个就省了。

4）在灌注砼的过程中，禁止随意上下拉动导管，拆除导管时，要慢慢提动导管，导管的接头处不得用水冲洗。

5）整个桩的灌注要在砼的初凝时间前完成。

6）为了保证桩头质量，超灌50～100cm。

灌注中，采用测锤准确测量混凝土顶面标高，严格控制导管埋深（埋置深度宜控制在1～3m），防止导管提漏或埋管过深拔不出而出现断桩，拔管前须仔细测探砼面深度，用测深锤测孔时，采用三点测法，防止误测。测锤用铁铸成，一般制成圆锥形，以平底为宜，锤底直径15cm左右，高22cm，重量5kg。测绳上铁片制作的米标必须进行加固，防止米标滑移串位致使测位不准造成导管拔漏情况发生；每孔灌注时必须留有一套设置好的备用测绳。探测时须仔细，并以灌注的混凝土数量校对，防止错误。在测深桩，测锤快接近桩顶面时，由于沉淀增加和泥浆变稠的原因，就容易发生误测。探测时必须要仔细，并以灌注砼的数量校对以防误测，必要时可以现场制作一个简易混凝土取样筒，取出新鲜混凝土时的位置即为灌注高度。

2.2.8凿桩头

待砼灌注完成2小时后方可凿除桩头松散砼，凿到离系梁底5cm左右加水进行养护，待28天后进行声波检测。

3 结语

本文以实际工程为研究对象，通过理论与生产相结合的手段，将理论依据运用到实践中，对类似工程具有一定的理论参考价值。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。