钻孔灌注桩在工程实际中的应用

马建英

【摘 要】本文介绍了某市道路工程跨高速公路桥梁施工中，钻孔灌注桩基础的施工工艺。

【关键词】 钻孔灌注桩 桩基护筒 坍落度

在某市道路桥梁施工中，桥台基础采用钻孔灌注桩基础，该工程上跨高速钢架桥桩基共40根ф140cm钻孔灌注桩，桩长40m，承台下桩基为2排10根ф140cm的钻孔灌注桩，桩身采用C30砼。

1、准备工作

施工前进行场地清理：按施工规范和设计要求进行清理。

施工前采用多种方法校核基础位置，以确保其准确。为确保钻孔桩承载力，在施工过程中，钻孔时应密切观察出渣情况，并分段提取钻渣，与地质钻孔资料对比分析，若与地质资料不符，应及时通知设计单位，以便对桩长进行调整。

2、桩基护筒的制作与埋设

桩基础直径均为ф140cm，采用直径为ф170cm的桩基钢护筒，采用a3钢板卷制而成。护筒成形采用定位器，设置台座接长，确保护筒圆、接逢严。护筒底脚处在外边加设等厚30cm宽的钢带作为加强刃脚。钢护筒加工成一节，长2～4.5m。焊接采用坡口双面焊，所有焊缝必须连续饱满，以保证不漏水，钢护筒在下放前再次准确检查直径及其椭圆度，其直径误差不超过5cm，否则矫正或重新加工。

钢护筒下沉采用人工挖埋，施工前先测量定出桩位，再放出钢护筒边线，然后进行人工挖孔，达设计标高后放入钢护筒、测量定位，钢护筒与孔壁之间空隙回填粘土压实，注意钢护筒偏位不大于5cm，垂直度误差小于0.5%。

3、钻孔灌注桩施工

3.1设备配置

考虑到场地条件及工期要求，计划安排1台旋挖钻机进行施工，完成1#与3#台桩基施工后再进行2#与4#台的桩基施工。桩机配备2台3PNL泥浆泵。

3.2泥浆循环系统

本工程桩基础施工部分使用优质膨润土泥浆（用膨润土、工业碱、聚丙烯酰胺按适当的比例配制而成）护壁，以保证施工安全和质量。

施工过程中，泥桨循环采用在墩位附近砖砌泥浆池，泥浆池考虑各墩桩基共用，就近布置，保证总容量在80m3以上并配备储浆池进行泥浆的储存。泥浆循环采用正循环工艺，为保护环境严禁把泥浆及废渣直接排入沿线排水管道，由运输车运往指定的弃土区排放。

桩孔中的泥浆指标应严格控制，在钻进过程中定期每班检测桩孔中泥浆的各项指标。在成孔后清孔时在孔底注入优质泥浆，以保证孔底干净。

4、成孔工艺

1、造浆：正式钻进前，要往施工的桩及循环用的护筒孔底供泥浆，换出原孔内清水，泥浆制备采用优质膨润土。

2、钻（冲）孔：钻（冲）机就位后，进行桩位校核，钻进前尚应探明桩孔深度范围是否有地下管线，探桩深度为2-3米。造浆完毕后低速开钻，待整个钻头进入土层后进入正常钻进。在护筒脚部位必须慢速钻进。泥浆比重控制在1.2～1.25，粘度控制在18～22s。如果发现实际地质情况与设计提供的资料不符，则马上通知监理工程师汇同设计部门协商解决。

3、清孔：孔深达到设计标高后，对孔径、深度、垂直度和孔底嵌岩情况进行全面检查合格后，采用换浆法清孔。当孔底基本无沉渣，泥浆沟只排出浊水而无泥浆废渣时，即可停止第一次清孔，移机准备钢筋笼下放。桩底沉淀土厚度不得大于30cm。

4、钢筋混凝土钻孔桩，在造孔完毕和清孔后应进行质量检查，其允许偏差应符合验收规范要求。

5、钢筋的制作及下放

1、钢筋笼制作：钢筋笼在临时场地分节进行制作，采用加强筋（间距2m）成型法。加强筋点焊在主筋内侧，制作时校正好加强筋与主筋的垂直度，然后点焊牢固，布好螺旋筋并点焊于主筋上。按设计在主筋上沿圆周方向每2米均匀分布焊接4个保护层耳环。焊接加工要确保主筋在搭接区断面内接头不大于50%；焊接采用双面焊，焊缝长不小于5d（d为钢筋直径）。

2、钢筋笼安装：加工好的钢筋笼汽车运往施工现场采用吊车吊起下放就位。桩基钢筋笼用汽车吊起吊安装，采用扁担起吊，严禁单钩吊住钢筋笼一头在地上拖曳升高来吊直钢筋笼；钢筋笼竖直后，检查其竖直度，进入孔口时扶正缓慢下放，严禁摆动碰撞孔壁。钢筋笼边下放边拆除内撑。钢筋笼的连接采用单面焊或长度不小于35d（d为主筋直径）的搭接，并且保证各节钢筋笼中心在同一竖直轴线上。钢筋笼下到设计标高后，定位于孔中心，将主筋或其延伸钢筋焊接在护筒上，以防骨架在浇筑砼时上浮及移位。

所有桩基成桩后均需采用超声波方法测试桩基质量，在灌注混凝土时，预埋3根声测管。声测管同时固定在钢筋笼上下放，桩基上下两端要用钢板封墙，以免漏进泥浆。钢筋笼下放完成后，马上下放导管进行二次清孔，并做好水下混凝土灌注工作。

6、水下混凝土灌注

1、灌注前準备：当二次清孔的泥浆性能指标和沉渣厚度达到要求（泥浆相对密度为1.05～1.2，粘度为17～20，含砂率小于4%，孔底沉渣厚度小于5cm），并经监理工程师检查合格后，即可进行水下混凝土灌注。桩基混凝土强度等级为C30，采用导管法灌注。导管采用内径ф300mm的刚性导管，在第一次使用前和使用一定时间后均按规范对其进行水密和承压试验、检查，防止胶垫老化，以保证导管接头良好、不漏气。

2、砼配合比基本要求

桩基础砼标号为C30，考虑到水下砼浇筑的各种因素，在进行砼配合比设计时要满足以下要求：

坍落度：18～22cm； 坍落度降至15cm的最小时间：2h；

砼初凝时间：≥15h； 最大粗骨料直径：31.5mm；

砼采用商砼，用搅拌车运施工现场。砼浇筑进度按≥30m3/h控制，应满足设计要求。

3、导管

导管选用壁厚9mm，直径30cm的无缝钢管。导管在使用前和使用一个时期后，除应对其规格、外观质量和拼缝构造进行认真地检查外，还需做拼接、过球、承压及水密性试验。

导管分节加工，分节长段应便于拆装和搬运，并小于提升设备的提升高度，每节长度以2～4m，适当加工两节1米为宜。

导管在开始浇筑砼前离开孔底面20～40cm左右。

4、灌注方法：灌注首方混凝土时，导管下口离孔底20～40cm，砼集料漏斗要满足首批砼需要量要求，保证首批砼灌注后导管埋深1m以上。

如图首批砼的数量计算图式，首批砼需要量：

v≥（πd2h1+πD2hc）/4

式中：v——首批砼所需数量，m3；

h1——（w井孔砼面达到hc时，导管内砼柱体平衡导管外泥浆压力所需的高度，即h1≥hw（w /（c，m；

hc——灌注首批砼时所需井孔内砼面至孔底的高度，hc=h2+h3（m）；

hw——井孔内砼面以上水或泥浆的深度m；

d——导管直径，取d=0.30m；

D——桩孔直径（考虑1.1的扩孔系数）m；

（w、（c——为水（或泥浆）、砼的容重，取（w=1.1kn/m3， （c=2.4kn/m3 ；

h2——导管初次埋置深度（h2≥1.0m）m；

h3——导管底端至钻孔底间隙，约0.4m；

由上式计算可知，对ф140cm孔径首批砼需要量。提前按该要求加工一个砼集料漏斗。

当吊灌内的混凝土满足首批灌注后导管埋深1m以上后，立刻进行剪球，开始灌注。首批砼灌入孔底后，立即探测孔内砼面高度，计算导管埋置深度，确信符合要求后即可正常灌注。砼浇注过程应注意以下事项：

（1）灌注开始后，应紧凑连续进行，并注意观察管内砼下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内砼面高度，正确指挥导管的提升和拆除。

（2）砼浇筑面上升到钢筋骨架下端时，为防止钢筋骨架被砼顶托上升，浇筑速度适当放缓，而当砼进入钢筋骨架4～5m以后，适当提升导管，减小导管在钢筋骨架下的埋置深度。

（3）在砼灌注过程中，后续砼要沿导管壁徐徐灌入，以免在导管内形成高压气囊。

（4）为确保桩顶质量，砼浇筑标高应比设计桩顶标高高出1m，在浇筑完成后清理走泥浆、沉渣、挖除多余砼，但留出80cm左右在桩基础达到强度后用风镐凿除至设计标高，以保证桩顶砼强度。

5、砼浇筑过程可能遇到的问题及其处理：

（1）首批砼灌注失败：用带高压射水的ф300mm吸泥机将已灌砼吸出，重新按要求浇筑。

（2）导管进水：如因导管埋深不足而进水，则将导管插入砼中，用小型潜水泵抽干导管内的积水，再开始灌注；如因导管自身漏水或接头不严而漏水，则应迅速更换已经拼接检查好的备用导管，然后按前面做法处理；如上述两种方法处理不能奏效，则应拆除灌注设备，用带高压射水的ф300mm空气吸泥机将已灌注砼吸出，清孔后再重新浇筑砼。

（3）卡管：初灌时隔水栓卡管，或因砼自身卡管，可用长杆冲捣导管内砼，用吊绳抖动导管，或在导管上安装附着式振捣器使隔水栓下落。如仍不能下落，则将导管连同其内砼提出钻孔，另下导管重新开灌。如因机械发生故障或因其它原因使砼在导管内停留时间过大，孔内首批砼已初凝，宜将导管拨出，用吸泥机将孔内表层砼和泥渣吸出，重下新导管灌注。灌注结束后，此桩宜作断桩予以补强。

（4）埋管：若埋管事故已发生，初時可用链滑车、千斤顶试拨。如仍拨不出，已灌表层砼尚未初凝时，可加下一根导管，按导管漏水事故处理后继续开灌砼。当灌注事故发生处距桩顶砼面小于3m时，可考虑终止灌注砼，待护筒内抽水后按施工缝处理，接长桩柱。

（5）桩基检测

每根桩基内预埋3ф57mm的钢管和3根检测管辅助钢筋N7用于检测混凝土质量，3ф57mm的钢管作超声波检测用。水下砼浇筑结束至少15天后才能进行桩基检测。检测合格可立即进行下部结构施工。

结束语：

笔者认为钻孔灌注桩施工重点、难点在于钻孔及混凝土灌注。在钻孔中，要有专人负责做好记录并观察孔内泥浆面情况。砼灌注开始，应紧凑连续进行，并注意观察管内砼下降和孔内水位升降情况，在砼灌注过程中，后续砼要沿导管壁徐徐灌入，以免在导管内形成高压气囊。希望通过本文，对大家有所帮助。