钻孔灌注桩在桥梁工程施工中的经验小结

钻孔灌注桩在桥梁工程施工中的经验小结

罗冰卢伟

武汉市汉阳市政建设集团公司湖北省武汉市430050

摘要：钻孔灌注桩作为一种基础形式以其适应性强、成本适中、施工简便等特点广泛地应用于公路桥梁及其它工程领域。我们在施工前认真编制施工组织设计、场地准备及各项准备工作能及时应对钻孔灌注桩中出现的质量问题。

关键词：钻孔灌注桩；质量；防治；措施

一、概述

钻孔灌注桩是采用不同的钻孔方法，在地层中按要求形成一定形状（断面）的井孔，达到设计标高后，将钢筋骨架吊入井孔中，再灌入混凝土（有地下水时灌注水下混凝土），成为桩基础的一种工艺。主要应用于软土地基支承结构物。目前在国内公路桥梁基础工程领域中，钻孔灌注桩已经占据了重要地位。

二、分类

钻孔灌注桩按其传力及作用性质可分为摩擦桩和端承桩。端承桩是穿过软弱土层而达于岩层或坚硬土层上的桩，上部结构荷载主要由桩尖阻力来平衡，摩擦桩是把荷载传布在四周土中及桩尖下土中的桩，但荷载的大部分靠桩四周表面与土的摩擦力来支承。

钻孔的方法和原理根据井孔中土（钻渣）的取出方法不同，可分为螺旋钻孔、正循环回转钻孔、反循环回转钻孔、潜水钻机钻孔、冲抓钻孔、冲击钻孔、钻斗钻成孔和挖孔。

三、施工过程中常见问题及解决方法

（一）护筒埋设

钻孔桩护筒有固定桩位，引导钻锤方向，隔离地面以免其流入井孔保证孔口不坍塌，并保证孔内泥浆护壁等作用，在埋设过程中，大部份桩位在平坦坚实地面，采用挖土埋设方式。

（二）泥浆

在钻孔过程中，泥浆除起悬浮钻渣作用外，还能在井壁形成一道泥皮，阻隔内外渗流，避免孔壁坍塌，在泥浆循环过程中，钻渣从井孔中被泥浆带到泥淀池进行沉淀，沉淀后的泥浆再循环到井孔。

1、泥浆性能

泥浆性能有以下几种：相对密度、粘度、静切力、含砂率、胶体率、失水率和酸碱度等。这几种性能在钻进过程中，对钻进的速度、护壁能力和悬浮钻渣能力以及灌注砼效果等都有重要影响。在施工过程中，随着地质的变化，要适当地调整泥浆的性能指标。

如在亚粘土地层，可将泥浆相对密度控制在1.1~1.2，粘度18S—24S，胶体率≥95%。随着地质的变化，进入岩层后，要适当加大泥浆相对密度和粘度，增加其悬浮能力，使其更容易带出钻渣。

2、钻渣沉淀

泥浆相对密度和粘度增加后，钻渣也不易在沉淀池中沉淀，这时可延长泥浆循环距离，还可用沙包在泥浆池中设一道隔墙，将泥浆池分隔成两个部分，隔墙顶开一宽30cm，高20cm左右的浅口，沉淀效果较好。

3、泥浆制备

在粘土质地层中，直接在护筒内加水，利用冲击锥搅动、进行造浆。但在河床、浅滩的砂土中，如沙湖港5#~6#桩则需另外取土进行造浆，所取粘土以水化快、造浆能力强、粘度大的膨润土的粘土为好，但应尽量就地取材。

（三）成孔工艺

1、开孔

在一般地层，先在孔中注入泥浆或清水，用冲击锤以小冲程反复造浆，有水时可直接投入粘土块。

2、冲进

正常钻进过程中，对该工程中使用的双卷扬机钻机，冲程大小和泥浆稠度根据通过土层情况掌握，当通过含砂低粘度土层，应降低输入泥浆稠度，以1m~1.5m小冲程冲进，防止卡钻、埋钻；当通过坚硬密实卵石层及漂石基层之类土层，采用4m~5m大冲程（但不大于6m），一般是在钢丝绳上做明显标记来控制冲程。平均每进尺0.5m做一次记录。在冲进过程中易出现以下几个问题：

①埋钻

用泥浆冲刷，加快泥浆循环速度，加大泥浆相对密度，将沉淀冲开带出。待钻头松动，立即提出。

②掉钻

因钢丝绳断裂钻头掉下，因事先在钻锤上距顶端30cm处焊有一圈钢筋，用吊钩打捞，要经常检查钢绳是否有老化断裂现象以避免掉钻。同时在钻锥上焊上易挂物件，以方便打捞。

③卡锤

因钢丝发生倾斜，推断因伸入孔内不大的探头石未被打碎而卡住钻锥，此时不能强提，以免坍孔埋钻，应从下到上顶撞，轻打卡点的石头，当钻头松动时及时提出，打捞过程中要继续搅拌泥浆，以防沉淀埋钻。

3、检孔

钻孔灌注桩在成孔过程中和终孔后灌注混凝土前，均需对钻孔进行阶段性成孔质量检查。在钻进过程中，一般用笼式测孔器直接检测，在终孔后应尽可能使用先进测孔仪器，但对于桥梁来说，采用冲击锤，在冲进过程中经常检查钻锤直径以及对中情况，一般较好控制钻进过程中井孔的垂直度和孔径，只在终孔后清孔前用笼式测孔仪进行检测。

4、清孔

清孔是抽换原钻孔内泥浆，降低泥浆相对密度、粘度、含砂率等指标，清除钻渣，减少孔底沉淀厚度，防止桩底存留沉淀过厚，而降低桩的承载力，清孔时含砂率指标尤为重要，应控制在2%以下。一般采用加水降低泥浆比重方法加快沉淀，同时及时掏渣，直到用的手摸泥浆中无2mm—3mm大颗粒为止。清孔后泥浆含砂率在2%以下，粘度为17S—20S，相对密度1.03—1.10，且孔底沉淀厚度不大于设计规定（5cm）即可终止清孔。

（四）钢筋骨架

1、制作

钢筋笼一般采用两节吊装立焊对接的方法，同时在加劲内箍上加焊三根Φ28钢筋，形成三角形支撑，防止吊装过程中钢筋笼变形。在钢筋笼吊入井孔后再依次割掉内撑钢筋。

2、保护层

钢筋笼保护层采用半径为6cm，厚4cm中间有预留孔的圆形预制块，将Φ10圆钢插入孔内焊在主筋上，这样在钢筋笼吊装过程中保护层垫块可沿孔壁滚动，减小磨擦，同时不易掉落。

（五）灌注水下混凝土

桥梁水下混凝土工程施工采用直升导管法。混凝土拌合物是通过导管下口进入到初期灌注的混凝土（作为隔水层）下面，顶托着初期灌注的混凝土及其上面的泥浆上升。

1、灌注前准备

导管应作闭水实验，合格后才能使用。还应对孔底沉淀层厚度再作一次测定，如果沉淀超厚，可用泥浆通过导管喷射，使沉淀悬浮，然后立即灌注。同时应根据桩径和导管直径预测首批混凝土用量，保证埋管深度。桥梁设计桩径1.5m，导管直径300mm，导管下口悬空30cm左右，首批混凝土4m3，导管内混凝土按15m计算首批混凝土

可保证首批混凝土灌注后导管下口埋深在80cm以上。

经常将测绳进行校核，避免因刻度铝片滑移或测绳老化引起读数错误。在绳头配适当重量的重物，保证手感良好。

2、灌注

首批混凝土灌注前，用编织袋灌沙做成直径略大于导管直径的沙包，用铁丝吊在导管上口，第一次灌注后应立即用测绳检测导管埋深，同时可用手电筒查看导管内是否进水。在灌注过程中，容易出现以下几方面的问题：

①导管进水

如果导管进水，则应将导管提出，将散落在孔底混凝土用空气吸泥机或抓斗清出，再进行清孔，重新灌注。

②卡管

因混凝土放置时间过长而轻微离析造成卡管。卡管后用吊车将漏斗及导管上下抖动，并用长钢钎冲捣管内混凝土，同时用铁锤敲击导管。经多次抖动，消除卡管现象。如仍不能下落，则需将导管走向其内砼提出钻孔进行清理修整，然后重新灌注。

③坍孔

灌注过程中，在停止灌入混凝土时泥浆有上升现象，并冒出气泡，怀疑如轻微坍孔。遂将井孔附近泥浆车等重物移开，静置后并不继续坍孔，即恢复正常灌注。

④埋管

导管埋深应控制在2m~6m之间，不得超过8m。27#—4桩在灌注过程中，由于混凝土供应不及时，造成导管内外混凝土初凝使导管与混凝土磨擦阻力过大，导致埋管。埋管后用钻机和吊车同时提升导管上下活动，并用铁锤敲击导管，反复几次，消除埋管。

灌注过程中应保证混凝土供应连续，同时考虑使用加有缓凝剂混凝土，严格控制坍落度在18cm~24cm之间。

⑤钢筋笼上升

一般对于小桩径桩灌注过程中，钢筋笼易上升，对大桩径桩，上升情况较少见，但亦应该控制灌注混凝土的速度，不易过快，同时在混凝土进入钢筋笼时更应减小灌注速度，防止浮笼。

⑥灌短桩头

桥梁桩头1.2m采用高标号混凝土，在基桩灌注过程中，一般超灌50cm以上，保证合格桩长，有时会因为测锤沉入混凝土内或测渑上铝片滑动造成读数误差易造成灌短桩头，对有接桩头桩，若有短桩头现象，在灌注桩头时直接用高标号混凝土进行搭接，一般在灌至最后一盘混凝土后，用木棍或竹棍来测试混凝土面位置，比较准确。

3、破桩头

特大桥基桩采用C20水下混凝土，桩头1.2m采用C25混凝土，一般在混凝土强度达70%以后破除，也可在灌注完毕后直接用铁勺将超灌50cm混凝土勺出部分，预留20cm左右，再待混凝土强度达70%以后用人工破除。