桥梁深水桩基础钻孔灌注桩的施工技术与质量控制

桥梁深水桩基础钻孔灌注桩的施工技术与质量限制

【摘要】本文阐述了钻孔灌注桩的施工工艺，针对施工工艺中的

关键环节，提炼了施工要点或留意事项，并相应地提出了质量限制措施，

希望为相关施工人员供应一点参考。

【关键词】桥梁；深水桩基础；钻孔灌注桩

Bridgeconstructiontechnologyandqualitycontrolofbored

pilefoundationdeepwater

GeQuan-jie

(XinxiangCitytransportinfrastructureQualitySupervision

StationXinxiangHenan453000)

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[Keywords]Bridges；Deepwaterpilefoundation；Bored

1.刖舌

随着交通需求的增长，桥梁跨度的增大以与基础入水深度的增加，尤

其是近年来海湾、海峡、跨江大桥不断建设，深水基础的形式不断创新，

由最初的沉箱、沉井基础，发展到管柱基础、各种组合基础，再到各类桩

基础、钟形基础、双承台管柱基础、多柱基础、地下连续墙基础等形式，

以适应纷繁困难的建设条件。国外很多国家在桥梁建设中很多采纳直径

2〜4m的大直径钻孔灌注桩，而且往往采纳扩孔方法，直径可达3〜4m,

这标记着桥梁基础工程技术已取得了很大的发展。我国桩基础应用在世界

居于首位，探究先进的深水基础施工技术更具有重要意义。本文以长湘高

速湘江特大桥为例，探讨了桥梁深水桩基础钻孔灌注桩施工技术。

2.冲击钻孔主要工序与要点

2.1为防止冲击振动使邻孔壁坍塌或影响邻孔刚灌注砂的凝固，应留

意：避开相邻两孔同时开孔；待邻孔松灌注完毕，一般经24h后，强度达

到2.5MPa方可开孔。

2.2开孔前应在护筒内投入粘土，投入方量与粘土质量有关，一股按

护筒内水体枳的1.1倍投入。用钻头高频率低冲程造浆。

2.3钻孔操作时要求操作人员留意察看钢丝绳回弹与回转状况，耳听

冲击声音，借以推断孔底状况。要驾驭“勤松绳、少松绳、勤抽查”的原

则。停机时应将钻头提起，防止沉硝埋钻。墩位处应常备打捞钩，一二掉

钻或卡钻，必需与时处理。

2.4在不同的地层，实行不同的冲程，在同一地层，为防止出现“十

字槽:应间隔肯定时间有意识地变更冲程。

2.5当孔内泥浆含量增大，钻进速度明显减慢时，应清除钻喳一次。

依据地层状况采纳两种清能方法。

2.5.1在砂土层中采纳泥浆正循环清硝，本方法要求泥浆在排出护筒

口，流入泥浆池的过程中，有足够长度的循切槽，使钻硝沉淀于槽内，并

与时铲出槽外，纯净泥浆通过泥浆泵压回孔底，循环时间与钻砧数量、孔

深、孔径成正比。

2.5.2在岩层中，因钻磴颗粒较粗，为避开重复破裂，提高钻孔速度,

拟用掏碓桶清磴。

掏硝桶可选用球瓣活底掏硝桶，一般每钻进0.6〜L0m掏磴一次，每

次抽3〜4筒，或抽至泥浆内钻施明显减小，无粗颗粒，比重降至正常为

止。

2.6在冲击成孔过程中，为提高成孔效率，应保证在冲程范围内钻头

能够以最大的冲击力且保持常常性地冲击簇新土层。必需勤于视察，做出

正确推断，与时调整。

2.7留意保持孔内超压。防止塌孔最主要的方法就是保持钻孔中泥浆

对孔壁有肯定的向外压力。在整个钻孔过程中，任何时候都必需保持孔中

有稳定的水头压力。一般孔内水位宜比孔外水位高出L5〜2.0m,当孔外

水位发生变更时，应亲密视察孔内水位变更与测量孔深，检查孔壁有无破

坏，发觉问题与时实行措施处理。

3.清孔与检孔留意事项

终孔后与时清理，不能停留过久，以免使泥浆、钻渣沉淀增多而造成

清孔工作的困难甚至塌孔。

4.钢筋笼制作、安装质量限制

4.1钢筋笼制作：钢筋骨架爱护层、钢筋笼焊接、声测管安装等应符

合规范要求。

4.2钢筋笼运输、安装：钢筋笼节段在码头位置下水装船，运输至墩

位旁边，利用80t浮吊整体起吊直立，钢筋笼吊装应采纳专用吊具，防止

钢筋笼变形。

4.3钢筋笼的吊装：吊入桩孔时，动作要慢，对准孔中心，对准孔位

轻放、慢放。防止刮孔壁。下放过程中，留意视察孔内水位状况，如有异

样，马上停止，检查是否塌孔。钢筋笼下放到位后，应与护筒、钻机等连

接坚固，防止在混凝土灌注过程中，发生掉笼或浮笼现象。钢筋笼就位后,

其底面高程与设计高程偏差±5cm,平面中心偏差±2cm,钢筋骨架垂直度

允许偏差为骨架长度l%o

5.导管设置留意事项

5.1封孔导管运用前应预拼，并作水密试验，试压压力取最长孔深孔

底水压力的1.3倍。

5.2封孔导管运用前应作预拉试验，预拉拉力取最长导管的自重与导

管内充溢混凝土的重量计（扣除浮力）。

5.3导管上口设储料斗，储料数量应满意首批混凝土入孔后，导管埋

入深度不得小于1m,并不宜大于6m。

5.4导管入孔后值班技术人员做好测量标记并测量孔深。5.5

导管安装完毕，检查孔底沉淀状况。若孔底沉磴厚度大于50mm,利用水封

导管采纳气举法进行二次清孔。

6.灌注桩身水下混凝留意事项

6.1混凝土灌注工作应连续不间断进行，万一发生混凝土灌注中断事

故，应依据导管的埋置深度，间断、少量提升导管，并马上解除故障。

6.2灌注过程中，必需对每根桩做好灌注记录，并按规定留取混凝土

试件，每100m3应制取2组试件，且每根桩一般不少于4组试件。试件放

入试验室标养池内养护，养护28d后试压其抗压强度。

6.3钻孔桩除进行常规质量检测外，尚须进行如下质量检测：钻孔桩

混凝土强度达到设计规定后，对桩进行超声波检测。

7.钻孔灌注桩施工质量限制和质量分析

7.1本工程钻孔灌注桩施工主要问题分析。

7.1.1在钻进过程中如遇洪水或高潮水位时，水位变更势必猛烈，会

给钻进时带来较大的坍孔风险。

7.1.2深水环境下施工，泥浆指标下降，携渣实力差，易造成钻孔进

尺慢，且依据桥址地质状况、砂层较厚，易发生坍孔现象。

7.1.3主桥桩基均为长桩，将导致钻进困难，甚至出现掉钻头现象；

成孔后可能出现斜孔、偏孔等现象。

7.1.4混凝土灌注过程中，由于混凝土和易性较差、混凝土发生离析,

或因导管埋深过大、导管提空等，导致断桩。

7.1.5由于本工程钻孔深度大，成孔周期长，在钻孔过程中极易出现

缩径和护筒底部漏浆等现象。

7.1.6由于本工程钻孔灌注桩具有桩长、桩径大、混凝土方量大等特

点，在混凝土灌注过程中易发生混凝土堵管现象。

7.2施工过程中实行的主要保证措施。

7.2.1防塌孔措施。

（1）配备大功或、性能好的钻机，选择合理的钻进参数如泥浆性能

指标、钻压、钻速等。

(2)由具备丰富施工阅历的技术工人参加施工，强调以预防为主的

指导思想，避开塌孔事故的发生。因为上游的铁路桥施工单位也是中铁大

桥局，故选择在上游铁路桥的施工队伍，对桥位处的地质状况较熟识。

(3)依据不同土层选择与之相适应的钻进方法。

(4)当河床水位变更时，或钻至砂砾土层漏浆严峻时，与时调整孔

内水头，保证孔内水头在任何时候均比最高洪水位或最高潮位高1.5〜

2.0m。

(5)钻孔施工过程中采纳优质膨润土造浆，在钻孔壁面形成一层富

有韧性的胶合薄膜，以保证孔壁的稳定。

表1钻孔桩质量限制标准

项目允许偏差

孔的中心位置(mm)群桩：100；单排桩：50

孔径(mm)不小于设计桩径

倾斜度＜1%

孔深摩擦桩：不小于设计规定；

支承桩：比设计深度超深不小于50mm

摩擦桩：符号设计要求，当设计无要求时，对于直径1.5m的桩，300mm；

沉淀厚度(mm)对桩径5m或桩长＞40m或土质较差的桩，500mm

支承桩：不大于设计规定

清孔后泥浆指标相对密度：1.03〜1.10；粘度：17〜20Paos；含砂

率：98%

7.2.2防掉钻头、偏斜孔措施。

钻孔施工中采纳加扶正圈导正、全孔减压钻进的防斜措施，扶正圈直

径比设计桩径小20c口，扶正圈的位置放在离钻头腰带5〜6m处，必要时也

可每钻进20〜30nb加一个扶正圈，以保持钻具的导向性。采纳减压钻进,

即钻机的主吊钩始终要承受部分钻具的重力，而孔底承受的钻压不超过钻

具重力之和（扣除浮力）的80%。

7.2.3防缩径措施。

（1）运用与钻孔直径相匹配的钻头以反循环工艺钻进成孔。

（2）在淤泥层和淤泥质黏土层钻进时，采纳小钻压、中等转速钻进

成孔，并限制进尺，以防止钻孔缩径。

（3）在粉质黏土层采纳中等钻压、中等转速钻进成孔，并留意扫孔。

（4）在粉细砂层采纳大钻压、低转速钻进成孔，并限制进尺。

（5）当出现缩径时，加大泥浆比重，以稳定孔壁。在淤泥层和淤泥

质黏土地层钻进时，简单产生缩径问题，钻进时应留意，每进尺以定深度

后，上下提放钻头，重新扫孔，确保成孔直径。

（6）依据试验孔的钻进参数、孔径检测匹配状况，适当调整钻头直

径与钻进参数，以期达到设计要求。

7.2.4成孔质量检测保证措施。

采纳超声波孔壁测定仪对孔壁形态和尺寸进行检查和量测，能较精确

地发觉桩孔的问题所在，然后实行补救措施，保证成孔质量。

7.2.5混凝土浇筑质量保证措施。

（1）终孔前进行严格的清孔，使泥浆指标达到相应的要求。

（2）尽量保证各项工序的连续性，严格限制混凝土流量和下放速度,

保持匀称的流量和流速。保证灌注的连续性，尽量缩短混凝土泵送的间歇

时间。如存在其他问题混凝土在短时间内（0.5〜lh）不能搅拌到位时，

混凝土泵储料斗内应储备满斗混凝土，间隔lOmin泵送两个行程，使混凝

土削减泌水率，或放慢放料速度。应与时清理混凝土储料斗中残余干硬混

凝土。混凝土导管不宜埋置过深，拆除导管应快速与时，拆除后导管要检

查密封圈好坏，与时更换密封圈，并保证导管有足够的平安埋管深度。测

算混凝土上上升度和导管埋深要勤、要准。

（3）选择合理的混凝土协作比，力求和易性好、稳定性好、可翻动

性好、自密性能好。

7.3钻孔灌注成桩质量检测和分析。

桩基础属于隐藏工程。为了保证基础的平安牢靠，桩基的质量检测至

关重要。

7.3.1钻孔质量偏差。

钻孔灌注桩的孔位、孔径、倾斜度、孔深、沉淀厚度与清孔后泥浆指

标限制标准间表lo

7.3.2混凝土抗压强度试件。

在灌注混凝土时，每根桩应制作2〜