钻孔灌注桩技术在高速公路施工中的应用
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摘要：钻孔灌注桩是桩基础中最常见的一种形式，有承载能力高，沉降小等特点，在高速公路工程中广泛应用。本文结合某高速公路的实际，探讨了钻孔灌注桩技术在高速公路施工中的应用。
关键词：钻孔灌注桩 高速公路 施工技术
某高速公路标段共有桩基978根，桩长在15m至30m不等，桩径有1.0m、1.2m、1.5m、1.8m、2.0m等五种，桩基位置地基地质覆盖层较薄，多为厚1m至2m的粘土或回填土，有砂岩、砾岩、灰岩，局部地质存在溶洞地质。位于场地开阔、平缓处，桩长较长，地下水丰富位置的桩基施工采用机械钻孔，由于地质以岩层为主，软土覆盖层较薄，钻孔灌注桩优先选用冲击钻成孔；位于山岭陡坡或机械就位不便位置，桩长不长的桥墩桩基成孔，在满足国家安全作业规范、规定的前提下，采用人工挖孔。
一、泥浆的制备和处理
除能自行造浆的土层外，泥浆制备要选用高塑性粘土或膨润土。
二、护筒埋设
钢护筒板厚10mm，钢护筒直径比桩径大30cm，埋深2―4m。挖埋的钢护筒周边用粘土回填并分层夯实。钢护筒埋设，倾斜度小于1%，中心平面位置偏差不大于5cm。
三、桩机就位
钻（冲）孔机就位时，必须保持平稳，不发生倾斜、位移，为准确控制钻（冲）孔深度，要在机架或钢丝绳上作出控制的标尺，以便在施工中进行观测、记录。
四、钻（冲）孔作业
为保证成孔直径，钻头或冲锤外径要与桩径一致。为防止表层土受振动坍塌，钻（冲）孔时不要让泥浆水位下降，当钻（冲）至持力层后，按设计要求钻（冲）至进入持力层深度，在施工过程中经常测定泥浆相对密度。
五、孔底清理及钢筋笼安放
1、在粘土和粉质粘土中成孔时，注入清水，以原土造浆护壁。排渣泥浆的相对密度1.03-1.10，黏度17-20Pa.s，含砂率98%。
2、在砂土和较厚的夹砂层中成孔时，泥浆相对密度要根据实际情况作适当调整；在穿过砂夹卵石层或容易坍孔的土层中成孔时，泥浆的相对密度要相应提高。
3、在钻（冲）孔至设计标高后，要对孔底沉渣进行清理。采用循环换浆法或泵吸反循环清孔，保证孔内泥浆的物理性能指标符合规范要求，并且孔底沉渣厚度小于5cm。
4、吊放钢筋笼：钢筋笼放前要绑好砂浆垫块；吊放时要对准孔位，吊直扶稳，缓慢下沉，钢筋笼放到设计位置时，要立即固定，防止上浮。
六、水下混凝土浇筑
1、主要机具设备
导管：根据查阅有关资料并经计算，选用壁厚8mm，内径为30cm的无缝钢管，导管底节长度定为4m，标准长度为3m，另配有0.5m、1.0m、2.0m长的辅助导管，导管接头采用快插驳接接口。接头座具有互换性，导管制成后按1.5倍孔底水位进行水密承压试验，另外还做接头抗拉试验，以保证导管在砼灌注过程中不漏水和爆裂。
漏斗与储料斗：用8mm厚钢板和型钢加工漏斗和储料斗，根据桩径及规范要求计算出首盘砼数量，确定漏斗容积，以达到首批砼数量能使导管埋入1.0m以上。按桩基扩孔20cm计，直径为φ2.7m，导管离底40cm，首批砼需9.4立方。
砼拌和及输送机具：在两承台处各配备2台HBT60型砼输送泵，每岸砼最大输送能力都在 80 m3/h以上。
2、水下砼配合比与拌制及运输
本桥钻孔灌注桩水下砼配合比，须满足设计及规范要求的水下砼的各项技术指标，并报监理工程师批准。考虑每根桩基础灌注时间在4～6小时左右，在配合比试验时选用高效缓凝剂，延长砼的初凝时间，要求达到8小时左右。
砼的运输采用砼罐车从搅拌楼运输至施工现场，经输送泵将砼泵送储料斗，通进控制储料斗阀门，砼通过溜槽进入漏斗内进行浇筑。
3、水下砼浇筑方法
灌注水下砼时，采用剪球法，避免造成混凝土混合料渗入泥浆。将导管提离孔底4Ocm，将储料斗和漏斗装满砼，剪球灌注首批砼。并保证首期砼的数量应满足足够的埋管深度，孔内翻起的泥浆则用泥浆泵抽往后备泥浆沉淀池，此后由两台输送泵同时不断地将拌制好的砼送入漏斗（或储料斗），至导管埋深 4～5m后，视其情况拆去1-2节导管，如此循环直至砼顶面高出设计标高1.0m左右。最后拆除灌注砼的导管、漏斗等设备。灌注水下砼注意事项：①砼所用水泥、集料、水和外掺剂，以及砼的配合比设计、拌和、运输等都要符合设计、规范和施工的要求，并预先取得规范要求的证明材料；砼配比设计需经监理工程师批准后方可施工。②试验人员值班，确保砼按经监理认可的配合比拌制，并按施工技术规范规定的频率全面检查砼的温度、坍落度等指标，严禁将不符合要求的砼送入漏斗中灌注。③每次下导管前必须仔细检查导管的完好性和密封性，确保不漏水和防止中途断裂脱落，保证水下砼的顺利进行；下导管完成后需严格检查导管与孔底之间的高度，确保砼灌注质量。④掌握好砼的坍落度、凝结时间，保证首灌砼的数量及初灌高度。⑤在开启阀门以前，导管底离孔底的距离一般不超过4Ocm，首批砼一定要足够数量以满足灌注后导管埋深1.0m以上的要求。灌注后及时测量砼面的高度，以确定首批砼埋管深度，如不符合要求，应立即用空压机通过导管吸去已灌注砼，清理干净，符合要求后重新灌注。⑥在砼的灌注过程中，专人测量孔深，准确掌握砼面上升高度，作好砼灌注记录，以便严格控制导管埋深在2～6m之间，防止砼埋入过深，部分砼初凝，导管提不起来，或导管埋入太浅而脱空的事件发生。⑦事先做好各种预防措施，包括增加备用输送泵、增加一套备用导管和砼输送管以应急，保证砼灌注的连续性。⑧在施工过程中要派专人进行施工记录，做到资料详实可靠。
七、溶洞地质地段桩基施工
针对不同的溶洞高度制定不同的施工方案：洞高在5m或5m以下者，采取抛填片石、碎石土、粘土块、袋装水泥、灌砂浆或混凝土等方法，填堵溶洞；5m以上或多层溶洞者，采取双护筒法穿过溶洞，嵌套在岩面，确保施工顺利进行。
1.溶洞高5m或5m以下桩基施工
在钻进过程中，保持泥浆合适的稠度。先钻至溶洞底板，然后采用片石、砾石混合物等回填溶洞，回填高度一次以超过溶洞顶2米为准，每回填一次利用小冲程挤压，再回填，再挤压，如此反复进行，直至完全填充溶洞后再进行钻进，在钻进过程中，适当增加粘土的数量，提高泥浆浓度。
当溶洞填充物为流塑状时，回填物可能随同流塑状填充物流动，抛填数量难以估计，且清孔困难，在施工混凝土灌注桩时质量也有隐患。因大量泥浆涌入桩孔或混凝土大量流失极易造成断桩。因此，在钻至溶洞底板后，可向孔内灌注C20水下混凝土至溶洞顶0.5m，待混凝土达到3天强度后，重新钻进。灌注的混凝土会在桩孔四周形成一个圆形或半圆形围护，有效地防止溶洞内流塑状填充物涌入及混凝土流失等问题。
2.溶洞高5m以上桩基施工
对于洞高大于5m的溶洞，填充较困难，拟采取双护筒法施工，采用两级钢护筒护壁穿越溶洞区，护筒由厚1.0cm的钢板卷制而成。施工过程如下：①对于桩基设计桩径为Φ200cm的桩，施工过程中先采用Φ240的钻头钻孔，对照地质柱状图，钻至溶洞顶以上1.0m的位置停止，下沉Φ240cm的钢护筒，钢护筒的长度为孔底至地面以上0.3cm。② 改用Φ220cm的钻头，继续钻进，击穿溶洞。然后在大护筒内埋设Φ220cm的小护筒，长度为溶洞底面至与大护筒搭接50～100cm。③在小护筒内浇筑50cm厚C25封底混凝土，并将大小护筒搭接的地方填塞密实，防止漏浆。为方便操作，在小护筒下放前，在搭接处作50cm的弹性材料处理，下放到位后大小护筒之间能较好的工作性以防渗漏。并且大小护筒都要做好吊挂措施防止掉落。④待封底混凝土强度达到20MPa后，在护筒内注满泥浆，改用Φ200cm的钻头继续钻进，直至孔深及嵌岩深度满足设计要求后终孔，然后灌注水下混凝土。