桥梁桩基工程钻孔灌注桩施工技术研究

'桥梁桩基工程钻孔灌注桩施工技术研宄中国水利水电第•I•三工程局有限公司300384摘要：天津外环线永金引河一号大桥工程，全长680米，跨河，桥梁桩基釆用灌注桩基础，木文结合工程实际，对钻孔灌注桩的施工技术及工艺方法、施工要点等方面进行详细描述，可供类似工程施工时参考。关键词：桥梁桩基；钻孔灌注桩；施工技术；控制措施1工程概况天津外环线永金引河一号大桥为跨河大桥，全长680米，桥梁标准横断面半幅桥全宽为20.75m。桥梁上部采用预应力箱梁结构，下部采用双柱花瓶墩和桩柱排架墩，桥台釆用肋板式桥台，钻孔灌注桩基础。2施工方案选择综合分析木工程的水文地质条件、施工场地条件，精心比选，选定采用正、反循环钻机配合钻孔，泥浆护壁成孔、灌注水下混凝土的施工方法完成桩基施工，该工艺设备简单，操作方便。3施工方法及操作要点3.1施工流程施工准备→泥浆制备→埋设护筒→钻机就位→钻进成孔→清孔并检查成孔质量→下放钢筋笼→灌注水下混凝土→拔出护筒→下一根桩基施工。3.2施工方法3.2.1施工准备施工准备包括：选择钻机、钻具、测量放线、场地清理、场地布置、施工材料准备等。3.2.2泥浆制备 泥浆应根据钻孔方法、施工机械、工艺及穿越土层情况来确定泥浆稠度，泥浆稠度应视地层变化或操作要求机动掌握，泥浆太稀，排渣能力小、护壁效果差；泥浆太稠会削弱钻头冲击功能，降低钻进速度。3.2.3埋设护简以桩位中心为圆心点，按护筒半径，用白石灰洒出护筒开挖轮廓线，护简埋设疲准确、稳定，护简中心与桩位中心偏差不松大于50mm；护筒用4〜8mm厚钢板制作，长度在2.0m以上，内径应大于钻头直径100mm，上部宜开设1〜2个溢浆孔；3.2.4钻机就位钻机就位前，先平整场地，铺好枕木并用水平尺校正，保证钻机平稳、牢固。确保在施工过程中不发生钻机倾斜、移动等现象。使用双向吊锤校正调整钻杆垂直度，必要吋可使用经纬仪或全站仪校正钻杆垂直度。3.2.5钻进成孔3.2.5.1正循环钻进成孔钻头冋转中心对准护筒中心，偏差不大于允许值，开动泥浆泵使冲洗液循环2〜3min,然后开动钻机，慢慢将钻头防止孔底，在护简刃脚处应低压慢速钻进，使刃脚处的地层能稳固支撑护简，待钻至刃脚以下lm以后，可根据土质情况以正常速度钻进。3.2.5.2反循环钻进成孔(1)钻头冋转中心对准护筒中心，偏差不大于允许值，先启动砂石泵，待泥浆循环正常后，开动钻机慢速冋转下放钻头至孔底，开始钻进吋应轻压慢转，待钻头正常工作后，逐渐加人转速，调整压力，并使钻头不产生堵水，在护简刃脚处应低压慢速钻进，使刃脚处的地层能稳固支撑护筒，待钻至刃脚以下lm以后，可根据土质情况以正常速度钻进。(2)在钻进时，要仔细观察进尺情况和砂石泵排水出渣的情况，排量 减少或出水中含钻渣量较多吋，要控制钻进速度，防止因循环液比重过大而中断循环。(1)在砂砾、砂卵地层中钻进时，为防止钻渣过多，卵砾石堵塞管路,可采用间断钻进、间断冋转的方法来控制钻进速度。(2)加接钻杆吋，应先停止钻进，将机具提高孔底80〜100mm，维持冲洗液循环1〜2min,以清洗孔底并将管道内的钻渣携出排浄，然后停泵加接钻杆。(3)钻进吋如孔内出现塌孔、涌砂等异常情况，应立即将钻具提离孔底，控制泵量，保持冲洗液循环，吸除坍塌物和涌砂，同时，向孔底内补充性能符合要求的泥浆，保持水头压力以抑制涌砂和坍孔，恢复钻进后，泵排量不宜过大，以防吸坍孔壁。(4)钻进达到要求孔深停钻时，仍要维持冲洗液正常循环，直到返出冲洗液的钻渣含量小于4%吋为止。起钻吋应注意操作轻稳，防止钻头拖刮孔壁，并向孔内补入适量冲洗液，稳定孔内水头高度。3.2.6清孔并检查成孔质量3.2.6.1正循环清孔(1)抽浆法a.空气吸泥机清孔(空气升液排渣法)是利用灌注水下混凝土的导管作为吸泥管，高压风作动力将孔内泥浆抽排走。高压风管可设在导管内也可设在导管处。将送风管通过导管插入到孔底，管子的底部插入水下至少10m，气管与导管底部的最小局里为2m左右。压缩空气从气管底部喷出，搅起沉渣，沿导管排出孔外，直到达到清孔要求，为不降低孔内水位，必须不间断向孔内补充清水。b.砂石泵或射流泵清孔。利用灌注水下混凝土的导管作为吸泥管，砂石泵或射流泵作动力将孔内泥浆抽排走。(2)换浆法 a.第一次沉渣处理:在终孔吋停止钻具回转，将钻头提离孔底10〜20cm，维持冲洗液的循环，并向孔中注入含沙量不小于4%(相对密度1.05〜1.15)的新泥浆或清水，令钻头在原位空转10〜30min左右，直到达到清孔要求为止。b.第二次沉渣处理：在钢筋笼和下料导管放入孔内至灌注混凝土以前进行第二次沉渣处理，通常利用混凝土导管向孔内压入相对密度1.15左右的泥浆，把孔底在下钢筋笼和导管的过程中再次沉淀的钻渣置换出。3.2.G.2反循环清孔a.第一次沉渣处理:在终孔吋停止钻具回转，将钻头提离孔底10〜20cm，维持冲洗液的循环，并向孔中注入含沙量不小于4%(相对密度1.05〜1.15)的新泥浆或清水，令钻头在原位空转10〜30min左右，直到达到清孔要求为止。b.第二次沉渣处理：(空气升液排渣法)是利用灌注水下混凝土的导管作为吸泥管，高压风作动力将孔内泥浆抽排走。3.2.63检查成孔质量成孔后，应检查成孔质量，清孔吋泥浆指标：泥浆比重不大于1.1,黏度17〜20s，含砂率小于2%。孔内排出或抽出的泥浆手摸无2-3mm的颗粒。孔底沉渣厚度应符合如下规定：a.对端承桩，不应大于50mm;b.对摩擦桩，不大于100mm;c.对抗拔、抗水平力桩，不大于200mm。3.2.7下放钢筋笼(1)钢筋笼安放要对准孔位，扶稳、缓慢，避免碰撞井壁，到位后立即固定。(2)大直径桩的钢筋笼，要使用吨位适应的吊车将钢筋笼吊入孔内，在吊装过程中，要防止钢筋笼发生变形。(3)当钢筋笼需要接长吋，要先将第一段钢筋笼放入孔中，利用其上 部架立筋暂吋固定在护简上部，然后吊起第二段钢筋笼对准位置后用绑扎或焊接等方法接长后放入孔中，如此逐段接长后放入预定位置。(1)待钢筋笼安设完成后，要检查确认钢筋顶端的高度。3.2.8灌注水下混凝土(1)灌注混凝土的导管直径宜为200〜250mm，壁厚不小于3mm，分节长度视工艺要求而定，一般由2.0〜2.5m,导管与钢筋应保持100mm距离，导管使用前应试拼装，以水压力0.6〜l.OMpa进行试压。(2)开始灌注水下混凝土时，管底至孔底的距离宜为300〜500mm，并使导管一次埋入混凝土面以下0.8m以上，在以后的浇筑中，导管埋深宜为2〜6mo(3)桩顶灌注高度不能偏低，应使在凿除泛浆层后，桩顶混凝土要达到强度设计值。3.2.9拔出护筒待采用硬质杆件触探，混凝土初凝后将埋置的钢护筒拔出，并进行孔位周围的场地清理，设置好防护，不得立即进行孔位冋填。3.2.10下一根桩基施工桩基必须遵循跳桩施工的先后顺序，避免邻桩施工，以免对先完工桩基造成扰动。4结语钻孔灌注桩作为桥梁桩基工程中，应用比价广泛、比较成熟的•一项技术,但往往在经验的驱使下，关键性的操作要点、细节很容易被忽略，导致了灌注桩施工过程中堵管、缩颈、塌孔、断桩等质量问题。进行钻孔灌注桩施工技术尤其是操作要点的分析和研究，能尽早提出相应的应对措施，避免了质量问题带来的不确定性隐患，有利于提高成桩率，保证桩基的质量，从而保证桥梁的整体安全 性、耐久性，对施工企业的经济效益和社会效益有着重大的现实意义。'