浅谈桥梁桩基钻孔灌注桩施工质量控制

【摘要】灌注桩基础是高层建筑和桥梁的主要基础形式。钻孔灌注桩施工过程无法观察，成桩后也不能进行开挖验收，施工中的任何一个环节出现问题，将对整个工程的质量和进度直接影响，造成巨大经济损失。因此，必须严格控制钻孔灌注桩的施工质量。

【关键词】桥梁；钻孔灌注桩；施工质量

引言

桩基础是最古老的基础形式之一。灌注桩是多桩型中的一种，属非挤土或部分挤土桩，具有施工简便，对环境影响小，承载能力巨大等优点。某大桥桥墩基础均采用钻孔桩基础，简支梁跨一般采用φ1.0m及φ1.25m的桩，每墩按8~10根布置，大跨度连续梁采用1.5m的桩，每墩按12~22根布置，平均桩长约50m，最长72m。钻孔桩基础采用以旋挖钻机为主，回旋钻机为辅。浅水及陆地采用陆上作业法旋挖钻机施工，深水区采用便桥搭设水上平台进行水上回旋钻机施工。

1 钻孔灌注桩施工工艺

1.1 钻孔施工

1.1.1 旋挖成孔首先是动力头转动底门镶嵌斗齿的桶式钻斗切削岩土，并将原状岩土装入钻斗内，然后再由钻机卷扬机和伸缩钻杆将钻斗提出孔外卸土。

1.1.2 在钻进过程中，严格按照该地层条件下的钻进参数指导施工。在钻进过程中，护筒内泥浆面应高出地下水位2 rn以上。在提钻时，须及时向孔内补浆，以保证孔壁的稳定性。

1.1.3 根据施工场地的地层情况和投入施工的旋挖钻机性能等因素综合确定施工钻头的类型，以保证施工效率和成孔质量。几种钻头混合使用，能够减少机械设备的消耗，降低生产成本，提高成孔效率。由于进入岩面施工孔壁规整，与钻头之间的间隙小，为减少钻斗提升时的抽吸作用，选配的钻头均带有通气孔，双头双螺锥螺岩石钻头直径比桩径小，以防止埋钻、卡钻事故。

1.1.4 合理控制钻斗的转速和升降速度有利于成孔质量。在开始钻进或穿过软、硬层交界处时，为保持钻杆竖直，宜缓慢进尺。在钻进过程如发现钻杆摇晃或难钻时，应立即提钻检查，等查明原因并妥善处理后再行钻进，以免导致桩孔严重倾斜、偏移，甚至使钻杆、钻具扭断或损坏。遇到孔内渗水、塌孔、缩颈等异常情况时，应将钻具从孔内提出，研究可行方案进行妥善处理。

1.2 清孔工艺

在灌注桩施工中，采用泥浆循环工艺，清孔的质量显得尤为重要。采用反循环加多级振动筛的方法对粒径5 mm以上的钻渣效果明显，但是粒径小于5mm的细砂就无法清除。工程当地粘土自身含砂率较高，经试验，含砂率达10%~15%，且多为粒径小于5mm的细砂，细砂清除困难，钻进效率明显降低。针对这种现象，工程部经过反复试验后，在泥浆中加入少量工业碱，提高了泥浆的浮渣功能。同时，购置泥浆分离泵，此泵可将粒径大于0.3 mm的细砂自泥浆中分离出来，分离有效率达90%以上。经过技术改造及新设备投入，钻进效率提高。在微风化岩层中，每班进尺达到30~50 cm，含砂率在钻进过程中降到8%，沉渣厚度仅为2 cm，完全达到了规范的要求。

1.3 钢筋笼制作安装

桩基钢筋笼是地面焊接整体吊装，钢筋笼长度为桩长一半。为使钢筋笼在加工、运输和安装过程中不变形，在钢筋笼内每隔2m设置一道内支撑，安装钢筋笼时，要求对准孔口扶正后徐徐下放，严禁摆动碰撞孔壁，同时拆除加劲内支撑。当最后一道加劲箍筋接近孔口时，将骨架通过工字钢支承在护筒上，再吊起第二节钢筋笼，使它们在同一竖直轴线上对齐焊接，先焊接直径方向相对的4根主筋接头，然后用吊机稍稍提起，以使上下两节钢筋笼在自重作用下基本顺直，然后再继续进行接头焊接。接头焊好后，上好接头箍筋，再稍稍吊起钢筋笼，抽出支承工字钢，下放钢筋笼。如此循环操作，使钢筋笼下放至设计标高为止，最后用8根Φ32mm钢筋将钢筋笼吊挂固定牢靠，并放正于孔位中心。

1.4 水下混凝土灌注

1.4.1 混凝土配合比设计。采用了高性能水下混凝土，考虑每根桩基数量较大，灌注时间长，为了保证灌住的连续性，故在配合比试验时选用木质碳酸钙缓凝剂，延长混凝土的初凝时间，设计达15小时左右。但在实际施工过程中，由于采用直泻灌注，12~13小时即完成浇筑，确保混凝土的结合，保证了桩基的施工质量。

1.4.2 灌注方法。首先，对Φ350×8mm浇注导管进行水密性试验，水密压力控制在0.7~0.8MPa即可，完成后下放导管至孔底，而后上提40~60cm高度，卡在井口架上。封地采用导管上端连接一开关顶端设置一个Φ2.3 m容积为11.5 m3的漏斗，其顶用龙门吊吊住，微微持力；然后，将输送管用一活动支架搭至漏斗顶临时固定即可；最后，在浇注前先用清水湿润漏斗，再将阀门关闭，即开始预装首盘价，待漏斗满后立即打开阀门，经过实践得出，首盘11.5m3混凝土下放完毕约需1分钟，导管埋深约为1.5m，孔内泥浆翻浆效果较好，完成首盘封地后，采用直泻灌注缩短灌注时间。

2 施工中易出现问题及处理措施

2.1 钢筋笼上浮

2.1.1 事故原因

混凝士的灌注速度过快，使混凝土下落冲出导管底口向上反冲，其顶托力大于钢筋笼的重力所致；钢筋笼放置初始位置过高，混凝土流动性过小，导管在混凝土中埋置深度过大，钢筋笼被混凝土拖顶上升；在提升导管时，导管挂在钢筋笼上，钢筋笼随导管一同上升。

2.1.2 处理措施

（1）当导管底口低于钢筋笼底部3m至高于钢筋笼底1m之间，且混凝土表面在钢筋笼底部上下1m之间时，应放慢混凝土灌注速度、当混凝土拌合物上升到钢筋笼底部4m以上时，提升导管，使其底口高于钢筋笼底部2m以上，即可恢复正常灌注速度；

（2）钢筋笼初始位置应定位准确，并与孔口固定牢固、导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2~4m，不宜大于5m和小于1m，严禁把导管提出混凝土面；

（3）当发生钢筋笼上浮时，应立即停止灌注混凝土，并准确计算导管埋深和已浇混凝土面的标高，提升导管后再进行浇注，上浮现象即可消失。

2.2 堵管

2.2.1 事故原因

导管进水。混凝土本身原因如塌落度小，配合比不当，和易性、流动性差等原因造成混凝土离析；各种机械故障引起混凝土浇筑不连续，在导管中停留时间过长，先期灌注的混凝土己经初凝，使后期混凝土下落时阻力增大，混凝土被堵在管内。

2.2.2 处理措施

（1）确保导管连接部位的密封性，导管使用前应试拼装、试压，试水压力为0.6~1.0MPa，以避免导管进水。

（2）在混凝土灌注时，应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制，水下混凝土配合比应通过实验确定，为改善混凝土的和易性和缓凝，水下混凝土宜掺外加剂；

（3）若刚开始灌注混凝土时，压水后发现导管有渗漏水现象，应立即提出导管进行处理，并且要求重新清孔后再重新进行混凝土浇筑，以免因小失大；

（4）若导管底端处在混凝土中深的部位时，导管堵塞，可以用提升导管减轻水压的办法或上下抖动导管，也可以用附着式振动器进行振动；

（5）若灌注水下混凝土不太深时发现导管堵塞，应尽快提升导管，清理出已灌注的混凝土，重新下新管后再进行混凝土浇筑。

3 结论

通过上述措施，在施工过程中有效地控制了成孔、成桩的各项指标，顺利完成了施工任务。在现场施工中，还应对施工工艺和施工方案进行宏观、全面的控制和调节，确保工程顺利完成。

参考文献

[1]蒋建平.大直径灌注桩竖向承载力[M].上海:上海交通大学出版社,2007.

[2]刘世锋.旋挖钻机在大直径深孔钻孔桩中的应用[J].山西建筑,2009,35(12).