桥梁钻孔灌注桩施工工艺和注意事项

1、2010年 施工技术 桥梁钻孔灌注桩施工工艺和注意事项李霞(福建交通职业技术学院土建系 , 福建 福州 350007摘要 桥梁工程中最普遍采用的基础形式是钻孔灌注桩基础 , 但其埋在地下十几至几十米深处 , 如何控制成孔以提高桩基质量是施工人员一直所关心的问题 。 本文结合某特大桥钻孔灌注桩的施工情况 , 详细阐述了钻孔 灌注桩的施工工艺及施工过程可能出现的情况和处理方法 , 可供参考 。关键词 桥梁 ; 钻孔灌注桩 ; 施工工艺 ; 注意事项某高速公路 A 合同段内的一座跨规划开发区的特大 桥 全长 1380m , 上部结构为 30m (预应力砼 T 梁 +35+60+35(连 续箱梁 +7

2、×(5×30m (先简支后连续 T 梁 +35+60+35(连续 箱梁 +30m(预应力砼 T 梁 。 基础全部是钻孔灌注桩 , 其中0#、 43#为 肋 式 桥 台 , 2×4120cm 桩 基 ; 1#、 4#、 39#、 42#为 连接双柱式墩 , 2×4200cm 桩基 ; 2#、 3#、 40#、 41#为花瓶墩 , 2× 4150cm 桩基 ; 5#38#为双柱式墩 , 2×4160cm 桩基 。 全桥桩基共有 200根 , 分别为 16根 120cm 、 32根 150cm 、 136根 160cm 、 16根 200c

3、m , 桩基设计长度为 2540m, 平均约30m 。桩基除几个墩位于鱼塘内其余为陆上桩 。 根据设计钻探 资料 , 桥位处地质情况由上到下依次为 :可 塑 性 中 等 压 缩 性 灰黄色粘土 (厚约 2m , 硬塑性中等压缩性灰黄色粘土 (厚约2m , 中等压缩性亚粘土 (厚约 3m , 中密饱和中砂 (厚约 5m , 中 等 压 缩 性 硬 塑 粘 土 (厚 约 5m , 密 实 饱 和 中 砂 (厚 约 8m , 硬塑性夹砂粘土 。如何合理安排钻孔灌注桩的施工和选择钻机 , 将直接影 响整座桥梁的施工进度 , 控制着总体工期 。1钻机的选择及性能依据设计钻探资料 , 地质基本为弱膨胀粘土

4、及砂性土 , 没有岩层 。 若采用反循环钻进 , 易造成孔壁坍塌 , 且设计桩长 除 200的达到 41m 外 , 其余均为 30m 左右 , 所以在钻进方 式上选择了正循环钻进成孔的方式 。 钻机选用 GPS-15型泵 吸反循环 (正循环 钻机 3台 , GPS-10型正循环钻机 6台 ,SPJ-300型正循环钻机 5台 , 各型号钻机性能详见表 1。 钻机安 排 为 :GPS-15型 主 要 用 于 直 径 为 200cm 桩 基 , GPS-10型 主 要 用 于 直 径 为 160cm 和 150cm 桩 基 , SPJ-300型 用 于直径为 150cm 和 120cm 桩基 。 桩

5、基施工安排由 0#台向43#台方向全面展开 。正循环式钻机主要由动力机 、 转盘 、 钻机平台 、 钻架 、 主 卷扬机 、 副卷扬机 、 钻杆 、 钻头及泥浆泵等组成 。 钻头构造详 见图 1, 施工钻进详见图 2。图 1钻头平面图钻头采用带导向环 牙 轮 钻 , 在 导 向 环 、 刮 板 及 超 前 钻 头 上加焊合金钢块 , 以减少对钻头的磨损 。 因为地质情况基本 为粘土层 、 砂土层及砂砾层 , 所以刮板与水平向焊成 75°的夹 角即可满足施工要求 。2正循环钻进施工工艺正循环钻进成孔适 用 与 粘 土 层 、 粉 土 层 、 砂 土 层 及 含 有 少量砂砾 、 卵石的

6、砂砾层和 软 质 基 岩 中 使 用 , 钻 进 桩 径 在50200cm 之间 , 钻进深度一般在 40m 左右 , 如使用 GPS-15型钻进可达到 80m 左右 。优点 : 施工工艺成熟 ; 钻机轻便 , 利用主卷扬机即可 自行移动 ; 操作简单 , 一个班组只 需 1个 机 长 和 2个 人 协 助 ; 钻进速度快 ; 振动小 、 噪音低 。表 1钻机性能机型生产厂 转盘扭矩 /kN·M提升能力 /kN驱动动力 功率 /kW机身自重/t主卷扬副卷扬GPS-15型泵吸反循环 /正循环GPS-10型正循环 SPJ-30型正循环上海探矿机械厂 上海探矿机械厂 上海探矿机械厂3037

7、6090··第 5期 (总第 118期 施工技术图 2正循环钻进图式缺点 :由于桩孔径相对与钻杆大的多 , 正循环钻进时泥 浆上返速度慢 , 排除钻渣的能力低 。钻孔灌注桩施工工艺流程详见图 3。3施工中重点控制项目钻孔灌注桩为隐蔽工程 , 要控 制 好 其 质 量 , 就 要 严 格 按 规范做好每一道工序 , 对施工中易出现的问题有一个充分的 了解 。 施工过程中主要控制项目为成孔质量和成桩质量 。 成 孔质量控制主要有 :成孔孔型 、 垂直度的控制 和 孔 底 沉 淀 层 厚度的控制 。 成桩质量的控制主要有 :桩身完整性和桩身砼 质量 、 强度 。 施工过程中主要对

8、以下四个方面进行控制 :泥浆 工艺的控制 、 钻机操作控制 、 成孔检验 、 砼灌注工艺 。在正循环成孔施工工艺中 , 泥 浆 的 作 用 为 护 孔 壁 、 防 止 塌孔 , 稳定孔内水位 , 因泥浆的上返速度慢 , 排除钻渣的能力 低 , 泥浆质量的好坏直接影响成孔质量 , 因此 泥 浆 的 调 制 及 钻 进 中 要 控 制 好 泥 浆 的 比 重 。 泥 浆 在 钻 进 时 比 重 控 制 在1.201.35, 一次清孔时控制在 1.101.20, 含砂率 <6%, 粘度 <钻机就位后 , 用水平尺控制 钻 机 平 台 的 水 平 , 且 在 钻 进 过程中要经常检查 ,

9、以保证桩孔的垂直度 。 钻机在刚下钻头 时要用低档 、 慢速钻进 , 使护筒底部与土层接 触 处 形 成 坚 固的泥皮护住孔壁后方可正常钻进 。 钻进的过程中应根据不同 的地质情况采取相应的钻进参数 , 掌握好卷扬机钢丝绳的松 紧以减小钻杆的抖动 , 如在砂层中应采用轻压 、 低档 、 慢速和 图 3正循环钻孔灌注桩施工工艺流程91··2010年 施工技术 大泵量稠泥浆的钻进方式 。 钻进过程中要填写好钻孔原始施 工记录 , 因故停钻时应将钻头稍微提起 , 保 持 泥 浆 的 循 环 以 防埋钻 。钻机成孔后进行一次清孔 , 将钻头稍提离孔底 50cm 左 右保持泥浆的循环

10、 , 且保持钻头的转动 , 采 用 大 泵 量 向 孔 内 注入泥浆 , 将孔内悬浮及孔底的钻渣用泥 浆 置 换 出 来 , 使 孔 内泥浆的比重达到 1.101.20, 含砂率 <6%, 以减 少 第 二 次 清 孔的时间 。 因二次清孔下导管清孔时 , 因导管相对于孔径小 的多 , 且导管在孔底移动不便 , 无法对整个孔底进行清孔 , 只 有对导管底四周小范围孔底进行清孔 , 采用钻头在终孔时扫 孔排除钻渣 , 可有效地减少孔底沉淀的厚度 。成桩检验主要检测桩基的完整性及砼的质量 , 所以控制 好砼的拌和及砼的灌注质量就显的优为重要 , 砼的拌和及灌 注过程要精心组织施工 , 否则稍

11、有疏忽 , 就 不 易 保 证 桩 身 的 质量 。 严格控制水泥砂石原材料的质量 , 不合格的材料坚 决清除出场 。 砼拌和过程中严格按配合比施工 , 要保证砼 配料的准确 。 搅拌机要安装电 子 计 时 器 以 控 制 每 盘 的 用 水 , 确保砼的坍落度及和易性 。 要保证初灌储料斗的初灌 量 , 以确保初灌时导管的埋深符合要求 。 灌注过程中要严 格控制导管在砼中的埋深 , 要经常用测绳量测未灌孔深 , 及 时了解导管的埋置深度 , 以便于掌握拆导管的时间 。 砼的 灌注要保持连续 , 除非有意外不得停下来 , 并 准 备 好 备 用 搅 拌机和人员 。4施工过程可能出现的问题及处理

12、方法钻孔灌注桩施工过程中经常可能出现的情况为 :孔口坍 塌 、 孔内坍塌 、 缩孔 、 流砂 、 糊钻 、 钻孔偏斜等 。护筒埋置过浅或回填粘土夯实不彻底 ; 开钻阶段泥浆浓 度不够 , 钻进过快 , 致使护筒刃脚下钻孔护壁不牢 ; 孔口排水 不畅 , 致使土层长期处于饱和状态 , 或钻机安放不当 , 孔口压 力太大后外力碰撞致使护筒松动等原因均会引起孔口坍塌 。 处理的措施为 :及时回填粘土 , 草袋加固护筒后继续钻孔 ; 当 护筒有偏斜移位时 , 则拆除护筒 , 填死钻孔 , 待沉淀密实重新 埋设护筒再钻 ; 若孔口坍塌严重 , 下钢护筒至未坍塌处 1m 以 下 。泥浆比重不够 , 未形成

13、 可 靠 护 壁 ; 孔 内 水 头 高 度 不 够 或 孔内出现承压水 , 降低了静水压力差 ; 钻头撞击护壁 , 破坏了 护壁泥皮 ; 钻头长时间快速空转或循环泵 量 过 大 , 致 使 水 流 冲刷护壁泥皮等原因均可导致孔内坍塌 。 处理措施 :坍孔不 严重可加大泥浆比重继续钻进 , 严重时则回填重钻 。塑性土遇水膨胀使孔径缩小 , 或钻头严重磨耗使孔径越 来越小 。 处理措施 :钻头上下反复扫孔 , 使之扩大 。4.4流砂 钻孔进入流砂层 , 泥浆比重不够 , 静水压力过小 。 处理措 施 :增大泥浆比重 , 提高孔内水头 , 必要时可投放 粘 土 块 , 用 钻头冲击将粘土挤入流砂层

14、内 , 以加强护壁 , 堵住流砂 。粘土层只钻进的进尺过快 , 钻渣过大 , 循环液泵量不够 , 泥浆比重过大等原因均可导致糊钻 。 处理措施 :控制进尺 , 减 慢钻进速度 , 加快泥浆循环 , 严重时提出钻头清理 。钻机底座不平或已发生不均匀沉降 ; 钻杆受压弯曲或接 头不直 ; 地层分界处软硬不匀或岩面倾斜或卵石大小悬殊致 使钻头所受阻力不匀 ; 扩孔较大处 , 钻头摆动 , 偏向一边 。 处 理 措 施 :弯 孔 严 重 时 , 可 用 钻 头 上 下 反 复 扫 孔 纠 正 ; 偏 斜 严 重 , 则回填并待其沉淀密实后重钻 。因钻孔灌注桩是隐蔽工 程 , 加 强 施 工 人 员 的

15、 安 全 、 质 量 意识教育是质量得以保证的关键 。 钻孔灌注桩是一项短时间 完成高质量的底下隐蔽工程 , 施工时必须严格按施工工艺和 操作规程来执行 , 备齐地质资料 , 做好施工准备 , 按规定建立 各个工序的质量保证体系 , 建立各工序的施工管理制度 , 岗位 责任制 , 质量检查制度 , 安全生产制度 , 健全制度保证体系 。5钻孔灌注桩检测标准按照交通部颁 (JTJ071-94 标准 质量评定标准 及江苏 省交通厅颁发的检测标准执行 。 钻孔灌注桩检测项目见表 1。表 1钻孔灌注桩检测项目对于桩基要 100%进行无破损法检测 , 对桩身的完整性 及砼质量进行评定 , 如遇对质量有怀疑的 桩 , 则 需 进 行 钻 取 芯样 , 进行质量评定 。6结束语本特大桥 200根桩基施工经合理的调度安排 , 桩基施工 没有出现任何大的安全和质量事故 , 共用 220d 完成全部桩 基施工 , 平均每根桩只用了 15.4d , 经无破损法检测 , I 类桩共195根 , 占 97.5%, II 类桩 5根 , 占 2.5%。钻孔灌注桩是一项质量要求高 , 劳动强度密集的地下隐 蔽工程 。 在施工前准备好地质资料及图纸 , 做好现场施工准 备按规定建立各