浅析铁路桥梁钻孔灌注桩施工技术

时间：2024-04-25

王兆鑫

辽宁铁工建设集团有限公司辽宁大连 116000

钻孔灌注桩指在工程现场通过机械钻孔，并在其内放置钢筋笼，灌注混凝土而做成的桩。该施工法过程是：平整场地→泥浆制备→埋设护筒→安装钻机并定位→钻进成孔→清孔并检查成孔质量→下放钢筋笼→灌注水下混凝土→拔出护筒→检查质量。

1 钻孔

钻孔是一道关键工序，在施工中必须严格按照操作要求进行，才能保证成孔质量，首先要注意开孔质量，为此必须对好中线及垂直度，并压好护筒[1]。在施工中要注意不断添加泥浆和抽渣(冲击式用)，还要随时检查成孔是否有偏斜现象。钻孔的顺序也应该事先规划好，既要保证下一个桩孔的施工不影响上一个桩孔，又要使钻机的移动距离不要过远和相互干扰。钻孔成桩机械：冲击钻机、回旋式钻机、旋挖钻机、泥浆泵、泥浆造浆机、抽渣设备、泥浆船（车）。

1.1 钻机选择

①冲击钻、牙轮回旋钻适用于硬岩、弱风化岩、中风化岩。②旋挖钻、回旋钻、冲抓钻适用于强风化岩、土质、砂质。③气举反循环法成孔适用于特长桩基成孔。

1.2 塌孔的原因分析

①泥浆相对密度过小，水头对孔壁的压力较小。②泥浆稠度小，护壁效果差，出现漏水；造成泥浆水头高度不足，对孔壁压力小。③在松软的砂层中进尺过快，泥浆护壁形成较慢，孔壁渗水。④钻进时中途停钻时间较长，造成泥浆水头高度不足，对孔壁压力小。⑤提升钻头或吊放钢筋笼时碰撞孔壁。⑥钻孔附近有大型设备或车辆振动。⑦孔内水流失造成水头高度不够。⑧清孔后未能及时灌注混凝土，放置时间过长。

1.3 塌孔预防措施

①根据不用地质情况，选用适宜的泥浆比重，泥浆粘度和不同的钻进速度。②在陆地上埋置护筒时，底部应夯填密实，护筒周围也要回填密实。③将护筒穿过淤泥及透水层，护筒衔接严密不漏水。④由于汛期或潮汐水位变化大时，采取升高护筒，增加水头保持水头压力相对稳定。⑤钻孔无特殊原因应尽量连续作业。⑥提升钻头或吊放钢筋笼尽量保持垂直，不要碰撞孔壁。⑦钻孔时尽量避免大型设备作业或车辆通过。⑧灌注作业不具备时暂时不要清孔，降低泥浆比重。

1.4 塌孔处理

①如为轻微塌孔，立即采取增大泥浆比重，提高泥浆水头，增大水头压力。②塌孔不深时，可改用深埋护筒，护筒周围夯实，重新开钻。③若发生严重塌孔，应马上用片石或砂类土回填，或用掺入不小于5%水泥砂浆的黏土回填，必要时将钻机移开，避免钻机被埋入孔内，待回填稳定后重钻。当回填后片石的岩面倾斜较大时，钻头易摆动，撞击护筒或孔壁，造成偏孔或塌孔、卡钻等现象，这时先选用小冲程进行冲击，待将孔底的浮土、凸出部分凿平出现平台后，再加大冲程转入止常冲程。

2 清孔

钻孔至设计标程，经对孔径、孔深、孔位、竖直度进行检查确认钻孔合格后，应立即进行清孔。清孔应达到以下标准：孔内排出或抽出的泥浆手摸无2-3mm颗粒，泥浆比重不大于1．1，含砂率小于2%，黏度17-20s，严禁采用加深钻孔深度的方法代替清孔。浇筑水下混凝土前，应测量沉渣厚度，柱桩一般不大于10cm，摩擦桩不大于30cm。沉渣过厚会导致桩的承载力不足、容易断桩、桩长不足等影响。

2.1 清孔方法

抽渣法：适用于冲击、冲抓成孔的摩擦桩或不稳定地层，终孔后用抽渣桶清孔。

吸泥法：适用于岩层和密实不易塌陷的土层。

换浆法：适用于正循环专辑，换浆时间以排出泥浆的含砂率与换入泥浆的含砂率接近为度。

2.2 孔底沉渣过厚原因分析

①护壁泥浆选用不当，导致孔底沉渣无法跟随泥浆排出孔外。②清孔清渣程度不足，未能将孔内沉渣全部清除。③施工历时过长，导致沉渣下沉，增加孔底沉渣。④混凝土初灌量不足且未设置隔水栓，桩端混凝土离析，从而增加孔底沉渣量。

2.3 控制孔底沉渣厚度措施

①选择合适的钻机机具及钻孔方式：对土层松软、易坍塌的桩位，应尽量避免采用震动大，负压过低的施工机具和工艺方法②选择合适的钻孔泥浆指标：泥浆除了起护壁作用外，还是重要的排渣媒介。③确保清孔彻底、充分：一次清孔：在测得孔底沉渣厚度小于50cm时，及时抓紧时间吊放钢筋笼。二次清孔：在混凝土灌注前利用导管进行第二次清孔。④选择合适的清孔方式：根据不同的钻孔方法、施工设备、设计要求及底层条件，来合理选用清孔方法

⑤准确测定沉渣厚度：测量方法不当，会造成沉渣厚度的误判。⑥确保混凝土首灌量：应有足够的混凝土储备量，使导管一次埋入混凝土面以下1m以上。⑦在确保清孔效果的同时，应加强工序连接，提高工作效率，尽量缩短清孔至混凝土灌注之间的时间

3 灌注水下混凝土

水下灌注混凝土也称导管混凝土，是将混凝土通过竖立的管子，依靠混凝土的自重进行灌注的方法。其原理混凝土拌和物是在一定的落差压力作用下，通过密封连接的导管进入到初期灌注的混凝土下面，顶托着初期灌注的混凝土及其上面的泥浆逐步上升，形成连续密实的混凝土桩身。钻孔桩水下混凝土采用竖向导管法。在浇筑前，将导管下端下放到距孔底渣0．3-0．5m为宜。

①混凝土的初存量应保证首批混凝土浇筑后，使导管埋入混凝土的深度不小于1m。②混凝土的坍落度以18-22cm为宜。③每根桩混凝土的浇筑应尽量控制在8h内，每小时的浇筑高度宜不小于10m。④一经浇筑，应连续进行，中途任何原因中断浇筑时间不得超过30min。⑤导管埋入混凝土中的深度任何时候不得小于1m，一般控制在2-4m。⑥在灌注无钢筋段的混凝土时应尽量加快，当孔内混凝土面接近钢筋笼时，应保持较深的埋管，放慢浇筑速度，当混凝土面升入钢筋笼1-2m后，应减少导管埋深。⑦浇筑标高应高出桩顶设计标高1．0m。