浅谈80#主墩钻孔桩施工技术

谭玉琪

中铁二十三局集团第七工程有限公司，广东 深圳 518172

1 桩基施工概况

霍林河立交桥连续梁（70+125+70）80#主墩钻孔桩基础，桩基设计为15根φ2.5m桩径，桩长45m,桩顶标高-0.713m，桩底标高-35.713m。地质情况：从桩顶往下3m为淤泥、粘土σ0=50kPa～120kPa，3m～5m 为 粉质粘土 σ0=150kPa，5m～8m 为泥质砂岩σ0=200kPa～350kPa，8m～35m为泥质砂岩、W2、Ⅳ级软石σ0=600kPa，承台结构尺寸为29.7m*16.9m*5m。

2 钻孔桩施工工序及技术要点

2.1 施工准备

2.1.1 平整场地

在桩基施工前，把桩基位置用改良土填筑，必要时进行清淤换填，然后用机具找平压实，使机械顺利进场，并确保钻机在施工中的稳定。

2.1.2 埋设护筒

护筒采用8mm厚钢板制作，内径比桩径大40cm，护筒要坚实、不漏水。护筒顶面宜高出地下水位2m，还要满足孔内泥浆面的高度要求，在旱地时还要高出施工地面0.3m。

2.1.3 泥浆池布置、泥浆调制

因受场地限制，泥浆沉淀池分别设在小里程设置4个，根据场地可以沿横向延伸，在大里程设置4个，大小可以向纵向延伸。泥浆沉淀池用于沉淀钻碴，贮存泥浆，通过泥浆泵实现泥浆的循环利用。施工时要注意防止泥浆漫流，污染环境。泥浆池的围护采用竹竿绑扎成栅栏，高度1.5m，埋入土中50cm，竹竿横向距地面30cm设置一道，再在上面50cm设置一道。竖向每50cm立一竖杆。

钻孔桩泥浆制浆采用粘性土，保证粘土具有较好的分散悬浮性和造浆性。泥浆性能指标，要按钻孔方法和地质情况确定并要符合下列规定：

泥浆比重：钻孔时泥浆比重为1.1～1.3。

黏度：一般地层16s～22s，松散易坍地层19s～28s。

含砂率：新制泥浆不大于4%。

胶体率：不小于95%。

pH值：要大于6.5。

2.1.4 钻机就位

钻机就位底座下垫适当枕木，保持稳固、水平，防止钻进过程中钻机移位、下沉。钻头中心要与桩位中心重合。

2.2 钻孔

根据桥位工程地质情况，采用冲击钻钻进，钻头采用十字型冲击钻头。钻孔过程中要注意以下技术要点为：

1）开钻时钻头中心与桩位中心的偏差不得大于2cm。孔内先灌注泥浆，也可直接投放粘土，用钻头以小冲程反复冲击造浆，使护筒底口以下2m～3m范围内的孔壁坚实、不漏，并竖直圆顺，能起导向作用。开钻时宜慢速钻进，钻至护筒下1m后再以正常速度钻进，在钻进过程中要根据地质情况适时调整钻进参数；

2）钻孔时，孔内水位宜高于护筒底脚0.5以上或地下水位以上1.5m～2.0m。在冲击钻进取渣和停钻后，要及时向孔内补水或新鲜泥浆，保持孔内水头高度和泥浆比重粘度，防止坍孔，同时要将钻头提出孔外，孔口要加覆盖。

2.3 第一次清孔

钻孔至设计高程，报检合格后，开始进行第一次清孔，清孔采用换浆法，使泥浆性能指标、孔底沉渣基本符合规范、设计要求后，准备下放钢筋笼。

2.4 钢筋笼的制作

桩基钢筋笼主筋为φ25的螺纹钢筋，钢筋笼分段制作，分段长度根据钢筋笼的全长及吊装能力，分为3段吊装入孔对接，制作时，按设计尺寸做好加强箍筋，并在加强箍筋上标出主筋的位置；把主筋摆放在制作台座上，标出加强箍筋的位置。然后根据主筋及加强箍筋上的标记两者对要联接，联接方式采用焊接，开始可点焊，形成骨架后加强焊缝，使之牢固，主筋及加强箍筋焊接完成后根据设计要求安装螺旋箍筋（盘条）。最后根据设计要求焊接定位钢筋，以保证钢筋笼下放后的保护层厚度。

2.5 导管安装

1）钢导管内壁光滑、圆顺，内径一致，接口严密。导管直径要与桩径及混凝土浇筑速度相适应，为25cm。导管管节长度，中间节宜为2m等长，底节为4m，漏斗下用1m长导管；

2）导管使用前要进行试拼和试压，按自下而上顺序编号和标示尺度。导管组装后轴线偏差，不宜超过孔深的0.5%并不大于10cm，连接时连接螺栓的螺帽宜在上；试压压力宜为孔底静水压力的1.5倍；

3）导管长度要按孔深和工作平台高度决定。导管接头采用螺旋丝扣型接头，下部必须有防松装置。

2.6 第二次清孔

在第一次清孔达到要求后，由于安装钢筋笼及导管，至浇筑混凝土的时间较长，孔底又会产生沉渣，所以钢筋笼及导管安装完毕后，再利用导管进行二次清孔。清孔的方法是在导管顶部安装一个弯头和皮笼，用泵将泥浆压入导管内，再从孔底沿着导管外置换沉渣。

清孔要达到以下标准：孔内排出的泥浆手摸无2mm～3mm颗粒，泥浆比重不大于1.10，含砂率<2%，粘度17s～20s；灌注混凝土以前，孔底沉渣厚度不要大于5cm。第二次清孔经报监理工程师检验合格后,立即灌筑水下混凝土。

2.7 灌注水下混凝土

混凝土采用拌和站集中拌和，用罐车运输混凝土进行灌注。灌注水下混凝土注意以下事项：

1）灌注过程中，随时检查混凝土的均匀性和塌落度，混凝土坍落度要满足18cm～22cm的要求，并不同位置留取三组试件；

2）水下混凝土灌注开始后，必须紧凑、连续地进行，严禁中途停工。在灌注过程中，采取有效措施，防止混凝土从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底；注意观察导管内混凝土下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土面高度，计算导管埋置深度，正确指挥导管的提升和拆除，使导管的埋置深度始终控制在2m～4m以内；

3）在灌注前期,导管埋深不得小于2m。对如此大直径钻孔长桩，因其首批灌注的混凝土覆盖层，灌注近终期时，上面已由于时间较长，流动性大为降低，易被后灌的混凝土局部顶破，形成夹层断桩，而且不易被发现，故要求灌注到接近完成时，导管埋深必须大于3m，以避免上述事故的发生；

4）在混凝土地灌注过程中，当导管内混凝土不满或含有空气时，后续混凝土要徐徐灌入，以免在导管内形成高压气囊；

5）为确保钻孔桩长度达到设计长度，并保证桩顶质量，在桩顶设计标高以上加灌1.0m左右的混凝土；

6）在水下混凝土灌注将近结束时，由于导管内混凝土柱的高度减小，混凝土面的压力降低，而孔内的泥浆所含碴、土的比例增加，相对密度增大，如果在这种情况下混凝土顶升困难，可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀土。在拔出最后一段导管时，拔管速度要慢，以防桩顶沉淀的泥浆挤入导管下形成泥心。

3 钻孔事故的预防及处理

常见的钻孔事故有坍孔，钻孔偏斜、卡钻、掉钻、扩孔及缩孔等，具体预防及处理措施如下：

3.1 坍孔

1）坍孔部位不深时，可改用深埋护筒，将护筒周围回填土，夯实，重新钻孔；

2）轻度坍孔，可加大泥浆相对密度和提高水位；

3）严重坍孔，用黏土泥膏投入，待孔壁稳定后采用低速钻进；

4）汛期水位变化过大时，要采取升高护筒，增加水头或用虹吸管等措施保证水头相对稳定；

5）提升钻头，下放钢筋骨架要保持竖直，尽量不要碰撞孔壁；

6）在松动砂层钻进时，控制进尺速度，并用较好泥浆护壁。

3.2 钻孔偏斜

1）检查、纠正桩架，使之垂直安置稳固，并对导架进行水平与垂直校正和对钻孔设备加以检修；

2）偏斜过大时，填入小片石（卵石或砾石）重新钻进，控制钻速。

3.3 卡钻

1）对于向下能活动的上卡，可用上下提升法，即上、下提动钻头，并配以将钢丝绳左右拔移、旋转；

2）卡钻后不宜强提，只宜轻提，轻提不动时，可用冲、吸的方法将钻锥周围的钻渣松动后再提出。

3.4 掉钻

1）卡钻时要设有保护绳方能适要强提，严防钻头空打，发生掉钻事故；

2）经常检查钻具、钻杆、钢丝绳和联结装置。

3.5 扩孔及缩孔

1）注意采取防止坍孔和防止钻头摆动过大的措施；

2）注意及时焊补钻头，并在软塑地层采用失水率小的优质泥浆护壁；

3）已发生缩孔时，在该处用钻头上下反复扫孔以扩大孔径。

4 结论

本桥桩基虽与小直径钻孔桩基施工，表面看无多大区别，但在具体施工过程中，每个细部施工环节，都为我们对长大桩基施工探索，提供了富贵的经验。

[1]盛焰华，宁奇，杨云川，等.长寿长江大桥大直径钻孔桩施工方法[J].铁道标准设计，2003(S1)：16-17.

[2]董海明.响礁门大桥深水大直径钻孔灌注桩的钢护筒施工[J].桥梁建设，2003(5)：37-38.

[3]赵常煜.八尺门跨海大桥蛇.8m大直径钻孔桩施工技术[J].山西建筑，2003，29(7)：302-303.

[4]魏文云.福州鼓山大桥2主墩钻孔桩施工质量控制[J].铁道建筑，2010(3).