南通东快速路深孔桩施工工艺及质量控制

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中图分类号：O213.1 文献标识码：A 文章编号：

南通市东快速路B标段，位于长江下游三角洲平原北翼软土地基上，其桩基所承地基各层多为粉土、粉砂、粉细砂，经过勘测单位钻探验证，原地表下100米地层仍然为粉细砂层，属不良工程地质。为此，设计单位对桥梁桩基大部分都设计了深长桩，最深的桩深达81米。设计桩径为ф1.5m，ф1.2m两种形式。 为了保证桩基顺利施工，我们参考了有关资料，详细阅读研究设计文件，借鉴以往在南通地区70米左右桩基施工的成功经验，结合现场实际，制订了深长桩施工工艺及质量通病防治措施，以便于科学施工管理。 一、根据各层地质情况，选择成孔钻机

根据地层可选择钻机机型正循环回旋钻机、反循环回旋钻机、旋挖钻机，对比各种钻机优缺点，根据现场实际情况，道路红线两侧为20m宽设计绿化带，缺少土方，可存泥浆；且变压器甲方尚未提供，综合考虑施工进度及用电情况、泥浆外运及经济性，确定采用车载反循环钻机。

二、施工准备情况

机械：全部桩基为496颗，桩基计划工期2个月。虽然钻机成孔时间较短仅为10h，但是考虑下放钢筋笼（5h）、灌注砼（3h）、定位放线（1h）、护筒埋设（2h）、钻机就位（2h）等工序制约，按照每台钻机2天完成1颗桩，计划进场为2个队伍，每个队伍10台钻机。另外，配备汽车吊5辆，挖掘机4台，装载机1辆，洒水车1辆。

人员：钻机确定后，根据钻机施工进度，计划钢筋工使用数量，因为钢筋笼加工质量、速度往往成为制约桩基施工进度与质量的关键因素。每天需要完成9颗桩，才能在2个月内完成，钢筋笼每天也要保证9套，每套钢筋笼大约8T，按照每人每天完成1.5T计算，需要48人；倒运、下放钢筋笼需要12人，计划考虑钢筋工进场队伍2个，每队30人。另外，每台钻机配备4名操作工，全线共配置8名灌注工人（配置4套导管，每组2人）。

材料：（1）混凝土：灌注过程中必须保证砼的连续供应，确定三家商品砼拌合站。（2）钢筋及声测管：确定2家。

三、深孔桩施工工艺

（一）制备泥浆

因桩基处于粉土、粉砂、粉细砂等地层且桩基成孔时间较长，泥浆护壁的好坏直接影响成孔的质量。选用护壁效果较好的优质P.H.P泥浆，其主要材料和外加剂为膨润土、纯碱、羧甲基纤维素（CMC）、聚丙烯酰胺（PHP）等，具有提高钻进速度、延长机械寿命、有利孔壁直顺，扩孔率小、有效防止孔漏和堵漏及提高钻孔桩承载力的特点。

制备泥浆材料的投放顺序，应先注入规定数量的清水，边搅拌，边投放膨润土，膨润土大致溶解后，均匀地投入羧甲基纤维素，然后投入聚丙烯酰胺（PHP）等。

钻进过程中控制泥浆的各项性能指标：(1)相对密度：1.1～1.15。 (2)粘度：10～25s。(3)含砂率：6％。 (4)酸碱度：pH值为7～9。(5)胶体率>95％。 每隔3h或地层变化处测定一次进浆口和出浆口的比重、含砂率、粘度等指标。

桩成孔后，在浇筑混凝土前，须将泥浆稀释，泥浆比重规范为1.1，但由于桩孔较深，按照规范规定很难保证孔壁不缩颈，且易塌孔，为保持较高护壁水头，便于浇筑混凝土时保护孔壁，泥浆清孔后泥浆比重采取1.2。如果采用更大比重的泥浆，势必降低短期内桩周摩擦系数，影响桩上后续工程施工，否则，桩基承载力要降低。

主线桥桩基设置在12m宽中央绿化带内，每个承台9颗桩，承台间距30m，在中央绿化带开挖6m宽泥浆池，预留6m空地晾晒泥浆，泥浆池长20m，两个承台共用一个泥浆池。在道路红线外设置储浆池。钻机出浆沉淀后，挖出晾晒外运，桩基灌注过程中排出泥浆利用泥浆泵排至外侧储浆池晾晒。 （二）钻进在护筒内注满泥浆后，开始钻进，钻孔过程中重点做好钻机就位和泥浆的控制。

1、钻机就位

钻机就位后开钻前，重点控制如下内容：（1）检查钻头的直径、高度；（2）检查钻头的对中情况，钻杆顶吊钩、卡盘中心、钻尖与桩位中心四点成一线；（3）用水平尺检查钻盘的水平情况，防止钻成斜桩；（4）检查钻机的稳固情况，保证钻机在钻进过程中不得产生位移或沉陷，钻架与底盘始终保持垂直状态；（5）因设计桩间距较小，在开钻时钻机在相邻孔位不得同时开钻，或相邻桩的强度未达到5Mpa时，相邻孔位不得开钻。

2、泥浆控制

在钻孔过程中需要重点控制：（1）经常检查钻孔的泥浆指标，根据不同地层调整好泥浆指标和钻进速度，在流砂层中不能因为好钻，就使劲加快钻进速度，而应该放慢钻头旋转速度，使钻头有更多的时间接触孔壁，使泥浆能充分地糊在孔壁四周起着护壁的作用，确保泥浆的护壁作用和效果；（2）为防止塌孔，钻孔过程中始终保持孔内水位高于地下水位1.5-2.0m。

3、清孔

钻孔达到设计深度后，应及时对成孔的孔径、孔深、成孔的倾斜度等进行检查，并测试沉渣厚度及泥浆各项指标。如果沉渣厚度过大，需进行清孔。采用空吸泵反循环方式，即直接采用钻机抽浆清孔。 （三）钢筋笼制作及安装

钢筋笼制作在后场台座上进行，采用固定台座，一次加工成型。根据钢筋长度，确定每节钢筋笼长12m，采用套筒机械连接。

钢筋笼吊装前，保护层垫块提前焊好，以便节省钢筋笼安装时间。钢筋笼安装前，需采用探孔器下放到桩底，检测孔径，以确保钢筋笼下放到底。

由于桩基100%采用超声波检测，钢筋笼下放过程中确保声测管牢固与畅通。声测管采用螺纹连接，底端及接头应保证严格密封。底部钢管密封，预留注浆孔，采用橡胶套及胶带密封；声测管接头放置密封圈，螺纹连接后，缠绕胶带密封，每安装一节，在声测管内注满清水，防止泥浆进入。每隔2m采用8#铁丝绑扎固定在钢筋笼主筋上，防止漂浮。钢筋笼下放完成，把声测管注满清水，采用木塞封住声测管。

（四）导管安装及二次清孔钢筋笼吊入固定后，应逐步安装导管，导管安装前需进行水密承压和接头抗拉试验，进行水密试验的水压应不小于孔内水压1.3倍压力。工程桩深达81m，导管耐压受力较大，重新设计加工了导管，将导管管壁从一般8mm增加到10mm，相应加长螺丝接口，直径采用300mm。导管需配置4.0m长底管 ， 0.5m和1.0m长顶管，其余每节2.7m长。

导管接头采用密封圈密封，接头要拧紧锤牢，安装要确保紧密，防止漏浆。 （五）混凝土灌注

清孔完毕后，安装储料斗，在导管上部安放塞子，当储料斗内的混凝土储量保证导管底端能埋入混凝土中1.0m时，即可提起塞子开启料仓门。随着不断地灌注，孔内混凝土面的上升，随时提升和拆卸导管，导管底端必须保证埋入管外的混凝土面以下2～3m。 为了保证混凝土连续灌注，导管不脱离混凝土面，且有一定的埋置深度，要求详细计算混凝土灌注料斗、储料斗及导管的体积，并根据不同的成桩孔径，以此推算每次上拔的高度，避免和禁止导管脱离混凝土面和混凝土灌注的中断。 在灌注过程中，导管的埋置深度始终控制在2～6m。为消除沉渣影响，保证桩顶灌注质量，混凝土的灌注应比桩顶控制标高高出0.5-1.0m。 灌注过程中，应有专人测量导管埋深及管内外混凝土面的高差，填写混凝土灌注记录。水下混凝土必须连续灌注施工，每根桩的浇筑时间按初盘混凝土的初凝时间控制，对浇筑过程中的一切故障均应记录备案。

（六）桩基检测及注浆

所有桩基全部采用超声波检测，声测管检测完成后作为压浆管使用。

桩底注浆量为3倍直径，即ф1.5m桩需要4.5T，ф1.2m需要3.6T。

注浆工艺流程：桩基检测完成配制水泥浆 注浆泵、注浆管路连接开始注浆，连续配制水泥浆及注浆，观察注浆压力表，稳压，统计注浆 注浆结束。

钻孔灌注桩特点是工艺繁多，水下地下作业看不见摸不着，如果每道工序，每个环节都能按操作规程施工，坚守岗位，各司其职，认真负责，一丝不苟，钻孔灌注桩完全可以保证施工质量防止意外情况发生。