柴河大桥钻孔灌注桩施工应用分析
2017-09-04
1 工程概况
扎兰屯市古营河至柴河公路支线工程一座柴河大桥：桥梁总长124.94m，全桥共6孔，单孔标准跨径20m，桥面宽度净7.5m+2×0.5m，桥墩均为双柱式墩、高桩承台基础桥台为肋式桥台、钻孔灌注桩.混凝土设计强度等级为C30.其中抗压桩进入持力层不小于1.0m，抗拔桩进入持力层不小于0.5m。
2 钻孔灌注桩工艺流程
测定桩位→埋设钢护筒（包括挖泥浆沟槽）→复测桩位→安装钻机就位（包括接通电源）→钻进成孔（包括供给护壁泥浆）→冲孔（第一次清孔）→移至新桩位.灌浆平台就位→吊接钢筋笼→下放导管→ 第二次清孔→水下灌注混凝土→控制桩头加灌高度→钻孔空灌段回填→清洗机具→移至新桩位。
3 桩基施工分析
3.1 测量
3.1.1 桩基施工控制网
根据桩位平面图和总平面定位图有关规划图文件红线点，采用方格网轴线法测放出现场平面控制网，各轴线交点钉桩保护。请监理复核无误后进行轴线和桩位放样。
3.1.2 轴线及桩位放样
利用各控制点用经纬仪和钢尺先依次放出各轴线，验收符合要求后进行最后桩定位工作.桩位放样采用直角坐标轴线法和极坐标定位.采用经纬仪定向钢尺定距确定桩位后用“打入钉”在现场做好标记，方便施工中桩位查找、复核，确保桩位准确。
3.1.3 护筒的开挖和埋设
护筒的埋深都在回填士里，四周及底部用粘士回填并捣实后采用十子线法恢复桩位中心点，要求护筒中心与桩位中心允许编差不大于20mm，保证护筒垂直稳固，桩机方可就位，桩机安装就位应对中、水平、稳固，保证天车中心，转盘中心与桩位中心“三点一线”。
3.2 钻进成孔
3.2.1 成孔
本桩基工程先进行试成孔施工，拟用工程桩代替，在具有参考区域选3种桩形各选1根.桩径Φ900mm及φ800mm工程桩采用GPS-15型钻机施工，φ650mm工程桩采用GPS-10钻机施工.桩端持力层判定需经勘察、监理和设计部门鉴别达到设计要求后终孔.配合井径测试单位做好成孔观测，试成孔孔径、垂直度、孔壁稳定、沉渣厚度等指标符合设计要求后方可进行水下混凝土灌注。
试成孔施工期间做好每段土体层施工原始记录，参照工勘报告对各地层特性对比，掌握各地层变化情况以便与成孔质量检测结果对比.在接下桩施工中进一步优化各钻进技术参数确保成孔质量。
成孔钻进拟采用钻进参数如下：钻压，自始至终依靠钻具自重，及主卷扬机升降松紧来控制压力；转速：上部1-3层孔段采用1速，中部孔段采用2-3速，下部孔段8层孔段至终孔采用1速，入岩后控制钻压钻进速度，临近终孔前放慢钻进速度以便及时排出钻屑，减少孔内沉渣.泥浆比重：上部孔段1.25-1.30，中部孔段1.20-1.25，下部孔段1.25-1.30.泥浆粘度：自始至终为20-28s，钻进过程中确保施工桩径不小于设计桩径，对易缩径及坍塌土层保持泥浆具有良好性能指标外，控制好钻进速度，适当上下提钻扫孔扩径，做好施工保径工作。
3.2.2 泥浆护壁
泥浆采用钻进土层过程自然造浆法造浆.钻孔泥浆比重控制在1.20-1.30间，泥浆粘度控制在20-28s；在杂填土、粉质粉土层、砾石层中钻进使用较浓泥浆，具有在孔壁上形成致密泥皮，维护孔壁稳定和清孔冲渣确保成孔质量。
3.2.3 持力层确定
依据工程勘查报告按坐标计算，在选择试打桩桩位时要同原工程勘察钻孔接近并基本在同一剖面图.对照工程地质勘察报告剖面图及邻孔地质情况定出持力层顶面标高.通过上部孔段钻进进尺变化、上返泥浆颜色变化来对比相应地质剖面图各地层划分进一步判定持力层。
在成孔钻进中快要接近预计持力层孔深时放慢钻进速度，密切观察上返泥浆携带的钻屑及钻机负荷变化情况.在进尺速度减慢、钻机负荷明显加大情况下对返浆岩屑进行取样并参照地质勘察报告初步判断钻头是否进入持力层，放慢钻机转速.取样频次应每钻进30cm取样一次，放在不同样袋中注明桩号、取样时间、取样深度等.会同工程勘察、监理和设计部门予以鉴别确保桩端进入持力层符合设计要求。
3.2.4 钢筋笼制作安装
钢筋笼采用加强筋定位成型，使得主筋匀称分布于同一截面并点焊成型分节预制，要求单节长度不大于10m，由于带肋钢筋均为固定尺寸，在下料时可能出现长短不一钢筋焊接在同一节半成品钢筋笼内情况对需要接长钢筋要求单面焊10d，确保相邻主筋错开长度为35d且不小于500mm。
预制好各节钢筋笼半成品经成批验收后标识堆放整齐以便配合其他工序施工，对于检查出不合格品必须返工修补后重新检验使用。
施工中钢筋笼分节安装采用孔口对接单面搭接焊，每节钢筋笼保护垫块为2组，每组4块均匀对称布置.成套钢筋笼的安装定位拟采用2Φ16定位钢筋两端标准搭焊，上部定位悬挂钻机上。
3.2.5 清孔
清孔工作是钻孔灌注桩施工过程中重要隐蔽工程，清孔分两次进行，结束后应单独验收，确定最终清孔效果是否符合设计要求。
第一次清孔是钻孔终孔后利用3PN泵进行. 第一次清孔需将大粉砂、泥团置换出孔内，泥浆比重和粘度均较大.泥浆比重控制在1.2-1.26.第一次清孔时间根据不同施工情况而定，控制在40min左右。
第二次清孔是下放钢筋笼在灌注导管孔内安装完毕，利用导管进行，根据施工经验入中风化岩层通过正循环清孔完全可以达到设计要求.根据桩体积计算，拟定第二次清孔时间为45min左右，二次清孔验收满足孔底沉渣厚度≤50mm，泥浆比重小于1.20.正循环清孔达不到施工要求采用气举反循环清孔.气举反循环清孔主要是利用导管，通入高压空气，使空气与泥浆混合产生管内、外液压差，使管内气液在管外大比重泥浆作用下，上返冲出导管，管底泥浆不断快速补入逐步吸净孔底沉渣.二次清孔结束后应30min内浇灌混凝土.否则应重新测定孔底沉渣厚度。
3.2.6 沉渣测定
桩孔经过二次清孔后满足孔底沉渣厚度≤50mm设计要求，需对孔底沉渣进行测定.孔底沉渣计算底起点位置，应以孔底锥体1/2高度处起算。
孔底沉渣厚度测定采用带圆锥形测锤的标准水文测绳进行，测锤重量≥1kg，终孔孔深通过钻具总长和机上余尺控制，与标准测绳作比较后计算沉渣厚度.测求绳测定由有经验的施工人员进行.沉渣厚度满足不了设计要求，需继续清孔，直至满足要求。
3.3 混凝土浇筑
在灌注时用汽车吊的主勾吊起储料斗，与导管相连接，把隔水栓堵放在其底部，向斗内注满混凝土后，用吊机副勾钢丝绳把隔水栓快速提出，使混凝土在很短的时间内降落到孔底，完成封底工作后连续、紧凑进行灌注，严禁中途停工. 在灌注混凝土过程中每灌注一盘后及时用测绳检测混凝土面上升高度，计算出导管在混凝土中埋深，一般情况下导管的埋深控制在2-6m，每次拔管一根，每根导管长度为2.62m，要遵循“勤拔少拔”的原则，不能通过增加导管埋深来每次拔两根或两根以上的方法来减少拔管次数.当混凝土灌注到距桩顶设计标高还有4.5m左右距离时技术人员计算出需要混凝土数量，通知拌和站按需要量拌制减少浪费.为保证桩顶砼质量施工中要求比桩顶设计标高超灌80cm，用“掏筒”探测砼质量，确认合格后方可提出导管结束混凝土灌注工作。
4 结论
本文通过对钻孔灌注桩施工进行分析，在施工过程中应该在测量放样、钻孔及混凝土浇筑过程中注意以往出现的问题，同时在施工过程中要严格按照施工组织进行， 严禁出现断桩、缩颈等问题出现，确保工程质量。
