关于揭阳市西凤大桥钻孔灌注桩成桩质量的若干探讨

    陈楚练

    摘要：本文结合揭阳市西凤大桥施工实例，对桥梁工程钻孔灌注桩的成桩过程及工艺要求进行详细剖析，以供广大公路工程建设者共同参考借鉴。由于该桥的钻孔灌注桩施工大部分是在水下进行的，因此，其施工过程往往无法观察，成桩后也不便于开挖进行验收。倘若施工过程中的任何一个环节出问题，都将直接影响到整座大桥的总体进度及建设质量。对此，作为业主，我们要求项目部在进行桩基础的施工时，对其成桩的整个工艺过程必须做到环环相扣、严加控制，以便确保成桩质量。

    关键词：桥梁桩基；钻孔灌注桩；工艺要求；质量措施

    1 工程概况

    1.1 工程简介

    本工程为一独立大桥，南引道经榕城区与连接揭海线S234相接，北引道接淡浦路与省道揭神线S236相接，是省道车辆过往市区的主要交通要道。桥梁的中心桩号为K0+344.67，全长307.40m，桥宽20m。主要跨径组合为：（5×20m）预应力混凝土空心板+(27+48+27m)预应力混凝土连续刚构+（5×20m）预应力混凝土空心板。

    1.2 工程地质

    1.2.1 地形地貌

    西凤大桥位于揭阳市第一中学西侧，跨越榕江北河，南岸为榕城区西门，北岸为东山区凤潮村，地貌上属于榕江淤积及冲积，地形略有起伏。桥位区河面宽约200m，河床地面高程约为-5.9m～0m。两边河堤内均为市区，分布洼地及房屋，地面高程约为1.4～1.7m。

    1.2.2 地层岩性

    根据地质勘测成果，桥位地基属多层结构，土类层多，工程地质复杂，起伏变化，土质差，自上而下可划分为12个层次，它们分别是：杂填土、粘土、淤泥、淤泥质土、粘土、亚粘土、粗砂、淤泥质土、粘土、亚粘土、中砂、粗砂、砾砂。

    1.2.3 水文地质

    河流名称及所属水系为榕江北河，桥址水位受潮汐影响较大，涨潮最高水位0.16m，退潮时最低水位-0.35m，平常水位0.11m，通航水位2.44m。

    2 钻孔前准备工作

    钻孔前的准备工作主要包括桩位放样，平整场地，布设施工便道，设置供电及供水系统，制作和埋设护筒，制作钻孔架，泥浆的制备和准备钻孔机具等。

    2.1 场地整理

    施工前，施工场地按不同情况进行处理。对于处在水中的钻孔桩基础都必须搭设施工平台，桩基处在旱地时，清除杂物后夯压密实即可。

    2.2 护筒埋设

    根据钻孔桩直径，护筒内径宜比桩径大200-400mm，为保证其刚度，防止变形，在护筒上、下端和中部外侧各焊一道加劲肋。护筒埋设时，其轴线对准测量所标出的桩位中心，保证其位置偏差不大于50mm，倾斜度不大于1%。并认真检查回填土是否密实，保持护筒位置稳定；护筒埋置深度应根据水文地质情况，一般宜为2－4m。护筒高度宜高出地面0.3m或水面1.0－2.0m，除保护孔口防止坍塌外，还用以防止表面水或地面漏浆、杂物等滑落孔中。

    2.3 泥浆制作

    制浆前，先把粘土尽量打碎，使其在搅拌中容易成浆，缩短成浆时间，提高泥浆质量。制浆时，可将打碎的粘土直接投入护筒内，使用冲击锥冲击制浆，待粘土已冲搅成泥浆时，即可进行钻孔。多余的泥浆用管子导入钻孔外泥浆池贮存，以便随时补充孔内泥浆。

    2.4 钻机就位

    埋设好护筒后，即可进行钻机就位，本标段使用的钻机为卷扬机牵引式冲击钻和冲抓钻。就位时，只要使钻锥中心对准测量放样时所测设的桩位即可，其对中误差不得大于5cm。

    3 施工过程的工艺控制

    3.1 钻孔工艺

    3.1.1 开钻前应注意的事项

    开钻前，在护筒内多加一些粘土。地表土层松疏时，还要混和加入一定数量的小片石，然后注入泥浆和清水，借助钻头的冲击把泥膏、石块挤向孔壁，以加固护筒角。为防止冲击振动使邻孔坍塌或影响邻孔已灌注砼的凝固，必须等邻孔砼灌注完毕并达到一定的强度后方可开始钻孔。冲击钻孔时宜用小冲程，当孔底在护筒脚下3-4m后，可根据实际情况适当加大冲程。在钻孔桩上部淤泥段，考虑采用冲抓钻：一方面可防止坍孔，另一方面可以适当加快施工进度。

    3.1.2 钻机安装处事先整平夯实，以免在钻孔过程中钻机发生倾斜和下陷而影响成孔的质量。

    钻机必须固定牢固，严禁在钻孔过程中钻机移位。钻孔时，随时察看钢丝绳的回弹情况，耳听钻锥的冲击声，以判别孔底情况，掌握其松动，少量松绳的原则；孔内水泥浆水平面须高出护筒脚至少0.5m以上，以免泥浆面荡漾损坏护筒脚孔壁，但比护筒顶面低0.3m，防止泥浆溢出。

    3.2 检测孔深、倾斜度、直径和清孔

    钻孔完成后，必须检测孔深、直径和倾斜度，其中孔径和孔深须达到设计要求，倾斜度不得大于1%。清孔就是在吊放钢筋笼之前，对孔内的石渣、泥浆进行必要的清理，做到孔内含泥量、含渣量和孔底沉渣符合设计及图纸要求。

    3.3 泥浆排放

    对钻孔、清孔、灌注砼过程中排出的泥浆，根据现场情况引入到适当地点进行处理，以防止对河流及周围环境的污染。

    3.4 钢筋笼的制作和吊装就位

    3.4.1 钢筋笼的制作

    钢筋笼制作前首先要检查钢材的质保资料，检查合格后再按设计和施工规范要求验收钢筋的直径、长度、规格、数量。制作钢筋笼时，对钢筋的调直、除锈、截断、弯折与焊接均按设计图纸和技术规范要求进行。钢筋笼的主筋尽量为整根，需要对接时，宜采用搭接焊接头，搭接的长度不小于5d，末端不设弯钩。成品钢筋笼保证其顺直、尺寸准确，其直径、主筋间距、箍筋间距及加强箍筋间距施工误差，均不大于20mm。在验收中还要特别注意钢筋笼吊环长度能否使钢筋准确地吊放在设计标高上，这是由于钢筋笼吊放后是暂时固定在钻架底梁上的。

    3.4.2 钢筋笼的安装

    钢筋笼吊装时对准孔位，尽量竖直轻放、慢放，遇障碍物可慢起慢落和正反旋转使之下落，无效时，立即停止下落，查明原因后再安装。不允许高起猛落，强行下放，防止碰撞孔壁而引起坍塌。入孔后牢固定位，容许偏差不大于5cm，并使钢筋笼处于悬吊状态。

    3.5 水下混凝土的灌注

    3.5.1 砼材料要求和导管、漏斗、储料斗的配备

    为确保成桩质量，要严格检查验收进场原材料的质保书（水泥出厂合格证、化验报告、砂石质量检测报告），对不合格的材料严禁用于砼灌注桩。

    导管、漏斗和储料斗的配.水下砼一般用钢导管灌注，导管内径为200－350mm，视桩径大小而定，导管分节长度应便于拆装和搬运、并小于导管提升设备的提升高度，中间节两端焊有法兰、以便用螺栓互相连接。上下两节法兰间垫以4-5mm厚橡胶垫付圈，其宽度外侧齐法兰盘边缘，内侧稍窄于法兰内缘。

    漏斗用2-3mm厚的钢板制成圆锥形或棱锥形，在距漏斗上口的15cm处的外面两侧对称地焊吊环各一个，插入导管的一般长度均设15cm。

    储料斗采用3mm厚钢板及加劲肋制做，底部做成斜坡，出口设闸门，活动溜槽设在储料斗出口下方，溜槽下接漏斗。

    3.5.2 砼的拌合

    在混凝土灌注时应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制。因为混凝土搅拌时间不足会直接影响混凝土的强度，混凝土坍落采用18-22cm之间，拌制砼配料时，各种衡器应保持准确。放入拌和机内的第一盘砼材料应含有适量的水泥、砂和水，以覆盖拌和筒的内壁而不降低拌和物所需的含浆量。搅拌时间从所有材料装入拌和筒加水到排出，不小于2～2.5分钟，在下盘材料装入前，搅拌机内的拌合料全部倒完。如果搅拌机停用超过30min时，将搅拌机彻底清洗后才能拌合新砼。

    3.5.3 钻孔桩砼灌注

    砼灌注工作开始后，必须连续不断地进行并且每斗砼灌注间隔时间尽量缩短，拆除导管所耗时间严格控制，一般不超过15min，不能中途停工；在灌注砼过程中，随时探测砼高度，及时拆除或提升导管，注意保持适当的埋深，导管埋深一般保持在2～4m，最大埋深不大于6m；灌注砼注意的几个问题：导管下端距桩底控制为0.3～0.4m；导管埋入砼的深度在任何时候不小于1.0m；水下灌注砼的实际桩顶标高应高出桩顶设计标高0.5－1.0m左右；严禁导管漏水或导管底口进水（即封不住底）而造成断桩事故，保证施工质量；当砼灌注完毕后，待桩上部砼开始初凝，解除对钢筋笼固定措施，保证钢筋笼随着砼的收缩而收缩，避免粘结力的损失。

    3.5.4 桩头的清理

    等桩头砼强度达到设计值的25%时，立即拆除护筒并凿除桩头多余砼。达到桩顶设计标高，凿除桩头砼采用人工手工凿除，不采用爆破或其它影响桩身质量的方法进行。

    结束语:

    综上所述,为了确保西凤大桥每一根桥梁桩基的顺利成桩，无论从开始的桩基定位、开孔钻进，以及到后来的钢筋笼吊放、水下混凝土的灌注，无不需要付出了巨大的心血与精力。实践证明，在桩基成桩的整个过程中，我们只有严把质量关，严格做好每道工序的质量控制，严格做好前后工序的顺利衔接，才能为桩基工程的顺利完工保驾护航。

    参考文献

    [1]《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000） 人民交通出版社.2001 年1月.

    [2]《公路施工手册-桥涵》.交通部第一公路工程总公司主编.人民交通出版社.