张卫聪

(广西路桥工程集团有限公司，广西 南宁 530001)

0 引言

公路桥梁工程施工环境复杂，技术与质量要求高，周期长，施工风险大。在施工中，要严格按照我国现行《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)中的技术实施流程进行作业，严格从桩位控制、制作、沉放与定位护筒、设置泥浆池、制备泥浆、冲击成孔、检孔及清孔、制作及吊放钢筋笼、水下混凝土灌注等环节控制施工质量，减少施工质量通病。

1 工程概述

本案例工程为某“两隧一桥”控制性工程，桥梁为连续预应力悬灌混凝土箱梁，三跨(55+100+55)m；其中，桥梁下部结构主墩采用桩径为2.5 m的高桩承台钻孔桩基础设计，水位深度达17 m，每墩6桩，共2墩。

本桥梁1#墩表面无覆盖层，山体岩面倾斜43°；2#墩表面为薄覆盖层，基底坡度为26°，承台下水深12 m。因两承台距河岸较近，故库区水位会影响浮式平台作业，导致其一侧搁浅，由此将降低浮动平台施工质量。为了克服施工困难，本工程拟分别采用钢管桩固定平台与钢吊箱进行桩基施工及承台混凝土施工。

2 施工技术工艺及质量控制

公路桥梁工程钻孔灌注桩施工技术工艺流程如下：

2.1 控制桩位

对全桥导线控制网进行布设，对桥梁每个墩位的详细坐标进行计算，据此测放各个桩位，然后制作高度为1.7 m的钢护筒就位安装导线架。

2.2 制作、沉放与定位护筒

护筒的主要功能是为了护臂，使孔内泥浆保持一定高度及正确引导钻孔方向，故必须制作不漏浆且筒底坚固的护筒。本工程采用厚钢板(8 mm)制作护筒，每节高度约6～8 m，内径比桩径大约20 cm，采用定位器使护筒成型。确保接缝密实，护筒圆润，设置台座接长。为了防止护筒变形，增强刚性，将一道加劲肋分别焊接于护筒上端、下端与中部外侧位置；同时，为使护筒内侧不变形，采用角钢十字撑加固；另外，将一宽30 cm、厚1 cm的钢带加焊于护筒底角处，以作刃脚。

本公路桥梁工程钻孔灌注桩施工的开端是埋设护筒。成桩、成孔质量将与护筒埋设竖直度、平面位置及底角、周边密实性、透水性密切相关。故在护筒埋设作业时，要确保测量标定时的桩位中心与护筒中心线位置对准，使护筒竖直度偏差控制在1%之内，且要求护筒埋设稳定、不变形、准确、底部不漏水，而且要保证钻孔内水头稳定。为了孔壁不坍塌，要采用其它钢护筒进行泥浆循环，产生静水压力。护筒埋设好之后，要采用预先加工好的小套筒(h=1.0 m)在水下灌输混凝土，固定水底钢护筒；同时，需要连接并固定钢桩平台与顶面，确保小套筒灌注水下混凝土时不偏移。由于1#墩所需混凝土量较大，在灌注时需在钢围堰内进行分台阶、分层及分块浇筑。对钢护筒平面位置进行确定，使其倾斜度与平面差分别≤1%及5 cm。本工程施工时采用大于桩径30 cm的钢制作外护筒。钢护筒应埋设在黏土1.0～1.5 m范围内，周围采用黏性土夯填，护筒顶应高出原地面30 cm以上。护筒埋设示意图如图1所示：

图1 护筒埋设示意图

2.3 设置泥浆池与制备泥浆

为确保钻孔时孔壁不坍塌，要采用泥浆护壁。在平台上通过驳船造浆(泥浆比重=1∶4)；钻进时，孔外水位要始终低于护筒内泥浆高度。存放泥浆时要分开，禁止在湖中排入泥浆。

2.4 冲击成孔

安装钻机后，要确保其顶端与底座稳固；同时，需确保钻孔中心与钻机起吊滑轮源处于同一铅垂线中。首先，在孔内加黏土、注水；然后，初始钻进，小冲程制浆，对钻机钻进冲程合理控制。为使刃脚处泥浆护壁坚固，要高频率、小冲程反复冲砸。当钻进至刃脚下1 m后进行正常大进尺钻进。在钻进中，要时刻注意渣样检测，结合地质情况变化调整钻进速度。连续钻进一段时间后，要将钻筒内冲渣掏出。开孔时，为使孔壁内挤入钻渣，钻进深度达4～5 m后即可掏渣。掏渣及连续钻进作业中，要注意观察，保持孔内水头稳定，及时发现异常及时处理，然后对钻孔过程进行记录保存。当钻孔冲击至设计高度后，还需对钻孔倾斜度、深度与孔径大小等进行复核检查。经监理工程师检查确定后，方可进入下一道工序。

2.5 检孔及清孔

钻孔作业完成后，要采用由Ⅱ级钢筋制作的外径、长度均符合要求的检孔器对钻孔垂直度与孔径大小等指标进行检测。清孔作业时，要采用高压风管(φ100)操作。

2.6 制作及吊放钢筋笼

要在场内制作钢筋笼，9 m一节。通过加筋成型法成型，在主筋内侧设置加劲筋。在钢筋笼制作时，要结合图纸标出主筋及加筋圈位置；焊结钢筋笼时，要对加劲筋进行扶正处理，使其任意主筋标记位与中部加劲筋标记对准，然后对主筋与加劲筋垂直度进行矫正处理。通过点焊，使全部加劲筋与一根主筋相连接。并对骨架进行转动，采用同样焊接方法，对其余主筋进行逐根焊接。最后，将骨架抬置于支架中，将盘筋套入。骨架转动时，钢筋笼不能变形，要两点起吊安放钢筋笼。当其垂直置放后，要对其垂直度进行检查；当骨架置入钻孔后，要扶正骨架并缓慢下放，然后将内撑拆除。拆除作业过程中，要防止孔内掉入内撑；当骨架下放至设计标高位置后，要使其与孔中心对应，结束钢筋笼安放工作。为了防止钢筋笼上浮，还需采用4根钢护筒与加长钢筋焊接钢筋笼顶面。

2.7 水下混凝土灌注

灌注混凝土前，需先测定孔底沉淀厚度，然后采用d=30 cm的导管及混凝土输送泵灌注混凝土。灌注作业时，要隔水采用拔球法及提升导管法进行作业。使用前，首先需对导管进行冲水试验及拼接试验，检查导管构造及质量，导管冲水试验压力应≥管壁所承受混凝土压力的1.5倍。待试验完成后，对导管尺寸进行标识及编号，并将其置入孔内，导管下口距离钻孔底25～40 cm即可，使灌注混凝土的料斗与导管上口连接，提高混凝土压力；同时，提升储料斗高度。

本工程施工时，分别设置两个容积为3 m3和7 m3的储料斗，其直径、高均为1.9 m、0.7 m，在其周边焊接两个吊装环，采用钻机起吊使导管与储料斗连接。当混凝土初灌满足要求后，即可对混凝土进行持续灌注。灌注末期，为保证水下混凝土灌注质量，要使导管顶侧高于桩顶4～6 m。当水下混凝土面灌注至设计桩顶标高1.5 m处时，要及时将漏斗及导管等设备拆除。结束混凝土灌注后，要对桩顶浮浆进行及时清理。在混凝土初凝后、终凝前，凿除至设计桩顶标高80 cm以上，然后灌清水养护。本工程水下混凝土灌注量计算方法是：

(1)

式中：D——桩孔直径(m)；

H1——孔桩底端至导管底端间距，本工程取0.4 m；

H2——导管初埋深(m)，本工程取H2>1 m；

d——导管内径(m)；

h1——导管内混凝土柱平衡导管外压力所需高度(m)。

即h1=HWγW/γC

h1=1.5×1/2.4=0.625

则本工程水下混凝土灌注量：

v≥3.14×0.2582×6.25/4+3.14×(1.8×1.1)2×1.7/4=5.556 m3

如表1所示为本工程水下混凝土灌注桩允许偏差：

表1 混凝土灌注桩允许偏差表

3 结语

钻孔灌注桩在国内大型路桥工程施工中应用非常广泛，其具有施工质量好、机械化效率高、施工简单及工艺成熟等优点。但由于采用此方法施工难以控制隐蔽工程施工量，且对环保施工要求严格，故在施工中，要对公路桥梁钻孔灌注桩施工技术工艺进行严格控制，以防断桩、夹泥、裂缝及混凝土松散离析等施工质量通病的出现。施工时，要注重对隐蔽性关键工程部位进行质量控制，减少质量缺陷与施工隐患，降低施工成本，提高工程施工效益。