1、特大桥灌注桩基础的施工技术以及施工质量控制方法摘 要: 根据我国很多大桥钻孔桩工程施工经验,就旋挖钻孔桩施工工艺、施工要点、质量控制要点等相关内容进行总结,归纳了旋挖钻机施工方法的优点，以推广旋挖钻机施工方法的应用。旋挖成孔工艺是利用筒式钻头底部的斗齿，切削土体，并压入容器内，然后由钻杆提出筒式钻头，如此循环完成成孔作业。因此，旋挖钻机的成孔率速率大大提高。关键词: 旋挖钻机；桩基；施工；控制方法 中图分类号：TU753 文献标识码：A 文章编号： 1 引言 灌注桩基础是公路桥梁构造物经常采用的基础结构，常用的成孔方法有人工成孔、冲抓钻机成孔、冲击钻机成孔、旋挖钻机成孔等。我们在麦喀高速公路桥
2、梁桩基施工和新疆乌市田字路 2 期中，选择静态泥浆护壁旋挖成孔工艺，本工艺采用旋挖钻机用钻头将孔内渣土直接取出，并同时加注提前制备的泥浆护壁。该法不仅成孔速度快，且有沉渣厚度小、可提高孔口水位和加强泥浆护壁等有效措施，防止塌孔和缩孔、造价低等优点。 随着高速公路的快速发展,钻孔灌注桩在公路桥梁基础中日益增多,钻孔灌注桩在桥梁基础,尤其在特大中桥应用中,越来越重要,相应地促进了桥梁钻孔灌注桩施工技术的快速发展,2012 年在麦喀高速公路叶尔羌河特大桥施工中,我公司采用雷沃 220D 中联 280C-1 型旋挖钻设备,使成孔工艺创下了新的施工记录,同时使广大工程技术人员掌握了新技术,加快了施工进度
3、,保证了工程质量。 2 特大桥灌注桩基础的施工技术 21 桩基础分类 2.1.1 按材料可分为木桩、钢筋混凝土桩、钢桩及组合材料桩等，其中钢筋混凝土桩又可分为普通钢筋混凝土桩；预应力钢筋混凝土桩；预应高强度混凝土桩；钢筋混凝土桩使用最广泛。 2.1.2 按桩的使用功能可分类竖向抗压桩、竖向抗拨桩、水平受荷桩、复合受荷桩。 2.1.3 按成桩方法可分为非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩。 2.1.4 按承载性能分为摩擦型桩和端承型桩，摩擦型桩又可分为摩擦桩和端承摩擦桩；端承型桩又分为端承桩和摩擦端承桩。 2.2 桩基的特点 关于桩基的特点，我简略介绍灌注桩中的钻孔桩和预制桩中的预制钢筋混凝土方桩和预应
4、力钢筋混凝土管桩。 2.2.1 钻孔灌注桩 灌注桩采用泥浆护壁，水下浇筑混凝土的施工工艺，桩径一般在900-2500mm 之间，它是一种非挤土性桩，目前大直径桩体较长，优点是对周围环境要求低，对邻近建筑物及管线的影响小，可以和围护桩同时施工，减少工期，可以进入贯入阻力 PS 值较大的砂土层摩擦桩，充分利用砂土层的高摩阴力，提高单桩承载力。缺点是采用现场混凝土的地下浇筑，钻孔泥浆护壁，因此成桩质量难以控制及造成环境污染。 23 特大桥灌注桩基础施工技术 桩基础由许多根打入或沉入土中的桩和连接桩顶的承台所构成的基础。外力通过承台分配到各桩头，再通过桩身及桩端把力传递到周围土及桩端深层土中，故属于深
5、基础。施工作业面在无水满足施工作业宽度的进行整平，其上铺筑戈壁料满足施工作业面及桩基施工要求。平台填高依据各个桩位的实测地面或水面标高，一般高于水位 1.2-1.5m 来保证施工正常展开。在上游开挖河道将其河水引入施工区外，在主河道进行围堰处理形成筑岛，保证高度并对主河床进行改道处理。用戈壁料进行作业面整平。 2.3.1 桩基施工 桩基础适用于土质深厚处。在所有深基础中，它的结构最轻，施工机械化程度较高，施工进度较快，是一种较经济的基础结构。 2.3.2 埋设护筒 护筒选择厚度为 3-6mm 以上的钢护筒，护筒应坚实具有一定的刚度，制作的护筒内经较设计桩直径大 0.1m，每节长度 2 米，护筒
6、埋设较深时，可采用多节护筒连接使用，接头要圆顺，满足刚度、强度及抗漏水的要求，上下护筒接头应对准，必要时可加设劲肋。节间用 30cm 长 16#短钢筋沿护筒纵向焊接。护筒顶端侧面开 30cm 方孔作为出水口。护筒埋设时要将护筒中心与桩位中心对准，其误差不大于 5cm，护筒上下要竖直，其误差不大于孔深的 1%。护筒埋设顶面应比原地面高出 30cm 左右，四周用粘土嵌填密实。 2.3.3 泥浆拌制及处理方法 钻孔泥浆采用优质粘土（或膨润土） ，也可采用孔内投放粘土方法，注水后自行冲击造浆。在灌注水下混凝土时，挤出的泥浆，可作为下一个孔桩钻孔使用的泥浆，泥浆性能指标符合下列技术要求：泥浆相对密度 1
7、.25，泥浆粘度量 28S，含沙率4%，胶体率95%，失水率30ml/30min。提高孔口水位和加强泥浆护壁等有效措施，防止塌孔、缩孔。泥浆顶标高始终高于地下（或河水）水位至少 1.5m，当在一般地层中钻孔时，泥浆相对比重控制在 1.05-1.20 左右。 2.3.4 钻孔施工 根据本工程地质情况，计划在施工时，对土质地层采用旋挖钻机成孔。旋挖钻机开钻前需对钻机平台、钻盘中心及桩位进行检查，三者应在同一铅垂线上，保证空位偏差不超过 5cm。钻进过程中，操作人员随时观察钻杆是否垂直，并通过深度计数器控制钻孔深度。钻孔作业应连续进行，钻进速度一般不宜大于 1m/min，在松散砂层，钻进速度不宜超过
8、3m/h。重复以上过程，直至钻进至设计标高。 2.3.5 清孔 终孔后，应立即进行清孔。清孔方法根据土质情况，孔底沉淀厚度要求和施工机具条件可选用换浆清孔，抽浆清孔或喷射清孔等方法进行施工。当泥浆指标达到相对密度 1.06-1.10，粘度 20-28S 时，含砂率1%后，测得孔底沉渣厚度若15cm，可停止清孔，拆除钻具，移走钻机，进行下道工序的施工。清孔过程中须保持孔内水头，防止坍孔。 2.3.6 钢筋笼制作与安装 钢筋笼在钢筋加工场地统一制作，考虑到吊车臂长应分段制作，分段长度以 26-28m 左右为宜。并在孔口进行焊接接长，竖向主筋在同一断面的钢筋接头不超过 50%，焊接接头长度区段内是指
9、 35d(d 为钢筋直径)长度范围内，但不得小于 500mm。钢筋笼下端制作整齐，使混凝土导管能顺利升降，防止在钢筋笼内卡住。 2.3.7 灌注水下混凝土 混凝土采用的粗、细骨料应采用级配良好的碎石、中粗砂。混凝土拌制后要保证良好的流动性，砼出仓时的坍落度要达到 160-200mm 以上。水灰比宜采用 0.5-0.6.骨料最大粒径不应大于导管内经的 1/61/8 和钢筋最小间距的 1/4，同时不应大于 20mm，为提高混凝土和易性，混凝土中掺用外加剂、粉煤灰等材料，其技术条件及掺用量通过试验确定。孔内泥浆密度达到规范要求，及时灌注水下混凝土，每根桩混凝土灌注要连续进行，不得中断。混凝土灌注开始
10、后，应连续不断地进行，并尽可能缩短拆除导管的间隔时间，及时指挥调整导管埋深，要保证导管埋置深度，一般控制在 2m -6m 左右。 桥梁基础多置于水中，故要求桩材不仅强度高，而且要耐腐蚀。在桥梁中常用的桩材为钢筋混凝土和钢材。钢筋混凝土桩的强度和耐久性均较为优，多用于较大或重要桥梁，但当遇到含盐量较高的水文地质条件，也有腐蚀问题，应采取防护措施。本人在叶尔羌河特大桥施工中为摩擦桩地质为细粉砂、流砂土质差采用了直径为 1.7m 桩长为 52m 高抗硫钢筋混凝土钻孔桩。自 50 年代以后，曾广泛采用工厂预制的钢筋混凝土空心的管桩、桩外径多为 40 和 55 厘米，如 19531954 年在武汉修建的
11、汉水铁路桥和公路桥，以及 60 年代修建的南京长江桥引桥的大部分基础均采用这种桩基。此外,钢筋混凝土钻孔灌注桩(也称钻孔桩),近几十年在世界范围内发展很快，如 1972 年在中国山东北镇建成的黄河公路桥,采用直径 1.5 米、最大入土深达 107 米的钢筋混凝土钻孔桩;70 年代末在阿根廷建成跨巴拉那河的两座斜张桥,全部采用直径达 2.0 米，最大入土深达 73 米的钢筋混凝土钻孔桩。至于钢桩主要是钢管桩及 H 形钢桩,其强度甚高,在土中穿透能力强,在工业发达国家使用较多，在中国有少数桥梁（如上海黄浦江桥）也使用过。 3 施工质量控制方法 3.1 钻孔施工质量控制 灌注桩是一项地下施工工序多,
12、精确度高,质量要求高,施工时间短,工作连续不间断的一种地下隐蔽工程,要保证工程质量,在施工前应根据施工项目质量计划的组织方案从严要求,合理地安排施工流程,以便指挥现场施工。 灌注桩成孔后应逐孔进行检测，检测内容包括空位偏差、孔深、孔径、孔的垂直度、空底沉渣厚和浇筑混凝土前孔内泥浆的主要指标等。钻机施工过程中保证泥浆面始终不得低于护筒底部,保证孔壁稳定性。钻孔过程中根据地质情况控制进尺速度:由硬地层钻到软地层时,可适当加快钻进速度;当软地层变为硬地层时,要减速慢进;在易缩颈的地层中,应适当增加扫孔次数,防止缩颈;对硬塑层采用快转速钻进,以提高钻进效率;砂层则采用慢转速慢钻进并适当增加泥浆比重和粘
13、度。掌握钻孔施工的质量控制方法防止出现钢护筒变形，坍孔、偏孔、卡孔、埋孔等现象的发生 3.2 灌注桩砼质量控制 3.2.1 材料的质量控制 根据试验检测选用合格的材料,主要材料水泥、钢材必须有产品合格证,砂、石材料进场时都需进行检查验收,使用时仍需进行严格试验,以确保原材料的质量。工地试验室严格把关配合比,并做好现场施工检测。 3.2.2 配合比的控制 钻孔灌注桩水下砼使用导管灌注,现场的配合比要随水泥的品种,砂、石规格及用水量的变化而进行调整。为使每个工作的施工配合比都能准确无误,施工现场选用生产量高的 1000 型拌和站生产砼混合料,1000 型砼拌和站各项功能全部电脑操作,其特点是:计量
14、准,生产能力强,产量高,适用于砼用量大的结构工程,施工中各项技术指标自动控制,准确无误。现场施工各项技术指标经试验检测全部达规范要求,每道工序存有详细技术资料,可存档保存,各项施工原始记录齐全。 3.2.3 坍落度控制 施工现场试验员跟踪把关,在灌注砼时不定时加强对坍落度的控制,砼坍落度采用 18 cm20 cm 为宜。当灌注至距顶点标高 8 m10 m 时,及时调整砼坍落度,降低到 12 cm16 cm 以提高砼的强度。 4 结语 综上所述,钻孔灌注桩的整个施工过程都是隐蔽工作,每道工序都必须从严要求,保证施工质量,任何一道工序出现问题都将带来严重的后果。因此,要保证钻孔灌注桩的施工质量,必
15、须选择先进的设备,合格的施工人员,严格把握每道工序质量,现场指挥人员应具备周密的组织协调能力,以及高度的责任心,各部门全面配合,只有到精益求精,才能保证结构工程质量。同时，通过对我国大桥钻孔灌注桩基础施工研究发现,旋挖钻机施工方法具有施工质量可靠、成孔速度快、成孔效率高、适应性强、环保等优点,从而显著地提高工程施工效率和工程质量。在合理选取施工方法与施工工艺的同时,能最大限度地节省物力,财力,人力等资源,对企业效益和社会安全具有双赢意义。 。 参考文献： 1赵志缙,应惠清. 建筑施工M . 上海: 同济大学出版社,2005 :32234. 2罗骐先. 桩基工程检测手册 M . 北京:人民交通出版社,2003 :46247. 3李会宁. 旋挖成孔灌注桩的施工工艺及质量控制J . 山西建筑,2008 ,34 (11) :1292130. 4马小峰.浅谈软土地基处理方法J.山西建筑，2008. 5杨峰.软弱地基处理方法的运用J.工程建设与档案,2003.
