桥梁钻孔灌注桩施工质量控制与常见问题分析
桥梁钻孔灌注桩施工质量控制与常见问题分析 李航运
摘 要：钻孔灌注桩已是目前桥梁桩基施工中较为成熟的一种施工工艺，但由于地质复杂、项目管理和人为因素等原因，钻孔灌注桩施工仍然出现一定的缺陷，本文结合百色市东合大桥钻孔灌注桩成功施工实践，分析桥梁钻孔灌注桩施工在各个节点中的控制措施，并提出钻孔灌注桩施工在各个节点中容易导致桩基施工出现缺陷的原因及处理措施，为类似桥梁桩基施工提供参考。
关键字：桥梁 钻孔灌注桩 施工控制 技术问题 探讨 1．工程概况
百色市东合大桥总长473.5米，本项目为独立大桥，全桥共7个墩台，鹅城岸引桥0#到3#墩，桥孔布置为：3×33m，跨越江滨路；龙景岸与环岛路平交，无引桥。引桥桥面按分离两幅布置，总宽30m，引桥桥墩为独柱墩，钻孔灌注桩基础；鹅城岸主桥为预应力砼独塔双索面斜拉桥，钻孔灌注桩基础。主桥长367米（3#到6#墩），主跨190米，采用不对称布置，即（50+127）+190=367米，索塔为花瓶式塔，塔高125m。根据地质钻探报告揭示，桩基施工场地在勘探深度范围内的地层有填土层、粘土层、粉土层、卵石层、粉砂层、粉砂质泥岩层及粉砂岩层。 2.施工准备工作 2.1技术准备
开工前组织技术部门审查施工图纸，了解设计文件，编制钻孔灌注桩施工方案，制定钻孔灌注桩施工工艺流程、施工注意事项，施工保障措施。 2.2测量准备
开工前组织测量技术骨干，根据设计提供的测量控制点进行复核，复核无误后，根据现场地形和今后施工需要，加密测量控制点。 2.3机械、材料准备
开工前由物资部门根据计划要求负责落实钻孔设备和材料的采购、进场，进场后的设备在开工前要进行调制运行。试验部门负责对进场材料的抽样检测，试验合格后及时制作桩基水下砼配合比。 2.4场地准备
根据东合大桥的实际情况，拟对主塔桩基施工搭建水上施工平台，其他桩基通过筑岛和平整现场场地即可。
3.钻孔灌注桩施工质量控制要点 3.1桩基测量放样
钻孔灌注桩的桩位测量放样很重要，关系到整个桩基的承载力，桩基施工出现质量缺陷就有桩位偏差过大而影响桩基的单桩承载力。因此，我认为应该认真核对图纸提供的平面坐标，确定数据准确无误后，再做好桩位测量放样工作。 3.2护筒的制作与埋设
为保证护筒的刚度和结构安全，东合大桥钻孔灌注桩采用1cm厚钢板现场卷制而成。桩基施工场地平整好后，根据测量放样中心桩及护筒尺寸定出护筒基坑埋设范围。护筒的埋设根据现场情况分为两种，一种是在岸上人工开挖至既定标高，埋入护筒，周围用粘土或低标号砼填筑夯实；一种是在水中利用振桩锤振动直接埋设护筒。两者皆要根据地质勘探报告，了解钢护筒埋置深度是否符合要求。护筒埋置好后应在护筒外围设置2～4个点，以校正及检查护筒埋设的位置。护筒埋设要高出地面30㎝或水面1～2m，当钻孔内有承压水时，应高于稳定后的承压水位2 m以上，根据现场情况，东合大桥5号墩桩基护筒埋设高出水面4m以上，也是出于孔内承压方面的考虑。
3.3泥浆池和泥浆的制备
根据东合大桥现场地形情况，岸上桩基开挖泥浆池、沉淀池，水中桩基利用相邻钢护筒作为泥浆池和沉淀池。泥浆比重可根据钻进不同地层及时进行调整。根据东合大桥地质情况，桩基覆盖层为粘土，持力层为泥岩，可以利用表层粘土或持力层泥岩自动成浆，不需另外制备。 3.4钻机就位
安装钻机时要求底部垫平，保持稳定，钻进过程中不得产生位移或沉陷。钻机顶部起吊天轮中心、转盘中心、桩孔中心就在同一垂线上。钻机的摆设应考虑不影响附近桩基桩位测量、钢筋笼吊笼、砼浇筑等施工，避免相互干扰而窝工，同时应避免相邻两孔同时施钻，防止地层不均造成塌孔或穿孔。为了防止产生严重的扩孔，东合大桥选用直径比设计桩径小2cm左右的钻锤，一般不得小于设计桩径的95%。 3.5钻孔施工
准备工作充分完善后，开始钻孔。成孔过程要及时做好钻孔记录，并注意土层的变化，在岩、土层变化处均应捞取渣样，拍照留底，判明土层并记入记录表中以便与地质柱状图核对。 钻进过程中要经常注意对孔位、孔径、孔倾斜度及泥浆各项指标的检查，发现问题及时调整。钻孔施工中可能出现的质量问题一般有塌孔，孔斜，扩孔，缩孔，掉钻，漏浆等，为防止此类事故的发生，保证成孔质量，在钻孔施工中要求我们熟知各种事故发生的原因，并事先采取预防措施，从而避免事故的发生。东合大桥钻孔灌注桩在钻孔过程中我们就采取了岸上桩基采用粘土和小片石以小冲程反复冲击，来加强护壁强度，水中桩基采用孔内水位高出地下水位1.5～2.0m，利用水的压力增强护壁稳定性，还根据土层情况分别控制冲程和钻进速度，避免了桩基塌孔现象的发生。 3.6清孔
东合大桥桩基采用泥浆泵配合排渣清孔，这也是目前清孔施工中较为常见的一种方法。在钻孔达到设计要求深度后，我们马上对孔深、孔位、孔形、孔径等进行检查，在终孔检查完全符合设计要求后，立即进行清孔，避免隔时过长以致泥浆沉淀，引起钻孔坍塌。在清孔排渣过程中，必须注意孔内原有水头，防止塌孔。在吊入钢筋骨架后，灌注水下砼之前，再次检查孔内泥浆性能指标和孔底沉淀厚度，如超出规定，则应进行第二次清孔，符合要求后方可灌注水下砼。不得用加深钻孔深度的方式代替清孔。 3.7钢筋笼的制作与安装
钢筋笼的制作是在考虑吊装入孔和现场施工方便的前提下，选择在硬化场地或平整后的场地上直接铺设枕木，并在枕木上进行制作。考虑钢筋笼吊笼时变形和吊装施工方便，东合大桥钢筋笼制作每节长度都在12m之内。
下放钢筋笼时要缓慢均匀，根据下笼深度，随时调整钢筋笼的入孔垂直度，尽量避免钢筋笼倾斜及摆动，以防塌孔。钢筋接头连接时先将下节段钢筋笼用横担挂置在孔口，再吊第二节段于孔顶进行焊接，逐节段焊接，逐节段下放，直至整个钢筋笼吊置完毕。就位钢筋笼须校正加固、对中。如泥浆面淹没钢筋笼顶部钢筋时，加工钢筋笼时应预留几根主筋伸出泥浆面焊于钢护筒壁上以防止钢筋笼在砼浇筑过程中扭转、变形、上浮。 3.8水下砼的灌注 3.8.1导管的选择
根据东合大桥桩基施工具体情况，本桥采用Φ250mm卡口导管做为水下桩的灌注，为确保水下桩砼施工质量，同时备有两个容积为3.1m3、7.0 m3的漏斗。导管安装前进行水密承压和接头抗拉试验，进行水密试验的水压不应小于孔内水深1.3倍的压力，也不应小于管壁和焊缝可能承受灌注砼时最大内压力P的1.3倍。具体计算如下： P =γchc ?γwHw
式中：P——导管可能受到的最大内压力(kPa)；
γ c ——砼拌和物的重度(取24kN／m3)；
hc ——导管内砼柱最大高度(m)，以导管全长或预计的最大高度计,； γ w ——井孔内水或泥浆的重度(kN／m3)； Hw ——井孔内水或泥浆的深度(m)。 3.8.2 导管安装
导管经过试验检验合格后，导管边安装边下放，直到孔底，在导管上口安装满足首批砼数量的漏斗，连接好后做好标记，提升漏斗，使导管下口距离孔底0.4cm。 3.8.3 水下砼的配制
水下砼配合比是水下灌注桩质量控制的关键，砼拌和物要有良好的和易性，在运输和灌注过程中应无显著离析、泌水现象。为保证砼在灌注时保持足够的流动性，东合大桥C30水下砼设计坍落度为180-220mm，砼拌和物掺用了外加剂、粉煤灰等材料，其技术条件及掺用量都符合《公路桥涵施工技术规范》JTJ 041-2000要求。 3.8.4 灌注水下砼 灌注水下砼之前，再次检查孔内泥浆性能指标和孔底沉淀厚度，因为安装钢筋笼及导管过程中不可避免会出现钢筋笼刮到孔壁现象，导致孔底沉渣厚度超标，因此浇筑水下砼前必须进行二次清孔，孔内泥浆性能指标和孔底沉淀厚度符合要求后开始灌注水下砼。为保证水下砼施工质量，首批砼数量必须经过认真计算，首批砼数量计算（钻孔桩所需首批砼数量应能满足导管初次埋置深度≥1.0m的需要）可按下式计算（如图所示）：
图2.10.2.3、首批砼数量计算示意图 V≥（πd2/4）h1+（πD2/4）Hc Hc＝h2+h3
式中：V——首批砼所需数量，m3； d——导管内径，d =0.26m；
D——井孔直径，D=1.5m或2.0m；
Hc——首批砼在孔内的高度，Hc =1.4m； h2——导管初次埋置深度，m；取h2=1.0m； h3——导管底端至钻孔孔底距离，取h3=0.4m；
h1——井孔砼面高度达到Hc时，导管内砼柱的高度，m，而