浅谈钻孔灌注桩基础在农村公路危桥改造中应用

1、浅谈钻孔灌注桩基础在农村公路危桥改造中应用【摘 要】钻孔灌注桩作为一种深基础类型，在国内桥梁工程特别是大、中、小型桥梁工程中应用比较广泛。但是钻孔灌注桩属于隐蔽工程，影响灌注桩施工质量的因素较多，因此，施工时必须加强钻孔灌注桩施工的过程控制。作者结合所负责项目沛县农村公路危桥改造工程的桩基施工，就钻孔灌注桩施工中的要点浅谈如下： 【关键词】农村公路桥梁；钻孔灌注桩；施工 引言 沛县农村公路大刘线刘庄桥位于沛县敬安镇刘庄东的郑集北支河上，路线前进方向与河道中心线成90度。老桥建于上世纪，为3-14.5米钢架拱，桥台为U型桥台，桥墩钻孔灌注桩基础，桥梁全长50米。该桥由于拱肋开裂，桩柱砼脱落，钢筋

2、外漏，桥台下沉。荷载标准已不能满足要求，存在安全隐患，故进行拆除重建。 刘庄桥工程地质条件为：场内13层为第四系全新统地层，其中1层粉土，松散，防渗抗冲蚀能力差，工程性质较差；2层淤泥质粉质黏土、淤泥，流塑，土质松弱，压缩性高，承载内力底，工程性质极差；3层黏土，可塑，压缩性中等，为一般黏性土，工程性质一般；第4、5层为第四系上更新统地层，其中第4层含砂姜黏土，硬塑，5层含砂姜粉质黏土夹粉砂层，粉砂层厚度0.3m1.2m不等，粉质黏土层硬塑，粉砂层中密密实，此二层土压缩性中等偏低，承载力较高，工程性质均匀。且场地内厚度大，分布稳定，是良好的桩基持力层，经江苏淮安交通勘察设计研究院设计，下部结构

3、基础采用1500mm的钻孔灌注桩；上部结构为为三跨13+20+13米的预应力空心板梁。0#、3#台位于河岸、桩顶标高为28.839m；1#、2#墩位于河床，桩顶标高为25.139，河水面标高为25.837；采取草袋围堰抽水填土整平碾压后安放钻机。 由于钻孔灌注桩施工在水下进行，其施工过程无法观察，成桩后也不能进行开挖验收。施工中任何一个环节出现问题，都将直接影响到整个工程的质量和进度，甚至造成巨大的经济损失和不良的社会影响。因此，规范施工流程、做好施工质量事先、事中控制，成了是否能生产出优良的灌注桩的重要技术支持。 刘庄桥钻孔灌注桩施工的主要工序包括：埋设护筒、制备泥浆、钻孔、钢筋笼制作与吊装

4、、清底、灌注水下混凝土等。施工前，主要做好以两项准备工作一是钻孔前的准备工作。主要包括桩位放样，整理平整场地，布设施工便道，设置供电及供水系统，制作和埋设护筒，制作钻孔架，泥浆的制备和准备钻孔机具等；二是测量放样。根据设计图纸的测量坐标及现场三角控制网，用全站仪定出孔位中心坐标打下木桩，并通过挂线、钢尺量距设立护桩，经复核无误后，以表格形式配以草图移交给钻机班组。 1 护筒埋设 护筒的主要功能是防止孔壁坍塌，同时有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和钻头导向作用等。采取5 mm 钢板制作钢护筒作，直径大于钻孔桩径 20 cm。为便于泥浆循环，在护筒顶端设高 400 mm、宽 200 mm

5、的出浆口。护筒高顶端高出地下水 1.02.0，并高出地面 0.3 m。护筒连接处要求筒内无突出物，应耐拉、压，不漏水。护筒埋设采用人工挖孔埋设的方法，在挖孔深度符合要求后，分层对称夯填护筒四周黏土。注意要使护筒中心与桩中心线重合，平面误差控制在 50 mm，倾斜度控制在 1%以内。 2 桩机定位 安装桩机的地基需足够稳固。由于地层较软，先有推土机推平，再垫上钢板或枕木加固。利用钻机的动力与附近的地笼配合，将钻杆移动大致定位，再用千斤顶将机架顶起，准确定位，使起重滑轮、钻头或固定钻杆的卡孔与护筒中心在一垂线上，以保证钻机的垂直度。钻机位置的偏差不大于 2 cm。对准桩位后，用枕木垫平钻机横梁，并

6、在塔顶对称于钻机轴线上拉上缆风绳。 3 制备泥浆 钻孔泥浆由水、黏土（膨润土）和添加剂组成。调制的钻孔泥浆及经过循环净化的泥浆，根据钻孔方法和地层情况来确定泥浆稠度，泥浆黏度 20s，含砂率不大于 6%，胶体率不小于 90%，塑性指数（IP）大于 17。如泥浆太稀，排渣能力小、护壁效果差；泥浆太稠会削弱钻头冲击功能，降低钻进速度。为提高泥浆质量，制浆前先把黏土尽量打碎，使其在搅拌中容易成浆，缩短成浆时间。制浆时将打碎的黏土直接投入护筒内，使用冲击锥冲击制浆，待黏土已冲搅成泥浆时，即可进行钻孔。多余的泥浆用管子导入钻孔外泥浆池贮存，以便随时补充孔内泥浆。 4 钻孔 钻机就位后，检查钻杆、钻具是否

7、同桩中心重合，开动电机，放下钻头，用泥浆泵注入泥浆，钻机将循循钻进，一节钻杆钻入后及时停机，接上第二节。如此反复钻至设计深度。开始作业后，控制速度和钻压，采用“低压慢进”措施，待钻至护筒底下 1 m 后，再以正常速度钻进。在钻孔过程中，根据地质资料不同情况，选择合适的钻头、钻压、钻速和泥浆指标等参数，在土层变化处捞取碴样，以判别土层，并记录在表中，与设计地层核对。始终保持孔内有 1.52.0 m 的水头高度，随时注意护筒泥面标高，及时补给泥浆，保证孔壁压力平衡，防止因水头不够而发生坍孔现象。泥浆护壁成孔时，发生斜孔、弯孔、缩孔和塌孔或沿套管周围冒浆以及地面沉陷等情况，应停止钻进。经采取有效措施

8、后，方可继续施工。钻孔达到设计标高后，使用探孔器对成孔的孔径、孔深和倾斜度等进行检查。必须做到平整，无松渣、污泥及沉淀等软层。 5 筋笼制作及安放 5.1钢筋笼制作 钢筋制作在桥头一侧封闭的老路面上进行，分段绑扎。主筋位置用钢筋定位支架控制等分距离，分段长度8 m。主筋采用搭接电弧焊，两钢筋搭接端部预先应折向一侧，使两接合钢筋轴线一致。接头双面焊缝的长度不应小于110mm（5d），并且在接头长度区 770 mm 范围内，接头面积不大于所有主筋面积的50%。为使钢筋笼有足够的刚度以保证在运输和吊放过程中不产生变形，每隔 2.0 m 设置一道加强箍。加筋箍设在主筋外侧，以加强对钢筋笼的箍子作用，且

9、不会增加施工难度。主筋间距允许偏差10 mm，螺旋筋螺距允许偏差20 mm，钢筋笼直径允许偏差10 mm，钢筋笼长度允许偏差50 mm。 5.2钢筋笼安放 钢筋笼搬运和吊装时，应防止变形。安放前应再检查孔内的情况，以确定孔内无塌方和沉渣；安放时要对准孔位，扶稳、缓慢、顺直，避免碰撞孔壁，严禁墩笼、扭笼。钢筋笼采用钻机起吊，第一段放入孔内后用钢管或型钢临时搁支在护筒口，再起吊另一段，对正位置采用焊接连接逐段放入孔内至设计标高，最后将最上面一段的挂环挂在孔口并临时与护筒口焊牢，防止混凝土灌注过程中钢筋骨架上升。钢筋笼在下放时，注意防止碰撞孔壁。钢筋笼安放后的顶面和底面标高须符合设计要求。 6 清孔

10、 为保证清孔质量，必须做到终孔后清孔一次和灌注桩前清孔一次。第一次清孔在终孔后，把钻头提起离孔底 2030 cm，用泥浆泵把相对密度为 1.051.2 kg/m3的泥浆压入孔底，置换出孔内较浓的泥浆与钻渣，以泥浆性能参数控制。第二次清孔是在下好钢筋笼和导管后，以导管作为泥浆管把相对密度1.051.2 kg/m3的泥浆压入孔底进行清孔。钻孔成孔质量标准见下表。 7 浇灌水下砼 7.1安放导管 导管接头为螺口式，直径300 mm，壁厚 10 mm，分节长度 12 m，最下端一节长 5 m。导管在使用前组装编号和标示尺度，并进行水密承压和接头抗拉试验。进行水密实验的水压不应小于孔内水深1.3倍的压力

11、，也不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注混凝土的最大内压力p的1.3倍。 公式p=RcHc-RwHw P：导管可能受到的最大内压力（KPa）； Rc：混凝土拌和物的重度（取24KN/m3）； Hc：导管内混凝土柱最大高度（m），以导管全长或预计的最大高度计； Rw：井孔内水或泥浆的重度（KN/m3）； Hw：井孔内水或泥浆的深度（m）。 安放导管过程中，应保持导管位置居中，轴线顺直，稳步沉放，防止卡挂钢筋笼和碰撞孔壁。 7.2浇灌砼 （1）水下混凝土的配制 水泥的初凝时间不宜早于2.5h；水泥的标号不宜低于425号，水泥用量为380kg/m3；粗骨料选用碎石，适当增加含砂率；骨料最大粒径不应大于导

12、管内径的1/61/8和钢筋最小径距的1/4，同时不应大于40mm。细骨料宜采用级配良好的中砂。为使混凝土有较好的和易性。混凝土的含砂率采用0.4，水灰比宜采用0.5。混凝土拌和物的坍落度为180220mm。 （2）浇灌水下砼 首批灌注混凝土的数量应能满足导管首次埋置深度（1.0m）和填充导管底部的需要。 首批混凝土拌和物下落后，混凝土应连续灌注。在灌注过程中应注意保持孔内水头。在灌注过程中，导管的埋置深度宜控制在26m。灌注过程应经常用测锤探测孔内砼面的高度，及时调整导管埋深，同时指定专人填写水下砼灌注记录。当砼面接近钢筋笼底部时，为防止钢筋笼上浮，应放慢灌注速度，以减小砼的冲击力。为确保桩顶质量，桩顶加灌1.0m左右，多余部分应在接桩前凿除，桩头应无松散层。在灌注快结束时，应核对混凝土的灌入数量，以确定所测混凝土的灌注高度是否准确。 8 结束语 钻孔灌注