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1、1浅谈钻孔灌注桩施工工艺及质量控制前言这次实习的项目是在中铁二十五局新建长沙至昆明铁路客运专线湖南段 CKTJ-1 标段二单元湘潭市铁家湾，主要为跨越池塘、冲沟和道路而设。中心里程DK54+155.15，孔跨式样为 3-24m 双线简支箱梁+49-32m 双线简支箱梁+1-(40+64+40)m 双线连续箱梁。全桥长 1827.20m。DK54+405 处水渠与线位夹角约131，渠宽约 25m，采用 1-(40+64+40)m 连续梁跨越；桥址区属湘江 级阶地低缓丘陵地貌，桥梁穿越山体凹地，地形起伏较大。覆盖层厚度较大；凹地多辟为水田或旱地，零星分布水塘；两侧山体坡度较缓，呈低圆丘形，植被较发
2、育，主要分布杂草及树木，未见基岩裸露，属构造溶蚀剥蚀丘陵碳酸盐岩区，地形坡度一般为30以下。场地类别为类，场地土类型为软弱土中软土。桥位覆盖层较厚、为软弱土中软土，施工工后沉降不易控制，主跨连续梁施工难度大，是本管段的重、难点和控制工程。钻孔灌注桩由于对各种条件的适应性、施工简单易操作且设备投入一般不是很大，因此在各类工程中得到广泛应用。但是由于钻孔灌注桩的施工大部分地面以下进行，其施工过程无法直接观察，成桩后也不能直接开挖验收，它又是最容易出现质量问题的一种基础形式。分析钻孔灌注桩在施工过程中可能发生的事故，进行必要防范是保证钻孔灌注桩成桩质量确保基础工程安全的重要措施。以下从几点谈谈钻孔灌
3、注桩的施工工艺及在施工过程中遇到的问题和处理方法。21钻孔灌注桩的类型及优缺点凡以机械回转钻进成孔，然后向孔中灌筑混凝土或钢筋混凝土所成的桩，都叫做钻孔灌注桩。 1.1 钻孔灌注桩的类型（一）按照成孔特点，可分为正循环回转钻进、反循环回转钻进、无循环螺旋钻进三大类，各大类均有其自身的适用范围。(1)正循环回转钻进成孔：适用于粘性土、粉土、砂土、碎石类土、强风化岩及软岩等，成桩直径5002200mm。针对不同地层可采取不同钻头钻进，实现不取芯或取芯钻进，钻进效率高。缺点是在卵漂石层中钻进困难；钻孔直径大时，坍塌地层护壁困难，泥浆放量大。(2)反循环回转钻进成孔：适用于粘性土、粉土、砂土、碎石类土
4、、强风化岩及软岩等，成桩 500-2200mm。钻进粉细砂、卵砾石、粘性土、粉土效率高、进尺快；可使用清水钻进，靠水柱压力保持孔壁稳定，排渣彻底、孔底干净、钻进效率高，钻头消耗少，对大口径较深的孔钻进有利；缺点是对含水层有抽吸作用，水量消耗大，特别是漏水情况容易引起坍孔。(3)无循环螺旋钻进成孔：适用于地下水位以上的填土、粘性土、粉土、中等密度以上的砂土等，成桩300-800mm。对均质的粘性土、粉土、砂土钻进效率高，不使用冲洗液，无泥浆污染、噪音小、振动小，可在狭窄场地施工，成本低，消耗材料少，缺点是不适宜大粒径卵砾石、漂石、岩石施工。一般桩径较小，单桩承载力低。（二）按桩径大小分，可分为如
5、下几种：(1)小桩：由于桩径小，施工机械、施工场地、施工方法较为简单，多用于基础3加固和复合桩基础中（如：树根桩） 。(2)中桩：成桩方法和施工工艺繁多，工业与民用建筑物中大量使用，是目前使用最多的一类桩。(3)大桩：桩径大且桩端不可扩大，单桩承载力高，近 20 年发展快，多用于重型建筑物、构筑物、港口码头、公路铁路桥涵等工程。1.2 钻孔灌注桩的特点(1)优点：适应性广，适合在各种地层中施工，桩长、桩径选择范围大，单桩承载力高，与预制桩相比，可节约钢材，降低成本，施工噪音小，适合在建筑密集的市区施工。(2)缺点：施工工艺比较复杂，影响质量的因素较多，施工质量难以控制，排污量大有时难以处置。(
6、3)特点：1)振动小，噪音低；2) 单桩承载力大，与直孔桩相比工程造价低；3)工艺技术可靠，工程质量好。钻孔扩底灌注桩的施工大部分是在水下进行的，其施工过程无法观察，成桩后也不能进行开挖验收，施工中任何一个环节出现问题，都将直接影响到整个工程的质量和进度，(4)施工中的关键工序：1)扩底及扩底钻进；2) 清孔；3)钢筋笼制安；4) 混凝土的浇灌等，采取有效的施工技术对桩基施工质量加以控制，力争将隐患消除在成桩之前，确保桩基施工质量合格。42主要施工工艺及方法2.1 施工方案本标段桥涵桩基础处理使用钻孔桩。由于征地拆迁比较困难，计划采用 8 台SJ-30 型旋挖钻孔桩机进行钻孔桩工程的施工。钻孔
7、桩将尽早安排施工，施工中设备分布要均匀合理，不要相互干扰。52.2 工艺2.3 施工方法2.3.1 施工准备钻孔场地应根据地形、地质、水文资料和桩顶标高等情况结合施工技术的要求，6须作准备工作如下：首先确定钻孔桩位：按照基线控制网及桩基设计坐标，用全站仪精确放出桩位。钻孔场地在旱地且施工期间地下水位在原地面以下大于 1m 者，应平整场地，清除杂物，更换软土，夯填密实。钻机座不宜直接置于不坚实的填土上，以免产生不均匀沉陷。修通旱地位置便道，为施工机具、材料运送提供便利。钻孔场地在浅水时，宜采用筑岛法。岛顶面通常高出施工水位 0.751.0m 。筑岛面积按钻孔方法、设备大小等决定。2.3.2 泥浆
8、制备在黏性土中钻孔，可利用孔内原土造浆护壁。钻孔施工时随着孔深的增加向孔内及时、连续地补浆，维持护筒内应有的水头，防止孔壁坍塌。桩孔砼灌注时，孔内溢出的泥浆引流至泥浆池内，利用于下一基桩钻孔护壁中。2.3.3 埋设护筒钻孔前设置坚固、不漏水的孔口护筒。护筒内径大于钻头直径，使用旋转钻机钻孔比钻头大约 20cm，护筒顶面高出施工水位或地下水位 2m，埋设钢护筒，护筒内径比桩径大 20cm，还需满足孔内泥浆面的高度要求，在旱地或筑岛时还高出施工地面 0.2-0.3m。护筒埋置深度符合下列规定：河岸上，黏性土不小于 1m。当表层土松软时，将护筒埋置到较坚硬密实的土层中至少 0.5m。河岸上埋设护筒，
9、在护筒四周回填黏土并分层夯实；护筒顶面中心与设计桩位偏差不大于 5cm，倾斜度不大于 1%。水中用锤击、加压、振动等方法下沉护筒。护筒埋入河床面以下 1m；水中平台上按最高施工水位、流速、冲刷及地质条件等因素确定埋深，必要时打入不透水7层。在水中平台上下沉护筒，由导向设备控制护筒位置。护筒顶面中心与设计桩位偏差不得大于 5cm，倾斜度不得大于 1%。2.3.4 钻机就位及钻孔1 钻机就位前，应对钻孔各项准备工作进行检查。钻机安装后的底座和顶端应平稳，在钻进中不应产生位移或沉陷。就位完毕，施工队对钻机就位自检。 2 钻孔前，按施工设计所提供的地质、水文资料绘制地质剖面图，挂在钻台上。针对不同地质
10、层选用不同的钻头、钻进压力、钻进速度及适当的泥浆比重。 3 钻孔作业应分班连续进行，填写钻孔施工记录，交接班时应交待钻进情况及下一班应注意事项。应经常对钻孔泥浆及钻机对位进行检测，不符合要求时，应及时改正。应经常注意地层变化，在地层变化处应捞取样渣保存。4 钻孔过程中应观察主机所在地面和支脚支承地面处的变化情况,发现沉降现象及时停机处理。因故停机时间较长时，应将套管口保险钩挂牢。5 当钻孔深度达到设计要求时，对孔深、孔径、孔位和孔形等进行检查，确认满足设计要求后，立即填写终孔检查证，并经驻地监理工程师认可，方可进行孔底清理和灌注水下混凝土的准备工作。2.3.5 清孔浇筑水下混凝土前应检查沉渣厚
11、度，沉渣厚度应满足设计要求；摩擦桩不大于20cm。如沉渣厚度超出规范要求，则利用导管进行二次清孔。82.3.6 钢筋笼骨架的制作安装2.3.6.1 钢筋骨架制作图 1 钢筋笼骨架的制作钢筋笼骨架在制作场内分节制作。采用胎具成型法：用槽钢和钢板焊成组合胎具，每组胎具由上横梁、立梁和底梁三部分构成。上横梁和立梁分别通过插轴、角钢与底梁连接，并与焊在底梁上的钢板组合成同直径、同主筋根数、有凹槽的胎模。每个胎模的间距为设计加劲箍筋的距离，即按每节钢筋骨架的加劲箍筋数量设立胎具。将加劲箍筋就位于每道胎具的同侧，按胎模的凹槽摆焊主筋和箍筋，全部焊完后，拆下上横梁、立梁，滚出钢筋骨架，然后吊起骨架搁于支架上
12、，套入盘筋，按设计位置布置好螺旋筋并绑扎于主筋上，点焊牢固，最后安装和固定声测管。2.3.6.2 钢筋骨架保护层的设置按图设计图中设有 N5 保护层钢筋，考虑到 N5 钢筋起保护作用时，接触泥土面积小，可能不能达到理想的效果。本桥考虑加设保护层混凝土预制块。绑扎混凝土预制块：混凝土预制块为 15cm20cm8cm，靠孔壁的一面制成弧面，靠骨架的一面制成平面，并有十字槽。纵向为直槽，横向为曲槽，其曲率与箍筋的曲率相9同，槽的宽度和深度以能容纳主筋和箍筋为度。在纵槽两旁对称的埋设两根备绑扎用的 U 型 12 号铁丝。垫块在钢筋骨架上的布置以钻孔土层变化而定，在松软土层内垫块应布置较密。一般沿钻孔竖
13、向每隔 2 米设置一道，每道沿圆周对称的设置 4块焊接钢筋“耳朵”：钢筋“耳朵”用断头钢筋（直径不小于 10mm）弯制而成，长度不小于 15cm，高度不小于 6cm，焊在骨架主筋外侧。沿钻孔竖向每隔 2 米设置一道，每道沿圆周对称的设置 4 个“耳朵” 。2.3.6.3 骨架的运输骨架的运输无论采取何种方法运输骨架，都不得使骨架变形，当骨架长度在6m 以内时可用两部平板车直接运输。当长度超过 6 米时，应在平板车上加托架。如用钢管焊成一个或几个托架用翻斗车牵引，可运输各种长度的钢筋笼，或用炮架车采用翻斗车牵引或人工推，也可运输一般长度的钢筋笼。2.3.6.4 骨架的起吊和就位钢筋笼制作完成后，
14、 骨架安装采用吊车吊，为了保证骨架起吊时不变形，对于长骨架，起吊前应在加强骨架内焊接三角支撑，以加强其刚度。采用两点吊装时，第一吊点设在骨架的下部，第二点设在骨架长度的中点到上三分点之间。对于长骨架，起吊前应在骨架内部临时绑扎两根杉木杆以加强其刚度。起吊时，先提第一点，使骨架稍提起，再与第二吊同时起吊。待骨架离开地面后，第一吊点停吊，继续提升第二吊点。随着第二吊点不断上升，慢慢放松第一吊点，直到骨架同地面垂直，停止起吊。解除第一吊点，检查骨架是否顺直，如有弯曲应整直。当骨架进入孔口后，应将其扶正徐徐下降，严禁摆动碰撞孔壁。然后，由下而上地逐个解去绑扎杉木杆的绑扎点及钢筋十字支撑。当骨架下降到第
15、二吊点附近的加强箍接近孔口，可用木棍或型钢（视骨架轻重而定）等穿过加强箍筋的下方，将骨架临时支承于孔口，孔口临时支撑应满足强度要求。将吊钩移到骨架上端，取出临时支承，将骨架徐徐下降，骨架降至设计标高为止。将骨架临时支撑于护筒口，再起吊第二节骨架，使上下两节骨架位于同直线上进行焊接，全部接头焊好后就可以下沉入孔，直至所有骨架安装完毕。并在孔口牢固定位，以免在灌注混凝土过程中发生浮笼现象。10骨架最上端定位，必须由测定的孔口标高来计算定位筋的长度，并反复核对无误后再焊接定位。在钢筋笼上拉上十字线，找出钢筋笼中心，根据护桩找出桩位中心，钢筋笼定位时使钢筋笼中心与桩位中心重合。然后在定位钢筋骨架顶端的
16、顶吊圈下面插入两根平行的工字钢或槽钢，在护筒两侧放两根平行的枕木（高出护筒 5cm 左右） ，并将整个定位骨架支托于枕木上。钢筋骨架的制作和吊装的允许偏差为：钢筋骨架允许偏差序号 项 目 允许偏差（mm）1 钢筋骨架在承台底以下长度 1002 钢筋骨架直径 103 主钢筋间距 104 加强筋间距 205 箍筋间距或螺旋筋间距 206 钢筋骨架垂直度 骨架长度 1%注：d 为钢筋直径（mm）112.3.7 导管安装图 2 导管安装导管采用 25-30 钢管，每节 23m,配 12 节 11.5m 的短管。钢导管内壁光滑、圆顺，内径一致，接口严密。导管直径与桩径及混凝土浇筑速度相适应。使用前进行试拼和水密、承压和接头抗拉试验，按自下而上顺序编号和标示尺度。导管组装后轴线偏差，不超过钻孔深的 0.5%并不大于 10cm，试压力为孔底静水压力的 1.5 倍。导管长度按孔深和工作平台高度决定。漏斗底距钻孔上口，大于一节
