桥梁钻孔灌注桩施工初探

郑 炜

摘要:桥梁工程不仅造价昂贵,而且工程规模十分巨大,钻孔灌注桩是在施工现场就地钻孔灌筑混凝土。施工时无振动、无挤土、噪声小,适合在城市建筑密集地区使用。又由于成桩直径较大,可达1.5m以上,排桩的抗弯能力强、刚度大,且成本也较低,因此在目前基坑工程中广泛采用。文章主要对钻孔灌注桩施工进行了阐述分析。

关键词:桥梁工程;钻孔灌注桩;钻孔;清孔;桥梁施工

中图分类号:U445文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)24-0159-02

桥梁施工应包括选择施工方法,进行必要的施工验算,选择或设计、制作施工机具设备,选购与运输建筑材料,安排水、电、动力、生活设施以及施工计划,组织与管理等方面的事务。设计制作施工过程中的临时性结构对保证桥梁工程的安全施工和良好质量具有重要的意义,也是施工过程中必须考虑的重要问题。

钻孔灌注桩适用于土质较坚硬、天然地基强度较高、长度一般不超过12米的桩,直径通常为20～35厘米。成孔方法根据设备和土质条件而定,一般采用螺旋钻机。在有地下水、流砂、砂夹层、淤泥等土层中用机械成孔,一般用比重为1.1～1.3的粘土泥浆护壁,以避免坍孔。当地下水位很高时,护筒内的水位应保持高于地下水位1.5米左右。在钻到设计深度后,应用探测器检查校孔直径、深度和孔底情况,将回落土及淤泥清除干净。下文主要分析说明了钻孔灌注桩施工技术。

一、钻孔灌注桩施工

钻孔灌注桩的施工,因其所选护壁形成的不同,有泥浆护壁方式法和全套管施工法两种。钻孔桩施工的主要工序是:场地准备、埋设护筒、制备泥浆、钢筋笼制作、钻孔、清孔、钢筋笼入孔、下导管和灌注水下混凝土等。

1.准备工作。施工平台与施工平台。护筒的作用是:固定桩位、导向钻头、隔离地面水、保护孔口地面及提高孔内水位,以增大对孔壁的静水压力,防止坍塌。护筒多采用钢护筒和钢筋混凝土护筒两种。

2.钻孔施工。钻孔桩的关键是钻孔。钻孔的主要方法主要可归纳为3类,即冲击法、冲抓法和旋转法。(1)泥浆护壁施工法。冲击钻孔,冲抓钻孔和回转钻削成孔等均可采用泥浆护壁施工法。该施工法的过程是:平整场地→泥浆制备→埋设护筒→铺设工作平台→安装钻机并定位→钻进成孔→清孔并检查成孔质量→下放钢筋笼→灌注水下混凝土→拔出护筒→检查质量;(2)全套管施工法。全套管施工法的施工过程是:平场地、铺设工作平台、安装钻机、压套管、钻进成孔、安放钢筋笼、防导管、浇注混凝土、拉拔套管、检查成桩质量。全套管施工法的主要施工步骤除不需泥浆及清孔外,其它的与泥浆护壁法都类同。压入套管的垂直度,取决于挖掘开始阶段的5～6m深时的垂直度。因此应该随使用水准仪及铅垂校核其垂直度。

钻孔桩水下混凝土的质量应符合以下标准:强度应不低于设计强度;桩身混凝土无断层或夹层,钻孔桩桩底不高于设计标高,桩底沉淀厚度不大于设计规定;桩头凿除预留部分无残余松散层和薄弱混凝土层。

当混凝土上升到接近钢筋笼下端时,应放慢浇筑速度,当钢筋笼被埋入混凝土中有一定深度时,再提升导管,减少导管埋入深度,使导管下端高出钢筋笼下端有相当距离时再按正常速度浇筑,可防止钢筋笼上浮。此外,浇筑混凝土前,应将钢筋笼固定在孔位护筒上,也可防止上浮。

3.清孔。目的和方法:钻孔至设计高程经检查后,应即进行清孔。其目的在于使沉淀层尽可能减少,提高孔底承载力。浇筑水下混凝土前,允许沉渣厚度应符合设计要求,设计未规定时:柱桩不大于10cm;摩擦桩不大于30cm。

施工要点:终孔检查后,应及时清孔,避免隔时过长泥浆沉淀引起坍孔。抽渣或吸泥时,应及时向孔内注入清水或新鲜泥浆,保持孔内水位,避免坍孔。

4.灌注水下混凝土。(1)钢筋骨架的制作、运输及吊装就位的技术要求;(2)水下混凝土一般用钢导管灌注,导管内径为200～350mm,视桩径大小而定。

二、钻孔过程中出现的相关问题的处理

常见的钻孔事故有:坍孔、钻孔漏浆、弯孔、糊钻、缩孔、梅花孔、卡钻和掉钻。

1.护筒脱落。由于护筒背后回填质量不好受地面流的浸泡等因素引起的护筒失去稳定、脱落。出现护筒脱落应立即停止钻孔,将钻机移开,采取相应措施处理。由于地面流水引起的可先排除流水,在原地面上填一层黏土使地面干燥、不渗漏,而后,重新安装护筒(作好护筒背后填筑),恢复钻孔施工。

2.卡钻。钻孔经过岩层分界面时相邻岩层强度差别较大、操作中因为未及时根据地质情况调整钻头的行程等原因引起“卡钻”现象。针对发生“卡钻”的原因采取相应的方法处理:(1)由于“探头石”引起的卡钻现象,可以适当往下放钻头,而后,强力快速往上提,使“探头石”受瞬间冲击缩回,从而顺利提起钻头;(2)因钻头穿过岩层突变处导致的卡钻,优先采用水下爆破的方法进行处理。在整体岩层中此方法容易奏效,砂土地层中不宜采取此方法处理;(3)由于机械故障导致钻头在浓泥浆中滞留时间过长造成的钻头无法提升现象,应采取插入高压水管置换泥浆的方法进行处理。

3.掉钻。由于机械故障、钢丝绳断裂、孔壁坍塌等因素造成钻头落入孔底的现象通常称“掉钻”。发生“掉钻”后,应及时采取恰当的方法实施打捞。(1)钻孔壁稳定的情况,直接用钻机起吊“打捞器”入孔进行打捞。打捞前,先用“探针”探明钻头在孔中的位置,为制定打捞方案提供依据。打捞设备和打捞操作方法必须保证在抓住钻头后尽量一次成功,避免起吊至空中再度落入孔中的现象发生。(2)钻孔壁出现局部坍塌将钻头埋没且大部分钻孔壁处于稳定时,应先加大孔内泥浆的浓度,将旋转钻头放入安全的深度范围搅动泥浆以加强钻孔壁,而后,采取“气举法”清除钻头上方的沉积土和淤泥,确认钻头已露出后再实施钻头的打捞工作。钻孔壁随时有继续坍塌可能时,先在孔内安装长钢护筒、搅拌桩围护,用帷幕法等方法加固钻孔壁,而后打捞钻头。

4.缩孔。缩孔是在饱和性粘土、淤泥质黏土,特别是IL>1.0处于流塑性状态的土层中出现的特有现象,其原因是此类地层含水高、塑性大,钻头经过后钻孔壁回缩,从而导致钻孔的直径小于设计的桩直径。针对发生缩孔的原因,采取块、卵石土回填,而后用重量较大的冲击钻冲击,挤紧钻孔孔壁的办法处理;或者采用在导正器外侧焊接一定数量的合金叶片进行旋转清理的办法。

三、结语

随着施工工艺的更新,相继出现了钻孔后灌浆桩、钻孔扩底桩等新工艺、新技术,为钻孔桩基础的应用拓展了更广阔的空间。桥梁施工是一项技术复杂而涉及面很广的工作,需要有周密的计划,完善合理的施工方法和精心的组织。合理组织施工往往是节约投资、缩短工期、提高综合效益的关键。因此,桥梁工程施工技术的选择便成了重中之重。

参考文献

[1]李怀志,窦仁芝.陆上钻孔灌注桩施工质量控制初探[J].安徽建筑,2005,(5).

[2]刘明国.钻孔灌注桩基础施工中的常见问题及处理[J].河北交通科技,2006,(2).

[3]翟咏梅,樊宗容.钻孔灌注桩常见问题的预防及处理措施[J].工程科技,2006,(1).

[4]李涛,张修萍.桥梁钻孔灌注桩施工中的问题及处理方法[J].治黄科技信息,2007,(3).

[5]曹文瑞,严冬梅.桥梁工程中大直径灌注桩施工事故的处理[J].陕西建筑,2007,(11).

[6]许志兵,刘雄.生米大桥钻孔灌注桩施工技术[J].葛洲坝集团科技,2006,(3).

[7]林清岩,曲峰.混凝土桥梁施工裂缝产生原因及防治措施[J].吉林交通科技,2006,(3).

[8]刘长明,夏晓蕾.钻孔灌注桩常见施工质量问题及防治措施[J].吉林勘察设计,2008,(1).

[9]沈建娜,裴苏玲,申保宏,张家罡.钻孔灌注桩在基础加强中的应用[J].煤,2003,(2).