高速铁路桥梁工程中钻孔灌注桩施工技术及质量控制要点分析

孙伟

（中铁二十二局集团第二工程有限公司）

1 工程概况

牡丹江至佳木斯铁路站前工程MJZQSG-9 标段，起讫里程DK356+139.53～ZXK579+732.198，全长37.56km。沿线施工中新建双线桥梁11 座，总长10.47km；新建单线桥梁2 座，总长2.241km。以跨佳富铁路1 号特大桥桩基为背景，分析该桥梁钻孔灌注桩（反循环钻机成孔）的施工技术以及关键环节的质量控制要点。

2 施工准备

⑴现场清理。由装载机全面清理施工范围内的树根、杂草等各类杂物，使现场维持洁净的状态；待平整度满足要求后，安排钻机就位，检测设备的姿态，纠正偏差，并用适量的枕木调整。本工程地表为黏性黑土，为保证钻机稳固，采用山皮石填筑4m×6m 施工平台。

⑵以设计图纸为准，利用GPS 仪器测放桩位，作为后续施工的参照基准，同时桩点引出十字护桩。

3 钻孔灌注桩施工技术分析

3.1 护筒的埋设

本工程采用钢护筒，原材料选用厚度为1.0cm 的钢板，直径大于桩径30cm，考虑东北地区春季冻土融化和雨季基础软化，加长护筒长度，按2.5m 设置。利用挖埋下沉的方法将钢护筒安装至设计标高位置，护筒周围夯填密实，护筒顶端超出地面部分30cm，桩体倾斜度偏差控制≤1%。护筒埋设无误后，则用十字护桩拉出十字线，复测护筒中心（所用装置为铅锤），对其质量情况做出判断，灵活调整。

3.2 泥浆的制备

泥浆的制备至关重要，本工程采用膨润土加烧碱、聚丙烯酰制备，待泥浆制备完成，检测泥浆性能指标合格后，采用泵送入孔；泥浆制备和钻孔阶段要加强浆液质量的检测与控制，以便充分发挥出泥浆的护壁性能优势[1]。表1 为泥浆性能检验指标及方法。

表1 泥浆性能检验指标及方法

此外，在两个承台间开挖泥浆池，泥浆池外周用沙袋堆码成型，并设置安全防护栏杆；在桩位处开挖沟槽（尺寸按照深度1m、宽度1.3m 加以控制），泥浆在沟槽内循环使用。本工程在泥浆池底部铺设塑料油布，防止泥浆中水分过快渗入地下。

3.3 钻进成孔

3.3.1 钻机就位

安装钻机时要求底部垫平，稳定牢固，不得产生位移和沉陷。调整钻头的姿态，钻头与护筒中心偏差不得＞50mm，再缓慢放入孔内，调节钻杆，使其满足垂直度要求。

本工程大部分桩长约30m，底层为花岗岩（σ0=300KPa），考虑地质情况，采用大功率的FXZ-350车载反循环钻机，如图1 所示。在成孔过程中，分阶段依次开展各项工作。首先，利用钻头回转，依靠设置在钻头底部的斗齿切削作用，有效破碎土样，与此同时施加适当的压力，将破碎的土体融入到泥浆内，通过钻机顶部的泥浆泵，将破碎土体抽入泥浆池中，按照此方法循环施工，直至钻进至设计深度位置为止。在钻进过程中，应避免钻进速度过快造成塌孔[2]。

图1 反循环钻机接长导管

钻孔期间密切关注土层的特性，遇土层性质变化时，及时在泥浆泵出浆口处捞取渣样，如图2 所示，做好标记，检测后确定岩土体的实际特性，完整记录数据，并将其与地质剖面图做对比分析，判断两者是否具有一致性。

图2 渣样存入渣样盒

随钻孔施工进程的推进，待其距离设计标高约1m时，加强对钻进速度和实际深度的检测与控制，可适度减小钻进速度，提高钻进作业的精细化水平，避免超钻。待钻进至设计标高位置后，对钻孔质量做详细的检查，包含孔位、孔径、孔深等，先自检再由监理方加强检验，确保无误。

3.3.2 清孔

经检查后，若钻孔质量满足设计要求，则利用抽浆换浆法清孔。钻头适当向上提起，距孔底10～15cm 时停止，以慢速的状态转动钻头，反循环以便向孔外排出钻渣，期间及时向孔内补充浆液，目的在于调控孔内水位，使其始终高出地下水水面1.5～2.0m，用于维持钻孔的稳定性，以防塌孔。清孔期间及时检测出浆口的泥浆，若其比重≤1.1%，黏度17～20s，胶体率＜95%且含砂率＜2%，则可以结束清孔作业。按前述方法清孔后，检测孔内沉渣厚度。实测结果满足要求后，有序拆除钻机钻杆，准备下放钢筋笼[3]。清孔原理图如图3 所示。

图3 清孔原理图

3.3.3 钻孔施工各阶段的注意事项

在钻孔施工前先做好准备工作，例如钻机精准就位、钻杆姿态的调整等，为后续的正式钻孔创设基础条件。钻孔施工期间，各员工在自身岗位处参与相应工作，未经许可不得擅自离岗，当班结束后，对孔口处采取遮盖措施，起到防护的作用，避免外部杂物进入孔内而加大沉渣厚度或是损伤孔壁；钻进期间，操作人员密切关注设备的运行状态，控制钻进速度，若有异常随即暂停钻进，分析原因并采取处理措施。钻孔施工后，用抽浆换浆法清理沉渣，要求排出的泥浆满足前述所提的各项指标要求，同时孔内沉渣厚度得到有效的控制[4]。

3.4 钢筋笼的制作与吊装

3.4.1 钢筋笼的制作

本工程在钢筋加工场内，采用滚笼焊机方式制作钢筋笼，以保证钢筋笼加工质量。主筋采用搭接焊的连接方法，同一垂直断面杜绝同时存在2 个焊接头。考虑到吊装、运输期间钢筋笼的稳定性要求，采取加强措施，即在两端和中间部位增设剪刀撑，通过此类装置的应用提高其刚度。在钢筋笼的外侧按照每2m 设4 个标准配套混凝土圆形垫块，该部分材料的强度与桩身一致。

3.4.2 钢筋笼的吊装

钢筋笼制作成型后做质量检查，满足要求则用加长平板车运至现场用于吊装。以吊车为主要作业装置，人工辅助调整。将钢筋笼吊起后，使其呈竖直的状态，若有变形现象则加以调整，随后将其缓慢下放至孔内。在下放过程中视实际进度及时拆除预先设置的内撑结构，最终将钢筋笼稳定置于指定位置。此后取2 根钢筋，对钢筋笼做接长处理，使其可稳定在护筒上，检测钢筋笼并调整位置，使其恰好处于孔位的中心区域，实现钢筋笼的精准就位。

3.4.3 吊装注意事项

⑴起吊前加强现场管理，即钢筋笼下方作业范围内不可出现人员滞留的情况。

⑵在现场安排专员指挥，与吊装工作人员密切沟通，协同将钢筋笼吊装到位。

⑶钢筋笼的起吊应做到缓慢、平稳。钢筋笼吊装的时间较长，若出现因机械设备运行异常、操作方法不当等原因而导致钢筋笼吊装作业失控的情况时，易诱发质量问题甚至安全事故。对此，若出现突发故障，工作人员需理性应对，及时做出调控，将钢筋笼转移至安全区域并下落，关闭发动机，减小对现场的干扰，规避安全事故。

⑷安全防控是钢筋笼吊装施工中的重点内容，钢丝绳为吊装的关键装置，在选用时需考虑到其直径、强度等方面的实际情况，确保材料的可靠性，并稳定连接钢丝绳以免脱落。

3.4.4 导管的安装

本工程以内径为300mm 的钢管为原材料，制作导管。节段含两类，标准节段长度3m，适配适量长度为0.5～1m 不等的辅助节，以便根据需求灵活调整导管的长度。导管安装采用法兰栓接的方法，用密封胶垫处理接头部位，做水压试验，全过程中水压力稳定在0.4～0.6MPa，分析导管的密封性。导管下放遵循缓慢的原则，不可与钢筋笼发生碰触。以H 型钢为原材料制作混凝土浇筑架，用于支撑悬吊导管。

3.5 混凝土浇筑

⑴根据设计图纸及施工部位灵活控制混凝土强度等级。跨佳富铁路1 号特大桥0#牡方台～2#墩为C40混凝土，34#～62#墩为C35 混凝土，其他墩号均为C30混凝土。在施工过程中，考虑温度影响，3 月份施工用混凝土较设计提高一个标号。拌和、浇筑期间加强混凝土质量检测，塌落度控制在180～220mm，出现离析、泌水现象严禁灌注。

⑵浇筑施工环节，控制首批封底混凝土数量。混凝土下落时有一定的冲击能量，能把泥浆从导管中排出，并能把导管下口埋入混凝土≥1m 深。足够的冲击能量能够把桩底沉渣尽可能地冲开，以控制桩底沉渣，减少工后沉降。而后放慢浇筑速度，防止速度过快而造成钢筋笼上浮。导管最后拔出时要慢慢拔出，防止桩头造成混浆。桩顶标高超灌，控制在1～1.5m，考虑地层、气温等影响，本工程部分桩顶超灌1.8～2.0m。

⑶混凝土浇筑遵循连续性原则，以保证桩体的完整性，施工现场有关人员及时与拌和站人员取得沟通，生产适量混凝土，使混凝土供应具有及时性。

4 结束语

钻孔灌注桩应用效果较佳，但对施工技术有较高的要求，合理应用施工技术并加强对各环节的质量控制至关重要。