桥梁钻孔灌注桩施工工艺探索

摘要：对大端大桥钻孔灌注桩施工工艺进行分析，重点对钢护筒制作与埋设、钻进施工、泥浆护壁、成孔及清孔、混凝土灌注等关键施工技术进行了探讨。同时利用超声波透射法对桩基施工质量进行检测，结果显示本工程桩基施工质量均满足《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106—2014）要求。

关键词：桥梁；钻孔灌注桩；超声波透射；质量检测

1工程概况

泉州至南宁高速公路桂林至柳州段改扩建工程大端大桥工程全长547m，上构为18×30m连续预应力混凝土T梁，下构采用桩基础、肋板台、柱式墩。桥址区地质构造以泥质砂岩为主，桥址区域稳定性较好，两端桥台所处山体坡度较陡，强风化砂岩节理裂隙发育，基础开挖注意边坡防护，防护不当易造成滑坡、崩塌等不良地质现象。覆盖层厚度一般小于4m，多为可塑、硬塑状黏土，局部混少量碎石、砂砾或卵石。本工程桥梁均采用桩基础，利用钻孔灌注桩施工，桥台桩径1.2m，桩长40m，持力层为11-1层（粉砂层）；14#、15#墩桩径1.5m，桩长60m，持力层为12-2层（黏土），其余桥墩桩径1.2m，桩长50m，持力层为11-1（粉砂层）。桥梁部分共有钻孔灌注桩476根，桩径为1200mm、桩长为40m的48根，桩径为1200mm、桩长为50m的404根，桩径为1500mm、桩长为60m的24根。钻孔桩主筋为22mm和25mm，混凝土为C45水下混凝土。

2钻孔灌注桩施工工艺

2.1施工机械的选择

钻孔灌注桩常用的施工机械分为三类：回旋钻机、冲击钻机以及旋挖钻机。其中，回旋钻机适用于碎石土、砂土、黏性土、粉土等地层，可用于微风化岩层施工，具有适用范围广、装机功率大、输出扭矩大、机动灵活、功能多样等优势。同时综合分析桥区地质、水文等自然条件，最终决定采用回旋钻机进行成孔施工。其它施工辅助设备包括：履带吊、挖掘机、动力站、套管、反力叉等［1-5］。回旋钻机主要由底盘、上车、摇管器、拔管动力头、旋转动力装置等组成。主要工作原理：将压缩空气经气水分离、油雾器、气动控制阀后转化为机械能量，机械能量一部分用于钻具的推进或者提升，另一部分用于带动冲击器运动，实现凿岩动作。

2.2施工工艺流程

利用回旋钻机进行钻孔灌注桩施工的施工工艺流程见图1。（1）需要进行施工准备和桩位放线，主要是进行场地平整，由于本工程施工辅助设备较多，因此，必须对施工通道和作业平面进行充分考虑。收稿日期：2021-08-26同时为了保证桩基定位的准确快捷，采用全站仪中的“十”字定位法来测定桩孔位置。（2）进行钻孔施工，钻孔施工顺序：设置护筒→安装钻机钻进→钻挖结束，进行第一次清孔→孔壁检测→插入钢筋笼→插入导管→进行第二次清孔→灌注水下混凝土，拔出导管→将护筒拔出，见图2。（3）完成钻孔灌注桩施工后，还需要利用超声波检测仪等对桩基质量进行检测［6-7］。

2.3关键施工技术

钢护筒制作与埋设：钢护筒需采用1cm厚的钢板制作，且内径需比桩径大0.2～0.4m，护筒中心与桩孔中心偏差≤5cm，倾斜度<1%；护筒埋设顶部高度需高出地面20～30cm，当钻孔灌注桩内存在比较明显的承压水时，需要将护筒位置调整至承压水位2m以上。2.3.1钻进施工在钻孔施工过程中，确保回旋钻机顶部滑轮缘、钻盘中心和桩孔中心三者处在同一铅锤线上，偏差值≤2cm；钻进时，需要严格控制不同地层的钻进参数，见表1。先轻压、慢钻，待正常钻进后再加大转速和钻压，每钻进4～6m，需要对钻孔直径和垂直度进行检查和记录，并及时调整。2.3.2泥浆护壁采用原土造浆，泥浆循环系统主要由泥浆循环箱、泥浆循环槽和桩孔组成。泥浆箱分为3个隔舱，泥浆箱与桩孔间由循环槽连通，保证泥浆正常循环不外溢，结构示意见图3。在初始钻进过程中，泥浆相对密度为1.05～1.10g/cm3，黏度为17～19Pa·s，含沙率≤3%；在正常钻进过程中，泥浆相对密度为1.04～1.09g/cm3，黏度为17～22Pa·s，含沙率≤3%。2.3.3成孔及清孔在成孔过程中，应注意不能超钻，当钻离至设计标高约1m时，要放慢钻进速度，成孔之后要用超声波检孔器或者钢筋检孔器对成孔质量（孔径、孔形、倾斜度）进行检查，同时还应该用测绳对孔深进行检查。第一次清孔利用钻具直接进行，第一次清孔后泥浆指标要求：泥浆相对密度1.1～1.15g/cm3，含砂率≤4%，泥浆黏度18～22Pa·s；第二次清孔泥浆指标要求：泥浆相对密度1.03～1.10g/cm3，含砂率≤2%，泥浆黏度17～20Pa·s。2.3.4混凝土灌注采用导管法进行水下混凝土的灌注施工，导管为直径300mm的丝扣式导管，壁厚3mm，每节长2.7～3.0m，配1～2节长0.5～1.5m短管，导管底距孔底高度控制在0.3～0.5m。混凝土坍落度应控制在180～220mm，每根桩灌注时间≥8h，混凝土上升后，导管需逐节及时拆除，拆除时间≤15min。

3桩基质量无损检测

3.1检测方法

钻孔灌注桩桩基检测方法包括静载试验、钻孔取芯、声波透射以及低应变法等方法［8-10］。为满足桩基施工全过程的检测要求，本桥所有桩基设置超声波声测管，桩径1.2m的桩基均设置3根（钢管）57×3.5的声测管，声测管沿桩长通长布置，顶部高出桩顶1m，声测管埋设方式见图4。声测管在钢筋笼加工过程中安装，按设计要求用加强筋固定，钢筋笼分段吊装过程中，声测管必须对正，用70×5（钢）管节连接，钢管底部应封口，以免混凝土漏入。安装声测管时每个接头必须焊好用胶带封严密合，声测管顶拟用橡胶帽或橡胶塞代替钢片进行封闭，防止灌注混凝土时进入声测管内，桩基无法检测。

3.2检测装置参数

超声波检测装置主要由探头（主频为25～50kHz，长度为20cm，前置放大器频带范围为5～50kHz）、超声仪（脉冲电压250～1000V，频带宽度5～50kHz，增益＞100db，衰减器频率为1db，测时范围＞2000us）、探头升降系统、声测管等四部分组成。

3.3检测结果

混凝土灌注施工完成并养护28d后，现场抽取50根钻孔灌注桩进行超声波透射检测，根据波形、波速、频率、波幅4个参数进行综合评定，检测结果用优秀、合格、较差以及不合格四种评价等级进行描述，见表2。从表2可知：在50根抽检桩中，质量达到优秀的为36根，占比为72%；合格桩基数量为13根，占比为26%；较差质量的桩基数量为1根，占比为2%；不合格桩基数量为0根。从超声波检测结果来讲，所有检测桩基均满足《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106—2014）中相关要求，表明钻孔灌注桩工程施工质量控制科学合理。

4结语

从施工机械选择、施工工艺流程以及关键施工技术等方面对灌注桩的施工质量控制进行了探讨，同时基于超声波透射法，对桩基质量进行了检测，结果表明：所有检测桩基质量均满足《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106—2014）要求，优秀桩基数量占比达到了72%。

参考文献：

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作者：周舟 单位：湖南路桥建设集团有限责任公司