浅谈桥梁钻孔灌注桩的施工技术

郝淑贤

在桥梁结构中，钻孔灌注桩作为一种基础形式，以其适应性强，成本适中，施工简便等特点，广泛地应用于桥梁及其他领域。但由于影响钻孔灌注桩施工质量的因素比较多，所以必须高度重视并严格控制钻孔灌注桩的施工质量，以利于工程的顺利进展。钻孔灌注桩多在水下及地下进行，影响施工因素较多，很容易出现各种质量缺陷，影响桩身的完整性和单桩的承载能力。为避免出现质量事故，应对钻孔灌注桩施工过程进行严格的质量控制，主要是对成孔质量、钢筋笼质量和砼灌注质量的控制，以确保工程质量和施工进度。

一、采取隔孔施工程序

钻孔混凝土灌注桩和打入桩不同，打入桩是将周围土体挤开，桩身具有很高的强度，土体对桩产生被动土压力。钻孔混凝土灌注桩则是先成孔，然后在孔内成桩，周围土移向桩身土体对桩产生动压力。尤其是在成桩初始桩身混凝土的强度很低，且混凝土灌注桩的成孔是依靠泥浆来平衡的，因此，采取较适应的桩距对防止坍孔和缩径是一项稳妥的技术措施。

二、配制合适的泥浆

泥浆在成孔过程中主要起维护孔壁的稳定的作用，维持钻孔——地层间力的平衡，携带和悬浮钻渣以及润滑和冷却钻头。泥浆的最大特点是循环过程中在压差作用下能在孔壁上形成泥皮而加固孔壁，循环停止时泥浆很快又转为溶胶状而悬浮岩屑，防止岩屑过多沉淀而引起孔内事故。但若片面地追求用泥浆保护孔壁、加大泥浆比重，不但会使孔壁上的泥皮变厚，而且会给清孔和灌注砼造成困难；同时泥浆比重的加大意味着泥浆中固体颗粒含量加大，势必加大管材、钻头、水泵缸套和叶轮等的磨损，降低其使用寿命，而且拖曳了钻头的进尺，使得粘土、岩屑颗粒重复破碎，导致机械钻速的下降。

施工中要严格控制泥浆各项性能指标，在松散易坍塌地层（砂性土、砂卵石层等）钻进时泥浆比重为1.2～1.6较适合，在一般地层钻进时应控制在1.0～1.25。泥浆的含砂率越小越好，含砂率大时会降低粘度、增加沉淀、磨损钻具，停钻时易造成埋钻、卡钻事故。泥浆中最好加上足量纯碱（Na2CO3）和聚乙烯。纯碱的作用可使PH值加大，使土颗粒分散，使粘粒表面负电荷增加，为粘土吸收外界的正离子颗粒提供了条件，增加水化膜厚度，提高泥浆的胶体率和稳定性，降低失水量；聚乙烯的作用是提高泥浆的使用性能。用纯碱、聚乙烯加少量黄土配制成的泥浆用手抓粘而且有滴的感觉，可以大大提高效果。

三、确保桩身成孔垂直精度

这是灌注桩顺利施工的一个重要条件，否则钢筋笼和导管将无法沉放。为了保证成孔垂直精度满足设计要求，应采取扩大桩机支承面积使桩机稳固，开始钻孔之前应用水平尺复核钻机平台，确保水平，钻进过程中要经常校核钻架及钻杆的垂直度，成孔后放下钢筋探笼检孔器进行检测、有条件的可用井斜超声波测试。确保孔位中心偏差不得大于10cm，倾斜度不得大于1%孔深。

四、确保桩位、桩顶标高和成孔深度

在护筒定位后及时复核护筒的位置，严格控制护筒中心与桩位中心线偏差不大于50mm，并认真检查回填土是否密实，以防钻孔过程中发生漏浆的现象。在施工过程中自然地坪的标高会发生一些变化，为准确地控制钻孔深度，在桩架就位后及时复核底梁的水平和桩具的总长度并作好记录，以便在成孔后根据钻杆在钻机上留出的长度来校验成孔达到深度。

虽然钻杆到达的深度已反映了成孔深度，但是如在第一次清孔时泥浆比重控制不当，或在提钻具时碰撞了孔壁，就可能会发生坍孔、沉渣过厚等现象，这将给第二次清孔带来很大的困难，有的甚至通过第二次清孔也无法清除坍落的沉渣。因此，在提出钻具后用测绳复核成孔深度，如测绳的测深比钻杆的钻探小，就要重新下钻杆复钻并清孔。

五、严格控制清孔质量

清孔的主要目的是清除孔底沉渣，而孔底沉渣则是影响灌注桩承载能力的主要因素之一。清孔则是利用泥浆在流动时所具有的动能冲击桩孔底部的沉渣，使沉渣中的岩粒、砂粒等处于悬浮状态，再利用泥浆胶体的粘结力使悬浮着的沉渣随着泥浆的循环流动被带出桩孔，最终将桩孔内的沉渣清干净，这就是泥浆的排渣和清孔作用。灌注水下砼前容许沉渣厚度为柱桩不大于10cm、摩擦桩不大于30cm；清孔后的泥浆性能指标为含砂率4%～8%、比重1.1～1.25。清孔一般分两次进行，第一次在成孔完毕后立即进行，以防止沉淀过多并降低孔壁上泥渣的厚度；第二次在下放钢筋笼和砼导管安装完毕后进行。两次清孔后应在30min內灌注第一斗砼。

六、钢筋笼制作质量和吊放

在验收中还要特别注意钢筋笼吊环长度能否使钢筋准确地吊放在设计标高上，这是由于钢筋吊笼放后是暂时固定在钻架底梁上的，因此，吊环长度根据底梁标高的变化而改变，所以应根据底梁标高逐根复核吊环长度，以确保钢筋的埋入标高满足设计要求。要注意钢筋笼顺利下放，沉放时不能碰撞孔壁；当吊放受阻时，不能加压强行下放，因为这将会造成坍孔、钢筋笼变形等现象，应停止吊放并寻找原因，如因钢筋笼没有垂直吊放，应提出后重新垂直吊放；如果是成孔偏斜，则要求进行复钻纠偏，并在重新验收成孔质量后再吊放钢筋笼。

常用方法有接桩，补桩，补强，扩大承台（粱），改变施工方法，修改设计方案等。下面结合事故发生的原因分别介绍几种方法的应用情况。

（一）接桩法

当成桩后桩顶标高不足，常采用接桩法处理，方法有以下二种：1.开挖接桩。挖出桩头，凿去混凝土浮浆及松散层，并凿出钢筋，整理与冲洗干净后用钢筋接长，再浇混凝土至设计标高。2.嵌入式接桩。当成桩中出现混凝土停浇事故后，清除已浇混凝土有困难时，可采用此法。

（二）补桩法

桩基承台（梁）施工前补桩，如钻孔桩距过大，不能承受上部荷载时，可在桩与桩之间补桩。

（三）钻孔补强法

此法适应条件是基身混凝土严重蜂窝，离析，松散，强度不够及校长不足，桩底沉渣过厚等事故，常用高压注浆法来处理，但此法一般不宜采用。高压注浆补强。桩身混凝土局部有离析，蜂窝时，可用钻机钻到质量缺陷部位下一倍桩径处，进行清洗后高压注浆。桩长不足时，采用钻机钻至设计持力层标高；对桩长不足部分注浆加固。

（四）扩大承台（梁）法

1.桩位偏差过大，原设计的承台（梁）断面宽满足不了规范要求，此时采用扩大承台（梁）来处理。2.考虑桩上共同作用，当单桩承载力达不到设计要求，可用扩大承台（梁）并考虑桩与天然地基共同分组上部结构荷载的方法。需要注意的是在扩大承台（梁）断面宽度的同时，适当加大承台（梁）的配筋。

（五）改变施工方法

桩基事故有些是因为施工顺序错误或方式不当所造成，处理时一方面对事故桩采取适当的补救措施；另一方面要改变错误的施工方法，以防止事故的发生。常用的方法有以下二种。1.改变成桩施工顺序。如桩布置太密不便施工时，可采用间隔成桩法。2.改变成桩方法。如成孔桩出现较大的地下水时，采用套管内成桩的方法。

综上所述，钻孔灌注桩事故处理的方法很多，难度也较大，无论采取什么先进的办法处理都将对工程的进度、质量及施工企业的信誉带来不可忽视的影响。因此，在钻孔灌注桩施工中必须做到每个工序严格按照规范操作，水下混凝土灌注统一指挥、紧张而有序，对可能出现的问题制定切实有效的防范措施，尽最大努力防止事故的发生。endprint