桥梁桩基中冲击钻钻孔灌注桩施工技术

时间：2024-07-28

肖志国

（福建海峡人力资源股份有限公司厦门分公司，福建厦门 361000）

0 引言

冲击钻钻孔灌注桩施工技术是桥梁桩基建设中常用的一种重要技术，该技术具有钻孔速度快、施工受限较小、钻孔质量能够得到充分保证的多项优势，所以在桥梁建设工程中的应用日益广泛。冲击钻钻孔灌注桩技术对于施工水平要求较高，需要严格按照施工工艺流程进行，从而保证桥梁桩基整体施工质量。本文结合厦门市某桥梁工程的具体案例，对冲击钻钻孔灌注桩的应用方法进行详细介绍，希望能够对我国桥梁工程建设行业有所帮助。

1 工程案例

本次桥梁工程位于我国厦门市地区的某段市政道路中，线路总长度为2.57km，线路全段建设有一座大型桥梁，总长度为453.08m。因为该桥梁所处区域的地质情况较差，存在部分软土层和沙土层，为了保证施工质量，结合前期现场勘察资料，技术人员设计采用冲击钻钻孔灌注桩施工技术，该桩基施工技术符合现场环境要求，能够有效提高本次桥梁工程整体质量。按照该桥梁建设的基本情况，冲击钻钻孔灌注桩施工工艺流程：初步放样→筑岛回填→桩位放样→埋设护筒→桩机定位→桩位复测→钻孔→成孔检测清孔→钢筋笼安装→导管安装→二次清孔→混凝土浇筑→破桩头。

2 冲击钻钻孔灌注桩施工技术的具体应用

2.1 初步放样施工技术和筑岛

在该桥梁工程正式开展前，需要将施工区域的排水、施工便道以及桩基周围地上、地下障碍物等进行相应地处理，保证施工现场环境质量及场地的平整坚实，并对桥梁现场进行换填，将其平整压实，从而确保施工机械设备能够顺利进出施工现场，保证钻机能够处于平稳的运行状态，之后按照控制点复测报告所提供的导线点和水准点采用全站仪和水准仪进行准确定位，确保初步放样定位准确性，桥墩中线在桥轴线方向中的位置误差不能超过±10mm，否则会影响后续的施工质量，定位后将其成排成列进行放样，放样后采用钢尺对其进行核对，确保所有放样点位准确，避免对后续的施工造成影响。在筑岛方面，因为本次桥梁施工现场为浅水，所以通过草袋围堰的方式进行筑岛，填充采用普通中粗砂，筑岛高出水面2cm，高出桩顶高程1m 以上。

2.2 护筒埋设施工技术

护筒埋设是本次桥梁桩基工程中的重要环节，具有导向和定位等作用，靠护筒内的水位和泥浆比重使孔内水压超过外部水压，从而能够防止塌孔问题出现，本次工程中所采用的护筒内径超过桩径约300mm，护筒顶高度应超出地面0.3m 以上，钢护筒壁厚15mm，采用Q345 钢板卷制，高度在2～4m 范围内，如遇不良地质可适当加长护筒埋深。

2.3 钻孔施工技术

在泥浆的配置方面，泥浆质量能够直接影响钻孔施工质量，本次工程中对泥浆配置进行全方位把控，配置的高质量泥浆在长期停转的情况下不会产生过量的沉淀物，同时能够使孔壁形成具有一定黏性和密度较大的泥层，泥层能够防止孔内泥浆渗透，从而减少孔内水头降低速度，提高孔壁稳定性，是提高钻孔施工质量的有效方式，能够对钻孔起到良好的保护作用。其次，在采用冲击钻钻孔灌注桩施工技术过程中，钻机就位前需要对冲击钻及其他设备进行检修，防止钻机和其他设备存在质量问题，如果发现存在问题需要立即对其进行维修；钻机及其他设备准备完成后，需要保证设备平稳，不能出现沉降或位移等问题，从而确保开孔位置准确性；冲锤所用钢丝绳和钢护筒的中心误差需要控制在±1cm 之内，升降锤头时必须保证平稳缓慢，不能与护壁和孔壁产生碰撞，否则会导致护壁和孔壁被破坏；钻孔作业必须保证具有连续性，并对钻孔过程进行记录，钻孔完成后需要对沉孔质量和泥浆效果进行检测，从而防止出现质量问题，当发现存在质量问题时需要立即更正，并随时补充新的泥浆，能够有效避免孔壁坍塌等问题出现；在钻孔过程中，本次工程每冲完1～2m 对钻孔直径和竖直度，并密切关注地层的变化情况，当发现问题时，应立即停止冲击，并采取有效措施。

2.4 成孔检测和清孔技术

首先，在成孔检测方面，本次工程中成孔检测包括钻孔的中心位置、倾斜度、钻孔底部标高、钻孔深度、钻孔直径以及护筒顶部标高等，钻孔中心位置控制在施工方案要求的±5cm 之内，倾斜度小于要求规定1%，钻孔深度超过设计要求，整体钻孔质量合格。其次，在清孔技术方面，在确保成孔质量合格后开展清孔施工，本次桥梁工程中清孔采用换浆法清孔，清孔指标包括钻孔内的泥浆性能以及沉渣厚度等，必须保证经过清理后的各项指标符合设计要求，才能够保证钻孔施工质量；钢筋笼安装及导管安装完成后，立即开展第二次清孔处理，从而确保能够全部符合要求。

2.5 钢筋笼安装技术

对于钢筋的进场要进行验收工作，进行一定的外观检查、力学性能试验、焊接试验、机械连接试验，做到保证质量和尺寸符合规定的要求。

在钢筋笼焊接制作环节，需要保证纵横钢筋交叉点焊接，确保钢筋笼焊接质量，并根据施工设计要求，每2m 设置不少于4 个水泥砂浆保护层，水泥砂浆块采用桩基同强度砂浆制作的，防止钢筋笼安装时出现碰撞问题；在钢筋加工厂将钢筋笼分节制作完成后，运输至施工现场，需要吊车将钢筋笼吊起，在确保清孔质量后，需要吊车将钢筋笼吊起，将钢筋笼分节安装在桩内，并采取相应的保护措施，安装速度需要保持匀速缓慢，防止钢筋笼因碰撞出现变形问题。安装时需要准确对准钻孔中心位置，采用专用吊车进行安装，安装速度保持匀速缓慢，从而能够保证钢筋笼安装施工质量。钢筋笼安装过程中，需要确保钢筋笼安装规范，防止出现失误操作或不符合规定的操作，从而能够有效避免钻孔塌陷问题发生。

2.6 导管安装施工技术

本次工程中采用300mm 钢导管，在安装前对钢导管的水密性、承压性以及接头抗拉进行检测，确保全部符合标准后开展安装施工。在钢导管安装作业时，保证导管处于钻孔中心位置，且需要在混凝土灌注前开展升降试验，使钢导管能够安装在居中位置，导管安装需要保持匀速缓慢，避免出现钢导管卡在钢筋骨架或与孔壁产生碰撞，导管安装距离钻孔底部30cm 时停止[1-3]。

2.7 灌注水下混凝土施工注意事项

灌注水下混凝土是本次桥梁桩基工程中的重要基础工序，需要在确保成孔质量和清孔处理合格后开展；混凝土灌注之前，应先检查其坍落度与温度。其中，坍落度应保持在180～220mm 范围内，温度不能低于5℃。后续到达浇筑点的每车混凝土都应检查。第一批混凝土的用量需要确保导管初次埋深口1m 与填充导管底部的实际要求。混凝土搅拌运输到灌注区域时需要对其均匀性和坍落度进行检测，防止出现混凝土质量不合格的问题，如果发现混凝土质量不能满足实际要求，则需要对其进行二次搅拌，二次搅拌如果还不能达到要求则不能使用，需要更换新的混凝土；在第一批混凝土灌注到钻孔底部后，需要对钻孔内的混凝土结构面高度进行检测，其高度不能超过导管埋深要求，在高度符合规定的情况下正常灌注即可；灌注水下混凝土开始后需要保证施工连续性，不能中途停止施工，否则会对已经灌注的混凝土质量造成影响；导管在提升的过程中，必须保证轴线竖直且位置需要居中，缓慢提升导管，如果导管法兰与钢筋骨架相撞，则需要移动导管使其脱离钢筋骨架后移动到钻孔中心位置。当导管提升到法兰接头露出钻孔以上一定高度时，将第一节和第二节导管进行拆除，此时需要停止灌注施工，将漏斗去除，重新卡牢井口的导管，之后将导管接头的螺栓松开，将吊钩挂在等待拆除的导管上部，当螺栓拆除后将导管吊起并缓慢下放，将漏洞重新插到井口导管内部，对位置进行核对，之后继续开展灌注施工。为了全面保证灌注施工质量，当灌注达到桩基顶部一定高度时，需要减少灌注施工时间，并对钻孔进行清理[4-5]。

2.8 破桩头施工技术

本次桥梁工程中，采用风钻机进行破桩头施工，破桩施工指导桩头达到标准设计高度，并需要保证钢筋完整性，同时需要确保桩头平整、整洁，并注意防止对桩基非清除部分的损坏与振动，按设计要求对每根桩进行声测法检测。

2.9 桥梁桩基施工常见质量问题与预防处理

（1）冲击钻孔偏斜。钻孔中遇有较大的孤石或探头石，在软硬地层交界处岩面倾斜较大，桩机所用冲锤偏心大或者掉齿，桩机未安装水平或产生不均匀沉陷、位移。

预防处理措施：桩机安装就位前对软弱地基进行换填，桩机每侧使用双排枕木并均匀着地，施工有轻微下沉时，应及时调整至水平。冲孔过程中应经常检查锤牙、锤体是否完好，确保冲锤不偏心及不掉齿；当岩面倾斜度较大时，可以往孔内回填硬度与岩面接近的片石或碎石，回填高度不小于岩面0.5m 以上，采用低锤密冲，反复校正，直至将岩石面修平为止；当冲孔过程中，出现孤石或探头石时，回填碎石或将冲击钻冲锤调整至探头石的较高侧，冲锤冲程提至2m 以上猛击探头石，直到破碎后马上改为低冲程;由冲锤原因导致孔斜时，应补焊好冲锤锤齿。

（2）孔壁坍塌。护筒埋置较浅，护筒底部土层厚度不足，出现漏水；孔内漏浆或清孔时没有及时补充浆液，导致孔内水头高度不够，外部水压大于孔内水压；冲击钻的冲锤或安装钢筋笼时对孔壁造成碰撞，泥浆的相对密度过小，水头对孔壁的压力小，在软弱地质层中冲孔进尺过快或未及时变动泥浆的密度；清孔之后未能及时进行灌注混凝土，冲孔过程时停锤时间较长，孔内水头未能保持在孔外水位线2m 以上，降低了对孔壁的压力。

预防处理措施：根据地勘资料，对不同的地质情况，调整合适的泥浆比重和冲孔速度；埋置护筒时，周围及底部应用黏土夯实；在升降冲锤或安装钢筋笼时，尽量保持竖直，不要碰撞孔壁；冲孔施工时禁止大型设备或车辆通过。成孔及时清孔后，应尽快灌注混凝土；如果只是轻微塌孔，可采取加大泥浆比重，提高孔内泥浆水头，增大孔内压力；如果塌孔发生在孔口时，可采取接长护筒，护筒周围采用黏土重新夯实，重新开始冲孔；如果发生严重塌孔时，采用砂类土或掺入不小于5%水泥的黏土回填，待回填物稳定后，选用小冲程及低速重新进行冲孔。