某大桥灌注桩施工技术

汤 浩，龚 静，陈红芳

（1.长江工程职业技术学院勘测设计院，武汉 430212；2.湖北水总水利水电建设股份有限公司，武汉 430034；3.宜昌西江工程技术有限公司，湖北 宜昌 443000）

1 工程概况

某大桥位于湖北巴东县境内，桥全长128m，为5跨25m预应力简支梁装配式大桥。双向机动车道，净宽7m，双侧人行道2×0.75m，桥梁总宽为9m。汽车－20设计，挂－100。1＃～4＃桥墩基础为各4根Φ1.5m的钻孔灌注桩，单桩长20m。5＃桥墩基础为2根Φ1.5m的钻孔灌注桩，单桩长15.5m。钻孔实际总进尺102m。

桥址区覆盖层为人工填土、冲积砂砾石土、黏性土，基岩主要为矿质页岩夹层粉砂岩。桩基础施工前在其施工部位填筑施工平台，其高度为出水面0.5m～1.2m，宽度为15m左右，分层碾压。平台填料选用碎石土，以防止冲击钻钻进时底座坍塌，也可抵卸流水冲蚀。

2 灌注桩施工技术

2.1 灌注桩施工工艺流程

钻孔灌注桩施工流程图见图1。

2.2 混凝土灌注桩施工关键技术

2.2.1 测量定位

采用J2经伟仪测量定位桩基础坐标。其误差应满足：2C值误差不大于30″，垂直度盘指标误差不大于1′。利用控制网轴线点或坐标点作控制点，用直角坐标法进行放样，沿桥纵向桩位方向距离误差不大于5mm。

护筒标高采用S3型水准仪测定，其误差不大于10mm。

2.2.2 护筒制作及埋设

护筒用6mm 钢板卷制而成，高2.0m，直径1.7m，直径误差不超过10mm。按施工进度要求及备用，护筒不少于3个。

图1 钻孔灌注桩施工工艺流程图

护筒埋深1.7m，顶端高出地面0.3m，以防止杂物入孔及冲击钻入孔时泥浆涌起。其埋设方法是：在桩位挖一圆坑，坑深比护筒预埋深多0.5m，直径比护筒直径大0.6m。在坑底填0.5m黏土并分层夯实。在坑底标出钻孔中心位置，将护筒埋吊进坑内并调正，在护筒周围对称、均匀回填粘土分层夯实，填土时须监测护筒中心位置和垂直度防移位，偏斜。

2.2.3 钻孔

钻孔机械为两台太原机械厂生产的C30型冲击钻，主要性能：电动机功率40kW，钻具冲击频率：40～50次／min。

平整场地，精确测量轨道位置，铺设冲击钻轨道，在轨道上适当位置将钻机安装就位，并经验收试机合格方可施钻。

钻机施钻时利用钢丝绳带动钻头冲击破碎岩层，严格控制钻孔偏斜率不大于0.4%。如遇含孤石、漂石地层或基岩面倾斜度较大时，钻机偏斜率不应超过0.6%，孔位偏差不大于3cm。

护筒埋设及钻孔应用经纬仪进行校正，其位置偏差为±3cm，垂直度偏差小于0.3%，椭圆度偏差小于2cm。控制泥浆的各项指标，冲击钻进时直接投放黏土，以钻锥将其冲击成泥浆，黏性土塑性指数不大于25，其中小于0.0025mm粘土颗粒含量应大于50%。

开孔时，一定要低锤勤击，以防开成斜孔。钻进时用十字钻头将岩石砸碎后，再用抽筒捞碴。十字钻头底部用硬质耐磨块加固

钻孔时要控制各个阶段的冲程和进尺，随时控制垂直度、防止塌孔、漏浆、埋钻、孔倾斜等事故发生。如发现探头石、地基软硬不均等现象及时处理。终孔后孔径、孔深自检合格应立即清孔。清孔时采用捞渣筒捞渣。清孔泥浆比重控制在1.15～1.20之间。符合要求后进行成孔终验。

2.2.4 主要检查项目

（1）孔深：钻孔前，用水准仪测定孔口护筒标高。并以此为基点，按设计要求的孔底标高及进入中风化基岩深度确定孔深。

（2）孔径：用孔径仪测量，若出现缩径现象应进行扫孔，直至符合设计要求。

（3）孔底沉渣厚度：用重锤测量孔底沉渣厚度应≤20cm。

确认各项均符合设计要求后，才允许灌注水下混凝土。

3 灌注桩钢筋施工

灌注桩的钢筋笼按分段长度在厂内加工制作，主筋采用3m设一个支架，各支架相互平行，圆心在同一轴线上。制作时先将下半圆主筋放在支架内，然后按设计要求放置加强筋校正后与主筋点焊。加强筋与主筋应垂直，灌注桩钢筋笼的净保护层为5cm。在护筒上端临时焊接定位筋，以确保钢筋笼中心与桩位中心重合。钢筋笼分节形成后运至已验收合格的孔位处。

钢筋笼安装时，用吊车将第1节钢筋笼徐徐放入孔位内并留出工作高度，临时卡托于孔口以便与第2节钢筋笼搭接，第1节钢筋笼与第2节的主筋用单面焊接，焊接长度按规范执行。焊好后再将第2节钢筋笼徐徐下放以此类推，直到钢筋笼达到设计标高。最上一节即孔口钢筋笼就位后用4根型钢将其与预制混凝土井圈连结牢固，以防止混凝土灌注过程中钢筋骨架上浮及偏位等。

4 灌注桩混凝土施工与质量控制

灌注桩用混凝土由搅拌楼运至灌注孔位后进行二次搅拌，灌注入孔采用混凝土泵、漏斗、导管相结合的方法进行。

4.1 混凝土原材料及配合比

水泥必须有出厂合格证，并复检合格。粗骨料为碎石，粒径采用10～30mm规格，砂为优质中粗砂。

混凝土施工配合比参考表1。

表1 灌注桩混凝土施工配合比表

4.2 混凝土灌注

要计算每根桩的混凝土灌注量及灌注时间，首批混凝土灌注的数量必须能完全排除导管内的水，使导管初次埋置深度大于1.0m且能填充导管底部的间隙。

图2 桩孔混凝土灌注示意图

转入正常灌注，应经常观测孔内混凝土面的位置，及时调整导管埋入深度，导管在混凝土灌注时，埋置深度控制在2.0～6.0m之间。最后桩顶混凝土面标高，应比设计标高超出0.8m以上，并立即清除顶部浮浆。

初灌注量，要保证导管埋入混凝土中0.8～1.3m，本项目混凝土初量不少于1.6m3。导管灌注混凝土方法示意见图2。

灌注浇筑混凝土过程中，现场质检员须随时测量混凝土液面高度并记录。严禁将导管提出混凝土面。

当混凝土面接近孔顶时，严格控制最后一次灌注量，并保证顶面浮浆高度超过桩顶不少于800mm。

4.3 泥浆处理及废浆排放

钻孔排出及灌注混凝土排出的泥浆，通过泥浆沟排到泥浆坑中，各施工钻机施工排出的泥浆就近排放到泥浆坑中，好泥浆继续使用，沉渣捞出后用汽车运走至弃渣场。桩孔灌注完毕后在4～6h用吊车将护筒拔出来清洗后周转使用。

5 混凝土灌注过程中的事故预防和处理

桩孔混凝土灌注过程中常发生导管进水和卡管事故，经笔者对施工过程的观察并参考有关资料，对事故原因进行了分析归纳。将若干事故的处理总结如表2所示。

表2 桩孔混凝土灌注过程中的事故原因分析及处理方法