桥梁旋挖钻孔灌注桩基础的施工技术探究

张廷廷

(山西路桥第七工程有限公司，山西 晋城 048000)

0 前 言

旋转钻机和常规钻孔工艺不同，旋转钻机主要是通过静态泥浆护臂钻头进行钻斗钻进，属于无冲洗介质循环式施工方法，在钻进施工时为了提升孔壁稳定性能，也需采取泥浆护臂方式配合施工。旋挖钻机工作阶段能够自行起落可折叠钻桅，通过伸缩式钻杆钻进土层，并且利用倾向斗钻头回旋后实现钻取土。由于该技术具备施工走位灵活、施工效率高等优势所以得到广泛应用。

1 工程概况

根据初步设计批复完成施工图设计，曹井3号大桥，该桥梁桥梁净宽2×11.5 m，最大桥高21 m;桥梁起点K96+737,桥梁终点K97+383。曹井3号大桥墩台形式为：肋板台、双柱墩、桩基础；桥梁孔径式样属于32～20 m装配式连续小箱梁；在曹井3号大桥施工中，为了提升桥梁基础结构质量，经项目部商量后决定采用旋挖钻孔灌注桩技术施工。

2 水文地质条件

2.1 水 文

桥址区位于清水河谷，属黄河流域，河谷中存在常年性地表水流，清水河是黄河的一级支流，发源于吉县高天山，全长61 km,流域面积646.30 km2,年均径流量为1 665万m3。

2.2 地质构造

项目区位于II级构造单元鄂尔多斯断块内，其穿越的III级构造单元有：兴县石楼南北向褶皱带和关王庙北东向褶皱带，桥址区位于关王庙北东向褶皱带，该褶皱带位于鄂尔多斯断块的东南边缘，总体表现为南翘北倾的单斜构造，岩层产状较平缓，倾角一般小于10°。

桥址区内地层主要由第四系全新统粉土、上更新统湿陷性黄土(粉质黏土)、中更新统卵石及三叠系下统和尚沟组泥岩组成，岩层产状平缓，倾角2°左右，本次勘察未发现有褶皱、断层等地质构造存在，地质构造简单。

3 旋挖钻孔灌注桩施工方法

3.1 测量控制

灌注桩在施工中通过全站仪保证桩位设置达到精确度的要求，灌注桩以十字交叉的方法开展定位处理，同时还要做好数据的核对和处理，达到精度要求。

灌注桩作业环节，在回填达到密实度后，经过验收达到技术标准要求。

3.2 施工准备

1)综合分析工程的现场情况，冲击式钻机开展钻孔作业应严格执行项目施工进度和标准，一般需要准备两台设备完成项目施工。

2)制作钢护筒。综合分析目前的工程具体情况，选择合理的钢护筒结构形式，钢板的质量合格，且钢护筒达到完整性的要求，没有任何漏浆的问题。

3)泥浆调控。结合施工地点的地质条件因素，钻进环节应做好制浆处理，保证浆液的性能合格。对于桩位的施工环节中，应用的是厚度较大的细砂材料，保证护壁效果符合要求，泥浆稠度参数为1.13～1.35(见表1)。

表1 泥浆性能指标

3.3 护筒埋设、桩位复测

旋挖钻孔灌注桩桩位测量放样的工作结束后，需要应用25 t汽车吊完成护筒的安装作业，通过振动锤进行施工，且做好桩位的检测，达到精度要求后才能开始钻孔作业。

3.4 旋挖钻孔灌注桩成孔

3.4.1 钻机成孔

在钻机就位之前需要对旋挖钻机各方面内容进行检查，保证旋挖钻机安装平稳，同时就位后要核对中心点，而后连接泥浆循环系统，启动循环系统使其提前运转2～3 min，而后进行钻孔施工，操作时要按照低压慢钻的原则施工，在深入护筒1.0 m位置时则可按照正常速度钻进。旋挖钻孔时要注意是否存在钻机沉陷、位移情况；钻孔阶段要将孔内杂物及时处理，钻进阶段要做好泥浆指标测试，按照地层实际情况调整钻进参数;在本工程施工中，旋挖转机采用的是筒式钻头，操作阶段将钻头下降到设计深度后，通过施加压力让钻头能够旋其进入土层，最后打开钻头自动控制系统完成整个钻孔过程。

3.4.2 终孔、清孔、成孔验收

成孔到规定的深度之后，要做好孔深、孔径、倾斜度的全面检查，保证各项数据都准确地记录。清孔施工极为重要，将内部的钻渣全部清理干净，达到设计标准的要求；泥浆的各项性能指标满足工程的要求；因为钢筋笼的吊放、安装导管等方式一般需要准备较长的时间，所以在混凝土灌注作业开始前，要进行二次清孔处理。

3.5 钢筋笼制作及安装

3.5.1 钢筋笼的制作

钢筋笼的各个分段的结构运输到作业现场，进行分节制作的方式，每一节的长度需要按照起重机的吊装能力确定。主筋在施工前，需要实施除锈、调直的处理；接头的控制非常的重要，保证数量不能超出该截面主筋数量的50%。为了避免吊装环节出现变形或者损坏的问题，应该进行加强处理，内部设置加强筋保持钢筋笼结构的稳定性。

3.5.2 钢筋笼的安装

吊装前应用探孔器进行内部质量检查，确保没有缩径、坍塌的危害，保证成孔合格后才能开始钢筋笼的吊装作业。定位筋的设置也非常的重要，固定钢筋笼不会产生偏移，确保桩位合格。

3.6 安放导管及二次清孔

水下混凝土灌注作业施工是非常重要的一项工序，应用的是直径250 mm的螺牙式导管开展施工；在具体的作业前，应进行全面的质量检查，满足工程的施工需要；导管的连接极为重要，需要设置密封圈以达到密封性效果；吊放作业阶段，要保证位置是居中设置的，稳定性较高，避免存在触碰孔壁导致结构损坏的情况；导管安装施工后，开始二次清孔，符合要求才能开始灌注施工。

3.7 灌注水下混凝土

1)混凝土材料在现场预制站进行制作，专业车辆完成运输，进入到现场后进行坍落度检测，保证坍落度、和易性完全合格才能开展施工。

2)设置漏斗的结构，其管口利用预制混凝土球堵塞，在内部有足量的混凝土之后开始进行下料埋管处理；剪断球塞，立即进行混凝土的灌注作业，初灌之后进行埋管质量检测。

3)灌注施工环节随时了解内部的质量情况，符合要求后才能进行导管的拆除施工；避免混凝土材料从漏斗内溢出，保证结构性能合格。

4)导管部分提升时，应该详细记录混凝土的使用量保证内部表面和埋设深度符合要求，且灌注混凝土的量达到技术标准，和设计参数进行对比分析，确保结构的性能合格；埋管深度一般为2～6 m。

5)灌注混凝土时，需要连续进行作业施工，保证中途没有任何停顿或者中断的情况，要一次性浇筑结束；灌注作业环节，导管应保持上下来回地窜动，保证结构的密实度和工程的质量合格，且避免混凝土凝固而导致导管无法移动，否则将会产生断桩的问题。最后混凝土面需要超出设计灌注尺寸标高的1.0 m以上；做好各项记录，了解灌注的质量问题。

3.8 桩头浮浆凿除

在桩基础混凝土结构强度达到设计标准要求的70%后，需要把桩头散掉的混凝土材料清理干净，达到设计标准即为合格。

3.9 桩基验收

桩基检测质量达标后，通知监理工程师进行检查和验收，全部符合要求才能进行后续施工。

4 质量控制

4.1 严格控制好灌注质量

混凝土灌注作业阶段，要做好质量管理和控制。灌注作业开始前，应做好材料质量检查工作。在混凝土材料完全符合工程的要求后，开始进行灌注孔的清理处理，达到洁净的要求。混凝土灌注阶段，合理地放置导管结构，然后进行灌注施工且不会有渗漏的问题。

4.2 对配筋进行合理设计

旋挖钻孔灌注桩作业环节，钢筋间隔距离要合理地设置，通过减小间隔距离的方式可以防止发生断桩或者倾斜的问题，提高结构的总体性能，满足工程的质量标准。

5 结 语

旋挖钻孔灌注桩为目前常见的公路桥梁施工技术，可以促进桩体结构质量和强度性能的提升，达到稳定性的标准，满足现场施工的需要，不会因为外部因素产生不利影响，达到交通运行标准。

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