宁杭客运专线桥梁桩基工艺试验技术

吴景文

摘要：宁杭客运专线桥梁地质比较复杂，通过钻机选型、人员、合理的施工工艺和方法进行的桥梁桩基钻孔桩施工工艺实验，得到相应的施工参数和实验报告、客运专线桥梁的桩基施工总结经验。

关键词：钻孔桩施工工艺 试验

Abstract: As the geology of Nanjing-Hangzhou passenger line bridges is complex, through selection of drilling machine, staff, and bridge pile foundation drilling construction test by reasonable construction techniques and methods can obtain the corresponding construction parameters, experimental reports, and the pile foundation construction summary of the bridge in passenger line.

Key words: bored pile; construction technology; test

中图分类号：U215.14 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

工程概况：宁杭客运专线NHZQ-2标段区域地质主要为粉质黏土、黏土（下蜀黏土），层厚5～20m. 下伏基岩为第三系泥岩、泥质粉砂岩、泥灰岩，白垩系粉砂岩、砂砾岩，侏罗系安山岩等。地下水为孔隙潜水，埋深1～6m。本实验采用冲击钻机进行试验。

一、试验目的

通过本次试验，确定经济合理的施工工艺，熟悉钻孔桩施工工艺及施工程序。在保证质量、安全、工期和节能环保的前提下，更好的指导桩基的后续大规模施工。

二、试验区布置

2.1具体布置：

地点为具体位置：DK75+921.23（南河21#墩），试验桩的桩径为1.0m，桩长23m。道路利用水西路，水西路边上10KV引至试验区。施工用水可从DK76+000位置的小河引至实验区。采用水泵抽水，主管为100mm的钢管，试验时钢筋骨架在现场制作，制作时间为实验前2天。不影响钻孔施工的前提下，在孔口附近按规范布设一个可容50m3浆的泥浆循环池，浆液采用泥浆泵送至孔内。

三、工艺试验方案

3.1桩基施工工艺流程见图

3.2 成孔方法

3.2.1钻机型号及参数

冲击钻选用型号为CZ-8，其参数为。最大直径2.5m，最大钻进300m，主卷扬提升力8t，匹配动力75kw，主轴直径110mm，冲击次数35-42 /min，桅杆高度8～12m，桅杆提升力147KN，钻具重量5500kg。

3.2.2施工准备

在三通一平的基础上，钻孔的准备工作主要有桩位测量及放样、制作和埋设护筒；泥浆备料调制、泥浆循环系统设置及准备钻孔机具等。根据设计所提供的控制点，采用全站仪现场布置控制网并复核。钻孔场地的平面尺寸尺寸为70m×18m,(范围为DK75+910～DK75+980)。护筒用6mm的钢板制作，其内径大于钻头直径300mm。护筒的底部埋置在地下水位以下到1.5m的稳定土层中，护筒顶高出地下水位1.5m～2.0m左右（同时高出地面0.5m），其高度满足孔内泥浆面的要求，设计图纸有明确要求的则按设计图纸要求进行埋设。立好钻架，调整和安设好起吊系统，将钻头吊起，徐徐放进护筒内，通过四个保护桩挂十字交叉线取中作为该桩定位点。将钻机调平并使钻尖对准十字交叉点，即可打桩底施工。在试验区可设置制浆池、储浆池及沉淀池，并用循环槽连接。出浆循环槽槽底纵坡不大于1.0%，使沉淀池流速不大于10cm/秒以便于石碴沉淀。

采用泥浆搅拌机制浆。泥浆造浆材料选用优质粘土，必要时再掺入适量CMC羧基纤维素或Na2CO3纯碱等外加剂，保证泥浆自始至终达到性能稳定、沉淀极少、护壁效果好和成孔质量高的要求。新鲜泥浆性能必须满足下表：

不同地质条件下泥浆性能参数

3.2.3钻孔

冲击钻进成孔工艺

开钻首先要打桩底，拉锤高度1.0米左右，干钻，把护筒底部夯实，以保证护筒的稳定性；当干钻超过护筒底部1.0米左右，再往孔内加水，造浆；在粘土中正常钻进拉锤高度2m左右，在粘土中施工要防止出现梅花孔，一旦出现梅花孔要及时进行处理。

冲击钻开孔阶段主要为造浆固壁，孔内加泥浆，采用2m冲程冲砸开孔。钻孔深度在达到护筒刃脚下3m后，根据地质情况加6m冲程进行正常冲砸造孔，进入基岩后适当减小冲程。

3.3清孔

清孔处理的是使孔底沉碴（虚土）厚度、泥浆液中含钻碴量和孔壁垢厚度符合质量要求和设计要求，为水下混凝土灌注创造良好的条件。当钻孔达到设计高程后，经对孔径、孔深、孔位、竖直度进行检查确认钻孔合格后，即可进行第一次清孔。

抽浆法清孔：一边利用钻机的泥石泵抽浆，把孔底泥浆、钻碴混合物排出孔外，一边向孔内补充经泥浆池净化后的泥浆，使孔底钻碴清除道沉渣厚度≤50mm。

清孔中要不断地活动锤头，当泥浆指标达到从孔内排出的泥浆手摸无2～3mm颗粒，泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2%，粘度17～20s抽浆清孔比较彻底，后即可提锤下钢筋笼；钢筋笼和灌注导管安放好后，要及时进行二次清孔，清孔后及时浇筑混凝土。

清孔结束，自检合格后与监理工程师共同进行孔深测量，作为浇筑前测沉淤的依据。

3.4 钢筋笼加工及吊放

钢筋笼骨架在制作场内采用胎具成型法分节制作，钢筋骨架存放的试验区内，钢筋骨架应在实验前2天制作。钢筋骨架在转运至墩位的过程中必须保证骨架不变形。采用汽车运输时要保证在每个加劲筋处设支承点，各支承点高度均为15cm。在安装钢筋笼时，采用两点起吊。吊放钢筋笼入孔时对准孔径，保持垂直，轻放、慢放入孔，入孔后徐徐下放.声测管采用内径为50mm钢管。数量为3根，深度为23m，与钢筋笼一起吊放。

3.5 二次清底

由于安放钢筋笼及导管准备浇筑水下混凝土，这段时间的间隙较长，孔底产生新碴，待安放钢筋笼及导管就序后，采用换浆法清孔，以达到置换沉渣的目的。施工中勤摇动导管，改变导管在孔底的位置，保证沉渣置换彻底。待孔底泥浆泥浆指标达到孔内排出的泥浆手摸无2～3mm颗粒，泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2%，粘度17～20s，抽浆清孔比较彻底，且复测孔底沉渣厚度≤50mm在设计范围以内后，清孔完成，立即进行水下混凝土灌注。

3.6 下设导管

采用直升导管法进行水下混凝土的灌注。导管用直径250mm的钢管，壁厚3mm，每节长2.5m，配1～2节长1.5m短管。导管使用前，应进行接长密闭试验。下导管时应防止碰撞钢筋笼，导管支撑架用型钢制作，支撑架支垫在钻孔平台上，用于支撑悬吊导管。混凝土灌注期间时用钻架吊放拆卸导管。

导管要依次下放，并要记录好导管下设顺序、每根导管根数、每根导管的长度。

3.7 灌注水下混凝土

在拌合站没有建成投入之前试验时可租赁混凝土搅拌机进行混凝土搅拌。混凝土水平运输采用8m3搅拌运输车从搅拌机运输至实验区。拌合站见成以后混凝土可从拌合站运输施工区施工。混凝土水平运输采用8m3搅拌运输车由现场拌和站运至各桩浇筑点直接入仓进行浇筑。输送泵泵送至导管顶部的漏斗中。漏斗尺寸为上口内径为70cm，下口内径径为20cm。

可根据以下公式计算出

首批砼需要量：V≥πD2/4(Hl+ H2)+ πd2h1/4式中：V－灌注首批混凝土所需数量(m3)；D－桩孔直径(m)；H1－桩孔底至导管底端间距,一般为0.4m；H2－导管初次埋置深度(m)；d－导管内径(m)；h1－桩孔内混凝土达到埋深度H2 时,导管内混凝土柱平衡导管外(或泥浆)压力所需的高度(m)

四、 质量控制与检查

4.1质量控制

桩基是一种深入地下的隐蔽工程，其质量不能直接进行外观检查，在施工全过程中，必须采取有效的质量控制措施，以确保灌注桩质量完全满足设计要求。桩基质量控制点包括桩位、桩径、桩斜、桩长、桩底沉渣厚度、桩顶浮渣厚度、桩的结构、混凝土强度和匀质性、钢筋笼等内容。

在浇筑过程中，随时检验混凝土坍落度，并确保混凝土的和易性。

严格按规定作试块，在拌合机出料口及浇筑现场取样，保证取样质量和数量。混凝土试块一组由3个150mm×150mm×150mm立方体组成，共作2组。

4.2质量检查

(1)成孔质量检查

钻孔灌注桩在成孔过程中及终孔后以及灌注混凝土前，均需对钻孔进行阶段性的成孔质量检查七检查包括孔位检查、孔径和孔形检查、孔深和孔底沉渣检查、成孔竖直度检查、清孔检查。

(2)桩身混凝土质量检查

桩身检查采用超声波无破损检测法，进行桩的质量检验和评价。检测方法符合《铁路工程基桩无损检测规程》（TB10218）的规定。

钻孔灌注桩的检查项目及检查方法见表1。

表1钻孔桩检查项目

五、结束语

在桩基施工前，通过钻机选型、人员、合理的施工工艺和方法进行的桥梁桩基钻孔桩施工工艺实验，确定经济合理的施工工艺，熟悉钻孔桩施工工艺及施工程序。得到相应的施工参数和实验报告、客运专线桥梁的桩基施工总结经验，为桩基工程的顺利进行提供依据，确保桩基的施工质量。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。