《高速公路桥梁钻孔灌注桩施工技术》
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【摘 要】本文以实际工程为例,通过对实际工程进行总结分析,结合自身施工经验就桩基施工技术进行探讨.
【关键词】高速公路;桥梁钻孔灌注桩;施工技术
桥梁建设在交通建设过程中有着举足轻重的地位,而在高速公路桥梁建设施工中桥梁工程已将桩基作为其主要内容.钻孔灌注桩在施工过程中常常受内外因素影响,而无法保证整体施工质量.因此,对钻孔灌注桩技术进行深入讨论,根据特定施工环境进行优化及完善,进而保证桥梁在运营中的安全.
1.工程概况
东帝汶Suai至Zumalai 高速公路为一条双向四车道高速公路,全长30.355km.全线桥梁共计8座,桩基共计1018根,其中直径1.2米桩基538根,直径0.8米桩基480根,群桩基础.海以马努桥桩基桩长12米,直径1.2米,桩基地質层含有岩石层,因此冲击钻机适合施工海以马努桥桩基.
2.钻孔桩的主要施工工艺流程
2、1施工准备和桩孔定位
桩基施工之前,在现场由测量班确定其轴线和各基桩中心,并设置好固定桩或控制桩,以便随时校核.本桥位置常年水位不高,因此钻孔桩施工平台采用筑岛土围堰.由于项目位于热带,常有大暴雨,因此考虑到施工安全,围堰需要高于最高水位1米.在施工钻孔桩之前需要对围堰顶层做好碾压,顶层封水材料必须碾压到与路基工程要求一致,同时做好排水横坡,确保在施工过程雨水或施工用水不渗透到下面筑岛土体中.在围堰上需要布置钻机, 围堰大小需满足实际施工需求.
2、2埋置护筒埋
护筒是位于孔口且中心线与桩孔一致的筒状物,其作用是：1）定桩位,并作钻孔导向;2）防止孔口土层坍塌;3）隔离孔内外表存水,并保持孔内水位高出地下水以稳固孔壁;4）充当测量基准.故此,埋置护筒要求准确,稳固. 护筒采用人工埋设,先放样出护筒中心点,然后按直径比设计直径大20～40厘米,挖出深度 2.5 米的圆形土坑,放入护筒,控制护筒位置及垂直度,倾斜度不超过1%,平面误差不超过5厘米,护筒高出围堰顶面0.3米,在露出围堰部分顶面采用C15混凝土硬化处理.
2、3安装钻机
根据施工平面布置图平整、 稳固钻机基础,并进行试运转检查,以防止成孔或灌注中途发生机械的故障.本桥桩基施工采用冲击钻机施工,卷扬机牵引冲击钻头钻进施工.安装钻机时应特别注意保证桩身中心、转盘中心和钻机顶部的起吊滑轮缘、三者在同一铅锤线上,其最大偏差为 2厘米.
2、4泥浆配制
土源采用现场合格的红粘土,采用淡水进行泥浆拌制,现场设置一个6～8 方的泥浆池,用以泥浆拌制、储存和循环.泥浆比重：入孔泥浆比重为1.1～1.3;在围堰筑岛层和土层与岩层结合处钻进取大值,使孔壁能形成有效的泥皮,可以防塌孔. 黏度：围堰筑岛层19～28s,岩石层 16～22s,含砂率不大于 4%.胶体率不小于 95%,PH 值大于6.5.
2、5开孔钻进
泥浆配置完成后,将泥浆池泥浆导入钻孔桩,开始低挡慢速钻进,使护筒脚处有牢固的泥浆皮护壁,钻至护筒脚下1米后,方可正常进行钻进.在钻孔过程中,要时刻检查地质情况,对不同的地质情况采用不同的钻速、钻压、泥浆比重和泥浆量.开孔及土层中,采取短冲程、慢速钻进,一方面确保开孔位置准确性,另一方面防止土层中发生塌孔;进入岩层50厘米后可以按正常速度钻进.整个土层范围及进入岩层50厘米范围内泥浆比重控制在1.3左右,粘度控制在25s左右.进入岩层50厘米后泥浆比重控制在1.2左右,粘度控制在20s左右.钻进和起落钻头速度要均匀,钻孔应一次成孔,不得中途停顿,每进尺 3～4米,应检查钻孔直径一次,并做好施工记录.在邻孔开始施工前,前一孔已灌注的混凝土强度应达到设计强度的50%以上,目的是避免相邻孔壁坍塌和影响邻孔已灌混凝土的凝结.
2、6成孔检查
钻孔深度达到设计深度时,采用全自动检测仪对位置、深度、直径和倾斜度进行检查,确保各项指标符合规范要求.成孔是钻孔桩施工中的重要工序,桩孔的各项指标是否符合要求,直接关系到基桩能否安全使用.
2、7清孔
清孔采用掏渣法和换浆法,先采用掏渣筒进行沉渣清理,然后把经处理过的泥浆注入孔内,置换出孔内携带沉渣浑浊泥浆.清孔应达到的要求：泥浆相对密度应不大于1.1,含砂率不大于4%,粘度 17～20s,沉渣厚度不超过5厘米.
2、8钢筋笼加工及安装
根据本桥钢筋笼长度为13米,可以采取整体制作钢筋笼,不需要分节,现场吊装采用25 吨汽车吊即可满足施工要求.
2、9导管及漏斗安装
导管采用钢导管,直径为300毫米,导管使用前进行试拼和水密试验.检查每节导管有无明显孔洞,检查每节导管的密封圈情况.导管安装应自下而上顺序编号和标示尺度,导管长度按孔深和工作平台高度决定.漏斗底下一到两节导管设置 0.5米、1 米或 1.5 米作为调整节.导管采用螺旋丝扣型接头,增加防水垫圈.漏斗采用 3mm 厚的钢板制成,漏斗在混凝土灌注时使用,其容积应满足首批混凝土数量.首批混凝土进入漏斗之前,用 8 号铁丝将其固定在导管泥浆面处,要求隔水球与泥浆面之间无空气柱.
2、10灌注混凝土
钻孔桩施工的核心工序既是水下灌注混凝土,其施工质量将直接影响基桩质量,应予以高度重视.确保导管底部距孔底距离为0.25～0.4米,安装好导管以后,进行二次清孔,孔底沉渣厚度符合要求后,开始灌注混凝土.应先将首批混凝土灌注到漏斗中,数量必须保证导管埋深不少于1米及导管内混凝土柱能平衡孔内泥浆水头,经计算本桩首批混凝土数量不少于2.0立方.继续灌注混凝土至桩顶,在灌注时,应及时测量孔内的混凝土面的位置,并及时调整导管口高度.其基本原则是：导管埋深一般不宜小于2m 或大于6m.混凝土面进入钢筋骨架一定深度后,应适当提升导管,但导管埋深仍不小于2m.继续灌注一定的混凝土,使孔内混凝土面超出设计桩顶 0.5～1米,以保证混凝土强度.测量水中混凝土面的高度利用测锤,测锤为圆锥形,使用钢板焊砂填心.最后一车混凝土灌注完成后,及时用测锤探测混凝土高度,计算混凝土标高,满足超出设计桩顶0.5-1米时,即可终孔.确认终孔后,缓慢提起导管,严禁快速拔出导管,避免混凝土顶面形成中空.等待一天时间,然后抽出孔内泥浆,回填钻孔顶部,夯实,拔出钢护筒,准备下一个桩基施工.
2.11凿除桩头
凿除桩头需要在混凝土强度达到设计强度70%之后进行,用手持式切割机进行切割,避免切断钢筋,后采用风镐清除多余混凝土,注意掌握深度,避免损伤钢筋.
3、施工中遇到的问题及预防和控制措施
（1）护筒冒水.护筒的外壁漏水,将导致基础严重下沉,桩身倾斜和移位,导致钻孔偏移,甚至无法继续施工.原因：桩身周围的土壤松散,护筒的水位差过大,或钻头在升降时碰触周围土体.预防和控制措施：在埋入护筒时,应选择合理含水率的粘土,在周围进行分层压实.当钻头上升和下降时,应防止其与周围土体碰撞.当发现护筒被水淹没时,应立即停止施工,并使用粘土填充和加固周围区域.如果护筒严重下沉或移位,则应重新进行安装.（2）缩孔、扩孔.原因：坍孔或钻锥摆动过大,造成扩孔;钻头磨损严重,补焊不及时,地层中有软土层、粘土泥岩在钻进过程中大量流向孔内造成缩孔.预防和控制措施：及时补焊钻头,采用的泥浆护壁要求优质且失水率要小.（3）孔壁塌陷.如果在排出的泥浆中不断产生气泡,或在钻孔过程中发现泥浆突然大量损失,则表明孔壁可能已塌陷.孔壁坍塌有很多原因,如土质松散,护筒深度不够,接缝不准确严密,并漏浆,泥浆比重太小.预防和控制措施：在松散的土层中,控制护筒埋置深度,护筒四周夯填密实,严格控制泥浆的比重和粘度.（4）过厚的桩底沉渣.造成原因：未能在二次清孔时清除过厚的桩底沉渣,在下放钢筋笼过程中触碰周围土体,造成泥渣不断下落,或因泥浆比重过小所造成的桩底沉渣难以上浮.预防和控制措施：二次清孔要彻底,下放钢筋笼过程中要缓慢,严格控制中心位置,避免触碰孔壁,选择合适比重的泥浆进行清理.（5）钢筋笼上浮.原因：导管在钢筋笼下部时,混凝土浇筑速度过快,没有采取有效措施固定钢筋笼,在浇筑混凝土时,混凝土产生的冲击力使钢筋笼上浮.预防和控制措施：导管在钢筋笼下部时,对钢筋笼采取有效的加固措施,严格控制混凝土浇筑速度,浇筑过程中及时检查钢筋笼标高,出现上浮时立即采取措施纠正.
结语：
本文总结了冲击钻钻孔灌注桩主要施工过程及施工中遇到的部分问题及处理方法,得到了冲击钻施工桩基的成功经验,为以后灌注桩施工的成功实施打下良好的基础.
参考文献：
[1]DG-TJ08-202-2017,钻孔灌注桩施工规程[S].
[2]JTG/TF50-2011,公路橋涵施工技术规范[S].
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灌注桩和桥梁引用文献:
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