基于岩溶地貌的桥梁钻孔桩基础施工的探讨
2016-10-08
引言
岩溶或称喀斯特，主要指水对可溶性岩石——碳酸盐类、硫酸岩和卤化物岩的溶蚀作用，并伴有水流侵蚀、冲蚀和重力崩塌等次生作用，所形成的多种地表、地下奇异景观与现象的组合。岩溶对桥梁工程的影响较大，故岩溶地区的桥梁基础宜采用桩基础。
1 桩基础施工施工工序
工程岩溶地区采用钻孔桩基础，钻孔设备以冲击钻机为主。根据桩位处地质和水文等资料，制定了专项施工方案和施工技术措施。
钻孔桩施工顺序为：测量定位→埋设护筒→钻机就位→钻进→换浆法清孔→检测（钢筋笼对中）→（下设钢筋笼前清理钢筋笼泥土）吊装钢筋笼→吊装导管→灌注水下混凝土（灌注前罐车应大转速反转3-5min）→扩大基础、处理桩头→桩基检测→承台施工。
2 施工工艺流程
钻孔桩施工工艺流程如下：
(1)场地平整。
钻孔前按文明施工的要求对钻孔桩施工场地进行平整压实，做到三通一平。
(2)埋设护筒。
护筒一律采用钢护筒，采用挖埋法施工，护筒周围用粘土夯实。护筒节间焊接要严密，谨防漏水。护筒埋设应高于地面约30cm且护筒底端埋置深度，在旱地或浅水处，对于粘性土应为1.0m～1.5m；对于砂性土不得小于1.5m，以防成孔时护筒下部塌孔。相临桩间不足4倍桩径要跳桩施工或间隔36小时后方可施工。护筒埋好后，再次测量检查护筒埋设平面位置及垂直度。
(3)泥浆制备和运输
为保证泥浆的供应质量，施工时设置制泥浆池、贮浆池及沉淀池。泥浆传送采用泥浆槽和泥浆泵。用于护壁的粘土，其性能指标应符合规范要求。在钻孔作业中，经常对泥浆质量进行试验测定，及时调整，确保护壁良好，钻进顺利。
(4)钻机就位
在埋设好护筒和备足护壁泥浆后，利用一台8T吊车配合人工将钻机就位，立好钻架，拉好揽风绳。钻机就位后，调平机座，认真量测检查钻头中心与护筒中心是否在一条铅垂线上，与孔位中心的偏差是否在规范允许范围之内。确认无误后，最后再次检查钻杆的垂直度是否满足要求及钻杆、钻头等部位连接是否牢固、运转是否良好、钻头直径和设计桩径是否相同，校核钻具的长度，一切就绪后就可开始施钻。
(5)钻孔
开钻时应先在孔内灌注泥浆，不进尺，只空载转动，使泥浆充分进入孔壁。泥浆比重等指标根据地质情况而定，一般控制在1.2～1.4左右。开孔时钻机应轻压慢转，随着深度增加而适当增加压力和速度，在土质松散层时应采用比较浓的泥浆护壁，且放慢钻进速度和转速，轻钻慢近来控制塌孔。当平衡架移动至钻架滑道下端时，需要接换钻杆。加钻杆时，应将钻头提离孔底，待泥浆循环2-3分钟后，再加卸钻杆。保持孔内水位并经常检查泥浆比重。在钻进过程中，始终保持孔内水位高于地下水位或孔外水位1.0m～1.5m。并控制钻进，及时排渣、排浆，现场采用泥浆泵排浆，多余泥浆应妥善处理。接换钻杆或因其它原因短时停钻再次开钻时，应按开孔时处理。若因特殊原因长时间停钻时，应提出钻头。检查钻杆位置及垂直度：钻进过程中须随时用两台经纬仪检查钻杆位置及垂直度，以确保成孔质量。
(6)清孔及成孔检查
在钻至设计深度后，及时用监理工程师批准的器具和方法，对孔深、孔径、孔位、垂直度进行检查。在检查合格经监理工程师同意后，立即清孔，不得停歇过久，使泥浆钻渣沉淀增多，造成清孔工作的困难甚至坍孔。本设计采用二次换浆法清孔，第一次采用钻杆，导管安装完毕后，再利用导管作二次清孔。将导管提高离孔底约20cm左右进行清孔，清孔时应慢慢加入清水，待出口泥浆小于1.10，黏度小于20秒后为合格。之后立即灌注水下砼。清孔时孔内水位要高出地下水位或河流水位至少1.5～2.0米。若清孔后4小时以内仍不能开始灌注砼，或灌注砼前测得的沉渣厚度已超过规范允许值，则要再次清孔。
(7)钢筋笼的制作和吊装
清孔完毕，经监理工程师批准，即吊装钢筋笼。吊装前对钢筋笼的分节长度、直径、主筋和箍筋的型号、根数、位置，以及焊接、绑扎等情况全面检查。节间采用单面焊接连接。为保证焊接时的搭接长度和质量，在加工钢筋笼时，对钢筋笼节间搭接的钢筋长度作调整，确保搭接长度不小于10倍的钢筋直径，相邻焊接接头错开至少50cm 。钻孔桩声测管在吊放钢筋笼的同时进行安装，分二节制作，下端用封头封死，不得漏水，接头丝扣连接，生胶带止水，按设计位置用铁丝绑扎固定在钢筋笼上。钢筋笼吊装完成后，最上一节口上要焊上吊筋，用以调节钢筋笼的上下位置。将吊筋固定在钻机架或特设固定架上，防止砼灌注时，钢筋笼浮起或下沉。
(8)浇注水下砼
在下钢筋笼之后，尽快安装灌砼导管。导管直径不小于25cm。导管安装前，检算其配节长度及漏斗容量。导管内壁光滑，无粘附物，接管前用水冲洗其内壁。导管下口离孔底25～40cm。粗骨料宜选用卵石，若采用碎石应通过试验适当增加含砂率，砼的坍落度应控制在18～21cm。灌注水下砼首盘采用压球法，在导管内先放置一隔水球，用铁板封口，开灌时打开铁板封口即可，隔水球回收再次利用。在保证最小埋深前提下，导管口应尽快离开桩尖，可在上部第一节导管顶部外壁上加焊2～3道间距为20～30cm固定箍圈来实现，水下砼的灌注必须连续进行，中途不得中断。在计算了已灌砼量及量测了孔中砼面深度后，才可缓缓平稳提升，并随时晃动。在在整个灌注时间内，导管埋入砼深度不应小于2m且不大于6m，且导管中不进水或冒气泡。一般情况下整个灌注时间控制在2～3小时内。灌注砼时溢出的泥浆应及时进行处理，以防止污染或堵塞河道和交通。桩身砼要按规范和设计要求进行超灌，确保截除桩头后桩身砼质量。
(9)截桩头
桩砼灌完24小时后，在不影响其他桩施工的情况下，开挖并截除桩头。此时截除桩头应留15～20cm，在桩头砼达到设计强度时再次截除，以保证桩头段砼质量符合规范。
(10)钻孔桩质量检验
对于监理工程师指定试验的桩，凿除桩顶砼后养护，按规范和设计及监理工程师的指示，对桩进行检测。
(11)钻孔灌注桩在施工的全过程，严格按规范、验标以及监理工程师的要求，认真作好施工记录，填写各种记录表格
3 基桩检测
随着灌注桩桩径和桩长的不断增大及承载力的日益提高，基桩检测时越来越多地采用动测法。对于桩长大于40m的简支梁墩台桩基、所有连续梁墩台桩基均预埋超声波检测管，采用声波法检测；其余桩基全部采用低应变法检测。当对动测法检测数据有怀疑或争议时，可采用钻芯法进行检测。桩身完整性类别根据不同的检测方法可划分为4类。总体来说，Ⅰ类、Ⅱ类桩为合格桩；III类桩需由建设方与设计方等单位研究以确定修补方案或继续使用；Ⅳ类桩为不合格桩。
4 结语
岩溶地貌钻孔桩施工不但要细致全面的地质勘察，而且还要有针对性的施工方案和成熟的事故处理机制。总之，钻孔桩施工作为一种成熟的施工工艺，在岩溶地质条件下同样具有很强的适应性。施工中应对措施得当，将使桩身获得较高的质量。
参考文献
[1]中铁三局集团有限公司.客货共线铁路桥涵工程施工技术指南[M].北京：中国铁道出版社，2008
