冲击钻孔灌注桩施工各阶段的质量控制

冲击 钻孔灌注桩 施工各阶段的质量控制

李定国

邵阳公路桥梁建设有限责任公司，湖南 邵阳 422000

摘要：随着各地区经济水平提高，交通建设不断发展，道路基础设施不断激增，桥梁不断增多，尽管交通建设施工管理水平不断进步，但仍有部分工程技术人员现场经验不足，一部分施工工艺在具体实施过程中没有落实到位，导致设施出现安全质量问题，如桥梁结构出现沉降乃至基础结构破损等问题，严重影响行车安全。其中，桥梁结构下部构件中影响构件质量的最主要因素就是桩基的施工质量。基于此，本人通过对桥梁下部构件施工中冲击钻成孔灌注桩施工过程讲解及常见的问题进行分析总结，并给出了常规的预防治理措施，以期更好的指导施工，保障工程施工的质量安全。

关键词：桥梁桩基施工；冲击钻孔灌注桩；施工技术；

（一）桩机就位

在 现场施工中，因为施工现场地面地形地貌高低不平不一，土质复杂多变，没有统一的特征，地面不平整，且具有一定的坡度，地质条件不同土层结构力不均衡，软硬不一，冲击钻机具（图1）施工平台无法稳固平稳放置或在桩基施工中出现基础沉降，导致冲击钻垂直度失准，桩孔偏位，导致桩基施工质量不符设计要求造成返工或无法进行下一步施工。可用铲车、推土机或挖掘机将施工场地整平，软土基础可采用铺上石渣石块、换土、垫上钢板或枕木、松木排架等加固措施后根据施工测量放样点位并打设十字护桩（图2）后进行桩机就位。钻机摆放就位后对机具及机座稳固性等进行全面检查，用水平尺检查钻机摆放是否水平，吊线检查钻机位置摆放是否正确。

图1 冲击钻示意图 图2 十字护桩示意图

2. 钻孔偏孔

在冲击钻孔施工过程中至土石分界面时由于土石的刚度硬度差别较大且结构层带有一定水平角度，大概率会产生作用力偏向作用，使冲进方向产生偏移，从而产生偏孔。在遇到孤立石、穿越岩层交界面等也可能因同样的原因发生偏孔。

在施工过程技术人员应随时通过十字护桩检查成孔有无偏心现象及锤牙的磨损程度，当进入施工至地质详勘报告地层分界面高程附近时应重点灌注有无偏孔现象， 进入地层分界面时，应减少落锤高度， 采用低锤密击的方式进行施工， 以减少作用力偏向； 同时应提高清渣频率，保证每次冲击锤都能作用在新岩面上；更换或加焊刚度较大的锤牙，确保冲孔施工效果。

如采取上述施工预防措施后仍发生偏孔现象应及时进行纠正处理，发现偏孔时先准确测出偏孔所处地层的位置、 最高点及最低点，采用比偏孔处岩石层强度等级高的块石及小部分粘土，回填的块石一般选用粒径30-50cm大小， 根据桩径大小不同进行调整，回填至偏孔斜岩最高点1m以上。先用小高度落锤冲击压实回填石料，填料击实后则采用大高度落锤冲击， 以便将回填的石料与偏孔处岩石一同冲碎。上述过程反复进行，直至偏孔已修正为止。

2. 清孔

冲孔达到设计深度后，孔深、孔位、孔径等符合设计要求后应立即进行清孔，避免桩孔内泥浆长时间静止沉淀导致桩孔坍塌；孔壁土质较好，用原土造浆的钻孔，清孔后泥浆相对密度应控制在1.05~1.1之间；孔身土质条件不理想时，清孔后的泥浆相对密度应控制在1.2左右（±0.05），泥浆含砂百分率应＜2%；灌注水下混凝土前，桩底残渣厚度应符合设计规定，设计无规定时，对于摩擦桩，孔底残渣厚度应≤200mm；端承桩，孔底沉碴厚度应≤50mm。清孔应根据设计规范要求、机器设备、施工工艺及地质条件选定适宜的方法，在清孔时，必须保持孔内水头不变防止孔洞坍塌；

目前泥浆护壁冲孔灌注桩清孔施工单位一般采取泥浆置换法进行清孔，钻孔经检测合格后，机械停止钻进施工，进行第一次清孔作业（图3），将钻锤提离桩孔底0.1～0.2m，利用固定在钻锤上的泥浆导管将相对密度较小、含砂率低、调制好的泥浆注入孔底，相对密度较大、含有残渣的泥浆向上流出孔外经沉淀池回流至泥浆池；

清孔换浆时间需要尽可能控制在4~12小时之间，而且清孔时需要加强对大颗粒泥块的搅碎，同时将悬浮在桩孔内还没有排除的残渣排除，需要对各种指标时刻进行把握，以便于更加科学可靠地进行清孔工作指导，更加有效保障清孔换浆的效果，孔内排出的泥浆需要控制颗粒小于2~3mm，且泥浆比重不可大于1.1，将含沙率控制在2%以内。对于此项工作的开展，只有保证清孔合格才可以展开后续工作，而且在运输安装钢筋龙骨和混凝土的过程中，必须要强化对多种工作的配合，确保在此环节能够对悬浮状态的尘渣进行全面检测，在吊放钢筋笼骨架以及下放混凝土导管的过程中，必须要做好全面检测，避免存在擦碰孔壁的情况而导致问题的产生，只有通过科学有效的进行规范施工保证桩基工程的整体质量。因此，在实际展开施工这一阶段，必须要加强对二次清除工作的重视，如下图4所示，把孔底钢筋笼及混凝土导管安装进行过程中产生的沉淀采取一定的措施，以便于提升清孔工作的可靠性。

图3 第一次清孔示意图 图4 第二次清孔示意图

泥浆置换法对冲击钻并没有过多的要求，而且不需要另外增加有关器具可以有效保证施工的质量，但是在现场施工实际运行的过程中，仍然会受人为、机械、场地因素影响而导致一系列问题的产生，主要就是在下放安装钢筋笼和混凝土导管的过程中，一旦出现碰撞孔壁，只会导致大量泥土掉入，为后期清理带来一定的难度。所以，在此项工作开展阶段必须要加强，对吊放钢筋笼与混凝土导管施工工作的重视，确保严格按照各项标准施工，通过对各个环节密度有效控制，保重符合各项标准。与此同时，在此项工作发展阶段，由于清孔工作需要消耗大量的时间，这不仅会造成施工效率低下且会导致孔内泥壁问题的不断显现，影响成桩质量，所以在实际施工阶段必须要加强认识，确保可以严格遵守各项标准，尽可能将清孔的时间控制在4小时之内，以便于提升工作质量。

2. 钢筋笼骨架制作与安装

钢筋笼骨架施工质量的控制较为重要，同时也是桥梁下部构造施工中的重要一环，必须要得到全面重视，确保在实际展开施工制作作业的阶段，保证所使用钢筋材料及配件符合相关产品说明，而且在施工材料进入到现场后，必须要做好全面检测的工作，保证其质量的同时还可以确保施工有序进行。同时在制作工作开展环节，需要根据桥梁桩基施工的实际情况，更加科学合理的进行筋钢筋笼骨架制作，严格按照相关标准，保证焊接符合各项标准，而且桩基钢筋笼骨架制作必须要在现场开展，这样可以更加符合施工标准，避免钢筋品种及规格使用不规范而导致问题的产生。采用长线模架法焊接绑扎分节编号成型，钢筋笼骨架加固箍和箍筋、焊点必须密实牢固；严禁钢筋笼成型有弯曲或扭曲现象。钢筋外表应清洁干净，安装使用前应将外表的油污、漆痕、锈迹、焊渣等处理洁净；钢筋笼骨架普通节分节每节一般为9米，超声波检测底节管应随底笼钢筋笼制作时安装固定好，其余节段超声波检测管根据钢筋笼分节长度布置在钢筋笼骨架主筋上，待到钢筋笼安装时，根据施工方案进行连接固定并灌注清水，安装完成后超声波检测管的顶部管口需要及时用木塞或者橡胶套进行封堵，防止混凝土、泥浆及异物掉落进入超声波检测管造成超声波检测管堵塞。

钢筋笼骨架运输安装在成孔检测验收通过后进行。一般采用吊车为吊装工具，在制作、吊装、运输过程中可采用十字加强内支撑，安装时注意割除十字加强内支撑，避免阻止混凝土导管下放安装。割除的十字加强内支撑可以循环使用。钢筋笼骨架进入桩孔口后，应将其吊正缓缓下放，禁止晃动碰撞孔壁。钢筋笼骨架放入桩孔时必须按照设计安装保护层垫件确保混凝土保护层厚度(垫件强度≥30Mpa；尺寸符合设计要求)。分段分节在桩基内吊制拼接安装。钢筋笼骨架每下放一节，应根据钢护筒做基础点用十字拉线法确定中心位置，特别是下放完毕时应重点检查。如不符合设计及规范要求必须及时调整。钢筋笼骨架安装完成并符合设计及规范要求后，定位后采用四根钢筋制作成短撑（钢筋规格与主筋相同，长度根据钢筋笼骨架实际的允许平面误差而定）支撑住预埋钢护并焊接固定；以防止钢筋笼在砼浇注完成这个时间段内产生偏移。

2. 桩基水下混凝土灌注

冲击钻孔桩砼灌注作为重要一项工作，同时也是成桩最后一项工作，在实际进行施工作业阶段，应按照前期的施工组织设计标准实施开展，加强对准备工作的落实，不断提升整体工作质量。砼浇注之前，必须准备好备用供电系统。要求砼拌和站按二倍浇注桩身砼体积备齐砂、石、水泥、外加剂等材料。备置首方料斗，容量应大于等于第一批混凝土方量V。

水 下砼浇注导管采用Φ250型快速接口钢导管，导管在浇注前进行密封、耐压、抗拉试验，长度测量标码等工作。下导管口离孔底0.2～0.4m，第一批灌注砼数量V应能满足钢导管初次埋置深度（≥1.0m）。（第一批混凝土数量计算可按公式1与图5计算）

公式1：V=πD²*（H1+H2）/4+πd²*h1/4

式中 V— 灌注第一批混凝土所需数量（m³）

D— 桩孔直径（m）

H1—桩基底至导管底端间距，一般取0.3-0.4m

H2—导管初次埋值深度（m）

d— 导管内径（m） 图5 第一批混凝土数量计算简图

h1—桩基内砼达到导管埋置深度 H2时，导管内砼

抵消导管外（水）压力所需的高度(m),即 h1=Hwγw/γc。

γc混凝土拌和物的重度（取 24KN/m3）；

γw-桩基内水或泥浆的重度（常规为11KN/m3）；

Hw- 桩基内水或泥浆的深度（m）。

水下混凝土灌注工作在实际开展的过程中必须要连续进行，不可在中途出现停工的情况，同时在实际灌注阶段，还应该防止混凝土搅拌物掉落桩孔里，使得测量混凝土高程更加准确。而且灌注还应该观察混凝土下降和钻孔水位升降情况，以便于更加可靠的进行浇筑控制，及时对多种工序进行处理，使得混凝土浇筑顺利进行提升。当钢导管接头提升到孔口外后，必须要控制一定高度并拆除有关导管。而且在此环节需要停止灌注，需要重新固定导管，保证其牢固。快速的进行接头处理，在此项工作开展阶段，还应该加强对街头拆除工作的重视，防止螺栓橡皮垫等工具掉入到桩孔里，确保可以校正好位置，保证灌注工作的持续进行，以便于全面保障施工质量。此外，灌注工作开展阶段需要注意孔内静压水头的控制，尽可能将其控制在两米以上，同时还应该严格按照各项标准展开施工，并控制预埋管的深度，尽可能将深度控制在6米之内，最小深度控制在两米以上，避免导管埋置过深造成堵管或埋置过浅造成桩身夹泥、断桩现象的产生，混凝土灌注桩顶要超出设计桩顶标高500-800mm灌注，以确保桩基质量，同时做好全面的施工记录，留下可溯源的原始记录依据。

桥梁施工中的冲击钻孔灌注桩作业比其他项目难度更大，受诸多客观因素的影响，总体质量控制因素较多。基于此，需要工程技术人员在施工前合理制定施工组织方案，规范完成施工内容，严格遵守工艺要求，定期进行完善的质量验收，结合实际情况和其他项目的成功经验，不断审核优化自身工作方案，保障工程施工质量。

参考文献：

[1]公路工程管理与实务

[2]曾衍栋. 桥梁施工中水闸基础钻孔灌注桩施工出现的问题及防治措施[J]. 城市建设理论研究:电子版, 2011(21).

[3]吴存锡, 胡军法. 桥梁施工中水闸地基混凝土钻孔灌注桩施工出现的问题及防治措施[J]. 中国科技信息, 2007(8):3.