桥梁钻孔灌注桩施工工艺分析
2017-09-04
钻孔灌注桩在桥梁施工中使用广泛，工期短，造价低，所需设备简单，操作方便。但其施工质量难以控制，发生事故后又较难处理。因此如何在施工工艺上采取措施，尽量避免或杜绝质量事故的发生，以确保施工顺利进行，一直是工程技术人员思考的课题。
一、埋设护筒
采用钢护筒，钢板壁厚6～8mm，高度为4m，做成整体圆形，为增加刚度防止变形，在护筒上、下端和中部的外侧各焊一道加劲肋。护筒埋深3.5m，护筒顶高出地面50cm，埋设时将护筒周围0.5m～1.0m范围内土挖除，分层夯填粘土至护筒底0.5m以下。当桩位处于岸滩上时，黏性土不小于1m，砂类土不小于2m。当表层土松软时，将护筒埋置到较坚硬密实的土层中至少0.5m。岸滩上埋设护筒，在护筒四周回填黏土并分层夯实；护筒顶面中心与设计桩位偏差及倾斜度均不大于规范及设计要求。
在砂性土和流塑淤泥质粘土中钻进时护筒长度根据其埋深和厚度适当增加，对洞高较大且无充填或填充薄弱的地下空洞，采用套筒跟进的方法，确保无塌孔现象。
二、泥浆配制
一般可选塑性指数大于25，粒径小于0.005mm，颗粒含量多于总量50%的粘土制浆。如当地缺少适宜的粘土时，可用略差的粘土，并掺入30%的塑性指数大于25的粘土。所有粘土中不应含有石膏、石灰或钙盐类化合物。泥浆调制采用将粘土直接投入钻孔内，利用钻锥冲击制泥浆。钻孔施工时随着孔深的增加向孔内及时、连续地补浆，维持护筒内应有的水头，防止孔壁坍塌。
三、冲击反循环钻机成孔
开挖时应先在孔内灌注泥浆（有水时可直接投入粘土），采用小冲程，使成孔坚实、竖直、圆顺，能起导向作用，并防止孔口坍塌。当钻进深度超过钻头全高加冲程，且超过护筒底脚以下2m～4m后，方可进行正常的冲击。钻进过程中，必须勤松绳、适量松绳，防止打空锤；勤抽渣，使钻头经常冲击新鲜地层。每次松绳量：松软土层为5cm～8cm，密实坚硬土层为3cm～5cm。冲程应根据土层情况而定，坚硬土石层采用高冲程（100cm）；较软土层采用中冲程（75cm）；在易坍塌地层宜用小冲程，并应相应提高泥浆的粘度和相对密度。
被冲击破碎的钻渣，少部分和泥浆一起被挤进孔壁，大部分靠反循环泥浆泵将钻渣清除出孔外。清渣必须按时，一般密实坚硬土层每小时纯钻进小于5cm～10cm、松软地层每小时纯钻进小于15cm～30cm时，应进行清渣。或每进尺0.5m～1.0m时清渣一次，每次清至泥浆内含渣显著减少时为止。在初钻孔阶段，为使钻渣挤入孔壁，可待钻进4m～5m后再清渣。
四、灌注水下混凝土
浇筑水下混凝土必须做好充分的准备工作，配置足够备用应急设备和材料，确保浇筑水下混凝土时间≯8小时，必要时在混凝土内掺入缓凝剂以确保工程质量。
导管采用专用的卡口式导管，导管内径25cm，分节长3m，最下节长6m。导管制作要坚固、内壁光滑、顺直、无局部凹凸。各节导管内径大小一致，偏差≯±2mm。下放过程中应保持导管位置居中，轴线顺直，逐步沉放，防止卡挂钢筋笼和碰撞孔壁。浇筑首盘混凝土时，导管底部至孔底距离控制在35～40cm。
浇筑水下混凝土之前，再次检测孔底泥浆沉淀厚度，如沉渣厚度大于5cm（柱桩或主墩）或10cm（摩擦桩）时，必须对孔内进行二次清孔，确保孔底沉渣厚度符合规定要求。浇筑前，先射水或压气3～5min，将孔底沉渣冲翻搅动。采用砍球法浇筑水下混凝土，首盘混凝土需用量由计算确定，保证首批混凝土浇筑后导管埋入混凝土中的深度≮1m，并能填充导管底部间隙。在整个混凝土浇筑时间内，导管口应埋入先前浇筑的混凝土内至少1.5m，防止泥浆冲入管内，但不得大于5m。
完成首批封底混凝土后，6m3储料斗换成2m3储料斗，采用混凝土输送车直接浇筑混凝土，以加快水下混凝土的浇筑速度。
五、钻孔灌注桩钻孔质量通病的防治
1、钻进中的坍孔。在钻孔过程中，如果钻孔内水位突然下降，孔口冒细密的水泡，就表示已坍孔。此时，出渣量显著增加而不见钻头进尺，但钻孔负荷显著增加，泥浆泵压力突然上升，造成憋泵。一旦坍孔，钻孔便无法正常进行，易造成掉钻、埋钻事故。
防治措施：在松散粉砂土或流砂中钻孔时，应选用较大比重，粘度的泥浆。一般选用优质黄泥制作黄泥浆，要求黄泥中不得含有沙石等杂质，塑性指数大于22。并放慢进尺速度（钻孔进尺的平均速度一般控制在6～7m/d为宜），也可投人粘土掺片石或卵石，低锤冲击，将粘土膏、片石卵石挤人孔壁稳定孔壁。根据不同地质，调整泥浆比重。确保泥浆具有足够的稠度确保孔内外水位差，维护孔壁稳定。黄泥浆的比重控制在1.25～1.30左右，数量不少于单桩井孔体积的2倍。实践证明：高质充足的黄泥浆是确保钻孔灌注桩施工质量的关键之一。以拟钻入的深度为18～21m的灌注桩为例上、中、下段各6～7m。钻至井孔上段6～7m时，可不必向井孔内输入高压水，让钻渣自然形成浓稠的低质泥浆护壁，特别是护住护筒底脚处的井壁（这一位置最易坍塌）。清孔时应指定专人负责补水，保证钻孔内必要的水头高度，中段6～7m可输人高压水承压清孔。下段6～7m输人黄泥浆，如此作法，既有效地保证了施工质量，又节省了费用较高的黄泥用量。
2、掉钻、卡钻和埋钻。钻头被卡住为卡钻，卡头脱开钻杆掉人孔内为掉钻。掉钻后打捞造成坍孔为埋钻。出现上述现象影响钻孔正常进行，延误工期，造成浪费。产生此现象的原因是：冲击钻孔时钻头旋转不匀，产生梅花形孔。或孔内有探头石等均能发生卡钻。倾斜长护筒下端被钻头撞击变形及钻头倾倒，也能发生卡钻；卡钻时强提、强扭，使钻杆、钢丝绳断裂。钻头接触不良、滑丝；电机接线错误，使不能反转的钻杆松脱，钻杆、钢丝绳、联结装置磨损，未及时更换等均造成掉钻事故。
防治措施：经常检查转向装置，保证灵活，经常检查钻杆、钢丝绳及联结装置的磨损情况，及时更换磨损件，防止掉钻。低冲程时，隔一段时间要更换高一些冲程，使冲锥有足够的转动时间，避免形成梅花孔而卡钻。对于卡钻，不宜强提，只宜轻提钻头。轻提不动时，可用小冲击钻冲击，或用冲、吸的方法将钻头周围的钻渣松动后提出。对于掉钻，宜迅速用打捞叉、钩、绳套等打捞。对于埋钻，较轻的是糊钻，此时应对泥浆稠度，钻渣，进出口，钻杆内径大小，排渣设备进行检查、计算，并控制适当的进尺。若严重糊钻，应停钻提出钻头、清除钻渣，冲击钻糊渣时，应减小冲程，降低泥浆稠度，并在粘土层上回填部分砂、砾石。如是坍孔或其他原因造成的埋钻，应使用空气吸泥机吸走埋钻的泥砂。提出钻头。
参考文献
[1]李效志.钻孔灌注桩的质量控制和施工技术[J].科技风.2011（07）
[2]李秀峰.浅析路桥钻孔灌注桩的施工技术[J].科技致富向导.2013（18）
