道路桥梁施工职称论文桥钻孔灌注桩施工技术

　　摘要：生产桥桩基施工主要采取了钻孔灌注桩施工技术，在施工中主要通过护筒埋设、钻孔、清孔和水下混凝土灌注四项施工程序，通过该施工技术结合生产桥实际情况在桩基施工中的应用顺利完成了桩基施工，并为上部结构施工打下了坚实的基础。

　　关键词：护筒埋设,钻孔,清孔,水下混凝土灌注

　　1、概述

　　南水北调中线京石段生产桥Ⅱ标共计29座生产桥。主桥跨越南水北调总干渠，桥梁结构型式有简支预应力箱梁和预应力连续箱梁，箱梁为直腹板断面，单箱单室。生产桥Ⅱ标段29座生产桥中有26座为钻孔灌注桩基础，桩径分1.2m、1.4m和2.0m三种，地表多被第四系地层覆盖，根据地质测绘和钻孔资料揭露基岩主要有：太古界阜平群(Arn)的片麻岩,蓟县系雾迷山组(Jxw4)白云岩。各桥地质描述有土层、砂层、砾石、全风化岩、强风化岩和弱风化岩。

　　2、 钻孔灌注桩施工工艺流程

　　钻孔灌注桩施工工艺流程。

　　3、 护筒的埋设

　　钻孔前在测定的桩位，准确埋设护筒，用以固定钻孔位置;隔离地面水;提高井内水头以增大井内的静水压力;稳定孔口土壤和保护孔壁不坍以利钻孔工作进行。护筒采用钢护筒,由3mm钢板、4mm×30mm扁钢箍和40mm×4mm 角钢肋焊制而成，护筒高2m，内径大于设计桩径30～40cm。 护筒埋设方法和注意事项如下：

　　⑴ 钢护筒埋设时，先在桩位处挖比护筒外径大80cm～100cm的圆坑，在坑底填筑50cm左右厚的粘土并分层夯实;再通过定位的控制桩放样把钻孔的中心位置标于坑底;然后把护筒吊进坑内，找出护筒的圆心位置，用十字线定在护筒顶部或底部，移动护筒，使护筒中心与钻孔中心位置重合，同时用水平尺或垂球检查，使护筒竖直;此后即在护筒周围对称、均匀的回填最佳含水量的粘土，分层夯实，使之达到最佳密实度，夯填时要防治护筒偏斜。筒埋设示意图见图3-1。

　　⑵ 分层夯实时，每夯完一层要检查一次护筒的中心位置和垂直度。填平后要挂上垂球再检查一次，发现偏差立即纠正。

　　⑶ 护筒顶要高出地面0.3m左右，并在顶部焊加强筋和吊耳，开出水口。钻进过程中要经常检查护筒是否发生偏移和下沉，并要及时处理。

　　4、 钻孔

　　采用CZ-30型冲击钻成孔，其成孔工艺如下：

　　⑴ 机具布置

　　埋好护筒和备足护壁泥浆粘土后，将钻机就位，立好钻架，对准桩孔中心，拉好风缆绳，开始冲击钻进。

　　⑵ 开孔

　　开钻时先在孔内灌注泥浆，进行泥浆护壁，以保持孔壁在钻进过程中不塌孔。泥浆的制备方法是将粘土直接投入到钻孔中，利用钻锥冲击制造泥浆。钻孔泥浆采用优质的粘土制备，粘土应符合下列技术要求：

　　开孔及整个钻进过程中，应始终保持孔内水位高出地下水位1.5～2.0m，并低于护筒顶面0.3m以防溢出，掏渣后要及时补水。在砂及卵石夹土等松散层钻进时按1：1投入粘土和小片石(粒径不大于15cm)，用冲击锥以小冲程反复冲击，使泥膏、片石挤入孔壁。必要时反复冲击2～3次。

　　钻孔遇有流砂现象时，宜加大粘土减少片石的比例，按上述方法进行处理，力求孔壁坚实。

　　正常钻进时注意事项：

　　① 冲程要根据土层情况分别规定：一般在通过坚硬密实卵石层或基岩漂石之类的土层时宜采用高冲程(100cm)，在通过松散砂、砾类土或卵石夹土层时宜采用中冲程(约75cm)。在通过高液限粘土、含沙低液限粘土时，宜采用中冲程。在易坍塌或流沙地段宜采用小冲程，并应提高泥浆的粘度和相对密度。

　　② 在通过漂石或岩层，如表面不平整，应先投入粘土、小片式，将表面垫平，再用十字形钻锥进行冲击钻进，防止发生斜孔、坍孔现象。

　　③ 要注意均匀地松放钢丝绳长度。一般在松软土层每次可送省5cm～8cm，在密实坚硬土层每次可松绳3cm～5cm。应注意防治松绳过少，形成“打空锤”，使钻机、钻架受到过大的意外荷载，遭受损坏。松绳过多，则会减少冲程，降低钻进速度，严重时使钢丝绳纠缠发生事故。

　　⑶ 掏渣

　　采用掏渣筒掏渣，破碎的钻渣，部分和泥浆一起挤入孔壁，大部分靠掏渣筒清除出孔外，在冲击一定时间后，将冲击锥提出，换上掏渣筒，下入孔底掏取钻渣，倒进钻孔外的倒渣沟中。

　　掏渣后要及时向孔内添加粘土和清水以维护水头高度，粘土一次不可投入过多，以免粘锥，卡锥。

　　⑷ 分级钻进

　　为适应钻机负荷能力，在钻大孔时，要分级扩钻到设计孔径，当用十字式钻锥钻150cm以上孔径时，一般分两级钻进。第一次钻头直径可为孔径的0.4～0.6倍。

　　当用管锥钻70cm以上孔径时，一般分2～4及钻进。

　　分及钻进时，会产生大粒径的卵石掉入先一级已钻成的小孔中，造成扩钻困难，可先在小孔钻成后向小孔填泥块1/4～1/3孔深处。一般先钻的孔只宜超前数米，随后即钻次级的孔;如超前过深，将使先钻的孔淤塞。

　　⑸ 检孔

　　钻进中采用检孔器验孔。检孔器用钢筋笼做成，其外径等于设计孔径，长度等于孔径的4～6倍。每钻进4m～6m，接近及通过易缩孔(孔径减少)土层(软土、软塑粘土、低液限粘土等)或更换钻锥前，都必须检孔。用新铸或新焊补的钻锥时，要先用检孔器检孔到底后，才可放入新钻锥钻进。不可用加重压、冲击或强插检孔器的方法检孔。

　　当检孔器不能沉到原来钻进的深度，或大绳(拉紧时)的位置偏移护筒中心时，要考虑可能发生了弯孔、斜孔或缩孔等情况，如不严重时，可调整钻机位置继续钻孔。不得用钻锥修孔，以防卡钻。

　　⑹ 钻孔的安全要求

　　冲击锥起吊要平稳，防止冲撞护筒和孔壁;进出孔口时，严禁孔口附近站人，防止钻锥撞击人身事故;因故停机时，孔口应加盖保护，严禁钻锥留在孔内，以防埋钻。

　　⑺ 注意问题

　　① 冲击钻钻孔时，为防止冲击震动造成邻孔孔壁坍塌或影响邻孔已灌混凝土的凝固，影响邻桩混凝土质量，要待邻孔混凝土浇灌完毕，并达到2.5MPa抗压强度后，才能开钻。

　　② 钻孔和冲孔工作要一气呵成，中间停顿时间不得过长，如因工休或其他原因停止钻进时，不得将钻头停放在孔底，以免泥浆吸住钻头。继续开钻时应先进行清孔，待沉淀泥浆基本除净后才能下钻。

　　若钻孔结束后，经过测量孔深已达到设计要求时(一般应较设计深度加深0.5m)即吊装钢筋骨架，如预计钻孔完成后不能紧接着进行骨架吊装和灌注混凝土时，不得拆除钻孔设备。

　　③ 钻孔时须及时记录，在土层变化处捞取渣样，判明土层，以便与地质剖面图相核对。当与地质剖面图严重不符实，要及时向监理工程师汇报，并按监理工程师的指示处理。

　　④ 钻孔周围地面上不得堆放重物和杂物，孔口附近应清除积水经常保持排水良好，场地干燥。施钻过程中，并应随时检查护筒四周填土变化，注意是否有沉陷坍塌现象。

　　5、清孔

　　钻孔达到图纸规定深度后，且成孔质量符合图纸要求后，立即进行清孔。清孔时，孔内水位应保持在地下水位以上1.5m～2.0m，以防止钻孔的任何塌陷。

　　采用掏渣法清孔，用手摸泥浆中无2mm～3mm大的颗粒为止，并且泥浆的密度减少到1.03～1.1。清孔前，投入水泥1～2袋，通过冲击锥低冲程的反复冲拌数次，使孔内泥浆、钻渣和水泥形成混合物，然后用掏渣筒掏出。

　　降低泥浆相对密度的方法是在掏渣后用一根水管插到孔底注入高压水，使水流将泥浆冲稀，泥浆相对密度逐渐降低后向孔口溢出，达到所要求的清孔标准后，即可停止清孔。

　　清孔时，要将附着于护壁筒的泥浆清洗干净，并将孔底钻渣和泥沙等沉淀物清除。清孔的次数按图纸要求和清孔后孔底钻渣沉淀厚度符合图纸规定值为前提进行，基础钻孔后一般需进行两次清孔。对于大直径、深孔，要在掏渣清孔后，再用气举抽浆法清孔。

　　6、 钻孔检查及允许误差

　　钻孔在终孔和清孔后，采用测孔仪对孔径、孔形和倾斜度进行测定，钢筋检孔器辅助检测。如经检查发现缺陷，例如中心线不符，超出垂直线、直径减小、椭圆截面、孔内有漂石等，要采取适当措施，予以改正。钻孔的允许偏差应符合表6-1的规定。

　　7、钢筋骨架的制作与安放

　　钢筋骨架在钢筋架工场地分段制作，每节长度9～12m，运至现场后采用16t履带式起重机吊入孔内，并在孔口进行焊接接长。

　　钢筋骨架制作采用加强筋(间距2m)成型法，加强筋自身搭接部分采用双面焊，制作时加强筋点焊在主筋内侧，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，按设计在每根加强筋四周均匀焊接4根定位钢筋;焊接加工要确保主筋在搭接区断面接头不大于50%，焊接采用单面焊焊缝长不小于10d(d为钢筋直径)。

　　钢筋骨架采用25t汽车起重机起吊，第一段放入孔内用钢管临时固定在护筒口，再起吊另一段，对正位置焊接后逐段放入孔内至设计标高，最后将最上面一段的挂环挂在孔口并临时与护筒口焊牢。钢筋骨架在下放时注意防止碰撞孔壁，如放入困难，应查明原因，不得强行插入。钢筋骨架安放后的顶面和底面标高应符合设计要求，其误差不得大于±5cm。

　　8、 灌注水下混凝土

　　水下混凝土灌注采用导管法。导管接头为卡口式，直径300mm，壁厚10mm，每节管长2m。导管在使用前须进行水密、承压和接头抗拉试验。

　　灌注混凝土前要将灌注机具如储料斗、溜槽、漏斗等准备好。导管在吊入孔内时，其位置要居中、轴线顺直，稳步沉放，防止卡挂钢筋骨架和碰撞孔壁。

　　水下混凝土设计强度等级C25，水灰比宜为0.5～0.6，坍落度宜为18～20cm，水泥采用P.O42.5，细骨料采用中砂，粗骨料采用级配良好的人工碎石，碎石最大粒径不得大于40mm，并通过试验确定掺入适量减水缓凝剂和粉煤灰，初凝时间不小于6h。采用HZ50型拌合站拌和，9m3混凝土搅拌运输车运输混凝土至现场，直接倒入导管内灌注，混凝土接近桩顶时，改用吊斗倾倒以提高漏斗高度。

　　灌注混凝土前，要对孔内进行二次清孔，使孔底沉淀层厚度符合规定，认真做好灌前的各项检查记录后方可浇注。

　　灌注首批混凝土时，导管下口至孔底的距离控制在25cm～40cm，且使导管埋入混凝土的深度不小于1m。剪球灌注开始后，要连续的进行，并尽可能的缩短拆除导管的间隔时间;灌注过程中要经常用测深锤探测孔内混凝土面的位置，及时调整导管的埋深，导管的埋深控制在2m～4m为宜。当混凝土面接近钢筋骨架底部时，为防止钢筋骨架上浮，采取以下措施：

　　⑴ 使导管保持稍大的埋深，放慢灌注速度，以减小混凝土的冲击力;

　　⑵ 当孔内混凝土进入钢筋骨架1m～2m后，适当提升导管，减小导管埋置深度，增大钢筋骨架下部的埋置深度。

　　为确保桩顶质量，桩顶加灌0.5m～1m高度。同时指定专人负责填写水下混凝土灌注记录。全部混凝土灌注完成后，拔除钢护筒，清理场地。

　　9、结束语

　　南水北调生产桥钻孔灌注桩施工技术的成功实施，加快了工程施工进度，提高了工作效率，提高了技术人员的施工技术水平，施工安全有了保证。该施工技术为水利工程行业在路桥工程方面的施工奠定了坚实的基础，是一次经验的积累，使水利工程事业又跃上了一个新的台阶。

　　参考文献：

　　[1]周水兴,何兆益，邹毅松等著. 路桥施工计算手册[K] 人民交通出版社 2001-5

　　[2] 冯大斌 后张预应力混凝土施工手册[M] 中国建筑工业出版社

　　[3]孙大权. 公路工程施工方法与实例[M] 人民交通出版社 2002

　　[4]JTJ 041-2000. 公路桥涵施工技术规范[S] 人民交通出版社 2000-08-24

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