道路桥梁-桥梁桩基全过程施工技术图文解析（各种钻机应用方法及质量事故分析）

道路桥梁——桥梁桩基全过程施工技术图文解析（各种钻机应用方法及质量事故分析）随着我国经济的发展和公路桥梁建设步伐的加快，公路桥梁工程也出现了一系列的质量事故，直接关系到人民的财产安全，成为人们关注的焦点。公路桥梁施工单位应该对此高度重视。桥梁桩基施工的隐蔽性要求在桥梁桩基的施工中，不仅要依靠先进的科学技术进行施工，还要根据丰富的施工经验对在施工中出现的问题及时进行处理，避免工程质量事故的发生。根据工程具体地质情况，桩基施工一般采用挖空桩施工。不易挖空的地质，采用钻孔灌注桩施工。由于桥梁工程中钻孔灌注桩是隐蔽工程，大部分工作在水下进行，施工质量检验困难重重。所以，桥梁工程中钻孔桩施工技术讨论具有十分重要的意义。桩基由若干根桩和桩顶承台组成，是一种常用的深基础。当墩台位置处的软弱覆盖层较厚、持力岩层较深时，桩基可穿过软弱层支承于撑力岩层上。桥梁桩基础大多采用钢筋混凝土桩。按受力形式桩基可分为端承桩和摩擦桩，前者承载力主要由桩底岩层提供，后者由桩身穿过土层的竖向摩擦力提供。桩基施工方法可分为两大类：灌注桩和沉入桩。 钻孔灌注桩灌注桩施工是先用人工或机械在土中做成桩孔，然后再把桩身钢筋笼放入桩孔中，向孔中灌注混凝土而成桩，最后在桩顶浇筑系梁或承台。若用人工开挖桩孔则称为挖孔桩，若用机械挖孔称为钻孔桩。钻孔桩成孔方法主要有：旋挖钻机成孔、正反循环钻机成孔、套管钻机成孔、冲击钻机成孔等。灌注桩施工是先用人工或机械在土中做成桩孔，然后再把桩身钢筋笼放入桩孔中，向孔中灌注混凝土而成桩，最后在桩顶浇筑系梁或承台。若用人工开挖桩孔则称为挖孔桩，若用机械挖孔称为钻孔桩。钻孔桩成孔方法主要有：旋挖钻机成孔、正反循环钻机成孔、套管钻机成孔、冲击钻机成孔等。旋挖钻机成孔：是由钻杆带动钻头旋转，动力钻头正转可低速钻进，反转高速甩土，钻头旋转将土或砂粒切成碴土，然后快速提出孔外。该法可实现干法施工，不需用泥浆出碴，环保性良好，适用于黏土、粉土、砂土、淤泥质土以及部分卵石碎石地层等。冲击钻机成孔：冲击钻机是用卷扬机等设备将带刃的重钻头或冲抓提高，然后放开卷扬机，钻头落下，切削压碎孔底岩土。可以把钻头提出孔口后用出碴筒出碴，亦可用泥浆循环法出碴。冲击钻孔适用范围较广，黏土、粉砂、卵石层均适用。套管钻机成孔：是在钻孔的同时，用机械晃动压入一钢制套管。套管作用是防坍孔，孔中用重锤式抓斗机除土。成孔后放入钢筋笼，然后在灌注桩身砼时，逐步将套管拔出。套管钻孔法适用于非岩层的履盖土层中，对坍孔防护作用好，可在已有建筑附近施工。正反循环钻机成孔：依靠钻头旋转钻进，用泥浆循环进出钻孔浮起并将钻碴带出钻孔实现出碴。按照泥浆循环方法可分为：正循环和反循环两种。反循环比正循环法出碴效率高。泥浆同时起到护壁（平衡孔内水压力），防止坍孔和浮碴的作用。泥浆由黏土或膨胀土加外加剂组成，泥浆比重一般在1.1~1.3间。典型实例桥址处地质条件为粉、细、中、粗砂层及少量砂砾层。桥梁基础为混凝土钻孔灌注桩，每桥墩为4根φ3.0m钻孔桩，横桥向桩距10.0m，顺桥向桩距9.0m，桩长91.0m。考虑到雨季时河床冲刷严重，钻孔桩上部有钢护筒，桥墩桩钢护筒设计为直径φ3.0m，护筒长52m。特点：从永久钢护筒底口钻孔开始至混凝土填充至永久钢护筒底口不得超过73小时（39m桩长）。孔底沉碴厚度：孔底至少50%横截面上沉碴厚度<15mm，孔底截面任何位置沉碴厚度≯40mm。桩底压浆：为了钢筋笼底部的压浆管路尽可能贴近孔底而又不被损坏，在钢筋笼底部安装有触底指示灯开关。施工流程1钢护筒制造与安装桥墩钢护筒直径3.0m，长52m，板厚25mm。护筒在钢结构厂制造，用卷板机成型，在旋转胎架上用自动电焊机焊接。一般分为四节出厂，用平板拖车或牵引车运输到现场。现场采用手工焊拼接，所有焊缝都要经过超声波探伤检查。桥墩桩入土60m~66m，采用预钻孔方法埋设。首先安装φ3.4m临时护筒，临时护筒入土深度10m左右，然后安装钻机，钻头直径φ3.15m~φ3.22m，钻孔至-49m标高，钢护筒底口设计标高为-50m，留1m用APE震动锤震打到位。安装钢护筒入孔现场焊接接高钢护筒钢筋笼制造与安装桥墩桩钢筋笼长度94.5m，钢筋笼重量约150t主筋φ36mm，箍筋φ20mm。部分断面为双层钢筋笼，同一断面钢筋数量最多达240根，钢筋密集。钢筋笼内侧沿圆周均布6根φ50mm钢管，用于超声波检测桩身混凝土的灌注质量。钢筋笼内布置循环注浆管路，用于桩底压浆以增加桩底承载力。注浆管采用12根φ25mm钢管，底部连接形成6条压浆回路。每回路底部安装两个套筒部件，每个套筒内，钢管上设置两个直径6mm，被橡胶套筒紧密包裹的出浆孔，出浆孔口朝下。钢筋笼在长线台座上制作，分为4节进行安装，在各节钢筋笼接头处应做好标记，以便安装时对应拼接。主筋接长采用搭接，每个搭接接头采用2个“U”型卡连接。钢筋笼吊入桩孔后，悬挂在钢护筒顶口，按分节顺序进行拼接，逐节下放，最终的钢筋笼悬挂在护筒顶口。为保证出浆孔紧贴桩底，在钢筋笼底部安装3个触底指示灯开关，电线引出孔口，钢筋笼下端接近护筒底口时，应放慢下放速度，当注浆管紧贴桩底时，指示灯发亮，停止钢筋笼下沉，防止损伤底部注浆管。安装内层主筋钢筋笼制作全景钢筋笼吊离制造胎模钢筋笼运输钻孔桩施工钻孔施工采用KPG-3000型液压钻机和ZSD300/210型液压动力头钻机，采用重锤导向，减压钻进，泥浆反循环方式排碴，使用ZX-500型泥浆分离器净化处理泥浆。VHP700空气压缩机提供风力。泥浆指标泥浆采用复合泥浆，由水、膨润土、粘土、Na2CO3配制而成。膨润土采用钠质膨润土，粘土选用塑性指数IP>25，粒径小于0.005mm的粘土颗粒含量大于50%的粘土即可。所选粘土中不应含有石膏、石灰或钙盐类化合物。

泥浆拌制的加料顺序是先加水、再加膨润土，搅拌2分钟后加Na2CO3再搅拌1分钟，放入泥浆池待用，不得在钻孔桩内拌制泥浆。钻孔时采用反循环的方法，其泥浆循环过程为：新制泥浆→泥浆池→桩孔→泥浆净化→桩孔→钻孔结束→泥浆池。钻孔进行过程中，严格控制孔内泥浆面高度，泥浆顶面应高出水面2.0m~3.5m，滩地桩不低于孔口高程，确保孔壁稳定，不塌孔。每小时检查进浆口泥浆质量。对于深孔钻进时，要经常观察排渣口的的出浆情况，若发现排渣不连续，可能是因力不足所致，需调整中间风包位置。钻孔至设计标高后，将钻头提离孔底5~10cm，转盘慢速旋转继续泥浆反循环，经净化后的泥浆返回孔中，清孔直至满足要求为止，清孔完毕，拆除钻机。钻机拆除后即可进行成孔质量检测。检测的项目有孔深、孔径、垂直度、沉渣厚度。孔深以钻杆长度控制，并以测锤测绳比尺法复核，用CDJ超声波大孔径测孔仪检测孔径、孔斜率及沉渣厚度。安装临时护筒

钻孔泥浆分离器水中墩钻孔桩施工平台钻孔结束后移除钻具和钻机钻孔桩成孔质量检测水下混凝土灌注砼灌注前，对导管均应逐段进行承压水密试验，在无渗漏的条件下持荷时间不少于5分钟。导管安装完毕，底口离桩底约40cm。导管连接接头应牢固，密封。灌注砼前需对砼输送管路及容器洒水润湿，然后在填充导管内安设泡沫隔水栓塞。首批混凝土能使导管口埋入混凝土1.5m以上并立即继续灌注混凝土。砼灌注过程中要有专人测量砼面标高，正确计算导管在砼内的埋置深度，导管的埋置深度不小于3m，砼灌注至设计标高拔出最后一节导管时应缓慢提出，以免桩内夹入泥芯或形成空洞。桩底压浆为重新压缩钻孔时松动的土层，提高桩的端部承载力，减少桩的沉降量以改善上部连续结构的梁体应力，所有的桩的桩底进行均匀的压力灌浆。压浆浆液由水泥、膨润土、水、缓凝剂组成，其7天最小抗压强度5MPa。浆液要求流动性好，压力泌水小，初凝时间约2~3小时，粘度为8~10s。桩身混凝土灌注后24~48小时，开始压水，出浆口出水后，关闭出浆阀，继续加压，使套筒包裹的出浆口开裂，当出浆孔开裂后，逐渐减压，防止高压水回流，夹带杂物堵塞压浆孔。压浆在混凝土灌注完成10天后进行。浆液按剂量通过灌浆回路轮流依次压注，每次循环每个回路的剂量不超过100L，所有回路应以规定的剂量轮流压注达到100bar的压力后维持10分钟，压注后应用清水彻底冲洗回路以便下次压注顺利进行。压注完成后不少于6小时开始下一轮的压注，直至1注浆量达到2500L或所有回路达到100bar（10Mpa）压力即可停止。桩身混凝土完整性检测灌注混凝土一周后进行，即可用声波动测法检测桩身混凝土填充质量，声测数据以0.5m行程连续读取并以数字式盘片记录以使长期保存，检测报告在检测结束后48小时之内提交工程师认可。声测利用6根声测管检测9个断面。典型事故北京某桥钻孔桩桩头下没有粗骨料由于商品混凝土陷度超过24Cm，运距远，造成混凝土内粗骨料下沉，而桩顶预留超灌高度不足以将浮浆浮至桩头部位，导致这种现状。处理办法：继续向下凿，直至正常为