钻孔灌注摩擦桩施工技术的应用

2023-01-08胡文杰

交通世界 2022年10期

关键词：清孔护筒钻头

胡文杰

（石家庄市公路桥梁建设集团有限公司，河北石家庄 050000）

1 工程概况

某桥梁工程基础采用桩基础，具体形式为钻孔灌注摩擦桩。钻孔灌注桩凭借施工简单、适用性强和效果显著等特点在桥梁工程建设中得到了广泛应用，为保证桩基质量，使成型后的桩基充分发挥出应有的作用和效果，应掌握相应的施工技术，并在施工中加以严格控制。

2 造孔工艺

（1）以建设方提供的各控制线与桩位图为依据，借助钢尺与经纬仪通过极坐标法准确测出桩的具体位置，并用水准仪准确测量地面的实际标高，由监理人员复测确认合格后，方可开始之后的施工[1]。

（2）在孔口埋设护筒目的是有效控制钻孔位置，为孔口提供良好保护，并避免地表水向孔内渗透。该工程护筒由钢板通过卷制而成，护筒的内径按大于桩径100～200mm控制，护筒的高度为1.2～1.5m。护筒使用人工进行埋设，要求进入黏土层至少1m，将护筒对中以后，在其四周进行黏土的回填，并予以分层夯实，夯实时应确保护筒处在垂直的状态。护筒中心和桩中心之间的偏差不能超过5cm。

（3）造孔时，泥浆能起到对孔底进行清洗和平衡地层压力的作用，避免孔壁坍塌。按照当地现有经验，结合地基土的具体成分，该工程施工所用泥浆可在钻孔中通过原土造浆形成。钻进时要对泥浆的浓度予以随时调整，使比重始终保持在1.2～1.3范围内，而在二次清孔完成后，泥浆比重应保持在1.15～1.20范围内[2]。

3 钻进成孔

3.1 钻机与钻头

该工程选择回旋工程钻机，钻机型号为GPS-20型，钻头为单腰三翼括刀合金钻头，在密实度较大的黏土层当中，该钻头不仅钻进速度快，而且磨损很小。但在进入角砾层之后，应减慢转速，并适当增加泥浆的浓度，采用更大的送浆泵量，确保成孔排渣顺利完成，达到设计要求的孔深。

3.2 钻机就位

在钻机就位过程中，应确保转盘的中心和桩位中心完全重合，并使用水平尺对钻机水平度进行检查和调整，将机座垫平，使其达到牢固，避免在钻进时出现位移或倾斜。另外，钻机的天车、滑轮和钻孔中心必须处在同一条垂直线上，以使钻孔达到垂直[3]。

3.3 钻机开孔

按照规范提出的要求检查并验收设备，同时报监理单位进行验收，认真填写相应的申请单，经监理人员认可后才可开始钻进。在开钻以后，应将钻具略微上提，使钻头和护筒底部保持30～50cm的距离，然后启动泥浆泵开始送浆，循环2min后，开启钻机，使钻头在护筒中旋转，以实现造浆，在运转达到平稳以后，从钻头到达护筒的底部开始，持续且缓慢地增加钻进速度，确保护筒底部周围有良好护壁效果。

3.4 正常钻进

（1）当在淤泥和淤泥质黏土层中进行钻进的过程中，应使用中等转速和大泵量。

（2）当在中细砂层进行钻进时，应做好进尺控制，以轻压抵挡慢速持续钻进，适当增加一定回扫的次数，通过充分搅拌使孔壁达到完整，避免缩孔与扩孔，泥浆的比重要保持在1.2～1.3范围内，而黏度要保持在10～25s范围内，含砂率不超过6%[4]。

（3）在卵石层中进行钻进时，由于钻进困难会使钻头产生剧烈的跳动，使钻杆产生大幅摆动，对此，应采用低档慢速和大泵量，使泥浆比重保持在1.25～1.45范围内，为钻渣的排除提供便利。

3.5 终孔鉴定

按照设计提出的要求，在钻进到要求的位置后，对终孔深度予以计算，在即将达到终孔深度以后，作业人员应先自检，经自检确认合格后，会同其他人员严格按照相关标准予以终孔验收。

3.6 一次清孔

终孔检验完成且确认合格后，应在终孔的位置进行慢速扫钻，以此清孔。清孔时，应做好对从孔口处流出的泥浆的查验，由此确定清孔时间是否合适，如果泥浆无过多的砂砾，则需将钻具向上提升2m，并将泥浆比重调整至1.25，之后方可开始下一道工序的施工[5]。

4 钢筋笼制安

钢筋笼主要采用加劲箍成型法制作而成，具体的制作步骤为：

（1）根据设计尺寸制作台模，然后使用台模对加劲箍筋进行弯曲，采用单面电弧焊的方法连接成一个圆圈，同时在加固筋上准确标出主筋所在位置。

（2）将主筋平放在保持平整的工作台表面，同时将加劲箍具体位置准确标出。

（3）在焊接过程中，确保加劲箍上所有主筋的标记都能与中部一一对准，在扶正以后通过点焊达到牢固。

（4）将一根主筋上的所有加劲筋都焊接好之后，在骨架的两端分别安排一人对骨架进行转动，其余主筋均采用以上方法焊接，再围绕螺旋筋采用点焊的方法将其焊接牢固。

（5）钢筋笼制作时的偏差需严格按照以下要求控制：主筋之间的距离，其偏差不能超过±10mm；箍筋或螺旋筋之间的距离，其偏差不能超过±20mm；钢筋笼直径的偏差不能超过±10mm；钢筋笼长度的偏差不能超过±100mm。

（6）该工程施工过程中钢筋笼的下放需使用搭接的方法进行，在搭接过程中，应先进行对角点焊，然后将其吊起，在达到垂直后通过焊接保证垂直度，各段钢筋笼之间相连的部位必须按照规范要求将其焊接牢固，同时按照一定间隔距离设置导向块。在下放的过程中，速度不能过快，以免与孔壁发生碰撞导致坍塌。

（7）为防止混凝土灌注时钢筋笼发生上浮，应做好以下几点：对钢筋笼进行焊接时，接头钢筋不可侧向孔内，防止对导管进行复插时挂住连接部位，伴随导管的上升而上浮；在下放钢筋笼的过程中，需要对钢筋笼的顶部进行可靠固定，也可采用安装压杆的方法避免钢筋笼发生上浮；泥浆比重不可过大，否则会有浮力导致钢筋笼向上浮起；在灌注混凝土的过程中，导管的实际埋深不可太大，否则将由于孔内压力过大导致钢筋笼发生上浮；将混凝土灌注至钢筋笼的底部时，应缓慢操作，使卷扬机做到轻提轻放，否则会由于混凝土表面的冲击导致钢筋笼向上浮起。

5 成桩工艺

5.1 下放导管

根据要求的终孔深度确定导管长度，使用钻机和卷扬机将导管缓慢提起，然后进行逐根连接，缓慢放至钻孔当中，对每根导管进行连接的部位都应放好密封橡胶垫圈，同时旋转连接好管帽，避免漏气和漏水。在清孔过程中，导管应一次性下放到孔底部。在清孔完成并确认合格后，将导管向上提升0.3～0.5m的高度。

5.2 二次清孔

进行二次清孔的主要目的在于彻底清除孔底沉渣，将压盖安装完成后，使用泥浆泵以大泵量泵入优质泥浆，再采用循环法对孔底的沉渣进行清除，直至孔底沉渣厚度不超过50mm，泥浆的比重需按照1.15～1.20的范围严格控制。如使用正循环的方法进行清孔无法达到设计提出的要求，则可使用反循环做法来清孔，直至满足设计要求。

5.3 水下混凝土灌注

（1）清孔结束并达到合格后，安装并固定隔水塞。在浇筑混凝土之前，各项准备工作必须完成且到位，所有机械设备都要经检查确认合格。

（2）在灌注开始以后，为确保隔水栓可以顺利排出，孔底和导管底部之间的距离应保持在300～500mm范围内。

（3）混凝土的初灌量必须达到要求，使导管被埋入至少0.8m。

（4）导管的埋置深度应达到2～6m，注意不可将导管提出液面，施工中应安排专人对埋管深度进行测量。

（5）混凝土灌注应保持连续，每根桩的具体灌注时间都应根据混凝土初凝时间确定和控制，如果灌注过程中发生故障，应做好相关记录。

（6）对最后一次实际灌注量进行严格控制，注意桩顶部不能偏低，凿除的泛浆高度要能保证外露桩顶强度切实达到要求。该工程将超灌高度确定为2m，使用有标尺的竹竿对桩顶部的混凝土液面高度进行探测。

（7）混凝土灌注时，应对提管的速度予以严格控制，不可太快，并在必要的情况下进行反复插捣，使桩身的混凝土密实达到要求。

（8）为防止发生掉管，应注意以下几点：连接帽丝口损坏是导致掉管的一个主要原因，对此，在下管过程中必须仔细检查，如果发现损坏，应立即维修或更换。在下管的过程中应将连接帽扣紧，并用好垫叉，加强对施工人员的教育和培训，避免由于操作不当而产生掉管；在提管过程中，为防止钢丝绳断裂，在每次下管之前都要进行严格的检查，一旦发现异常必须立即更换。