张 亮 山西建设投资集团有限公司

1 前言

灌注桩工艺指的是，在实际施工现场通过专业机械设备进行钻孔、钢管挤土或者动用人力资源对土地进行挖掘等施工手段，对市政地基土进行成桩打孔，并在桩孔内放置钢材导管、钢筋笼，再将混凝土泥浆灌入其中做成桩柱，根据成孔的方式方法的差异，灌注桩分成沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几种类型。由于灌注桩是在水下进行的盲工工艺，无法进行勘探与检测，一旦任何一个工艺环节出现偏差，将直接导致工程质量不达标，影响工期，甚至会造成经济损失和安全隐患，所以必须将钻孔过程和水下混凝土泥浆灌注过程中出现的工程质量问题在源头遏制住，保证灌注桩施工的完成质量，避免建设过程中出现安全隐患，提高建筑效率。

2 工程概况

朔州市开发路恢河大桥位于朔州市开发南路与恢河及北同蒲铁路相交处，主桥为（2×120m）钢结构拱形塔斜拉索桥，桥宽41m，上跨北同蒲电气化铁路；引桥由三幅预制预应力混凝土简支箱梁和两幅现浇预应力混凝土连续弯箱梁匝道桥组成。

灌注桩工程造价总投入值高达4961 万元，其全桥总长度为512m，桥梁建设构成中钻孔桩共有308 根，直径为1.5m，最长桩有效长度达到87.15m，空桩6m～6.5m，总长93.65m。此桥区施工位置地质情况复杂，土地上层淤积淤泥质亚黏土约1cm厚，下层黏土层与砂性土层相间，土质软硬混杂，给桥梁建设与灌注桩基施工带来非常大的难度，因此施工过程中需要控制的难点与重点为灌注桩基的施工[1]。

经过无数技术工程人员不断地对地质环境探索、对数据分析与对实际工程的实践探讨，最终确定本桥的灌注桩基的工程采用的施工工艺，建设施工完成后并取得良好的工程质量反馈，经超声波检测本桥的灌注桩基全部达标，符合Ⅰ类桩要求。

3 施工工艺及技术措施

3.1 施工工序及方法

主桥桩基的主要施工工序为：①搭建钻机平台，将钻机在进场前试运转，再进行机械平台搭建与安装检查。②测量定位，在施工前用全站仪对灌注桩位放样定点，测出桩位，钉上木桩，标记复核。③埋设护筒，控制好护筒板厚度与高度，运用大于钻头100mm 的护筒，并且为了加强护筒强度在其外侧进行包裹式加焊，并确保其位置准确，再进行挖坑埋设[2]。④钻机就位、泥浆配制，将钻机就位，保证其平稳再进行内部调整，并开始进行混凝土泥浆的配置与拌合。⑤钻孔，借钻头冲力进行钻孔。⑥成孔，并检测孔深。⑦清孔，清除孔底沉渣，并进行孔径、孔深、垂直度的检验。⑧安装钢筋笼和导管，安装钢筋笼要进行吊放并下设导管。⑨二次清孔。⑩浇筑混凝土灌注。

3.2 施工过程

主桥的施工过程主要根据施工工序进行环环操作，每一环都不能出半分纰漏，具体施工过程如下。

（1）搭设钻机平台。此时，应注意不同的施工地质运用不同的平台搭建方式。在陆地上将红黏土填筑整平碾压后作为钻机平台。在水中采用钢桩作为钻孔施工作业平台。

（2）测量定位。钻孔灌注桩在桥梁中使用时应呈单排行列排开分布，钻孔的位置偏差范围不得大于50mm[3]。现场施工人员以二级加密控制点为基准运用全站仪进行直接施工放样，再用混凝土对布设的护桩进行加固，并控制护筒埋设。

（3）埋设护筒。本次建设的护筒均为钢材建制，用6mm的钢板先分节卷制，在进行焊接，其内径要大于桩径，总长度大于4m，陆上护筒长度2m，水中大于等于3m[4]。挖坑埋设后，为避免在钻孔过程中出现桩孔坍塌以及沉降等问题，务必将护筒周围用土夯实。

（4）钻机就位、泥浆配制。将本桥梁建设所用的机械为宇通360 旋挖机,钻机要平稳，保证其在钻进作业中不得产生位移与沉降[5]。安装调整完成后，再用专业精密仪器进行校验。

（5）钻孔与成孔。由于此处桥梁修建出表面土层土质疏松，在钻机进行工程作业前，先将黏土大量加入护筒中，然后再注入泥浆或是清水，借用钻头自身的冲力将泥膏与砂石挤向孔壁，用以对孔口的加固。在开钻时速度要慢，等待钻头全部进入地层后，再将钻进的速度加快。在此全过程中，必须加强泥浆护壁，并且切记，在不同的地质进行钻孔工程前要制定不同的技术参数。成孔之后，要将钻孔深度，钻孔质量等进行检测。

（6）清孔。此次清孔为第一次清孔，在钻孔深度与成孔质量符合相应的规范要求后，经监理工程师批准，对钻孔进行立即清理排渣，此时要注意孔内水头以防坍孔。在清理完成后，要用监控仪对桩孔进行合格检测，并请监理工程师进行数据检验。

（7）安装钢筋笼和导管。由于钢筋笼较长，其应按照设计图纸制作尺寸，并分段加工，接头采用单面搭接焊的焊制工艺进行连接，只有将其验收合格，才被允许投入建设工程中安装与使用。而导管的下设采用螺纹连接，其每节节长0.5m～3m，最下端节长为3.8m[6]。导管在水下混凝土注灌使用前必须进行编号，在安装时要进行详细记录，以便在施工后可以进行精确的计算，并进行承压试验与抗拉实验，以保证导管的状态良好。

（8）在导管下设安装完成后，即可利用导管对钻孔进行二次清理，在浇筑混凝土前，钻孔内的泥浆性能必须符合规范要求。

（9）浇筑混凝土。在此市政施工中混凝土的设计制定为C35 水下灌注混凝土，由经监理工程师批准后，进行混凝土与其他物质按混合比例进行集中拌制，再用商砼运输至施工现场。在其到达现场后，先检查其合格程度，不符合要求，不予使用。在首批混凝土泥浆灌注时，应对导管至孔底的距离进行控制，数据范围控制在20cm～40cm之间，根据其他相关实际数据进行严密计算后，再进行连续注灌。

4 施工中易发生事故的处理方法及预防措施

4.1 导管进水

在施工过程中，很有可能发生导管进水的状况。例如，首批灌入混凝土储量不够、导管底口距离过大、导管连接不严密、导管提升过猛等，都可能直接导致导管中涌入泥水，影响工程质量[8]。为避免导管进水的情况发生，要在事前采取相应的预防措施，万一在实际施工中发生此类情况，要立即查明事故原因，并采取相应的补救措施。

若是首批灌入混凝土不够或是导管底口距离过大，应立即将导管提出，将灌入的混凝土等搅拌物清理出来，再重新放入导管，下入首批混凝土，再重新灌注，如不得已时，可将钢筋笼拉出，反复清理。若是导管连接不严密或导管提升过猛导致的导管进水，应视情况而定，可将导管拔换，重新下管。

4.2 卡管

在对钻孔进行灌注施工时，有时混凝土会在导管中卡滞，下不去，此情况称为卡管。其有两种成因：其一，在最初灌入时隔水栓卡管或是混凝土本身流动性不强。此类解决方案可以对导管用仪器震动的方式使其掉落，如若还不能解决，将导管和灌入其中的混凝土一同拔出进行修理，再重新安装和灌注。再拔出时应注意钻孔的清洁程度与人员安全。其二，机械发生故障或最初灌注混凝土已经进行初级凝固，这时应检修灌注机械，准备备用机械的替换，必要时在首批混凝土中掺入缓凝剂用以延迟凝固时间。

4.3 坍孔

在灌注过程中，如果发现忽然之间孔中的泥浆向上翻涌并溢出护筒，又伴随着气泡冒出忽然发生沉降，这时应快速用测深仪探头进行坍孔探测。若测深仪探头被掩埋无法拉出，或是无法达到原来的深度，皆可证实坍孔现象发生。其原因可能是护筒脚周围不够坚固，压强不平衡，以及护筒周围承受重物压力，或是机械振动等原因导致漏水。在状况发生后，应立即查明原因，防止继续塌孔。

例如，移除重物、加大水头量、应对振动措施等。然后用吸泥泵将坍塌在孔中的泥土吸出，如果没有继续坍塌，可恢复正常的灌注施工。万一仍是继续坍孔，并且坍孔的部位比较深，这时应将导管拔出，将混凝土用钻头钻开清出钻孔，同时将钢筋笼一并抓出，只保留原有的孔位再将砂砾与黏土混合进行回填，等待回填坑内的土质沉实，达到重用标准后，方可重新钻孔继续成桩工程。

4.4 断桩

断桩的形成多为导管提拉太过导致的，施工人员在施工中应在地表做好混凝土顶面的探测工作，保证导管的埋设在2m～6m 之间，如非特殊情况产生，不准将导管拔出混凝土顶面。

4.5 缩径

主桥的地质土基层为软土，且灌注桩长度过长，很容易形成钻孔直径萎缩，以防这一现象产生，应做好一系列的控制措施。比如，在钻孔施工中，钻进的速度不能过快，应减少机械振动，泥浆的浓度也应该控制好不应超过，或低于1.05～1.2 之间，并且钻孔的钻头不应小于桩孔的设计数值。

5 结束语

由于超长灌注桩深入地面几百米，成品形状与细长杆件形似，因此，既要保证成孔安全，又要保证桩孔垂直度以及成桩质量，用一般的深度钻孔灌注桩施工工艺无法满足超长灌注桩的灌注要求。若要保证工程的安全质量，不能只提高灌注桩工程施工工艺，还要将施工人员的职业素质、专业化程度等加强，完善监督管理机制与管理人员的管理水平，将工序控制与事前管理控制为主要工程管理手段，建立健全管理制度与管理方法，将动态管理方式运用到管理体系当中，最终保证成桩质量，实现经济效益最大化。