桥梁钻孔灌注桩的施工控制
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摘要：介绍桥梁钻孔灌注桩的重要竣工方法的控制要点，新检测仪器、检测技术在施工中的应用，对桩的成孔质量、灌注砼质量、桩的成品质量，强调了检查检测的注意事项。
关键词：大跨度、高承载力、基桩、工艺流程、施工控制、钻孔、成孔、水下灌注砼、成桩、检测试验
一、前言
随着现代桥梁技术的发展，大跨径、高承载力的基桩已成为大型桥梁应用最广泛的基础形式之一。正循环钻孔灌注桩施工能有效满足大型桥梁基础高承载力及深井桩的要求，施工工艺应用较广。
二、依据设计文件、设计试验数据指导施工控制
在基桩施工中应严格依据设计文件、施工图纸及技术要求进行施工指导作业；由设计部门按设计规范要求对基桩进行试桩及荷载试验，为施工提供实施指导控制；设计单位在设计阶段可采用瑞士SolexperesAG公司生产的滑动测微计可进行桩身应力应变测试（A单桩垂直荷 载试验[抗压抗拔]桩身应力应变测试，B单桩水平荷载试验桩身应力应变测试，C负摩阻力测试）。
三、钻孔灌注桩的工艺流程
1、桩位放样：平整场地或设立工作平台。
2、埋设护筒：制作护筒及下沉护筒。
3、钻机就位：设立钻机及其它设备。
4、钻进：设立泥浆池、沉淀池，向钻孔注入清水或泥浆，掏渣卸土。
5、检查、测量钻孔深度、斜度、直径：钻孔完成后检查合格移走钻架。
6、制作、运输、吊装钢筋笼。
7、清孔：设立清孔设备，按要求进行清孔检验，测量淤泥深度。
8、设立导管：试拼装及检查导管质量。
9、灌注水下混凝土：商混等混凝土检验，输送、灌入水下混凝土并测量混凝土面高度。
10、混凝土养生，拆除模板。
11、拔除护筒。
四、钻孔灌注桩施工准备控制
1、场地准备工作控制：施工场地或工作平台高度按施工期间可能出现的最高水位控制并高出0.5米至1米以上。若场地为深水可采用钢丝网水泥薄壁浮运沉井，就位后，灌水、下沉、落床，然后在其顶面搭设工作平台，在底部开孔，安设护筒。
2、护筒安设：深基桩一般宜采用钢护筒，连接采用法兰螺栓互相联结后可以逐节接长护筒。旱地埋设护筒不小于1米以上。水中宜采用沉设护筒。
3、泥浆：粘土以水化快、造浆能力强、粘度大的膨润土或接近地表经过冻融的粘土。调制泥浆的粘土用量需经过计算。泥浆池、沉淀池的面积、容量应计算设置合理。
4、钻机架设要稳定。
五、大跨径、高承载力基桩正循环钻孔施工控制
1、钻机就位：立好钻架并调整和安设好起吊系统，将钻头吊起，徐徐放进护筒内，启动卷扬机把转盘吊起，垫方木于转盘底座下面，将钻机调平并对准钻孔。然后装上转盘，要求转盘中心钻架上的起吊滑轮在同一铅垂线上，钻杆位置偏差不得大于2厘米。
2、初钻：先启动泥浆泵和转盘，使之空转一段时间，待泥浆输进钻孔中一定数量后，方可开始钻进。接、卸钻杆的动作要迅速、安全，争取在尽快时间内完成，以免停钻时间过长，增加孔底沉淀。
3、钻进时操作要点
开始钻进时进尺要适当控制，在护筒刃角处应低档慢速钻进，使刃角处有坚固的泥浆皮护壁。钻至刃角下1米以后可按土质以正常速度钻进。
A、如护筒土质松软发现漏浆时，可提起钻锥，向孔中倒入粘土，再放下钻锥倒转，使胶泥挤入孔壁堵住漏浆孔隙，稳住泥浆继续钻进。
B、在粘土中钻进，由于泥浆粘性大，钻锥所受阻力也大，易糊钻。宜选用尖底钻锥、中等转速、大泵量、稀泥浆钻进。
C、在砂土或软土层钻进时，易坍孔。宜选用平底钻锥，控制进尺，轻压、低档慢速，大泵量，稠泥浆钻进。
D、在轻亚粘土或亚粘土夹卵石层中钻进时，因土层太硬，会引起钻锥跳动、蹩车、钻杆摆动加大和钻锥偏斜等现象，易使钻机超负荷损坏。宜采用当慢速，优质泥浆，大泵量，两级钻进的方法钻进。
4、泥浆初试与净化
开钻前应调制足够数量的泥浆，钻进过程中如泥浆有损耗、漏失，应予补充，并按时检查泥浆各项指标，必要时适当调整。
5、减压钻进
正循环回转钻深孔时，若从主吊钩以下的提引水笼头，钻杆到钻锥全部钻具重量都作用于钻孔底部，则细长的钻杆容易受压而弯曲，造成钻孔也随着弯曲，扩孔率较大的现象，为避免此现象须采取减压钻进。
6、清孔质量要求的控制
A、对摩擦桩，孔底沉淀土的厚度，中、小桥不得大于（0.4～0.6）d（d为桩的直径），大桥按设计文件规定。
B、清孔后的泥浆性能指标，含砂率为4%～8%，相对密度为1.10～1.25，粘度为18～20s。对支承桩（柱桩、嵌岩桩），宜用抽浆法清孔，并宜清理至吸泥管出清水为止。
C、灌注混凝土前，孔底沉淀土厚度不得大于50毫米。
D、若孔壁易坍塌，必须在泥浆中灌注混凝土时，建议采用砂浆置换钻渣清孔法，清孔后的泥浆含砂率不大于4%。其他泥浆性能指标同摩擦桩要求。
E、对于沉淀土厚度的测量，用冲击、冲抓锤时，沉淀土厚度从锥头或抓锥底部所到达的孔底平面算起。
7、钻孔质量检查
钻孔的直径、深度和孔形直接关系到成桩质量，是钻孔桩成败的关键。为此，除了钻孔过程中严谨操作、密切观测监督外，在钻孔达到设计要求深度后，宜采用日本KODEN株式会社生产DM604钻孔孔壁测定仪可对孔深、孔径、孔形、钻孔垂直度、孔壁及成孔质量等进行检查，符合设计要求后，填写“终孔检查合格”并经监理签证认可。
六、钢筋笼安放质量控制
1、钢筋骨架制做应符合钢筋工程的有关要求。
2、钢筋骨架吊装应在清孔后进行，吊装前应丈量孔深并确保丈量准确。
3、吊装时应注意对准桩位中心，轻轻下入，并防止碰撞孔壁。
4、为保证灌注混凝土时钢筋笼四周有足够的保护层，可沿护筒顶面四周悬挂几根钢管，其长度为钢筋笼长度的一半。假定保护层厚度为0.05米，则可用Ф0.038～0.04米的钢管。
5、将骨架固定在井口、型钢或十字架上，以防止浇筑混凝土时骨架上浮。
七、灌注水下砼施工控制
1、导管应采用分节便于拆装或搬运，中间连接用法兰盘连接，并在法兰盘间垫4～5毫米橡胶垫以防漏水。
2、漏斗安装在工作平台上，下端与导管相连接，容积与安装高度按测算计算。
3、隔水阀有球阀和闸阀等多种。闸阀在往漏斗内上料前应检查闸板是否关闭，并在闸板上盖一层塑料布以防漏浆。当有足够首批混凝土储备后，即可打开阀门进行灌注。
4、隔水球可采用混凝土、木料、塑料布或麻袋内包锯屑球等，采用剪球法时，球的直径宜比导管内径小0.02～0.025米。
5、灌注水下混凝土是钻孔桩施工的重要工序，应特别注意。钻孔应经成孔质量检验合格后，方可开始灌注工作。
6、灌注前，对孔底沉淀层厚度应再进行一次测定。如厚度超过规定，可用喷射法向孔底喷射3～5分钟，使沉渣悬浮，然后立即灌注首批混凝土。
7、剪球、拔栓或开阀，将首批混凝土灌入孔底后，应立即测探孔内混凝土面高度，计算出导管内埋置深度，如符合要求，即可正常灌注。如发现导管内大量进水，表明出现灌注事故，应按事故处理方法进行处理。
8、灌注高承载力基桩混凝土宜采用商品混凝土。首批砼灌注前应先向漏斗内装入0.5立方米的与水下混凝土标号相同（无石子）的砂浆，然后再加入混凝土，可以导管防止卡管。
9、灌注开始后应连续浇筑，严禁中途停工。灌注过程中应注意观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土面高度，正确指挥导管的提升和拆除。
10、在灌注过程中，当导管内混凝土不满，含有空气时，后续混凝土要徐徐灌入，不可整斗地灌入漏斗和导管，以免在导管内形成高压气体，挤出管节间的橡皮垫，而使导管漏水。
11、当混凝土面浇筑至钢筋骨架下端时，为防止钢架骨架被混凝土顶托上升，可采取以下措施：
（1）尽量缩短混凝土总的灌注时间，防止顶层混凝土进入钢筋骨架时，混凝土的流动性过小，应增加使用缓凝剂；
（2）当混凝土面接近和初进入钢筋骨架时，应保持较深埋管，并徐徐灌入混凝土以减小混凝土从导管底口出来后向上冲击力；
（3）当孔内混凝土面进入钢筋骨架1～2米以后，适当提升导管，减小导管埋置深度（不得小于1米），以增加骨架在导管底口以下的埋置深度，从而增加混凝土对钢筋骨架的握裹力。
12、为确保桩顶质量，在桩顶浇筑至设计标高时应加灌一定高度，以便灌注结束后，将此段混凝土清除。增加的高度，可按孔深、成孔方法、清孔方法查定，一般不宜小于1.0米。
13、在灌注将近结束时，由于导管内混凝土柱高度减小。超压力降低会出现混凝土顶升困难时，可以在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀土，便灌注工作顺利进行。在拔除最后一段导管时，拔管速度要慢，以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管下，形成泥心。
14、有关混凝土各工序各班组作业的灌注情况，对各灌注时间、混凝土面的深度、导管埋深、导管拆除以及发生的异常现象，应指定专人进行记录。
15、在灌注混凝土时：
A、每根桩应制作不少于1组（3块）的混凝土试块；试块应妥善保护，强度测试后，应填入试验报告表。其强度不应低于设计要求。
B、除检查灌注过程中预留试块的强度外还应凿平桩头，凿取桩头混凝土试块做抗压强度试验，一般基桩可按5%～10%的抽查，大桥钻孔桩应以地质钻机钻取桩身混凝土芯样做抗压试验。
C、同时应检查桩尖沉淀土实际厚度和桩底土层情况，钻取的芯样直径应不小于70毫米。
16、桩身混凝土无断层或夹层，钻孔桩桩底不高于设计标高，桩底沉淀厚度不大于设计规定。应仔细检查分析所有各桩径的混凝土灌注记录。并采用无破损的方法检查桩身，如采用CHA声波透射法和PIT法检测桩身完整性。
17、桩头凿除预留部分无残余松散层和薄弱混凝土层；需嵌入承台内的桩头及锚固钢筋长度应符合规范要求。
18、钻孔灌注桩各工序的施工应按各项原始记录填写施工记录及记录汇总表，以装订存档。
19、基桩完成后，基桩混凝土达到养护期后应对该基桩进行静载试验。采用自平衡静载试验法，能够较简单、快捷的对基桩的承载力是否满足设计要求做出准确判断，并形成基桩的静载试验报告，以确定该桩的承载能力。
20、桥梁总体完工后，应对桥梁进行动载、静载试验，以确定桥梁总体结构的各项性能指标及对基桩承载力进行验证。
八、结束语
本文全面的对大直径、高承载力、深基桩的钻孔施工控制进行较为详细的介绍。通过在工程中的应用，证明该施工控制技术能够有效降低施工技术风险，对基桩施工的控制具有较好的实用性。在此基础上以研究、开发相应深基桩仿真施工技术的控制软件并在工程中加以应用。增加深基桩钻孔事故的预防及处理控制，深基桩浇筑水下砼事故的预防及处理控制。新检测、检验技术及新工艺在钻孔灌注桩施工中的应用控制将对工程的施工进度、资源、成本等控制具有较重要的意义。