浅谈钻孔灌注桩施工

吴国强

（中铁建港航局集团路桥工程有限公司，广东 广州510000）

0 背景

小冈大桥扩建工程全长1.5Km，位于新会区双水镇，起点位于梅冈沙，桩号K3+900，途中跨越潭江水道，终点至胜冈，桩号为K5+400，桥梁沿旧桥位置河流上游单侧加宽，新旧桥间隔2.0m，设计采用水下钻孔灌注桩施工，其中19-26#墩为水中墩，钻孔桩采用在搭设的钢平台上施工。

1 施工准备

（1）合理规划布置施工便道，保证桩机及其他的施工机械安全就位和沉渣的及时外运，并保证在施工中不互相干扰。

（2）合理布置钻孔施工的用水、用电设施以及泥浆池、排渣等其他设施，全面满足施工工作的要求。小冈大桥0#台～18#墩、27～42#台施工电缆均埋设至地面以下，19～26#墩施工电缆采用挂设的方式，固定在旧桥靠近线路中心侧梁体翼缘板下。

（3）对桩位处的场地进行清表平整工作，必要时进行换填碾压处理，保证场地地基强度，防止钻机沉陷。

（4）由项目部测量人员放出桩孔的位置，根据桩位中心拉十字线引出四个护桩，每个方向两个，并对护桩做好保护工作，防止施工过程中扰动，护桩作为后续工程准确的就位的基准。

2 护筒安装

2.1 水中桩基础施工

（1）为了不相互影响钻孔，埋设与设计要求一致的桩基钢护筒，分节制作，单节长度为1.8m，单节卷制完成后进行节与节之间的焊接，由3节焊接成长5.4m的钢护筒串，加工好后运到现场。利用浮吊起吊，将分节护筒接高、下沉。在护筒快要落入河床时，调好垂直度，自然下放切入河床。当钢护筒下放到河床面后利用双夹DZ120振动锤振动入岩，直至护筒再无明显进尺为止，下沉深度与设计施工图纸一致。为减少护筒下沉阻力，可利用空气吸泥机辅助下沉。在护筒下沉过程中采取导向槽钢箍住措施确保护筒垂直度。

（2）护筒就位采用专用导向架，护筒沉放时，按桩位准确地定出位置，在导向架的导向作用下，将钢护筒慢放就位，然后在钢护筒顶连接DZ-120型双夹振动锤振动下沉至粘土层。在施打过程中注意随时调整钢护筒的垂直度。钢护筒顶面标高应与施工平台一致，确保水头高度。护筒下沉后应检查护筒内有无突出物，有无漏水。

（3）单根钢护筒沉放工艺流程如下：

导向架安装定位→首节钢护筒入导向架→测量校核→首节振动下沉→测量校核→第二节接长、焊缝检验→第二次振动下沉→移走上导向架→继续振动下沉到位→防护方案。

当钢护筒着河床时，钢护筒内的水基本处于静止状态，可以通过浮球的位置来判断钢护筒底口位置是否偏离设计位置。

图1 浮球法测钢护筒底面位置及垂直度

（4）护筒采用钢护筒，采用厚度不小于10mm的钢板卷制，护筒顶端设15cm宽的钢板条加劲箍和吊环，护筒内径比桩径大20cm为宜，高度不小于2m。

2.2 陆上钢护筒施工

（1）根据护筒的直径和埋置深度，在钻头安装扩孔器或用人工开孔，至要求深度后，用桩机的副卷扬机吊勾将护筒吊起慢慢放入孔内。

（2）在护筒就位的过程中，中心偏差通过护桩进行控制。

（3）护筒就位后，应保持护筒顶面高出地面30cm为宜，并用3%左右的灰土或粘土将护筒周围回填夯实，以防孔口坍塌和地表水流入孔内。

2.3 护筒埋设回填密实后，沿十字护桩进行挂线，在与护筒相交处做好标记，测量出十字交点（钻孔桩中心）至护筒标记点的距离，并认真填写护筒偏位记录。

3 泥浆池设置

3.1 布置原则

泥浆池原则上布置在便道的相对侧，陆上桩每两个墩位设置一处泥浆池（泥浆池包括沉淀池、循环池），泥浆池的排列要整齐、有序，在施工便道跨越线路地段，泥浆池位置可根据现场情况作适当调整。

陆上桩基础泥浆池采用4个墩位共用一处泥浆池考虑，泥浆池（含沉淀池、循环池）尺寸为12m*4m*1.5m，桥台位置单独设置一处泥浆池，尺寸为6m*4m*1.5m。沉淀池与循环池之间预留1m厚隔墙，隔墙顶设置0.5m*0.5m流浆口，开挖时严格按要求施工。

3.2 水中桩基础施工泥浆循环系统

钻孔过程中，为保证泥浆的正常循环，采用相邻护筒作为泥浆循环池和储浆池，泥浆净化后循环使用，并用泥浆泵进行循环。钻碴排放至沉淀池，晾晒后运至指定弃碴场,禁止将掘土或泥浆倒入河道中。

水上桩基施工泥浆循环系统见下图2：

图2 泥浆循环示意图

3.3 泥浆池防护

泥浆池旁边应设置明显的警示牌和刚性的安全防护措施。泥浆池防护栏设置距泥浆池边缘不能小于50cm，露出地面净高120cm，立杆间距为200cm，要求立杆打入深度不少于50cm，在立杆上设置两道横杆，横竖向连接处采用扣件连接固定，并按要求安装安全网。

3.4 泥浆的排放

为保护环境和文明施工，钻孔弃碴（废泥浆）放置到指定地方，不得任意堆砌在施工场地内或直接向河流排放，以避免污染环境。废泥浆用罐车送到处理场进行处理；钻碴待沉淀后运到弃土场。

4 冲孔施工

冲孔机具有以下特点：1）自重轻，适合在承载力小的平台上施工，但成孔速度较慢。2）钻孔产出的泥浆较多，不利于环保。其操作要点及注意事项如下：

（1）开始冲进时，应适当控制进尺，在施工到护筒下1m后，可根据地质情况调整冲程。如护筒土质松软发现漏浆时，可提起锤，向孔中倒入粘土，然后使胶泥挤入孔壁堵住漏浆孔隙，泥浆稳定后继续冲进。

（2）在粘土中冲进，由于泥浆粘性大受阻力也大，易卡锥，用采用小冲程、大泵量、稀泥浆冲进，在沙土或软土层中冲进时，易坍空孔。控制进尺，轻，低档速度，大泵量，稠泥浆冲进。

（3）冲进过程中，每进尺2～3m，应检查钻孔直径和竖直度，检查工具可用圆钢筋笼（外径D等于设计桩径，长度4～6m）吊入孔内，使钢筋笼中心与冲孔中心重合，如上下各处均无挂阻，则说明冲孔直径和数值度符合要求。

（4）冲孔完成后，必须检测孔深、直径和倾斜度，其中孔径和孔深必须达到设计要求，要求倾斜度不得大于1%。

5 成孔检测及清孔

（1）成孔达到设计后，必须核实地质情况并通知监理和设计院相关人员进行地质确认，同时通知现场主管技术人员测量孔深，测绳采用钢卷尺进行量测。

（2）吊装钢筋笼之前采用换浆法进行清孔。清孔应达到以下标准：泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2%，黏度控制在18～20s，沉渣厚度达到设计要求:本项目柱桩不大于5cm，摩擦桩不大于10cm。

（3）清孔完成后进行成孔检测，对桩位进行复测，对孔径、孔深、倾斜度、沉渣厚度进行检测，确保成孔后质量达到设计要求。

（4）检孔器的制作应符合以下要求：

检孔器采用Φ18钢筋制作，其外形似钢筋笼，每2m加一道Φ20加强箍筋，防止在使用过程中发生变形。对于1.0m的桩径，检孔器外径取0.98m，有效段长度为5米。对于1.25m的桩径，检孔器的外径取1.23m，有效长度为6m。

6 灌注水下混凝土

（1）基础砼按耐久性设计，施工时参考耐久性的相关规定在水泥品种、掺和料的性能指标、骨料特性、外加剂等方面依规定严格执行。

（2）采用直升导管法灌注水下砼。导管上设料斗，料斗下设隔水栓。开始时漏斗中储备足量的砼，其数量要保证在切断隔水栓首批砼灌注下去后，使导管下口埋入砼中1～3m。之后采用连续快速灌注，混凝土通过导管进入已灌好的混凝土中，并始终保持导管口埋入砼中（控制在2m～6m范围内）。使灌好的混凝土顶托着上面的泥浆和水逐步上升。为使灌注工作顺利进行，应尽量缩短灌注时间，使整个灌注工作在首批砼初凝之前完成。

砼初灌量应由下列公式计算确定：

式中:V——砼初灌量（m3）；

D——桩孔直径（m）；

H1——孔底至导管底端间距，取0.35m；

H2——导管首盘料埋置深度（≥1.0m）；

d——导管的内径（0.3m）；

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=HWγW/γC；

HW——井孔内泥浆的深度（m）；

γW——井孔内泥浆的重度（kN/m3）；

（3）导管壁厚8mm，直径300mm，中间节长1.6m，底节长4m，为了保证导管搭配，导管上部有1m和0.5m两种形式，接头用法兰盘连接，底节导管下端不得有法兰盘。导管使用前应试压，不得漏水。

（4）水下砼的坍落度应采用18～22cm，混凝土由拌合站集中供应，用料斗接料送入导管漏斗。

（5）在砼灌注过程中，现场技术人员应经常测量导管埋入深度，并做好记录，用来控制拆管长度，并应保证混凝土顶面浇注到桩顶设计高程以上80cm左右，以保证桩头质量。