钻孔灌注桩的施工质量控制

2011-08-15冯小花

山西建筑 2011年5期

冯小花

1 施工前的准备

1.1 钻孔灌注桩施工方案的审核

根据设计图纸、地质报告、现行规范标准以及现场勘查结果，审查施工方案的编制依据、施工工艺流程、技术指标、安全措施等内容是否符合要求。根据工程土质情况、桩基直径、桩长选用合适的机械，唐河大桥设计为8跨 25m预应力混凝土先简支后连续箱梁桥面结构，总长度为 206m，上部结构采用装配式部分预应力混凝土连续箱梁，下部结构桥墩柱式墩、灌注桩基础;桥台采用肋板台，灌注桩基础，设计桩径为1.5m，桩长为40m。工程地质为河床1m～5m为粘土和亚粘土，以下5m～15m为淤泥质土，中间夹有 3m～5m中粗砂夹层，16m～20m为中砂层，21m～48m含粗砂约 10%的亚粘土。根据桥位所在的地质情况，采用回旋钻机进行施工作业。现以GPS100型回旋钻机成孔为例，其主要施工工艺流程为:场地平整→孔位测定→护筒埋置→钻机就位→开钻成孔→提钻→第一次清孔→检孔→钢筋笼吊放→下导管→第二次清孔→水下混凝土灌注→提拔导管→成桩。

1.2 根据施工方案检查施工准备情况

检查灌注桩使用水源，泥浆循环系统应设置沉淀池、泥浆池;导管应检查其出厂合格证并做水密性承压试验;灌注混凝土的料斗尺寸应与方案中初灌量的要求相符合;原材料应按规范要求严把质量关，杜绝不合格材料使用于工程;督促承包商按照一放二复的测量程序实施放样复核工作，确保桩位的偏差符合规范要求;钻机就位前，检查护筒埋设高度、位置是否满足设计要求;钻机就位后，检查其水平、稳固情况;钻杆应保持铅垂线，成孔时应适当抽检进、出泥浆指标，发现超标时及时调整;施工单位须配备专职记录人员，及时记录成孔过程中的各项参数，记录必须真实、准确。

1.3 埋置护筒

本桥护筒采用钢板制作，满足坚固、耐用、不易变形、不漏水、装卸方便并能重复使用的要求。护筒直径为 1.5m，每节长度为2m。

护筒的作用:1)固定桩位，并作钻孔导向;2)保护孔口，防止孔口土层坍塌;3)隔离孔内孔外表层水，并保持孔内水位高出施工水位以稳定孔壁。

护筒埋置需注意的事项:1)护筒平面位置埋设准确，偏差不大于50mm，护筒顶部标高应高出地下水位和施工水位1.5 m～2.0m。护筒溢浆口应高出地面 0.2m～0.3m，护筒底应低于施工最低水位，一般低于0.1m～0.3 m即可。本桥护筒埋置深度为 3m。2)制备泥浆。根据本桥所在位置的实际情况，拟在 0号台、1号墩、3号墩和4号墩、6号墩和7号墩之间的位置修建三个泥浆池。泥浆最好采用优质纯粘土或膨润土;若没有好的纯粘土或膨润土，或者远运都困难，可掺配少量添加剂改善泥浆的性能。泥浆在钻孔中的作用:在孔内产生较大的静水压力，可防止坍孔;泥浆向孔外土层渗漏，在钻进过程中，因钻头的作用，孔壁表面形成一层胶泥，具有护壁作用，同时将孔外水流切断，能稳定孔内水位;泥浆比重大，具有挟带钻渣作用，利于钻渣排出。泥浆比重在1.05～1.10之间，由于本桩基于粘土及砂层相间的土层中，采用粘土作泥浆，泥浆比重为1.10左右。粘度在16 Pa/s～25Pa/s，含砂率不大于 4%。3)安装钻机。钻机是钻孔、吊放钢筋笼、灌注混凝土的支架。在钻孔过程中，成孔中心必须对准桩位中心，钻机必须保持平稳，不发生位移、倾斜和沉陷。钻机安装就位时，应详细测量，底座用枕木垫实塞紧，并在钻进过程中经常检查。

2 钻进成孔

钻机就位前，应对钻孔前的各项准备工作进行检查，包括机具设备的检查和维修。根据地质资料，每墩绘制钻孔地质剖面图，挂在钻机台上，以便对每个钻孔的不同土层选用适当的钻头、调整钻进速度和合适的泥浆。钻机就位后，应认真调平对中，要求转盘中心同钻架上的起吊滑轮在同一铅垂线上。钻进开始时，应低速慢进，当达到一定深度时，可采用中速钻进，但遇砂层时，应放慢钻速，并适当提高泥浆稠度。利用钻锥不断地提锥、落锥旋转反复冲击孔底及调土层，把土层中粘土泥砂挤向孔壁或打成碎渣，钻渣悬浮于泥浆中，并通过泥浆泵的循环作用，使钻渣溢出。严格控制和保持孔内水头稳定，高出地下水位或施工水位 2m以上，以增加0.2 kg/cm2以上的静水压力，保护孔壁稳固。这样，可以降低护壁泥浆液比重，减少泥浆消耗，并能提高钻孔进尺速度。根据实验资料和钻孔实践经验，正循环钻孔，泥浆液比重采用1.15，反循环钻孔，泥浆液比重采用1.1时，可以使钻孔桩施工获得满意的结果。在钻进过程中要经常检查，如稍有倾斜或位移，应及时纠正，使成孔后的铅垂度不超过 1/100。

成孔注意事项:

1)在易塌方的地层，水头控制在 1.8m以上，并适当加大泥浆比重，经常检查孔内水位和泥浆比重。2)钻进过程中，起落钻头不宜过猛或骤然变速，防止撞孔，为保证成孔的垂直度，钻杆不能全部放松，任钻头自由转动，应始终保持 20%～30%的拉力。3)淤泥质粘土、亚粘土及粉土采用不同的钻速、钻压和泥浆比重。4)钻孔过程中，始终保持孔内外的水位差和泥浆浓度，以起到护壁固壁作用，防止坍孔。5)钻孔过程中，应经常检查孔内有无异常情况，钻架有无倾斜，各部连接是否松动。6)钻孔完成后，对孔径孔深进行检查，孔底锅形部分不计入孔深，合格之后进行清孔，主要采用换浆法清孔，用新鲜的泥浆换除孔内含有沉渣的泥浆，以确保孔内沉淀小于容许范围，不允许以加深孔深的办法代替清孔。

3 清孔及吊放钢筋笼

3.1 清孔

为保证钻孔桩质量和提高支承能力，在灌注桩体混凝土之前，对已钻成的桩孔必须进行清孔。清孔的方法:换浆清孔。钻孔完成后不再进尺，继续循环换浆清渣，直至达到清理沉渣满足要求。另外还有抽浆清孔和换浆清孔的方法，根据实际情况采用适合的方法。

清孔注意的要点:1)必须保持孔内水头高度，保持静水压力不变，保护孔壁稳固;2)灌注混凝土前孔底沉淀厚度不大于设计规定;3)不得用加深孔底的方法代替清孔。

3.2 吊放钢筋笼

清孔完毕，经测深、孔径和竖直度检查符合要求后，即进行插放钢筋笼。钢筋笼的尺寸、制作、电焊质量严格按设计图纸和“技术规范”的要求。

钢筋笼在岸上集中分节预制，每节长度7m～8m，设专人负责，确保钢筋骨架的几何尺寸和绑扎质量。为保证在运输过程中不变形，钢筋笼内用十字支撑加固。钢筋笼用汽车吊或钻机吊入孔内，在孔内焊接接长，并保持上下节在一条轴线上。钢筋笼下到设计标高后，用钢筋将其与护筒或平台连接牢固，防止钢筋笼发生掉笼或浮笼现象。插放钢筋笼要认真对中，保证桩壁混凝土保护层的厚度及钢筋笼标高符合设计要求。

4 灌注水下混凝土

钢筋笼插放完毕，经测深检查孔底沉淀物符合要求后，安装导管，可进行水下混凝土灌注工作。采用直升导管法，导管内径为30 cm的钢管，壁厚4mm，每节2m，另有调整节，长度0.5m～1.0m，根据孔深确定导管长度。导管在使用前要对其规格、质量和拼接构造进行闭水和承压试验。要求闭水试验时的压力应不小于灌注混凝土时导管壁可能承受的最大压力。导管两端用法兰盘及螺栓连接，并垫橡皮圈保证不漏水。在浇筑混凝土前必须检查导管的密封性，确保导管密封不渗水。

灌注混凝土时，在漏斗颈部设置一个隔水木球栓，下面垫一层塑料布，球栓由细钢丝绳栓住挂在横梁上，当混凝土在漏斗内贮存满时，即把木球栓向上拔出，此时混凝土压着塑料布垫层与水隔绝，并挤走导管内的水，使漏斗内的混凝土顺利地通过导管并从导管底部流出，向四周和上面挤开，减少了混凝土与水的接触，以保证水下混凝土的质量。

导管插入钻孔内，下口离孔底0.2m～0.3m，上口通过提升机挂在专设的型钢横梁上并与贮存混凝土的漏斗连接，形成一条灌注水下混凝土的作业线。漏斗用钢制，漏斗加储料槽其大小应能满足在孔底将导管埋入混凝土大于 1m高的容量。

当混凝土数量备足后，及时剪球封底，灌注应连续进行，不得间断。混凝土的运送采用混凝土输送车或输送泵送到桩位，进行水下混凝土的灌注时，必须连续进行，不得中途中断，导管接头不得漏水或进空气;提升导管时，不得摇动，要维持孔内静水状态，要保证导管底部埋入混凝土不少于 2m～6m，并不得进水。灌注完成后的钻孔桩桩顶应比设计高度至少高出 50 cm，以便截除桩头软弱层混凝土后，能保证截面处混凝土具有良好的质量。浇筑过程中，孔内溢出的泥浆引流至泥浆池内，经处理再利用，废浆按工程师指定运到废浆地点及适宜地方。