下穿五沐快速路跨线桥钻孔灌注桩施工技术

（江西省交通工程集团有限公司，江西 南昌 330000）

一、工程概况

仁沐新高速公路LJ10标下穿五沐快速路高速跨线桥位于仁沐新高速公路K109+300公里处，下穿五沐快速路K32+604公里处，下穿净空不小于5.5m。双线相交处既有高速公路为双向四车道，在此设置分离式跨线桥1座，上部采用2-35m装配式预应力混凝土简支箱梁结构，采用预制拼装工艺，梁高1.8m，铺装厚度0.1m，单幅横向布置4片梁；下部结构采用肋板台、柱式墩、桩基础，桩基直径分别采用Φ1300mm、Φ1700mm。桥梁采用分离式，全长77m，全宽25.5m。本工程共有桩基30根，桥台位置共有直径1.3m的桩基24根，桩长26m；中墩位置共有直径1.7m的桩基6根，桩长25m (墩柱高度5m），采用冲击钻成孔工艺。

二、冲击钻成孔原理

冲击钻机成孔是利用钻机动力装置将具有一定质量的冲击钻头提升一定的高度,然后让钻头自由下落，利用钻头的冲击动能冲挤土层或破碎岩层的成孔工艺。钻头分实心锥和空心锥两种，出渣方式分为正循环和反循环两种工艺。

本工程采用正循环冲击钻成孔，用冲击式装置或卷扬机提升钻头，上下往复冲击将土石击碎，并将部分钻渣挤人孔壁内。部分钻渣由泥浆悬浮，使钻锥每次都能冲击到孔底新土层。冲孔过程中，通过孔底泥浆管不断出浆，将钻渣悬浮，正循环排渣；或每冲击一定时间和冲程后，放入掏渣简掏渣，提出孔外。泥浆在本法中起护壁与浮渣作用。

三、灌注桩施工

（一）钻孔平台搭设

将现有沥青路面作为钻孔灌注桩的施工平台，待基坑开挖时再破除既有混凝土路面。施工平台地基承载力需满足冲击钻设备施工要求。施工过程中，为防止冲击钻设备向通行道路一侧倾覆，可使用缆风绳和地锚将冲击钻设备固定牢固。

（二）护筒制作及埋设

护筒规格为6 mm的钢板，其内径比钻头直径大200～400mm左右。采用挖埋法对护筒进行埋设，埋设必须精准，对护筒中心来说，其中心和桩位中心偏差不得大于50mm，护筒高度高出地面0.3m。埋设示意图见图1。

图1.护筒埋设示意图

（三）泥浆制备

造浆时选择质量好的黏土，其塑性指数大于等于15。为使泥浆的各项性能参数指标符合要求，造浆时需要选择适合的配合比。为满足环保要求，确保泥浆可重复使用，钻孔时应设置制浆池、循环净化系统。在满足使用要求的前提下，应按照少布置，并控制泥浆池面积的原则，对泥浆池进行布置。泥浆池采用10mm厚钢板焊制，泥浆池结构尺寸见图2。

图2.泥浆池结构图

（四）钻孔

在钻孔施工时，首先要测量定位并埋设护筒，然后对钻机进行安装,并将钻机移动到相应位置，把钻头吊入，且对钻头进行对中，然后再开孔、造浆，将泥浆池内浆蓄满后进行钻进施工，当结束钻进时，注意清理孔内残留的钻渣。

在钻进过程中，需要定期抽取渣样，并检查泥浆的各项指标；注意观察土层，检查各土层的变化状况，以便在碰到不同地层时及时调整钻头；当钻孔到达设计的相应标高时，要对其进行探孔，经检查满足要求后进行换浆并清孔，在清孔时需向孔内补充经过泥浆罐化后的泥浆或水，直到泥浆的各性能指标符合要求。

（五）灌注水下混凝土

1、导管制备与安装

快速螺纹接头导管规格为Φ273×6mm，为无缝钢管，导管接头为快速螺纹接头，在导管接头处设置2道密封圈，从而使接头的密封性更强；导管内径为250mm，壁厚为6mm，导管中间的标准节长在2～3m之间，底节在4～5m之间，底节导管下端不允许有法兰盘，同时需要配备若干节1m和0.5m的导管。在使用前，需要对导管进行水密承压以及接头抗拉试验，按照要求，水密试验的水压不应小于孔内水深压力的1.3倍，同时需大于可能承受灌注混凝土时最大内压力的1.3倍，对每根导管均要进行试压处理。

2、混凝土搅拌

在混凝土浇筑时，通过中心搅拌站对混凝土进行集中搅拌，然后再由混凝土输送车运送到施工现场。

3、混凝土施工

当混凝土运送至施工现场后，先对混凝土搅拌约一分钟左右的时间，然后再将其倒入大集料斗中并灌满。当封底完成首批混凝土后，再将混凝土送入小集料斗中，需要注意的是，应该边对混凝土进行灌注边对其进行送出。

针对钢筋笼的安装以及导管的放入，在对混凝土进行浇筑之前，应依据规范规程的相关要求，对孔底沉渣的厚度以及对泥浆的各项性能参数指标进行检验检测，如相关指标不满足设计规范要求，则需要再次进行清孔处理，接下来重新进行测定，直至满足设计规范规程要求。清孔的方法：先在浇筑导管的顶端部位安设一个弯头和皮笼，压入导管内时采用泥浆泵对其进行压送，从孔底开始，沿着导管向外进行沉渣置换，沉渣厚度需小于等于10cm；清洗过程中，应保持孔内的泥浆面比地下水位高出1.5～2m，以防出现坍塌。

使用拔塞法对混凝土的封底灌注进行施工，在封闭导管口时，首先在导管口顶部以及料斗底部用盖板等部件封住导管口，并在导管的顶部位置放一个皮球，该皮球的直径与导管内径相同，使其作为隔水球，当灌满大料斗（采用混凝土）后，需要迅速把盖板吊出，从而使混凝土均匀畅通地沿着导管下落，并把泥浆强行排除到导管外面。同时需要注意，一定要保证水下混凝土灌注顺畅，通过大料斗和导管将混凝土持续地灌注到水下，从而顺利完成混凝土的第一次水下灌注。

第一次水下混凝土灌注完成后，采用小料斗替换大料斗，开始进入正常的灌注施工阶段，通过泵车对混凝土进行输送，持续地经过小料斗，然后采用导管灌注施工至水下，直至完成整根桩的浇筑施工。水下混凝土在正常施工灌注阶段，导管埋深范围应保持在2～6m之间，如导管拆除一节后，其埋置深度也必须大于等于2m。在灌注混凝土时，应对混凝土标高进行控制，要测量混凝土的表面标高，保证导管的埋置深度和导管拆除时机的准确性。在对导管进行拆除前，应先与搅拌站进行沟通，确定对已经泵送至现场的混凝土估算的方量，然后根据现场的实际测量的标高，计算混凝土的实际方量，再将两者进行比较，避免出现差错。