城市建筑┃道路桥梁┃URBANISM AND ARCHITECTURE┃ROAD AND BRIDGE 桥梁冲孔灌注桩施工技术 Bored Pile of Bridge Construction Technology ■ 张良清 ■ Zhang Liangqing [摘 要] 本文结合笔者参与建设将乐三涧渡大桥的施工经验，分析桥梁冲孔灌注桩基施工技术，介绍桩基冲击成孔的工作原理和特点，对冲击成孔灌注桩的工艺流程、工艺参数、施工操作要点和质量控制注意事项进行阐述和探讨，并提出了解决措施，供大家参考。 [关键词] 桥梁桩基 冲孔 砼灌注 [Abstract] This paper combining with construction experience in the construction of the Sanjian Cross Bridge, the constructi- on technology of the bored pile foundation of bridge pile foun- dation, introduces the working principle and characteristics of impact into the hole, into the process, pile on the impact of pr- ocess parameters, construction points and quality control poin- ts for attention are described and discussed, and the solving m- easures are put forward, for your reference. [Keywords] punching pile foundation, bridge, concrete pouri- ng 一、 工程概况 三涧渡大桥位于将乐县古镛镇积善三涧渡。大桥横跨金溪河，南岸与省道204线相联，北岸与总规划面积1 200 km2的积善经济开发区相通，是积善经济开发区建设的关键性工程。大桥长248.5 m，宽19 m（桥面行车道15+2×2 m人行道）；大桥上部结构为4×30+4×30 m预应力砼连续T梁，下部结构为肋台、U台、柱式墩；基础为灌注桩基础和扩大基础。 该大桥总投资1 943万元，于2007年7月20日正式开工建设，2008年5月1日建成通车，总工期280天。 大桥桩基数量：27根（其中φ1.6 m桩21根、φ1.2 m桩6根，桩长为21～37 m）。 桩基础地质：上层为砂土或砂砾，中层为强、弱风化石灰岩，底层为微风化石灰岩，河中平均水深9.3 m，最大水深14.6 m。根据地质勘查情况，本桥桩基施工采用机械冲击钻成孔。 根据现场桩位及高程情况，在施工河面上搭设钢栈桥和孔桩施工平台，以便于施工机械进出和施工机具及各种材料的运输。工程项目部设在工地现场南岸。 二、 冲击成孔的原理及特点 冲击钻成孔施工的工作原理就是利用卷扬机带动冲击锤上升到一定高度后让冲击锤自由垂直降落，利用重力加速度产生的冲击动能冲击地层形成空孔。岩土在冲击锤的高速荷载重力加速度作用下一般不会产生塑性变形，而是脆性增大并在瞬时产生很大的接触应力，使岩土破碎形成沉渣。在每次冲击之后，冲击锤在桩机转向装置带动下转动一定的角度，空孔就产生规则的圆形断面形成桩孔。桩 基冲击成孔具有如下几个特点。 1. 优点 （1）施工时受地质条件影响较小，能有效地钻进基岩和砂卵石地层，较好地控制冲进基岩的深度，满足设计承载力要求。 （2）在含有较大卵砾石层、飘砾石层的山区河流中施工更具优势。 （3）设备简单操作移动方便且钻进参数容易掌握，钻头磨损小并易于维护和保养，机械故障少。 （4）能耗较小。和回转钻相比，同功率设备，冲击钻能施工较大直径的桩孔。 2. 缺点 （1）成孔速度相对较慢。 （2）施工噪声污染较大。 （3）成孔过程中质量事故率较高。 因此，相比回转钻成孔，冲击钻成孔工艺的应用范围相对较小。 三、 冲孔灌注桩的施工工艺和流程 1. 冲孔前准备 冲孔前，对施工现场进行平整并挖设泥浆池。泥浆池设在冲孔桩附近，用于存储泥浆、沉淀岩渣，泥浆池大小由所需使用的桩基数量决定。施工时用排浆沟将泥浆池与孔口相连，通过泥浆泵来实现泥浆循环利用，防止泥浆漫流，以保护施工环境。 冲孔泥浆由水、粘土拌制，粘土要求其塑性指数＞25，拌制好的泥浆性能指标应达到施工技术规范要求。根据本桥地质情况，应加大泥浆相对密度、粘度、胶体率指标，并降低含砂率、失水率指标，要求泥浆相对密度为1.10～1.20，粘度为18～22 s，胶体率≥98％，含砂率﹤4％，泥皮厚度＜2 mm，以便达到浮渣和护壁的最佳效果，防止塌孔。 2. 埋设护筒 钢护筒用壁厚8 mm钢板制成，接头采用双面焊接并确保不漏水。护筒内径应比桩径大20 cm，每节长2～3 m，采用振动下沉埋设法。埋设时用铅垂线检查，使护筒中心与钻孔中心重合以确保护筒垂直（偏差：＜50 mm ；倾斜度：＜1%）；护筒顶面高出施工水位1.5～2.0 m，并保持高出桩顶设计标高不小于0.5 m；护筒的底端埋置深度一般为1～1.5 m，若发现地基稳定性差，护壁能力不足而出现塌孔、缩孔时则应加大钢护筒的埋置深度，同时，要在护筒顶部焊加强筋和吊耳，开出浆口。成孔过程中要经常检查护筒是否发生偏移和下沉，并及时纠正。 3. 冲（成）孔 冲孔前，利用桩机采用小冲程在护筒内反复打浆，待泥浆均匀后才开始冲孔。冲孔作业应分班连续进行，非特殊情况不得中断。换浆出渣或其它原因需停钻时，钻头必须提出孔外，继续开钻时要由低冲程逐渐加大到正常冲程以防止出现卡钻和塌孔。冲孔时进尺速度和冲程要根据地质和孔深适当控制，一般进尺速度控制在2～3 m/ h。冲击坚硬密255 实的岩石时采用高冲程（4～5 m）；粘土层或圆砾石土层采用低冲程（2～3 m）；在砾层或松散的卵石夹土层时采用小冲程（1～2 m），并相应提高泥浆的粘度和相对密度，小冲程作业能大幅减少偏孔几率。冲孔到护筒底部时一定要慢速成孔，使底脚处有坚固的泥皮护壁，要待冲至护筒底部1 m后方可以正常速度冲孔。要经常对冲孔泥浆进行实验，确保满足使用要求。 冲孔过程中，要始终保持孔内泥浆水位高出河中水位1.5 m左右，并须按时出渣，直到泥浆内含渣量显著减少，无粗颗粒为止。出渣的方法有两种，一个通过泥浆泵循环使冲渣浮动流入泥浆池中沉淀，另一种是利用泵反循环吸取。当钻渣不能靠泥浆带出时，则采用泵吸或掏渣筒掏渣。冲孔过程中还要注意地质层变化，每进尺2 m或在地质层变化处必须捞取渣样，记入冲孔记录表并与地质柱状图核对。 4. 清孔 成孔达到设计标高，且孔底地质情况符合设计要求后，即可清孔，清孔后孔深不小于设计规定，沉淀层厚度≤15 cm。清孔报验合格后应及时终孔，但是孔桩不能停止泥浆对孔内的循环工作，否则将造成严重的孔内坍塌。清孔处理的目的是使孔底标高、循环液中含渣量和孔壁泥垢厚度符合设计和施工规范要求，为下一步灌注混凝土做准备。 5. 钢筋笼安装就位 钢筋笼吊装时应垂直对准孔位竖直轻放、慢放。第一节钢筋笼入孔后，在井口设置支撑，让钢筋笼作临时固定，然后用吊车提升第二节钢筋笼，接着将两节钢筋笼焊接再下放直至孔底，钢筋笼下放至设计标高后，校正其中心位置（允许偏差≤1.5 cm）并采取孔口固定措施，防止灌注混凝土过程中的偏移。 6. 混凝土浇灌 配制水下砼所用材料应符合下列要求： （1）水泥：采用普通硅酸盐水泥。水泥的初凝时间不宜早于2.5 h，水泥强度等级不低于42.5； （2）骨料：选用碎石。骨料最大粒径≤40 mm，同时也不应大于钢筋最小净距的1/4； （3）细骨料：选用级配良好的中（粗）砂。 7. 砼外掺剂为检验合格的缓凝型 砼灌注前应下放导管，导管采用D250 mm钢管，每节长3 m，导管使用前须做封闭水试验，确保使用时不漏水。导管下放后上端要高出基准面50 cm左右，下端离孔底50 cm左右。吊装导管时，导管应处于钻孔中心，并应在灌注前进行对导管接头抗拉、升降实验。 桩孔砼采用导管法水下灌注，灌注的混凝土靠自重密实。灌注前须正确安装导管，且导管的平直度和密封性须符合要求；配制的混凝土坍落度为18～22㎝且和易性好,灌注过程中必须控制好导管 埋置深度，严禁导管拔离混凝土面。混凝土灌注必须把握好以下三点。 （1）初灌时，先用塞子堵住导管漏斗出口并计算出埋置导管3 m左右所需砼数量后将砼放满料斗，待下料过半斗后砼罐车接着放料，要保证砼不间断连续且迅速地填满导管底部。首批混凝土灌入后，立即测探孔内砼面高度，计算出导管准确埋置深度，要紧凑连续地进行灌注，严禁中途停工，防止断桩。 （2）在灌注砼过程中，要用测深锤测量下砼实际深度，并与设计砼深度对比，计算出空隙比。导管埋入深度控制在2～4 m，当砼面上升到钢筋骨架下端时，为防止钢筋笼上浮，应保持导管较大埋深。当孔内砼面进入钢筋骨架2 m米后，提升导管，导管拆除要快，拆除时间不要超过15 min；导管提升时，应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升，必须保证导管埋置深度不小于1 m。 （3）在砼灌注将近结束时，仔细核对砼的灌入数量，要确保桩顶面高出设计标高0.5 m以上，并在灌桩结束后刮走表面0.3 m左右的浮浆，以减少将来破桩头工作量。结束桩砼灌注拆除导管时要缓慢，防止因提拔管过快引起泥心现象。 四、 施工中遇到的问题及处理和预防措施 采用冲击成孔灌注桩，在成孔和水下砼灌注施工过程中，由于主观和客观等因素的影响，出现了以下几个问题。 1. 斜孔 原因：在冲击成孔过程中，有时由于冲击速度过大而岩土层承载力又不均匀时，冲击锤会向岩土中软弱方向滑移，形成斜孔。 处理办法：本桥4～2 #和6～1 #两个孔桩在施工过程中出现斜孔。当发现斜孔时，应放慢冲击速度，改变冲击频率，并分析产生斜孔的原因。对冲击石芽或孤石引起的斜孔，改用高低冲程交替冲击，将石芽或孤石击碎或挤入孔壁；对溶沟、溶槽引起的斜孔，向桩孔内抛填块石或片石，填入的块石、片石应高于倾斜面0.5 m以上，用低冲程冲击，将块石、片石挤入溶沟、溶槽内，冲击锤全断面进入岩体后再进行正常冲击。通过以上办法可纠正孔位。 预防措施：在对基岩冲击时，特别要注意各地段的基岩埋深，孤石、溶沟、溶槽、溶蚀裂隙、溶洞等发育特征，采用相应的冲击方法。 2. 塌孔 原因：在施工过程中，遇到饱和粘性土及砾砂层，由于泥浆比重不够、泥浆质量达不到要求导致孔壁稳定性不够或由于冲击锤、钢筋笼撞击孔壁或孔内水头高度不够等因素影响，会出现不同程度的塌孔现象。 处理办法：本桥在1～3 #号桩成孔时出现孔口坍塌，后立即拆除护筒并回填桩孔，重新埋设；若出现孔内坍塌，首先应判明坍塌位置，然后回填砂和粘土到塌孔位置以上1～2 m，如果塌孔严重，必须全部回填至孔口，再重新冲击。 预防措施：根据不同地层，选配相应的泥浆。在饱和粘性土及砾砂层中冲击时，应控制冲击速度，选用较大比重、粘度、胶体率的泥浆；或投入粘土块、块石、卵石，低锤冲击，使泥浆浓度增大，将块石、片石挤入孔壁增强护壁强度；清孔时应保证孔内水头高度，并经常注意孔内泥浆高度，并监控泥浆质量；清孔完成后，应立即进行下道工序。 3. 断桩 原因:清孔不彻底，沉淀层厚度过大，使导管底端距孔底过远，混凝土被泥浆稀释，使水灰比增大，造成混凝土不凝固，形成混凝土桩体与基岩之间被不凝固的混凝土填充。在浇注混凝土时 ，导管提升和起拔过多,露出混凝土面，导致抽离混凝土面致使泥浆涌入，形成桩基泥心断层。因停水、停电或机械故障、待料等原因造成夹渣和混凝土凝固分层。 处理办法:本桥在6～3 #号桩基砼灌注过程中，因混凝土运输车突发故障引起灌注中断较长时间，疑出现断桩，后经超声波检测排除了断桩可能。如检测出现断桩，应彻底清理断桩后，在原位重新浇筑一根新桩。 预防措施：断桩会给工程项目造成巨大损失，应设法避免。必须做到:（1）成孔后必须认真清孔，应采用清水清孔，清孔后要及时灌注混凝土，避免孔底沉渣超过规范规定；（2）灌注混凝土前认真进行孔径测量，准确算出全孔及首批混凝土灌注量；（3）混凝土浇注过程中,应随时控制混凝土面的标高和导管的埋深，提升导管要准确可靠,并严格遵守操作规程；（4）严格确定混凝土的配合比，混凝土应有良好的和易性和流动性，坍落度损失应满足灌注要求；（5）灌注过程要连续、快速，准备灌注的混凝土要足量；（6）各种机械设备要检修调试，在灌注混凝土过程中应避免停水、停电和机械故障。 五、 结语 冲击成孔灌注桩技术在桥梁桩基础中已被广泛应用，尤其在地质复杂，嵌岩较深的桩基中，优势较为明显。但在具体施工时，也要注意处理好沉渣，以免影响成孔进度；冲击振动对水上平台稳定性和周边桩基的影响以及冲击振动易造成坍孔等问题。只有对冲孔灌注桩施工工艺有深入的了解和正确把握，以严谨的态度，严格按规范制定和落实实施细则，加强责任心，才能保证施工质量。 参考文献 [1]弓天云,田克平,荣学军等.JTG/T F50-2011公路桥涵施工技术规范[S].人民交通出版社出版.2011. [2]陈育新.浅谈桥梁冲孔灌注桩施工及质量控制[J].人民长江,2007(02). [3]孙广建.桥梁水下钻孔灌注桩施工[J].交通标准化,2005(08). [4]张晖,张旭.浅析钻孔灌注桩施工质量通病与防治[J].中国科技信息,2010(20). [5]莫毅舟.浅谈钻孔灌注桩施工及质量控制[J]. 山西建筑,2010(06). （作者单位：将乐县林业局，将乐 353300） （上接第254页） 5）强化混凝土早起养护的力度，适量地延长养护时间，做好预防暴晒的工作，定期洒水，使得混凝土保持湿润。 6）严控混凝土内的水泥用量以及砂石含泥量、砂率、水灰比，混凝土振捣密实，应及时对板面实施抹压光。 2. 排水系统 针对管道渗水，试验不合格等情况，主要有以下几种防治手段。 （1）检查井砌筑时应确保砂浆饱满，砌块缝隙均匀，竖缝挤浆饱满无通缝，井身在抹面之前要保持干净、湿润，及时进行压光收浆养护。若有地下水，应及时做好勾缝、抹面与砌筑。而和检查相连接的管道表层则应保持湿润并均匀地刷一层水泥原浆，待管道就位之后才可进行内外抹面，从而避免渗漏。 （2）依据设计要求认真施工，保证管道基础的稳定性与强度。 （3）要用到的管材必须具备质量监管部门给出的力学试验报告与合格证等资料，管材外观质量需无麻面、蜂窝等情况出现。 （4）采用质量不错的接口填料，并依据合理的施工工艺与试验配合比进行施工，在接口缝内部要保持干净、清洁，并预先湿润水泥类填料接口，而对于油性的则应当率先干燥之后刷冷底子油，然后依据施工操作程序进行施工。 （5）在砌堵之前，应将管口0.5 m范畴内的管内壁清理好，然后涂刷水泥原浆，并将砖块润湿以备后用。砌堵砂浆的标号应不小于M7.5，确保有着较好的稠度。而抹面与勾缝的水泥砂浆标号应不小于M15。当管径较小的时候，应进行抹面或单面勾缝处理；当管径较大时，应进行内外双面勾缝。 四、 结语 综上，为确保工程质量，推动我国市政道路工程建设的发展进程，我们应紧抓重要工序与关键问题，从强化工程实施过程中的监管着手，严守施工规范与设计的技术标准，从而确保市政道路工程施工质量。 参考文献 [1]吴伟民.市政工程杠技术[M].中国水利水电出版社,2008. [2]张培韬.道路混凝土.施工技术[M].黄河水利出版社,2004. （作者单位：1.浙江省山水建设有限公司，杭州 310016；2.浙江国途交通工程有限公司，杭州 310000） 256
