桥梁基桩成孔技术浅析

杨国英 袁 梓

（西峡县公路管理局，河南 西峡 474500）

桩基础是深基础的一种，其特点是能穿越不良地质层以坚实土层或岩层作为持力层。因此，它在修建桥梁中发挥了重要作用。桥梁桩基深埋在地表下，桩基的质量一般都较难以控制，桩基质量将直接影响桥梁的整体质量。我们在具体的施工中主要采用人工挖孔和钻孔法。

人工挖孔桩施工方便、速度较快、不需要大型机械设备，造价节省。从而在公路、民用建筑中得到广泛应用。但挖孔桩井下作业条件差、环境恶劣、劳动强度大，安全和质量显得尤为重要。挖孔桩施工工艺流程为:桩位放样→开挖→护壁→定位检查→挖孔→成孔检查→吊装钢筋笼→安装导管→灌注砼→成桩检测。

人工开挖基桩主要工艺:

施工前准备:布置好场地，包括出渣道路及机料堆放处，平整场地；作业面四周挖排水沟，作好排水系统。放出孔桩中心点，定出桩孔准确位置，放样完毕后，对附近相邻孔桩相互位置进行拉距，校核桩位。

第一节开挖:采用从上到下逐层用镐、锹进行开挖，遇坚硬土或大块孤石采用锤、钎破碎，挖土顺序为先挖中间后挖周边，按设计桩径加30cm控制截面大小。孔内挖出的渣土装入吊桶，采用自制提升设备将渣土垂直运输到地面，堆积到指定地点，防止污染环境。注意挖孔过程中，不必将孔壁修成光面，要使孔壁稍有凹凸不平，以增加桩的摩擦力。孔桩每节开挖都须做护壁，以保持孔壁稳定，以确保安全。第一节混凝土圆形护壁径向厚度为≥20cm，宜高出地面至少30cm，使其成为井口锁口圈，以阻挡井上土石及其它物体滚入井下伤人，并且便于挡水和定位。

护壁模板采用组合式弧形钢模，钢模板面板的厚度不得小于4mm，模板高度可根据施工需要取0.5～1m。混凝土护壁应采用下喇叭口型，其成型几何尺寸为:上口壁厚不小于15cm，下口壁厚不小于10cm。

浇筑护壁混凝土:护壁钢筋模板安装就位并检查合格后应立即浇筑混凝土。浇灌护壁砼时，敲击模板进行捣固，护壁混凝土强度等级与桩身砼相同，坍落度宜控制在7～9cm之间。在灌注护壁砼前，必须吊线检查，调整固定模板后合格后方可灌注砼，护壁施工中应确保护壁厚度，发现不足时应及时修凿孔壁。

施工时，下节护壁砼必须嵌入上节护壁5cm，以确保节段接缝密合不漏水。施工过程中，每下挖1m进行一次护壁。如遇地质情况不好时，可适当减小每次护壁的高度，下挖0.5m或0.3m进行护壁，其结构尺寸必须严格按照图纸要求。

安装出碴起重装置:出碴起重设备必须采用由不低于1t电动卷扬机构成的轻型吊机。在安装轻型起重吊机时，一方面必须对吊机安装基座范围进行平整夯实处理，确保吊机在使用过程中不发生底座沉陷而导致吊机歪斜；另一方面要注意严格控制吊机起吊点中心与桩孔中心基本重合，误差不得大于5cm，以避免出碴桶升降过程中接触孔壁而发生安全事故，且吊钩必须有锁扣，以保证出渣桶在起吊和下降的过程中不会脱落。吊机使用前必须严格按规定进行静、动载试验验收（静载系数1.2，动载系数1.25），合格后方可投入使用。在使用过程中，必须经常对其进行检查，发现缺陷及时进行处理或更换。

第二节开挖:待第一节段护壁混凝土达到设计强度的85%后，方可拆除模板及加固支撑，开始第二节段桩孔的开挖工作。孔内弃碴则利用垂直提升设备运输至孔口，然后弃碴处理。

当第二节段桩基开挖成型并经检查合格后，安装第二节段护壁模板，第二节护壁径向厚度为10～15cm。具体要求与上一节护壁相同。

浇筑第二节护壁混凝土:从第二节护壁开始，混凝土等材料均采用吊桶进行运输。护壁混凝土施工与上一节相同。循环以上作业步骤，将桩基开挖至设计标高。

岩层地质开挖处理:在弱风化岩层中进行挖孔，当风镐无法开挖时，可采取孔内浅眼松动爆破。爆破施工前先进行爆破试验，以确定合理的爆破参数，确保爆破安全和施工进度。爆破参数调整合适方可正式施工。一般炮眼深度不大于1m;装药量为炮眼深度的1/3，采用毫秒微差雷管引爆，严禁使用导火索。

爆破前，对炮眼附近的护壁应采取保护措施。护壁混凝土强度尚未达到2.5MPa时，不宜进行爆破作业。孔口采用50mm厚木板封盖，在其上堆压土袋，并在周围设置安全警戒线，派专人警戒，以防止爆炸产生的飞石造成伤害事故。

放炮后，必须由爆破员确认是否有哑炮。当确认无哑炮之后，可用高压风管或电动鼓风机放入孔底吹风等措施迅速排烟，当烟排尽并确认安全后施工人员方可下井作业。

钻孔灌注桩施工的主要工序有:埋设护筒、制备泥浆、钻孔、清底、钢筋笼制作与吊装以及灌注水下混凝土等。

埋设护筒:护筒能稳定孔壁、防止坍孔，还有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和起到钻头导向作用等。

护简要求坚固耐用，不漏水，其内径应比钻孔直径大(旋转钻约大20cm，潜水钻、冲击或冲抓锥约大40cm)，每节长度约2～3m。一般常用钢护筒，在陆上与深水中均能使用，钻孔完成，可取出重复使用。在深水中埋设护筒时，先打入导向架，再用锤击或振动加压沉入护筒。护筒人土深度视土质与流速而定。护筒平面位置的偏差不得大于5cm，倾斜度不得大于1%。

泥浆制备:钻孔泥浆由水、黏土（膨润土）和添加剂组成，具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具，增大静水压力，并在孔壁形成泥皮，隔断孔内外渗流，防止坍孔的作用。通常采用塑性指数大于25，粒径小于0.005mm的黏土颗粒含量大于50%的黏土，通过泥浆搅拌机或人工调和，贮存在泥浆池内，再用泥浆泵输入钻孔内。

钻孔:一般采用螺旋钻头或冲击锥等成孔，或用旋转机具辅以高压水冲成孔，常用的方法是:正循环回转法，反循环回转法；潜水电钻法，冲抓锥法，冲击锥法。

正循环回转法:系利用钻具旋转切削土体钻进，泥浆泵将泥浆压进泥浆笼头，通过钻杆中心从钻头喷人钻孔内，泥浆挟带钻渣沿钻孔上升，从护筒顶部排浆孔排出至沉淀池，钻渣在此沉淀而泥浆流人泥浆池循环使用。其特点是钻进与排渣同时连续进行，在适用的土层中钻进速度较快，但需设置泥浆槽、沉淀池等，施工占地较多，且机具设备较复杂。

反循环回转法:与正循环法不同的是泥浆输入钻孔内，然后从钻头的钻杆下口吸进，通过钻杆中心排出至沉淀池内。其钻进与排渣效率较高，但接长钻杆时装卸麻烦，钻渣容易堵塞管路。另外，因泥浆是从上向下流动，孔壁坍塌的可能性较正循环法的大，为此需用较高质量的泥浆。

孔径检查与清孔:钻孔的直径、深度和孔形直接关系到成桩质量，是钻孔桩成败的关键。为此，除了钻孔过程中严谨操作、密切观测监督外，在钻孔达到设计要求深度后，应采用适当器具对孔深、孔径、孔形等认真检查。

清孔的方法:有抽浆法、换浆法、掏渣法、喷射清孔法以及用砂浆置换钻渣清孔法等，应根据设计要求、钻孔方法、机具设备和地质条件决定。其中抽浆法清孔较为彻底，适用于各种钻孔方法的灌注桩。对孔壁易坍塌的钻孔，清孔时操作要细心，防止塌孔。

清孔的质量要求:对摩擦桩；孔底沉淀土的厚度，中，小桥不得大于(0.4～0.6)d(d为桩的直径)，大桥按设计文件规定。清孔后的泥浆性能指标，含砂率为 4%～8%，相对密度为 1.10～1.25，黏度为 18～20s。对支承桩（柱桩、嵌岩桩），宜用抽浆法清孔，并宜清理至吸泥管出清水为止。灌注混凝土前，孔底沉淀土厚度不得大于50mm。若孔壁易坍塌，必须在泥浆中灌注混凝土时，建议采用砂浆置换钻渣清孔法，清孔后的泥浆含砂率不大于4%。其他泥浆性能指标同摩擦桩要求。对于沉淀土厚度的测量，用冲击、冲抓锤时，沉淀土厚度从锥头或抓锥底部所到达的孔底平面算起。沉淀土厚度测量方法可在清孔后用取样盒(开口铁盒）吊到孔底，待到灌注混凝土前取出，直接量测沉淀在盒内的沉渣厚度。

随着公路建设的飞速发展，公路桥梁在基础选择时，桩基础以其承载力高、稳定性好、沉降量少、用料省、施工简便和改善劳动条件等优点得到了广泛应用。掌握好这项施工技术是桥梁施工中必须具备的。