灌注桩在桥梁基础中的施工应用探讨

摘要：对于桥梁基础工程施工来说，钻孔灌注桩的应用较为广泛，本文通过结合某桥梁应用灌注桩施工实例，详细地探讨灌注桩在工程中的各实施环节，同时结合实践，提出施工中相关事故的判断与处理措施，旨在能为同类工程提供参考借鉴。

关键词：桥梁基础；灌注桩；埋设护筒；灌注混凝土

Abstract: as to the bridge foundation for engineering construction, the application of bored piles are broad, this paper by combining a bridge pile construction application example, a detailed study of the filling pile in the project implementation, and combining with the practice, it puts forward the construction of the judgment of the accident and dealing with the related measures aimed at can provide a reference for similar projects.

Keywords: Bridges foundation; Filling pile; Bury the tube; Pouring concrete

中图分类号：U445 文献标识码：A文章编号：

工程概况

梅树顶大桥位于铁路贺怀测段广宁县古水镇境内，桥址区所处地貌为丘陵及丘间谷地，丘陵区地势起伏较缓，相对高差20~30m，丘坡自然坡度10°~20°，山坡植被茂密，以青竹、松树为主，杂草灌木丛生；谷地呈条带状分布，地势狭长低平，多为水田，桥址处丘坡坡脚局部有小土路通过，交通不便。

大桥全长118.49米，孔跨布置为3-24m+1-32m的组合箱梁，为山间谷架桥，水文不控制。线路为双线、曲线线路竖曲线：R=30000，3‰的下坡，线间距4.8 m。场区的岩土层按照其成因分类主要有：第四系全新统人工堆积层；第四系全新统冲洪积层粉质粘土、细砂；寒武系八村群第四亚群细砂岩。同时场区内表层0.50~3.8m普遍分布有素填土，对拟建工程影响不大。全桥布置有5个桥台，45根桩基及桥上部桥面系工程。

施工工艺

大桥桩基为钻孔灌注桩，桩基施工选用CZ-22-A钢绳冲击钻机，采用优质泥浆护壁。施工准备：在三通一平的基础上，钻孔的准备工作主要有桩位测量及放样、制作和埋设护筒；泥浆备料调制、泥浆循环系统设置及准备钻孔机具等。钻孔场地的平面尺寸应按桩基设计的平面尺寸、钻机数量和钻机底座平面尺寸、钻机移位要求、施工方法以及其它配合施工机具设施布置等情况决定。

2.1埋设护筒

护筒用4～8mm的钢板制作，其内径大于钻头直径200mm～400mm。为增加刚度防止变形，在护筒上、下端口和中部外侧各焊一道加劲肋。护筒的底部埋置在地下水位或河床以下到1.5m的稳定土层中，护筒顶高出地下水位1.5m～2.0m左右（同时高出地面0.3～0.5m），其高度满足孔内泥浆面的要求，设计图纸有明确要求的则按设计图纸要求进行埋设。

护筒埋设应准确、稳定，护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50mm，垂直度偏差不允许大于1%，保证钻机沿着桩位垂直方向顺利工作。护筒内存储泥浆使其高出护筒底脚或施工水位至少0.5m，保护桩孔顶部土层不致因钻头（钻杆）反复上下升降、机身振动而导致塌孔。

3.2开孔及成孔方法

冲击钻开孔阶段主要为造浆固壁，孔内加粘土，采用低冲程冲砸开孔。钻孔深度在达到护筒刃脚下3m后，根据地质情况加大冲程进行正常冲砸造孔，进入基岩后适当减小冲程。成孔后采用高压射水枪进行清孔。

3.3清孔处理技术

清孔处理的目的是使孔底沉碴（虚土）厚度、泥浆液中含钻碴量和孔壁垢厚度符合质量要求和设计要求，为水下混凝土灌注创造良好的条件。当钻孔达到设计高程后，经对孔径、孔深、孔位、竖直度进行检查确认钻孔合格后，即可进行第一次清孔。抽浆法清孔：一边利用钻机的泥石泵抽浆，把孔底泥浆、钻碴混合物排出孔外，一边向孔内补充经泥浆池净化后的泥浆，使孔底钻碴清除干净。抽浆清孔比较彻底，但孔壁易坍塌的钻孔使用抽浆法清孔时，操作要注意，防止坍孔。

鉴于清孔的重要性，为了确保清孔质量，清孔应达到以下标准：孔内排出的泥浆手摸无2～3mm颗粒，泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2%，粘度17～20s。浇筑水下混凝土前应清底，孔底沉渣应清除干净，满足铁路相关设计规范及设计文件提出的沉降要求，严禁采用加深钻孔深度的方法代替清孔。

3.4钢筋笼加工及吊放

为保证制作的钢筋笼符合质量要求和提高制作工效，根据设计对钢筋笼的要求，专门由经培训合格的持证技术工人组成钢筋笼制作安装队。配备专用工具，现场自制钢筋圈制作台及钢筋笼主筋等距分布、定位、支承工装。钢筋笼加工，依照设计图制作。主筋调直，钢筋笼同一截面主筋接头数量不超过主筋总根数的50%；螺旋箍筋采用点焊，箍筋须盘成螺旋状方能使用；加劲箍筋采用模具制作，接头采用单面或双面搭接焊，单面焊接长度≮10d，双面焊接长度≮5d。钢筋笼搬运时，为防止变形可采用支撑筋加固。

钢筋笼在吊放之前，应确保孔位应达到设计要求，沉渣厚度应在规定的范围之内。做好其它辅助工作，吊车就位。钢筋笼采用吊筋定位，吊筋长度应等于孔口标高减去钢筋笼设计标高及支垫枕木高度；在灌注过程中，在孔内混凝土面接近钢筋笼底部时，应控制混凝土灌注速度，以防止速度过快产生钢筋笼上浮。

图1钢筋笼吊放示意图

3.5灌注水下混凝土

水下混凝土灌注是施工的重点之一，本工程采用直升导管法进行水下混凝土的灌注。导管用直径260～300mm的钢管，壁厚3mm，每节长2.0～2.5m，配1～2节长1～1.5m短管。导管使用前，应进行接长密闭试验。下导管时应防止碰撞钢筋笼，导管支撑架用型钢制作，支撑架支垫在钻孔平台上，用于支撑悬吊导管。

水下灌注时先灌入的首批混凝土，其数量必须经过计算（计算示意见右图），使其有一定的冲击能量，能把泥浆从导管中排出，并保证把导管下口埋入混凝土的深度不少于1m。必要时可采用储料斗。使用拔球法灌注第一批混凝土。灌注开始后，应紧凑、连续地进行，严禁中途停工。在整个灌注过程中，导管埋入混凝土的深度不得少于1.0m，控制在4m以内。同时，灌注水下混凝土应随时探测钢护筒顶面以下的孔深和所灌注混凝土面高度，以控制导管埋入深度和桩顶标高。

施工质量控制技术

3.1成孔质量控制

钻孔灌注桩在成孔过程中及终孔后以及灌注混凝土前，均需对钻孔进行阶段性的成孔质量检查。钢护筒埋设完，在桩开孔前采用全站仪定位检查孔位。孔径检测是在桩孔成孔后，下入钢筋笼前进行的，可采用测量钻头直径，用与设计桩径相同的钻头自孔口至孔底下入钻孔中，若钻头通过钻孔中不卡钻，则表明孔径合格。孔深和孔底沉渣采用标准锤检测，测锤一般采用锥形锤，锤底直径13～15cm，高20～22cm，质量4～6kg。测绳必须经检校过的钢尺进行校核。

3.2桩身混凝土质量检查

每桩在浇筑混凝土时，对搅拌的混凝土进行取样成型，到龄期后进行室内有关混凝土指标试验。混凝土试件成型组数按设计规定的数量。对成型后的桩身质量按照设计要求：桩长＜40m采用瞬态激振时预频域法（低应变法）；桩长≥40m或桩径≥1.5m的桩基采用声波透射法。对有疑问的桩，钻取桩深混凝土进行检测，注桩取芯检测至桩底0.5m以下。检测方法符合《铁路工程基桩无损检测规程》（TB10218）的规定。

特殊情况处理技术

在灌注桩施工过程中，由于其存在隐蔽性，因此施工中必须能正确判断灌注桩是否施工正常，对于异常情况又应当采取正确的处理技术。通过结合工程实践，笔者总结一些异常情况供施工借鉴。

（1）桩身夹泥。灌注时由于导管密封不良，泥浆渗入导管内，或导管栓塞破裂、脱落，都会产生夹泥现象，这时应全部提出导管进行处理，然后重新灌注混凝土。对于这种情况可采取预防措施，混凝土导管在下如桩孔前，必须对螺纹、管壁等进行详细检查，并做好配管记录。必要时应进行导管水密性试验。

（2）卡钻事故。在基岩和砾石地层钻进，特别是在旋挖钻机钻孔后改换冲击钻机钻进时，钻头在通过探头石地段和基岩时，容易发生卡钻事故。如果卡钻不严重，用主绳加副绳一起将钻头强拉提起；如十字钻头在探头石下面，可用主绳反复提拉；在主绳旋转的情况下，探头石可在十字钻头的缺口处通过，从而解决卡钻事故；如果钻头被卡十分严重，强拉硬提无效，可在钻头上部用爆破法振松，迅速提起，但应注意此法易产生塌孔现象。要预防这种情况，应当采用优质黏土进行护壁造孔，在易卡地段通过反复打黏土回填形成密实的孔壁；对坚硬基岩层，尽量避免新焊钻头的刃角，下部孔段钻孔用钻头应略小于上部孔段的钻头直径。每个钻头上必须采用主、副双绳进行保护。

（3）钻进中漏浆。在砾石层中钻进，透水性极强时，采用一般浓度的泥浆，漏失比较严重，容易造成埋钻事故。处理办法可先投放泥球，及时补浆，并用钻头反复冲击，在孔内搅拌泥浆，使稠泥浆迅速充填在孔壁卵石的间隙中，阻挡渗漏而保护孔壁稳定；漏失停止后，恢复正常钻进。预防措施就是采用分层投入黏土打回填的造孔方法。

（4）卡管事故。在灌注混凝土过程中，混凝土堵在导管内下不去，或导管被混凝土或钢筋笼卡住提升不起来而造成卡管事故。其原因有隔水阀卡在导管中，混凝土拌和不均匀、和易性差导致粗骨料集中卡在导管中；混凝土灌注速度太慢、在导管中停留过久而凝结；导管升降时挂住钢筋笼等。由于这种事故主要是因混凝土堵管或隔水阀堵塞，可用钢筋或长杆冲捣，或用软轴振捣器振捣。导管与钢筋笼卡在一起时，不可强力起拔，宜采用轻扭动慢提拔的方法。如导管拉断、脱落，可用特殊打捞工具打捞，并清除孔内混凝土。在施工中要预防应当严格按规程进行操作，混凝土配合比应与水下混凝土浇筑条件相适应，和易性和流动性好；拌制合格的混凝土熟料；设备状况好，混凝土供应强度保证到位；导管检查和操作精心等等。

结论

文章结合某大桥基础施工实例，提出其施工工艺以及相应的质量控制技术，同时结合实践提出其施工中事故处理技术措施；通过工程实践表明，这些施工技术在工程中应用有效，确保了灌注桩承载力等要求，可为同类工程提供参考。

参考文献：

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