铁路桥基加固钻孔灌注桩的施工质量控制
2016-01-25
1 前言
宝成线YK585+550绵远河大桥位于黄许镇至罗江区间，建成于1953年，该桥属浅埋基础，基础地质为砂夹卵石，建成后曾先后6次对病害进行整治均收效甚微。经再次现场勘测，成铁局决定对该桥1~14#墩基础进行桩基置换，将原木桩置换为钢筋砼钻孔灌注桩，彻底整治该桥病害。该桥14个墩的148根钻孔灌注桩成为控制工期的关键所在。2002年12月至次年4月，经过施工单位精心组织、精心施工，采用十字形钻头的冲击钻机钻孔，优质、高效、按期完成了施工任务，且锻炼出一支强有力的施工队伍，在钻孔灌注桩的施工方面积累了许多难能可贵的经验，在此就施工质量控制方面的要点进行整理，旨在指导以后的施工，谋求生产管理水平的进一步提高。
2 钻孔灌注桩施工质量控制
2.1 施工前质量控制
（1）建立健全施工组织机构，包括现场施工组织、工程监理等。组织职工、劳务工进行技术业务培训，经考试合格后方可挂牌上岗。
（2）对工程所需的水泥、钢筋、砂石料等按规定送检，选取砼配合比，落实砼的搅拌及运输机械，没有产品合格证的原材料不得进场。
（3）研究设计文件和施工组织设计，重点包括工程地质报告、桩位平面布置图、桩基结构施工图、钻孔的工艺流程等，对与现场实际不符处及时向上级主管部门及设计单位提出，使工程质量具有可靠的技术保证。
（4）检查供电能力，检修机械设备，备好造浆用的优质粘土（或膨胀土）及回填修孔用的片石等。
（5）布好水管路，设置泥浆池，防止灌注水下砼时挤出的泥浆污染环境及影响其它工序。
（6）建立质量监督机制，由技术人员专人负责质量检查及台账管理。
2.2 施工中质量控制
（1）由技术人员复查测量放线、桩位及标高控制。
（2）检查验收钢筋笼的制做质量，包括钢筋直径、数量、间距、搭接长度、焊接质量等，并按规范要求进行除锈。
（3）在钻孔过程中，必须保证护筒内规定的水头高度和泥浆稠度，随时检验泥浆比重和含砂率，并填写泥浆试验记录表。
（4）钻孔应一次成孔，不得中途停顿。在钻孔过程中，应随时了解地质情况并做好记录，在绵远河工程中，就曾有几根桩因地质情况特殊而变更设计，并应随时检查孔位，其偏差不应大于10cm，发现偏孔及时处理。为预防卡钻，应经常检孔。钻头直径磨耗超过1.5cm时，应及时更换、修补。钻孔达到设计深度后，应对孔径、孔深和孔形等进行检查，并填写钻孔记录表。
（5）冲击法钻孔，为防止冲击震动使邻孔孔壁坍塌或影响邻孔已灌砼的凝固，应待邻孔砼灌注完毕，并达到2.5Mpa抗压强度后方可开钻，以免因震动影响砼质量。
（6）钻孔至设计高程经过检查后，应立即进行清孔。规范对灌注水下砼前容许沉碴厚度控制为：柱桩≯10cm，摩擦桩≯30cm。根据经验，如果清孔测量与灌注水下砼的时间间隔超过1h，护壁泥浆将会产生一定厚度的沉积需进行二次清孔。冲击钻机宜用抽碴法清孔，抽碴时，应及时向孔内注入清水，保持孔内水位，避免坍孔。不得用加深孔底深度的方法代替清孔。
（7）清孔后钢筋笼即吊装入孔，然后牢固定位，以免在灌注砼过程中发生掉笼或浮笼现象。注意填写检查记录，确认各项都符合设计要求且经监理工程师检查签认后，方可下串筒灌注水下砼。
（8）灌注水下砼时，必须由技术人员在旁监控，要经常检查浇注砼的水灰比，测定其坍落度及控制搅拌时间，填写水下砼灌注记录。每根桩至少制做一组砼试压件送检。
（9）组织定期和不定期现场质量会议，及时分析通报工程质量情况。
2.3 施工后质量控制
（1）砼的养生。包括桩顶砼和砼试件的养生，桩顶砼可做蓄水养护，砼试件可送试验站标养。
（2）桩顶凿除浮浆后，应无松散砼。桩顶标高、嵌入承台内的锚固钢筋长度均应符合设计要求。
（3）组织设计单位、建设单位、超声波检测方、施工单位的人员对施工完达到养护期的桩进行超声波检测。选择检测桩时应考虑以下因素：①选择受力比较关键的桩；②尽量选择有代表性的桩；③选择对施工质量有怀疑的桩和施工过程中有特殊情况的桩。
3 钻孔灌注桩施工过程中应重点抓好的质量问题
3.1 钻孔事故处理
发生钻孔事故后，应仔细分析，查明原因，再进行处理，确保成桩质量。常发生的钻孔事故有以下几种：
（1）坍孔。坍孔不严重者，可加大泥浆比重继续钻进；严重者回填重钻。
（2）偏孔。偏孔不严重时，可重新调整钻机或卡杆孔继续钻进；发生严重偏孔、梅花孔、探头石时，应回填硬质带角棱的石块修孔，必要时反复几次修孔，回填时应多填高0.5m。
（3）卡钻。发生卡钻时，不宜强提，以免掉钻或坍孔。应查明原因和钻头位置，采用晃动大绳或钻头以及其它措施，使钻头松动后再提起。
（4）掉钻。发生掉钻时，应及时查明原因，采取有效措施，尽快处理。如钻头被埋住，应首先清除泥砂，再进行打捞；如钻头被埋入孔内确实无法打捞时，一般常采用变更设计的方法来处理，即在坍孔桩的桥轴线方向两边分别设计两根桩来替代中间的坍孔桩，两桩之间采用承台（抬梁）连接成整体，绵远河工程中就曾出现过这种情况。但角桩的变更设计更为困难，只有在坍孔桩的45°线方向分设两根桩来替代且会增大承台平面尺寸，所以在受力控制桩（特别是角桩）的钻孔过程中应尽量避免钻孔事故的发生。
3.2 水下砼灌注
钻孔灌注桩的水下砼灌注质量是影响基桩承载力的主要因素，是整个钻孔灌注桩施工过程中最重要的环节之一。
3.2.1 砼的配合比
水下砼的骨料宜采用洁净的河砂、卵石，粗骨料粒径可采用1~4cm，即常说的豆石。为保证水下砼的灌注质量，增强砼的和易性，可掺入适量减水缓凝剂（如按水泥用量的3‰掺入木质素磺酸钙）。在拌制砼时，技术人员必须检查砼的配合比，抽检砼的坍落度，要求其坍落度为18~22cm。
3.2.2 首灌
首灌直接影响到成桩质量及竖向承载力，在保证首灌量满足规范要求的前提下，还需保证首灌砼的质量及返浆的顺畅。砼的初存量应满足首灌砼入孔后，导管埋入砼的深度不小于0.8m以防止泥浆卷入砼中，且首灌砼必须用隔水栓封底。
3.2.3 砼灌注
（1）砼应连续灌注，不得中途停顿，一般应控制在4~6h内浇注完毕。水下砼灌注面应高出桩顶设计高程0.5~1.0m，以便清除浮浆。
（2）灌注时要使孔内砼保持均匀上升，严禁导管提离砼面，要专人随时用探锤测量砼面的实际标高，推算导管的埋入深度，统计浇灌量及时做好记录。在灌注水下砼时，导管埋入砼中的深度不得小于1m且不宜大于3m。
（3）灌注过程中，如因导管漏水或拔出砼面、机械故障、操作失误或其它原因，造成断桩事故，应予重钻或向上级汇报会同有关单位研究补救措施。发生断桩事故时，若灌注时间不长，一般不超过2h，砼还没初凝，桩的灌注高度在几米以内，常采取迅速拔出钢筋笼重新钻孔的处理方法；若水下砼灌注时间较长，灌注深度较大时，可考虑用下钢护筒的办法来处理断桩；若以上两种方案均难以实施，则只有会同有关单位进行变更设计，与以上掉钻变更设计的方法相同。
4 结束语
绵远河工程，是冲击钻机应用于钻孔灌注桩施工的一大尝试，既满足了工期，控制了成本，更保证了施工质量，成绩是有目共睹的。但如何用不同类型的钻机，采用不同的方案施工不同地质条件下的钻孔灌注桩，则是摆在我们面前的一个新课题。只有在积累以往经验的基础上，进一步的探索，才能取得真正意义上的提高。
