浅谈高速公路分离式立交桥的桩基施工

摘 要：本文结合阿荣旗至深圳国家重点公路长垣封丘段高速公路NO.3标段K21+557 G106（Ⅱ）分离立交桥2#墩的施工实践，就高速公路分离式立交桥桩基施工的技术控制进行了详细阐述。

关键词：立交桥;桩基施工 ; 技术控制

K21+557 G106（Ⅱ）分离立交桥位于为阿荣旗至深圳国家重点公路长垣封丘段高速公路NO.3标段，桥梁跨径为4―40m，交用为135度，下部结构为三桩式桥墩，肋板桥台，钻孔桩基础。2#墩布设在G106国道中间，原国道采用上下行分离的布设方案。

1、工程概况

该桥地处黄河泛流平原，地下水以潜水为主，水位埋深约1.5-3.0米左右，水量较丰富，含水层为亚砂土及砂土，地层透水性较好，对混凝土无腐蚀性。桥梁平面位于直线上，纵面位于R=20000m的凸曲线上。主要工程量为：2#墩钻孔桩φ1.8m共 6根，设计桩长55m，累计330m；钢筋加工合计36581.4kg；钢板及声测管材料合计4581.6 kg；砼合计809.4m3。

2、桩基施工

2.1、施工平台及护筒

2.1.1施工平台

平整场地、清除杂物、换除软土、夯打密实；采用全站仪放出钻孔桩的中心位置，并设立护桩，对护桩采取水泥砂浆加固，设立明显标志，可随时利用交汇法交出桩中心位置。

2.1.2护筒设置

本工程采用护筒内径为桩径加200mm。护筒采用挖坑埋设法。护筒中心竖直线应与桩中心线重合，平面误差控制在50mm以内，倾斜度控制在1%以内。护筒底部四周应以粘土填筑，分层夯实，或用水泥砂浆先填实。护筒高度按高出地面0.3m控制。筑岛较高处应加深护筒至原地面，以保证钻孔和灌注混凝土的顺利进行。保证护筒连接处无实物，护筒钢板采用6mm-10mm，确保耐拉、压、不漏水。

2.2、泥浆的调剂

根据该工程生产性试桩的情况看，地面20m深范围内及地下40m深以下为亚粘土可自造浆，另外采用膨润土1T可造浆10m3左右，其中外加剂采用碳酸钠，其剂量为膨润土质量的0.3%。

2.3、钻孔

钻孔就位前，应对钻孔各项准备工作进行检查。包括钻头直径、电路、操作系统等。钻机就位后应平稳，保证钻进中不产生移位和沉陷。初钻时，先采用正循环方法，启动泥浆泵和转盘，稍提钻杆，使之空钻一段时间，等泥浆输进孔中一定数量后，开始钻进。钻进速度开始以低档慢速控制，待钻头全部进入地层后或更深方可加速钻进。此时改为反循环钻进。

施工中，采用正、反循环钻孔均需进行减压钻进，以利于在整个钻进过程中使钻杆维持竖直状态，使钻进回转平稳，避免或减少斜孔、弯孔和扩孔现象。每节钻杆钻完时，先停止钻动，利用反循环系统延续工作至孔底沉渣基本排净，然后关闭泥浆泵接长钻杆。有承压水地方钻进过程中保持孔内有1.5-2m的水头高度以防塌孔及缩径。

几种常见故障处理：

一是遇有坍孔，应仔细分析，查明原因和位置，然后进行处理。坍孔不严重时，可回填至坍孔位置以上，并采取改善泥浆性能、加高水头、埋深护筒等措施，继续钻进。坍孔严重时，应立即将钻孔全部用砂夹粘土回填，暂停一段时间后，查明坍孔原因，采取相应措施重钻。坍孔部位不深时，可采取深埋护筒法，将护筒周围土夯实，重新钻孔。

二是遇有孔身偏斜、弯曲时，应分析原因，进行处理，一般可在偏斜处吊住钻锥反复扫孔，使钻孔正直。偏斜严重时，应回填粘性土到偏斜处，待沉积密实后再钻进。

三是遇有扩孔、缩孔时，应采取防止坍孔和防止钻锥摆动过大的措施。缩孔是钻锥磨损过甚、焊补不及时或因地层中有遇水膨胀的软土、粘土泥岩造成的，前者应注意及时焊补钻锥，后者应采用失水率小的优质泥浆护壁。已发生缩孔时，宜在该处用钻锥上下反复扫孔以扩大孔径。

四是糊钻、埋钻常出现于正循环（含潜水钻机）内回转钻进中，遇此应对泥浆稠度、钻渣进出口、钻杆内径大小、排渣设备进行检查计算，并控制适当的进尺。若已严重糊钻，应停钻提出钻锥，清除钻渣。

五是掉钻落物时，宜迅速用打捞叉、钩、绳套等工具打捞，若落体已被泥沙埋住，应按前述各条，先清除泥砂，使打捞工具接触落体后再打捞。

2.4、清孔

2.4．1清孔的技术要求

钻孔深度达到设计标高后，对孔深、孔径进行检查。孔径检查采用自制检孔器，检孔器按规范要求制作。孔深、孔径达到规范要求并经监理现场认可方可清孔。

根据生产性试桩的施工经验清孔采用反循环施工方法，此法可缩短清孔时间，但要控制好泥浆指标以防塌孔。清孔时稍提钻锥离孔底10-20cm空钻，以利孔底沉渣清除干净。

2.4.2清孔注意事项

清孔后从孔底提出泥浆试样进行性能指标测试，试验结果应满足以下规定：相对密度1.03-1.10，粘度17-20Pa.s，含砂率＜2%，胶体率＞98%；不得用加深钻孔深度的方式代替清孔；清孔时注意保持孔内水头，防止坍孔。

2.5 钢筋笼制作安装

2.5.1钢筋骨架在钢筋架在钢筋加工场地分两段制作，并把测管焊接到设计位置，运至现场后吊入孔内，并在孔口进行焊接接长，焊接采用帮条焊，焊缝长度和两焊接接头距离必须满足施工技术规范的要求；

2.5.2钢筋骨架的制作和吊放应满足允许偏差，其允许偏差为：主筋间距±10mm；骨架倾斜度±0.5%；骨架保护层厚度±20mm；骨架中心平面位置20mm；骨架顶端高程±20mm，骨架底面高程±50mm。

2.5.3钢筋骨架用16T吊车吊起，第一段放入孔内后用型钢临时固定在护筒口，再吊起另一段，对正位置焊接后逐段放入孔内至设计标高，反复核对无误后再焊接定位。然后在定位钢筋骨架顶端。工字钢筋将工字钢及定位筋的顶吊圈焊于护筒上。一方面防止导管或其它机具的碰撞而使整个钢筋骨架变位或落入孔中；另一方面起到防止骨架上浮的作用。

2.5.4钢筋骨架在下放时应注意防止碰撞孔壁，如放入困难，应查明原因，不得强行插入。

2.6灌注水下混凝土

2.6.1砼的配制及运输

砼的配制应根据试验室选定的配合比进行集中搅拌，应有良好的和易性，在运输和灌注过程中无显著离析和泌水现象。砼需保持足够的流动性，其坍落度控制在18-22cm。配制时严格控制外加剂掺量。外加剂采用山西黄河外加剂厂生产的减水缓凝剂UNF―3A型，经试验室选配其掺入量为水泥用量的1.5%，可将砼初凝时间延长到8小时以上。

2.6.2水下砼的灌注采用导管法，导管采无缝钢管，连接接头采用钢索封口式或卡口式，导管使用前进行水密承压和接头抗拉试验。进行水密试验的水压不应小于孔内水深1.3倍的压力，也不应小于导管壁可能承受灌注的砼的最大内压力的1.3倍。

2.6.3灌注桩水下砼的技术要求

首批砼数量应通过计算满足导管首次埋置深度（≥1m）和填充导管底部的需要。

2）砼运至施工现场时应检查和易性和坍落度，如不符合要求，应进行二次拌和。二次拌和后仍不符合要求，不得使用。

3）首批砼拌和物下落后，混凝土应连续灌注，尽可能缩短拆除导管的间隔时间。

4）在灌注过程中，导管埋置深度宜控制在2―6m，让灌好的砼顶着泥浆逐渐上升。

5）在灌注过程中，经常测量孔内混凝土面高程，并做好记录，及时调整导管埋深。

6）在灌注过程中，保证连续灌注的前提下，应从导管或漏斗一侧徐徐灌入，不可整斗地灌入漏网和导管，以免在导管内形成高压气囊。

7）当砼面升到钢筋骨架下端1m左右时，为防止“浮笼”，应降低砼的灌注速度。当混凝土拌和物上升到骨架底口4m以上时，提升导管，使其底口高于骨架底部2m 以上，即可恢复正常灌注速度。

8）为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上应加灌0.5-0.8m，以便灌注结束后，将此段砼清除，保证桩顶无松散层。

9）在拔出最后一段长导管时，拔管速度要慢，以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管下形成泥心。