钻孔灌注桩在某大桥扩建工程中的应用

钻孔灌注桩在某大桥扩建工程中的应用

饶立

饶立（中煤国际工程集团重庆设计研究院）

摘要：本桥钻孔灌注桩采用冲击钻机成孔、泥浆护壁、卷扬机吊安装钢筋笼、导管法灌注桩身水下混凝土。施工时配备完整的泥浆循环系统。

关键词：钻孔灌注桩大桥扩建应用

0引言

某大桥扩建工程路线全长810米。其中桥长214.04米，桥头引道598米。大桥全线采用一级公路标准，设计车速100公里/h，设计荷载：公路-I级。本工程扩建部分桥宽13米，扩建的右幅桥梁与已建的左幅桥梁同宽。根据桩基础所在的地形、水位情况，安排桩基础平台施工方法如下：

0#台和1#墩采用围堰筑岛的施工方法，由0#台填至1#墩总长20m，宽12m，周边用沙袋防护。

9#墩、10#墩、11#墩、12#墩、13#台采用围堰筑岛的施工方法，由13#台填至9#墩总长70m，宽12m，周边用沙袋防护。

2#墩～8#墩采用钢结构平台，（具体方法详见桩基工作平台施工方法）。

本桥钻孔灌注桩采用冲击钻机成孔、泥浆护壁、卷扬机吊安装钢筋笼、导管法灌注桩身水下混凝土。施工时配备完整的泥浆循环系统。

1施工准备

1.1场地布置对桩基处的场地进行平整、压实，筑岛面积要足够大，保证钻机正常工作必要的工作面，同时钻机工作场地要有足够的压实度，保证钻机在钻进过程中不致发生倾斜或下沉。当场地位于浅水中时，采用筑岛方法施工，高度高于最高施工水位0.5～1.0m。布置好泥浆池与泥浆循环路线、出渣位置、弃渣外运路线与钢筋笼、混凝土运输车辆的进出场路线等。

1.2测量放线桩位场地平整后，先布设控制网，再精确测设出桩位，并在桩位四周按十字线放出控制护桩，护桩数量不少于8个，并应设于距孔口4m以外且不易被破坏处，以保证在钻孔过程中随时检测桩位的准确性。

1.3制备护壁泥浆护壁泥浆选用塑性指数大于25，小于0.005mm的颗粒含量大于50%的粘土制浆。施工时每两个桥墩桩基共用一套完整的泥浆循环系统，泥浆性能指标应符合下列技术要求：

泥浆相对密度：1.1～1.4

粘度：22～30Pa.s

含砂率：＜4%

胶体率：＞95%

失水率：＜20mL/30min

PH值：8～11

钻孔前试验泥浆的全部性能指标达到标准要求后开钻。在钻进中定期检验泥浆比重、粘度、含砂率、胶体率等，并填写泥浆试验记录表。泥浆必须循环使用，设置泥浆循环池、沉淀池，废弃泥浆及钻渣沉淀后妥善处理。

1.4埋设护筒护筒采用d=10mm厚钢板焊接成钢护筒，为增加刚度防止变形，在上、下端和中部的外侧各焊一道加筋肋，做成整体护筒。护筒长根据施工时确定，陆上施工的约3.6m（入土深度3.2m），钢结构平台上施工的按入土深度4～6m，高出钢平台0.4m计算。钢护筒在工厂加工,汽车运到至桩位后，吊车吊运，用震动法下沉护筒。护筒连接处要求筒内无突出物，应耐拉、压，不漏水，护筒内壁设内衬，以利于成桩后拔除护筒。护筒埋设应垂直，倾斜度不大于1％，中心线平面偏差不大于2cm。

1.5钻机就位：钻机就位后检查钻头中心线与桩位精确对中，同时检查吊绳、卷扬机各部位运转正常后即可正式开始钻进。

2钻孔

开钻初期，采用小冲程钻进，当钻至距护筒底超过1.0m后，方可开始正常钻进。钻机作业分班连续进行，填写钻孔施工记录，交接班时交代钻进情况及下一班应注意的事项。孔内严格保持泥浆稠度适当、水位稳定，及时加水加粘土，以维持孔内水头差，使护内水头保持高于护筒外水头1.5m以上，以防坍孔。经常对钻孔泥浆进行检测和试验，不合要求时随时更改，并经常注意地层变化，在地层变化处捞取渣样，判明后记入施工记录表中并与地质剖面图核对。桩基基底须进入设计预定的微风化岩层2倍桩径。

在钻孔排渣、提钻头除土或因故障停钻时，必须将钻头提出孔外且保持孔内具有规定的水位和要求的泥浆相对密度和粘度。

3清孔

钻孔到设计深度后，向现场监理工程师报检，进行第一次清孔。清孔采用泥浆置换法清孔，清孔完成泥浆必须达到以下指标：孔底500mm以内的泥浆相对密度小于1.03～1.10，粘度≤17～20Pa.s，含砂率≤3％，胶体率>98%。孔底沉淀厚度不超过50mm。清孔合格后对孔位、孔径、孔深、倾斜度及沉渣厚度进行检测，孔位及孔深可以用钢尺和测绳直接量测，孔径及倾斜度的检测可以用检孔器检测，检孔器可用一个长度等于4～6倍桩径，直径等于孔径的钢筋笼，吊放入孔中，如果钢筋笼可以顺利到底则表明孔径和倾斜度满足要求，否则就需要重新修孔，直至孔壁铅直，钢筋笼能顺利放到底为止。

成孔检查合格后，开始吊装钢筋笼、安装导管，进行二次清孔，二次清孔仍要符合上述要求。清孔时应保持钻孔内水位高于地下水位1.5～2.0m防止塌孔。

清孔达到要求，由监理工程师再次验收孔深，泥浆和沉渣厚度。经监理工程师同意后立即灌注混凝土。

4钢筋笼的加工及吊装

4.1钢筋加工钢筋在下料前，首先熟悉图纸，对各种规格的钢筋长度和数量进行认真核对，其次对钢筋调直，必要时对钢筋表面除锈，确保钢筋表面清洁、平直；再次应对钢筋的下料长度进行计算，做到最合理的配料方式，以减少浪费。

4.2钢筋笼绑扎钢筋笼主筋的接长采用闪光对焊连接，加劲箍筋与主筋的交叉处采用点焊焊接牢固，螺旋箍筋的布置按设计间距与主筋采用22＃扎丝绑扎，为保证钢筋笼的整体牢固性，可按一定的密度将螺旋筋与主筋用点焊焊接牢固。钢筋骨架的保护层采用定位筋控制，即在钢筋笼的主筋上每隔2m沿钢筋笼四周布置4根耳朵筋，与主筋焊接牢固。

4.3钢筋笼吊装钢筋笼采用整体或分段用卷扬机吊装入孔。分段吊装时，钢筋笼采用单面搭接焊在孔口对接，吊装就位后，用吊钩将钢筋笼固定于孔口。为避免钢筋笼在灌注混凝土时发生上浮，吊钩与钢筋笼的焊接要牢固，并将吊钩焊接在孔口支撑架上。吊装就位后的钢筋笼中心平面位置与设计桩中心误差不大于20mm，倾斜度不大于±0.5%，顶端高程误差不大于±20mm。

5安装导管

导管用Ф250mm的钢管，壁厚3mm，每节长2.0～5.0m，配1～2节长1.0～1.5m短管，由管端丝扣连接，接头处用橡胶圈密封防水，导管长度根据孔深和工作台的高度确定。在正式安装导管前要进行试拼，并对导管作水密承压和接头抗拉试验，保证导管不漏水。试拼合格后，对每一节导管编号，并对配管情况做详细记录，以确保提升和拆除导管时不致将导管提出混凝土面而导致断桩。工作台用型钢制作，用于支撑悬吊导管、吊挂钢筋笼。导管上口放置混凝土漏斗，首次灌注时，漏斗容积根据首灌量的大小确定。

6灌注水下混凝土

钻孔桩混凝土的灌注必须连续不间断地进行，并确保有一定的首灌量。混凝土的首灌量由下式确定：

V≥πD2/4(H1+H2)+πd2/4h1式中：

V－灌注首批混凝土所需数量（m3）；

D－桩孔直径（m）;

H1-桩孔底至导管底端距离，一般为0.4m；

H2-导管初次埋置深度（m）；

D－导管内径（m）；

h1－桩孔内混凝土达到埋置深度H2时，导管内混凝土柱平衡导管外（或泥浆）压力所需的高度（m），即h1＝Hw/γw/γc；

Hw－井孔内水或泥浆的深度（m）；

γw－井孔内水或泥浆的重度（KN/m3）;

γc－混凝土拌物合物的重度（取24KN/m3）。

灌注前，在漏斗中储存足够的混凝土，方量不小于计算好的首灌量。灌注时，迅速打开漏斗底部的阀门，使漏斗中的混凝土在很短的时间内落入孔底填充钻孔底部并将导管下口埋置一段深度，确保导管中无水。开始灌注时，为防止钢筋笼上浮，灌注速度不宜过快，当混凝土面高于钢筋笼底部2m以上后，方可加快灌注速度。混凝土开始灌注后就必须连续进行，中途不得中断或停止。

灌注过程中发生故障时，查明原因，确定合理的处理方案。

7泥浆清理

钻孔桩施工中，产生大量废弃的钻渣和泥浆，为了保护当地的环境，这些废弃的钻渣和泥浆，经沉淀池沉淀后，运往指定的堆放场地，并做妥善处理。

参考文献：

[1]谭佳良，卿启斌，周旭荣.布曲河特大桥钻孔灌注桩施工工艺[J].探矿工程(岩土钻掘工程).2006.(08).

[2]袁建斌.钻孔灌注桩施工技术的探讨[J].科技资讯.2009.(06):83,85.