小议水下钻孔灌注桩施工技术

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摘要：钻孔灌注桩是一种最常见的桥梁基础施工形式，本文以某市K+338大桥桥梁工程施工段为例子，分析了钻孔灌注桩施工技术，施工中的质量控制及一些突发问题的处理方法。

关键词：钻孔灌注桩；桥梁基础施工；处理方法

1.工程概况

本次工程道路全长8123.643m，南起樱花路（起点K2+596.366），中心南北路环岛（终点K10+720）。平面坐标采用该市独立坐标系。松花江避暑城东环路（松江湿地旅游通道四环路至呼口大桥段）规划红线宽度60m，采用双向6车道。K4+338大桥采用变截面预应力混凝土连续箱梁，K4+338大桥跨径组合为40m+65m+40m，桥墩采用直立型实体式墩。每个承台下设20根桩孔桩，桩直径120cm。

2.工程地质

本工程地层从上之下由淤泥质土、中砂、粗砂、粉质粘土、中砂、粗砂、中砂、砾砂、粗砂组成。水位变化大。

3.设备选择

根据桩型、钻孔深度、地层地质情况、泥浆排放及处理等条件综合选定成孔机具及其工艺对孔深大于30m的摩擦桩，宜采用反循环工艺成孔或清孔。

4.施工质量控制

4.1 护筒。在埋筒时，护筒内径比桩径大20cm，护筒顶面高出施工地面20～30cm。护筒埋置深度不小于2m。坑地与四周应选用最佳含水量的粘土分层夯实。在护筒的适当高度开孔，使护筒内保持1.0～1.5m的水头高度。钻头起落时，应防止碰撞护筒。发现护筒冒水时应立即停止钻孔，用粘土在四周填实加固，若护筒严重下沉或移位时，则应重新安装护筒。

4.2 泥浆池。选用高塑性粘土或膨润土，拌制泥浆必须根据施工机械、工艺及穿越土层进行配合比设计。在钻孔灌注桩的施工中，无论对于成孔质量还是最终对桩的承载能力的发挥，泥浆质量都是重要因素。施工期间护筒内泥浆面应高出地下水位1.0m以上（在受水位涨落影响时，泥浆面应高出最高水位1.5m以上）。

4.3 钻孔及清孔。在钻进中发现钻孔内的水位突然下降又回升，孔口冒细密的水泡，钻进尺很慢或不进尺而出碴量明显，钻机的负荷却明显的增加，有异响现象发生时，既可能发生了井孔坍塌现象。坍孔的原因大多数是由于泥浆性能不符合要求、孔内水头未能保证、机具碰撞孔壁等原因造成的。发生坍孔后，应查明坍孔的位置再进行处理。坍孔位置较深且不是很严重时，采用粘土回填至坍孔位置以上2m～3m，并采取加大泥浆比重、改善泥浆性能、加高水头等措施，继续慢慢钻进；坍孔严重时，应立即将钻孔全部用砂类土或砾石土回填，如果无砂类土和砾石土，可采用粘质土掺入5%～8%的水泥进行回填，待孔内回填土稳定后重新开钻；坍孔位置不深时，可采用加深护筒的方法，将护筒内的填土夯实，重新开钻。成孔后，钻头提高孔底10～20cm，保持慢速空转，维持循环清孔时间不少于30分钟。采用性能较好的泥浆，控制泥浆的比重和粘度，尽量不要用清水进行置换。成孔时应小心提杆不得碰撞孔壁，否则第1次清孔后在提钻具时碰撞孔避可能引起坍孔，这将可能造成第2次清孔也无法清除坍落的沉渣。在提出钻具后必须立即用测绳复核成孔深度，如测绳深比钻杆测深小，就要重新下钻复钻并清孔，不得强行下钢筋笼。

4.4钢筋骨。钢筋骨架根据吊装条件确定是否采用分段制作。分段制作应确保骨架不变形、接头错开。骨架顶端应设吊环。应在骨架外侧设置垫块以以有效控制保护层厚度，垫块间距竖向为2m，横向沿圆周不少于4处。制作和吊放钢筋骨架的允许偏差应满足规范要求。吊放钢筋骨架时严禁碰撞孔壁，以免塌孔。

钢筋笼吊放时，使钢筋笼的中心与桩中心保持一致，避免碰撞孔壁。钢筋笼初始位置应定位准确，并与孔口固定牢固，并在上端加焊4根较粗钢筋（Φ20以上）固定在钢护筒顶部施工平台上，用细钢筋在钢筋笼上加焊防浮倒刺，当砼上升至钢筋笼底部附近时，小步提升导管以保持较小的埋管深度（≥1.5m），并稍稍减缓砼的灌注速度。

4.5 导管。导管使用前须做密封试验，灌注前检查导管是否漏水、弯曲等缺陷，发现问题要及时更换。在灌注过程中发现漏水应加快灌注速度，并加砼埋深，使管内砼超出漏水处要经常探测砼面实际标高、计算砼面上升高度、导管下口与混凝土面相对位置，及时拆卸导管，保持导管合理埋深，严禁将导管拨出砼面，导管埋深一般应控制在2～6 m为宜，过大或过小都会在不同外界条件下出现不同形式的质量问题，直接影响桩的质量。当导管堵塞时，一般采用上下提振法，使砼强行流出，但如果此时导管埋深很少，极易提漏。.因泥浆过稠，在测量导管埋深时，对砼浇注高度判断错误，而在卸管时多提，使导管提离砼面，也就产生提漏。灌注砼过程中，测定已灌砼表面标高出现错误，导致导管埋深过小，出现拔脱提漏。特别是灌注后期，易将泥浆中混合的坍土层误为砼表面。因此，必须严格按照规程用规定的测身锤测量孔内砼表面高度，并认真核对，保证提升导管不出现失误。如误将导管拔出混凝土面，必须及时处理。孔内砼面高度较小时，终止浇注，重新成孔。

4.6 混凝土的配制。水下混凝土可用火山灰水泥、粉煤灰水泥、普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥。使用矿渣水泥时应采取防离析措施。水泥的初凝时间不宜早于2.5h，水泥的强度等级不宜低于P.0 42.5。粗骨料宜优先用卵石，如用碎石则宜适当增加含砂率。骨料最大的粒径不应大于导管内径的1/6-1/8和钢筋最小径距的1/4，同时不应大于4mm。细骨料宜采用集配良好的中砂。含砂率宜用0.4～0.5，水灰比宜用0.5～0.6.有试验依据时可适当增减含砂率和水灰比。水下混凝土应具有良好的和易性，运输和灌注时不出现明显的离析、泌水，并保持足够的流动性。其坍落度宜为180-220mm。水下混凝土每lm3的水泥用量不宜少于350kg，当掺减水缓凝剂或粉煤灰时，可不少于300kg。

5.灌注施工

使用全护筒灌注水下混凝土时，护筒内的混凝土灌注高度不仅要考虑导管及护筒将提升的高度，还要考虑因上拔护筒引起的混凝土面的降低，以保证导管的埋设深度和护筒底面低于混凝土面。应边灌注 边排水，保持护筒内水位稳定。

灌注过程中应将孔中排出的水或泥浆引流到不会污染环境的适当地点，不得随意排放。

凝土浇灌时，导管应全部安装放孔，安装位置应居中，隔水塞采用铁丝悬挂于内。混凝土灌入前应先在灌斗内灌入0.1～0.2m3的1：1.5水泥砂浆，然后再灌入混凝土，等初灌混凝土足量后，导管埋入混凝土深度为不少于1m，导管内混凝土柱和管外泥浆桩压力平衡。砼的坍落度对成桩质量有直接影响，坍落度合理的砼应是拌和均匀、和易性好、内阻小、初凝时间长、性好且有较好的触变性能，避免出现离析现象。坍落度合理的砼可有效地保证砼灌注性、连续性和密实性，一般应控制在18～22cm范围内。混凝土接近钢筋笼时，控制导管埋深在1.5～2.0m；凝土过程中，应随时掌握混凝土浇注的标高及导管埋深，当混凝土埋过钢筋笼底端2～3m时，应及时将导管提至钢筋笼底端以上；导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2～4m，不宜大于5m和小于1m，严禁把导管提出混凝土面。当发生钢筋笼上浮时，应立即停止灌注混凝土，并准确计算导管埋深和已浇混凝土面的标高，提升导管后再进行浇注，上浮现象即可消失。

6.结语

钻孔灌注桩质量问题的原因较多，各个环节都可能会出现重大质量事故。上述几点是钻孔灌注桩施工过程中，是容易发生的质量问题以及常用的预防处理措施。钻孔桩施工过程中有针对性地做到事先预防和控制、才能做到发生了其中的某种故障后能从容地进行处理，才能确保钻孔桩的工程质量。