钻孔灌注桩施工工艺及病害的处理

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　　摘要：结合实例阐述了钻孔灌注桩施工工艺、施工方法及病害的预防及处理措施。
　　关键词：钻孔 灌注 工艺 质量 病害
　　
　　钻孔桩基础施工简便、操作易掌握，设备使用简单，因此在桩基础施工中被广泛应用，因工程质量只能通过科学的过程控制和仪器检测来确认，因而对作业人员操作熟练程度、工艺水平都有较高的要求。下面结合白湾大桥桩基施工实例，介绍冲击钻孔桩施工工艺及施工中出现的病害处理措施。
　　
　　1 工程概况
　　白湾大桥是贵州省“678”网的第2纵――沿河至榕江高速公路中的中间段K49+079-K49+275处，为3x30+3x30米先简支后连续预应力砼T梁，桥长196米。下步结构：柱式墩、桩基础、U台；桩基础以弱风化岩层作为桩端持力层。
　　
　　2 工程地质情况与机具选择
　　桥区位于石阡县境内，跨越X011县道，交通较方便。桥区中部为稻田，地貌类型属构造侵蚀型低山地貌，植被不发育。地质构成由上至下分别为粉质粘土，厚度0～5m。强风化粉砂质泥岩,厚度0.7～8.6m。中风化粉砂质泥岩：[fa0]=600kPa frk=10MPa，故选择其做为基础持力层。
　　施工前对机具进行了选择，循环钻钻进速度快、成孔好、清孔干净，但怕硬岩层及孤石、卵石；冲击钻适用广泛，但速度慢、成孔质量不高。经现场进行两种机具的比较，决定选择施工设备简单易操作、施工时噪音小、实用于各类土层、决定在保证冲击钻工艺和泥浆质量的基础上采用2台30型冲击钻同时施工。
　　
　　3 冲击钻孔桩施工工艺
　　钻孔灌注桩施工工艺顺序：初步放样-筑岛--护筒埋设，恢复定线-钻孔-成孔检查清孔-下钢筋笼-灌注水下砼浇筑-成桩检测。
　　3.1 初步放样
　　根据设计提供的坐标及高程控制点对桩定位放样，并提供完整的测量结果资料。在测量过程中首先应用全站仪测定桩基轴线和桩位标志并填写记录。桩基和桩位样桩应设置在不受钻孔灌注桩施工影响的地点，在施工过程中应经常检查，定位点需要移动时，应检查正确性并做好测量记录，所有定位点必须加以妥善保护，以便在施工过程中能够迅速准确的进行测量与检查。
　　3.2 筑岛
　　场地位于稻田中，采用草袋围堰并埋设直径1.0m的涵管以保证稻田灌水需要，强风化泥岩填充压实，筑岛高出稻田水面1.5m。
　　3.3 埋设护筒,恢复定线
　　白湾大桥采用2.5m高钢护筒，直径2.4m，壁厚5mm，旱地与筑岛处采用挖坑埋设，护筒底部和四周所填粘质土分层夯实，护筒顶高出地面0.3m。埋设时位置要求垂直，护筒要求竖直。过程中应注意护筒竖直中心线与桩位中心线重合，平面允许误差50mm,竖直线倾斜不大于1%。护筒顶部焊加强筋与吊耳，开出水口。钻进过程中要经常检查是否发生偏移和下沉，并及时纠正。
　　3.4 钻孔
　　按设计资料绘制的地质剖面图，选择适用的钻孔和泥浆，白湾大桥根据实际情况选用冲击钻。
　　3.4.1 泥浆制备
　　钻孔泥浆由水、粘土(膨润土)和添加剂组成。具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具，增大静水压力，并在孔壁形成泥皮，隔断孔内外渗流，防止坍孔的作用。调制的钻孔泥浆及经过循环净化的泥浆，应根据钻孔方法和地层情况来确定泥浆稠度，泥浆稠度应视地层变化或操作要求机动掌握，泥浆太稀，排渣能力小、护壁效果差；泥浆太稠会削弱钻头冲击功能，降低钻进速度。制作泥浆用粘土，应选用塑性指数大的、含砂率小的粘土，在拌制泥浆时可根据需要加入纯碱、化学浆糊等以改善泥浆性能，其掺和量应通过试验决定。之后将其浸泡12小时后加水搅拌均匀即可使用。
　　3.4.2 钻孔注意事项
　　必须对好中线及垂直度，并压好护筒。在施工中要不断添加泥浆和抽渣，还要随时检查成孔是否有偏斜现象。钻好的孔应及时清孔，下放钢筋笼和灌注水下砼，要保证不影响邻桩或下个桩的施工、钻机的移动距离不要过远和相互干扰。钻孔开钻后应连续作业，根据钻孔和地质情况合理选择钻进速度。钻进过程中要经常检查孔径，垂直度、泥浆指标和成孔速度。
　　3.5 成孔检查、清孔
　　3.5.1 成孔检查：成孔检查一般包括中心位置、倾斜度、钻孔底标高、深度、直径、护筒顶标高等。孔的中心位置应在10cm范围内，倾斜度<1%，孔径、孔深不小于设计。
　　3.5.2 清孔：主要是为了将孔内带有大量泥渣的泥浆混合物清除出来，尽量减少孔底沉淀层厚度，注意孔底沉淀厚度必须小于50mm。当孔中泥浆达到要求值时，通知监理进行测试，在监理测试达到规范要求后才可以安放钢筋笼，浇筑砼。
　　3.6 下钢筋笼
　　钢筋笼下孔时应保证钢筋骨架在吊装过程中尽量对中，不伤孔壁及控制保护层厚度。钢筋骨架就位后采取四点固定，以防止掉笼和砼浇注时骨架上浮现象，支撑系统对准中线防止钢筋笼倾斜和移动，钢筋骨架上焊接护壁筋，以确保骨架在孔中的位置、保护层厚度。
　　3.7 灌注水下砼
　　3.7.1 导管的形式与连接方法
　　导管做成直径300-400mm，壁厚4-6mm，中段每节长2000mm，底节做成6000-8000mm,余节段用1000mm及500mm的管节找零，导管之间采用法兰连接，吊装之前要要将导管连接，做水密性试验与接头承拉试验，保证连接处不漏水，入孔时导管尽量位于与孔中央。必要时做升降试验，保证不要碰撞钢筋骨架。
　　3.7.2 灌注水下钻孔桩砼
　　灌注前对桩孔质量、回淤沉碴厚度、泥浆指标、桩底标高进行一次全面检查，防止意外事故发生。砼拌合物运至灌注地点时检查和易性与坍落度，符合要求方可使用；灌孔进行不得间断。
　　灌注首批砼后，必须得保证导管埋入砼中的深度不得小于1m，随着砼的不断灌注，不断提升导管，始终保持导管在砼中的埋置深度在4-6m，灌注的桩顶高程高出设计50-100mm，灌注过程中经常量测孔内砼面层的高程，及时调整导管排泄端与砼表面相应位置，并始终监视导管在无空气和水的状态下填充，灌注砼时溢出的泥浆引流到适应地点处理，以防污染。
　　3.8 质量检测
　　砼强度达到70％后可做桩基无破损检测，采用超声波透射法检测桩基质量，是利用发射探头所发射的超声波通过砼再到接收探头，期间根据某些声学参数如幅度、频率等的不同变化，从而反映出砼内部情况如孔洞，强度、离析等。
　　
　　4 二次灌注桩病害的处理
　　由于操作失误和经验不足，白湾大桥灌注桩共发生2次病害如下：
　　a.塌孔
　　在成孔后由于几天连续下雨，孔壁不同程度塌落，发现护筒内的水突然下降了30cm，护筒四周土层已下沉5-9cm ，经过各种迹象表明，孔内已出现塌孔，有继续扩大的趋势明显。
　　病因分析：1主要由于土质松散，加之泥浆护壁不好；2空钻时间过长；3成孔后待灌时间过长。
　　处理措施：在松散易坍土层中适当深埋护筒，密实回填土；使用优质泥浆，提高泥浆比重和粘度；升高护筒，终孔后补给泥浆，保持要求的水头高度；保证钢筋笼制作质量，防止变形。
　　b．桩孔偏移倾斜：成孔后桩孔出现较大垂直偏差、弯曲。
　　病因分析：钻台下有虚土产生不均匀沉陷：桩架不稳，钻杆导架不垂直，钻机磨损，部件松动，护筒埋设偏斜，钻杆弯曲，主动钻杆倾斜，遇大弧石等地下障碍物。
　　处理措施：钻机安装周正、水平、稳固，护筒不偏斜，钻杆不弯曲，主动钻杆保持垂直；增添导向架，控制提引水龙头，尽可能采用钻铤加压，清除地下障碍。
　　
　　5 结语
　　冲击钻钻孔灌注桩越来越被广泛采用于桥梁建设中，怎么掌握好冲击钻孔灌注桩施工工艺及病害的处理是作业人员必备的技能。总之采用正确的施工工艺及配制高质量泥浆是保证成孔的关键，采用正确的灌注水下砼方法可以防止灌注桩病害的发生。另外本位介绍的两种处理灌注桩病害的方法均取得成功，不失为处理施工工程中大力推广的方法。

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