公路桥梁钻孔灌注桩施工工艺的控制方案研究

摘 要：公路桥梁施工的前期步骤为下部结构的施工，而桩基施工更是下部结构的基础。以重庆三环高速公路铜梁至永川段为研究对象，通过合同图纸提供的地质柱状图及当地的地质水文资料表明，本合同适宜采用旋挖成孔、水泥混凝土灌注桩施工。

关键词：公路桥梁；钻孔灌注桩；施工

1 工程概况

重庆三环高速公路铜梁至永川段位于重庆市铜梁县、大足县、永川区境内。重庆三环高速公路是《重庆市高速公路网规划》（2003～2020）“三环、十射、三联”的重要组成部分，有着环接重庆市各条对外高速公路的重要作用。整个工程段落中，桥涵比例占据较大，沿线地层均为沉积岩层，出露地层岩性以侏罗系中统沙溪庙组泥岩、砂岩为主，根据地质情况，本工程选择采用山河智能SWDM22型钻机进行施工。

2 钻孔前期准备

2.1 机械设备及人员组织

钻孔灌注桩是一项工序较多，技术要求较高，工作量较大，并需要在一个短时间内连续完成的隐蔽性工程，施工人员的技术素质与经验及操作人员的熟练程度则是直接影响成桩质量、钻孔事故发生率的主要因素。

2.2 资料准备

为确保复杂地形下的钻孔质量和工期，规范和指导施工实践，各作业点一旦进场后，首先要着手钻孔灌注桩资料的准备，制定研究出切实可行，符合当地地形、地质特点的施工技术方案，制定该桥的施工组织设计及开工报告的准备，在试验报验上，首先落实砂、石、水泥、钢材的货源，对原材料进行试验，根据要求试配砼配比供施工时使用。

2.3 测量放样

主要对平面控制测量与高程控制测量。

1）施工开始前对所有的导线点、水准点进行认真细致的复测，导线点的复测采用附合导线。

2）对复测合格的导线点、水准点进行必要的加固保护措施。

3）对桥位附进行导线、水准点加密时将点位沿两侧布置。

4）对加密后的导线点联测确定坐标。

5）水准点的加密原则上设于桥位附近安全处，并便于观测，并进行全线联测平差后确定点位高程。

6）对加密后的导线点设立护桩。

2.4 场地选择

1）场地选择在桥位附近，布置好临时施工便道及设施，硬化场地，文明施工。

2）材料堆放要整齐，水泥下面要架空，并垫以油毛毡，上面覆盖彩布，钢材要架空，上面要覆盖以防生锈。

2.5 护筒制作与埋设

护筒主要作用是钻孔定位，导向以及保护孔口，同时隔离地面水和保持孔内水位高出地下水位，维护孔壁不致坍塌，是鉆孔灌注桩不可缺少的设备。

水中护筒的埋设采用沉压法。

2.6 泥浆的配制与循环

泥浆的主要作用是提高静水压力，保护孔壁，通过泥浆的循环把钻渣清出孔外，减少沉渣。陆上钻孔直接于桥墩（台）一侧挖泥浆池，设置制浆池、储浆池、沉淀池，各泥浆池间用循环槽连接。

3 成孔与清孔工艺

3.1 钻机就位

钻机安装就位用吊车配合，安装现场必须由机长负责指挥，确保安装正确、安全。

钻机安装与调试：

1）由吊车（或自身）将钻机底盘移至孔口位置，用水准仪进行测量 以调整底盘，并测量其顶面高程，做好记录。

2）孔内放入泥浆，提升钻头试运转，检查钻架的稳定性。

3）检查循环系统中各个环节是否正常运行。

4）挂牌准备施工，牌上必须标明机号、桩位，地质柱状图及相应的有关技术指标。

3.2 钻孔

本工程钻孔工艺采用正循环回旋钻孔工艺，钻孔时，先启动泥浆泵和转盘，使其空转一段时间，待泥浆输进钻孔中一定数量后，再开始正式钻进。当钻到一定深度后，按不同的土质情况，采用不同转速和不同的钻进速度。

3.3 清孔

在钻孔达到设计标高后，应立即进行终孔综合检查并报监理工程师复检，监理工程师签字后即停止钻进并进行清孔。

清孔过程中，必须保持孔内水头，防止塌孔。

4 灌注桩的成桩工艺

4.1 钢筋笼的制作与吊装入孔

钢筋笼的分段数量应尽量减少，以缩短钢筋笼的焊接时间，钢筋笼分段数量的多少应根据桩长和现场吊装能力的综合因素决定。

4.2 导管质量必须符合规范要求，导管使用前进行水密、承压和接头抗压试验。

4.3 砼灌注

复测孔底沉淀，必要时利用已接好的导管以压缩空气进行二次清孔，确保沉淀厚度小于图纸设计要求。砼第一次灌入后，导管埋入深度不得小于1m。灌注开始后，应紧凑地连续地进行，严禁中断。灌注结束时，桩顶实际灌注高程应高出设计高程50cm以上，以保证凿除浮浆层后桩头砼的质量。

4.4 成桩质量控制要求

1）孔的中心位置：任何方向偏差不大于5cm。

2）桩长：应不小于设计桩长。

3）倾斜度：不大于1/100。

4）砼质量：砼试块试压合格，桩体完整。

5 钻进过程中事故的预防和处理

由于水文地质条件的影响或操作不当，会造成钻孔事故，有些事故不但造成经济上的损失，而且直接影响施工进度和安全，必须给予足够的重视。

常见的钻孔事故有坍孔、孔内漏水等，现分述如下：

5.1 坍孔

1）坍孔的征兆：钻孔内水位突然下降，孔口常冒细密的水泡。钻进中，钻具接触坍陷，就会出现长时间不进尺或进尺很慢，而钻机负荷却明显增加，发生异响，甚至钻头被埋住而无法运转。

2）坍落的原因

①泥浆比重不够，护壁不可靠。

②水头高度不够。

③护筒埋深不够，孔口坍塌。

④在提住钻头钻进的情况下，钻头转速过快或空转时间过久。

5.2 钻孔漏水

漏水原因

1）在透水性强的砂砾或流砂土层中，过稀的泥浆向孔壁外的漏失很大。

2）埋设护筒时，回填土夯实不够，或埋置太浅，护筒脚漏水。

6 砼浇筑中事故的处理和预防

6.1 导管漏水

在灌注砼的过程中发生时，应立即召开现场三结合会议，查明事故原因，研究处理方法，及时进行处理。主要的事故有以下几种：

由于组装时未拧紧导管法兰螺栓，致使法兰接触不密合；或因灌注砼时导管憋气将接头橡皮垫挤开；或因将提升导管的钢丝绳系于最上面一节导管，提升时法兰受拉，这些原因都会造成导管漏水。发现导管漏水，应及时查明原因。堵塞漏洞或更换漏水的导管节。

6.2 卡管

砼堵塞在导管内下不去叫做卡管。原因有下列几种：

1）砼坍落度太小，流动性差，并且夹有大粒径石料。

2）砼拌和不均匀，运输中严重离析。

3）导管漏水，砼受水冲洗后，粗骨料集中在一处而卡住。

4）砼在导管中停留过久。

5）隔水栓卡在导管中，使砼下不去。

6.3 断桩

泥浆或泥浆与水泥砂浆混合物把灌注的上下两段砼隔开，使砼变质或截面积受损，成为断桩。斷桩是严重的质量事故，不作妥善处理，桩不能使用。因此，灌注时要十分注意防止断桩。断桩的常见原因有以下几种：

1）灌注时间长，表层砼失去流动性。

2）导管提升过猛。

3）测深不准。

4）当砼卡管或严重漏水，拔出导管处理故障后，未将已灌注的砼土彻底清除就恢复灌注也形成断桩。

7 质量保证措施

7.1 建立健全质量管理网络

7.2 确保质量工作的要求

1）提出质量、工期要求，从技术上、设备上、人员配置上满足施工的要求。

2）建立施工方案审批制度，选择合理的施工方案。

3）建立质量体制。在施工中指定专人对工序的质量负责。

4）控制原材料的质量。

5）施工前的质量控制

6）施工中的质量控制

7）工艺控制，对关键工艺严格把关。

8）工程测量控制，采用三级控制制度。

8 结论

通过上文对钻孔灌注桩施工的详细论述，工程质量的关键在于精心组织，合理安排，严抓质量，确保安全，只有这样才能保证整个工程良好的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]《公路桥涵施工技术规范》[S] （JTG T F50-2011）

[2]傅光耀，何颖成；《混凝土结构设计规范》修订内容的分析与理解[J]；四川建筑科学研究；2004（3）

[3]周仲其.钻孔灌注桩施工工艺[J].山西建筑，2004，30（20）：61-62.

作者简介

索勇（1981—），男，职称：助理工程师、现工作单位：中交四公局，单位所在地：北京。