2.5米大直径嵌岩桩施工工艺与质量控制

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇2.5米大直径嵌岩桩施工工艺与质量控制范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要：大直径嵌岩桩同时具有大直径和嵌岩桩的特点,施工难度较大,陕西神府高速窟野河大桥首次采用了2.5米大直径嵌岩桩桩基，本文结合本桥桩基施工实践,介绍了2.5米大直径嵌岩桩的施工工艺与质量控制,可以为以后工程提供参考。

关键词： 大直径；嵌岩桩；施工工艺；质量控制

中图分类号： O213 文献标识码： A

工程概况

窟野河大桥是陕西神木至府谷高速公路上的一座特大型桥梁，结构形式为23×30+9×40+88+4×165+88+69+4×130+69+76+4×140+76+3×43+50m连续刚构，采用先整体后分离式断面，双幅布设，桥面宽度15.9m,采用单箱单室箱形截面，直腹板形式，并且全桥箱梁采用三向预应力体系,梁体采用C55号砼，主墩采用单薄壁空心墩,截面形式4.5×7.9m,墩高最高达76.2m.，基础采用钻孔灌注桩基础，主桥钻孔桩为直径2.5大直径嵌岩桩,根据地质构造说明，地层上部为全新统、上更新统冲洪积层的砂土、砂粘土及砂砾土，下部为三叠统的粉砂岩及砂岩.

2.施工工艺

2.1施工方法

2.1.1测量放样

在钻孔桩施工之前，根据闭合好的导线控制网，测放出桩基位置，放出基桩桩位后，马上安排人员设置好护桩，每根桩基设置4颗护桩，采用对角交叉法进行桩位中心复核校正。并在施工过程中注意保护好护桩，并及时复核桩基桩位是否正确，确保在整个钻孔桩施工过程中，桩基桩位的准确性。

2.1.2、护筒制作和埋设护筒

钢护筒采用A3厚6mm钢板卷制而成，直径2.7m,长3m。采用挖坑埋设护筒，护筒平面位置中心与桩设计中心一致，埋设护筒时，先将护筒底直接坐在基岩上，将护筒垂直放入坑中，并根据四周的护桩将护筒对中定位。护筒四周用粘土分层填筑夯实，以免钻孔过程中护筒发生偏移、下沉等现象。护筒顶高出地下水位或潜水压力1.5m，高出原地面30cm。护筒若桩基础位于水中时，护筒采用压重方式下沉护筒，护筒底应埋入局部冲刷线以下不小于1.0m，埋入河床深度为3m。埋设完护筒后，复核护筒的中心坐标位置和高程，护筒的平面位置应埋设正确，偏差不大于50mm，护筒的倾斜偏差不得大于1%。

2.1.3、成孔工艺

①、钻机选型

我们选择江苏南通矿山机械厂生产的JKL8A型手控卷扬机，五瓣形冲击钻头，冲击钻头必须设置打捞环。主要技术参数见下表

表1卷扬机参数表

表2锤头尺寸表

图1五瓣式冲击钻头模型

图2五瓣式冲击钻头刃脚细部图

②、钻孔顺序

窟野河大桥承台桩布置为4或6根，6根布置墩桩中心之间距离5m，边缘距离为2.5 m，相距较小，施工机具自重较大，施工中既要保证成桩质量又注意施工安全，所以需要确定合理的钻孔顺序，每个墩位布置2台钻机同时施工，为避免施工过程中相邻桩之间的影响，采取间隔作业顺序，见下图3钻孔顺序示意图。

③、钻孔就位图3钻孔顺序示意图

钻机稳定的安装在钻孔的一侧，钻机支撑垫木不得压在孔口钢护筒上，钻机安装就位后，应将底座和顶端调平稳，避免在钻进过程中产生位移和沉陷.

④、泥浆池选位要合理，以免多余泥浆溢出而污染河道。

⑤、成孔

开孔时采用小冲程开孔，使初成孔坚实、竖直、圆顺，能起导向作用，并防止坍孔，使钻进深度超过钻锥全部冲程后，方可以正常冲程施工(见下表3)。

表3冲程参考表

⑥、冲孔桩施工若遇下列情况之一时，应立即停钻处理。

⑴、产生斜孔、弯孔时，应停钻抛粘土块夹片石至偏孔开始处以上0.5~1m，重新钻进、不得用冲孔钻头修孔，防止卡钻；

⑵、沿护筒周围冒浆、造成孔口坍塌地表沉陷时，应立刻停钻并防止钻机倾倒，及时在护筒回填粘土（用稻草拌和）；并加以夯实，必要时压上一层泥、砂包后方可继续钻进。

⑦、若遇卡钻、掉钻，应按下列方法处理：

⑴、卡钻时应交替紧绳、松绳，将钻头缓缓吊起，不得硬提猛拉，必要时可使用打捞钩、千斤顶等铺助工具助提；

⑵、掉钻时应立即打捞，用打捞钩钩住钻头预设的打捞环，把钻头提上来。

⑧、在成孔过程中，如果出现地质情况差异变化较大，进尺困难可考虑分级成孔先用2米钻头施工至孔底标高，回填片石再用2.5米钻头施工。

2.1.4、清孔 表4泥浆泵主要参数

清孔采用4PNL型型大功率泥浆泵抽浆清孔法，在终孔后采用泥浆泵机循环抽浆清渣，直至达到规范要求。经过一段时间间隔后，试验人员在现场用标准比重仪实测，达到要求且沉淀也满足要求后停止清孔，

2.1.5钢筋笼制作及安装(同一般的桩基钢筋笼)

2.1.6灌注

①、导管采用内径为30cm的导管（每段长度为2.6m左右，导管连接采用法兰盘夹橡胶垫连接）进行灌注，在使用前，我部对导管进行必要的密水承压和接头抗拉等试验，试验合格后，对导管进行编号、下导管时按编号拼接，方可用于钻孔桩的施工，确保桩基质量。导管底口至孔底标高控制在0.25-0.4m。

②、二次清孔

灌注砼前，应探测孔底泥浆沉淀厚度，如果不符合设计要求，采用内风管吸泥法清孔进行二次清孔，但应随时注意孔壁的稳定，防止塌孔。

③、灌注水下混凝土

首批砼灌注时应注意导管下口至孔底的距离宜在25～40cm之间，为保证首批砼能使导管初次埋置≥1m，首批混泥土的数量应≥12m3，在“剪球”时罐车同时连续将砼送入储料斗，在首批混凝土灌注后，马上测量混凝土面标高，确保桩基的导管初次埋置深（≥1.0m）和填充导管底间隙的需要。

2.2施工过程中可能出现的情况以及处理措施

2.2.1砼堵管的原因及处理

砼堵管的原因主要有两种，第一种是导管底部被泥砂等物堵塞，第二种是砼离析使粗骨料过于集中而卡塞导管。

1）、第一种情况多发生在首批砼下注时，由于导管底口距孔底的距离保持不够，因安装钢筋及导管时间过长，孔内钻渣淤积加深，处理办法是用吊车将料斗连同导管一起吊起，待砼灌注畅通后再把导管放置回原位。为避免此类事故发生，当孔内沉淀较厚时，灌注前必须进行二次清孔。

2）、第二种情况多发生在砼浇筑过程中。处理办法是把导管吊起，快速向井架冲击，应注意的是切不可把导管提出砼面以外。为避免此类事故发生，应严格要求做到：①导管要牢固不漏水，②砼和易性坍落度要好，③砼浇注必须要在初凝前完成，导管埋深控制在2-6m。

2.2.2钢筋笼上浮处理措施

在砼浇注过程中，砼灌注速度过快，钢筋骨架受到砼从漏斗向下灌注时的位能而产生的冲击力，砼从导管流出来向上升起，其向下冲击力转变为向上顶托力，使钢筋笼上浮，顶托力大小与砼灌注时的位置、速度、流动性、导管底口标高、首批的砼表面标高和钢筋骨架标高有关。

预防措施：

1）、砼底面接近钢筋骨架时，放慢砼浇注速度。

2）、砼底面接近钢筋骨架时，导管保持较大埋深，导管底口与钢筋骨架底端保持较大距离。

3）、砼表面进入钢筋骨架一定深度后，提升导管使导管底口高于钢筋骨架底端一定距离。

4）、在孔底设置环形筋，并以适当数量的牵引筋牢固地焊接于钢筋笼的底部。

3.大直径嵌岩桩的关键质量控制点

在嵌岩桩特别是大直径施工过程中，易出现桩底周边砼存在软弱沉渣或沉渣夹砼等质量问题，是质量控制的关键必须对其进行原因分析，制定预防和处理措施。

3.1、影响桩底砼质量的因素

①、清孔不彻底

桩底的沉渣一般有两种,一种是在成孔过程中的土砂未及时排到地上滞留在孔底附近,待成孔后沉到孔底,这类颗粒直径较大.另一种是浮在循环水或孔内水的微细土粒,待成孔结束后,经过一段时间缓缓沉入桩底.对于直径在2.5米以上的嵌岩桩孔底周边是清孔的难点,易出现清孔不彻底.

②、下钢筋笼时间长

大直径桩主筋数量多,焊接时间长,浮在孔内的微细土颗粒会沉到孔底,而且时间唱加上泥浆的压力,使得二次清孔的效果不明显.影响桩底砼的质量.

③、砼储漏斗问题

就目前的施工现状来看,用于灌注的砼储漏斗都存在斗门偏小、斗门口形不利于卸料、人工开启不灵活的问题，会出现砼形拱形，造成施工过程堵塞导管，采用上、下漏斗时存在衔接不好的问题。这些因素都对桩底砼质量有影响。

④、首批砼灌注问题

当导管在砼内的插入深度不足50—60cm时，砼拌合物会出现骤然下落，导管附近就会出现隆起现象，表面曲线有突然转折。说明砼拌合物不是在表面砼的保护层下流动，而是在灌注压力下顶穿了表面保护层，在已浇注的砼表面流动，破坏了砼的整体性和均匀性，造成砼夹沉渣。为保证首批砼浇注时导管的埋入深度符合要求，施工中也设置了上下漏斗，往往上下斗并不能保证连续灌注，施工中会造成导管埋入砼深度不足，而且由于孔深直径大，桩底超压，使桩底周边砼流动不畅快形成死角。

图4导管插入深度与浇注砼状态示意图

3.2、清孔方案

窟野河大桥桩基设计为2.5米大直径桩,桩长平均30米,工期比较紧,必须在汛期(6月底)施工完,我们经过方案比选,采用操作方便的大功率泥浆泵抽浆法.但此方法对泥浆泵有较高的要求,我们选择了4PLN型大功率泥浆泵,扬程34米,流量200m3/h.同时对钢筋笼进行合理分节、机械连接钢筋方法缩短下钢筋笼时间。若桩长大于50米,则需考虑空气吸泥机清孔。

3.3、首罐方案

导管采用Ф300，漏斗考虑了两种，一种是一个4.5 m3大漏斗和8 m3罐车满罐相配合,一种是上、下料斗.上边大集料斗容量8m3, 下边大集料斗容量1m3, 第一种操作方便,首罐压力偏小,第二种首罐压力大,但由于大料斗高达5米,砼需用砼输送泵或吊车吊小斗吊入,工序较复杂.比选后采用第一种漏斗设置方法.采用钢板制作的外径略大于导管内径的饼状物（直径为34.0cm、厚度为1.0cm）用钢丝绳悬吊作合页型“剪球”装置。

3.4、、桩基注浆补强方案

若成桩后经检测出现桩底砼软弱沉渣或沉渣夹砼芯，则需要对此桩进行桩基注浆补强，桩底注浆补强需满足以下要求：

a、清除桩周边的沉渣。

b、在桩底存在缺陷的部位注满水泥浆，使桩与基岩胶结良好。

c、注浆补强后的桩基强度应满足设计要求。

①、通孔及清孔

用地质钻机在直径2米的圆周上钻三个孔，用高压泵供水，在桩底有沉淀物缺陷段上下反复以15Mpa高压水平冲洗，在另两孔采取气举措施，加强水流循环，清除泥渣等杂物，直至返出一段时间清水为止。

②、压浆

用525#水泥加入适量膨胀剂和减水剂，配置比重为1.8—2.0的水泥砂浆(水灰比0.4—0.5),若三个孔相连通,将灌浆管下至孔底,用高压水泵将配好的浆灌入孔内,直到孔口返出的浆比重为1.8时,起出灌浆管,用压浆泵向孔内压入配好的水泥浆,直至另两孔返出比重为1.8的浆,则将其孔口先后关闭,而压浆泵继续向孔内慢慢压浆至孔口压力达2Mpa.若三孔不能相通,则分别向各孔灌浆、压浆，关闭孔口加压。若压入大量水泥浆孔口压力仍不能升高，可能是水泥浆被压到桩体外，可采取暂停1小时，然后再次慢慢压浆，使孔口压力得以再次升高.

4、结束语

大直径嵌岩桩关键要控制好成孔、清孔、首灌三个关键工序，现行的《公路工程质量检验评定标准》（JTJ071—2004）对灌注桩成孔后的清孔要求是比较严格的，对孔底沉淀的检验应推广象JJC-1D型孔径检测系统等先进的量测仪器去量测。以保证在灌桩前及时发现问题及时处理，避免成桩经检测发现去钻孔注浆补强，既影响工程进度、又增加成本，所以我们在施工过程中要关键做好事前的预防措施，而避免事后的补救。在大直径嵌岩桩施工中，选择合理方法去认真清孔是保证桩底质量的一项重要环节，必须要加大清孔力度，彻底清除孔底沉渣，同时确保首罐的质量。

参考文献：

《公路工程质量检验评定标准》（JTJ071—2004）

《桥涵》

《连续刚构作业指导书》神府高速公路建设管理处