钻孔灌注桩在特大桥梁基础中的应用
关键词： 桥梁施工,钻孔灌注桩,护筒埋设,灌注混凝土
1引言
本项目特大桥桥梁孔跨布置为：6×30+8×40+(66+120+2×138+120+66)+4×30+3×30m，其中主桥上部结构采取刚构-连续预应力砼连续梁，下部结构为单薄壁空心墩;引桥为预制预应力砼先简支后连续刚构T梁，下部结构为独柱T型薄壁墩;桥梁的桩基础均为钻孔灌注桩。本文将针对该特大桥的桩基础施工进行探讨。
2桩基施工准备工作
对于本桥梁岸上部分的桩基在施工前需平整场地、清除杂物。地基不满足要求时必须进行换填并夯打密实。对于位于浅滩的桩基则需筑砂岛形成作业场地。鉴于本桥梁部分桩基位于水上，对于这部分桩基施工前必须搭设水上工作平台。平台由钢管桩基础，贝雷梁(或军用梁)，型钢及面板组成。平台必须具有足够的强度、刚度和稳定性，满足施工要求。平台钢管桩数量和结构经计算得出，钢管桩的入土深度根据实际的受力和地质情况确定。当平台处于主航道时，在平台周围加打一排管桩，作为平台的防撞设施。如图1。
3桩基护筒的制作及下沉施工
本桥梁桩基护筒采用A3钢板卷制，在制作班用卷扳机卷成筒后，在焊接平台上焊接，护筒直径比桩径大20cm，长度根据所在桩位的具体情况以穿透所在桩位的软弱土层为准。为加强钢护筒的整体刚度，钢护筒下端加焊50厘米宽的钢带。钢护筒加工要标准，垂直度误差每米不超过1cm，护筒椭圆度不大于3cm，护筒进行开坡口双面焊，所有焊缝连续、密实，以保证不漏水。钢护筒在岸上制作场分节制作好后，运至桩位处，根据实际使用情况，现场焊接接长。
下沉护筒采取由测量组在平台上精确放样出桩中心点位置安设导向架，其中要注意的是导向架的内径应较护筒外径大5～8cm，采用龙门吊吊起已制作好的钢护筒，通过导向架缓缓下放，护筒依靠自重停止下沉后，即用振动锤振动下沉辅以护筒内除砂，并按需要焊接接长护筒，直至护筒脚埋深达到设计标高。下沉护筒时，各接头须不漏水、不漏浆,振动下沉后无明显变形、卷口,焊缝无开裂现象，同时应测量其中心位置是否正确，护筒是否坚直，护筒中心与桩位中心偏差不得大于5cm。
本桥梁桩基所采用的泥浆循环系统采用优质粘土或膨润土造浆。岸上、鱼塘及浅滩部分开挖泥浆池、水上部分利用泥浆罐或泥浆船形成泥浆循环系统。施工开始前于泥浆池内按比例注水，投入粘土，必要时加入添加剂并调整泥浆指标符合要求。拌制一池浆后，从储浆池向孔内供浆。而排出的泥浆则携带钻渣进入回浆池，经缓流沉淀后上层泥浆回到储浆池，如此反复循环直至成孔。
4成孔施工技术
4.1钻机就位准备
桩基钻机就位前需进行各项检查工作，包括场地布置与冲机座落处的平整与加固、轨道的稳定、主要机具的检查与安装、配套设备的就位及水电的供应等。就位时需安装平稳、定位准确，且对桩机和桩架进行水平和垂直校正。
4.2开孔技术
开钻时应先在孔内灌注泥浆，泥浆相对密度等指标根据土层情况而定。如孔中有水，可直接投入粘土，用冲击锥以小冲程反复冲击造浆。开孔及整个钻进过程中，应始终保持孔内水位高出最高水位(施工期间)1.5～2.0m，并低于护筒顶面0.3m以防溢出。通过护筒脚时应慢速进尺，当护筒脚为软弱土层时尤其应注意孔壁的稳定，防止漏浆及塌孔等现象。对于本桥梁桩基在砂及卵石夹土等松散层开孔或钻进时，可按1：1投入粘土和小片石(粒径不大于15cm)，用冲锥以小冲程反复冲击，使泥膏、片石挤入孔壁。必要时须重复回填反复冲击2～3次。
4.3正常钻进
冲程大小和泥浆稠度应按通过的土层情况掌握，施工中当通过砂、砂砾石或含砂量较大的卵石层时，宜采用1～2m的中小冲程，并加大泥浆浓度，反复冲击使孔壁坚实，防止坍孔。当通过含砂低液限粘土的粘质土层时，因土层本身可造浆，应降低输入的泥浆稠度，并采用1～1.5m的小冲程，防止卡钻、埋钻。当通过基岩之类土层时，可采用4～5m的大冲程，使基岩破碎。但无论在任何情况下，最大冲程不宜超过6m，防止卡钻、冲坏孔壁或使孔壁不圆。为了有效地正确提升钻锥的冲程，宜在钢丝绳上油漆长度标志。在掏渣后或因其它原因停钻后再次开钻时，应由低冲程逐渐加大到正常冲程以免卡钻。
4.4掏渣
破碎的钻渣，部分和泥浆一起被挤进孔壁，大部分靠掏渣筒清除出孔外，故在冲击相当时间后，应将冲击锥提出，换上掏渣筒，放入孔底掏取钻渣，倒进钻孔外的倒渣沟中。在开孔阶段，为使钻渣进入孔壁，可待钻进4～5m后再掏渣。正常钻进每班至少应掏渣一次。掏渣后应及时向孔内添加泥浆或清水以维护水头高度。投放粘土自行造浆的，一次不可投入过多，以免粘锥、卡锥。
4.5钻孔注意事项
为了确保钻孔的顺利进行，冲击锥起吊应平稳，防止冲撞护筒或孔壁;进出孔口时，严禁孔口附近站人，防止发生钻锥冲击人身事故;因故停钻时，孔口应加盖保护，严禁钻锥留在孔内，以防埋钻。钻机就位前需进行各项检查工作，就位时需安装平稳、定位准确，且对钻机和钻架进行水平和垂直校正。钻机开孔必须准确，且应慢速进行，冲击钻需用小冲程开孔，当护筒内深度达到全冲程后方可正常冲进。钻进过程中应经常掏取渣样，及时判明土层，且根据土层性质、钻机特点采用适当的冲程和泥浆浓度。通过护筒脚时应慢速钻进，当护筒脚为软弱土层时尤其应注意孔壁的稳定，防止漏浆及塌孔等现象。当达到设计终孔标高时，必须报监理工程师认可、签证，方可终孔。
5清孔及钢筋笼下放
冲孔达到图纸规定深度后，且成孔质量符合图纸要求并经监理工程师批准，立即进行清孔，为防止冲孔的任何塌陷，清孔时应保持孔内水位在地下水位或河流水位以上1.5～2.0m;清孔时应将附着于护筒壁的泥浆清洗干净，并将孔底沉渣及泥砂等沉淀物清除。清孔后孔底沉淀厚度符合图纸规定值及规范要求。清孔达到要求后进行钢筋笼下放工作，钢筋笼按照有关规范的规定，根据购置的主筋长度分节制作。在钢筋制作棚内按图纸要求放样制作主筋、加强箍筋、螺旋箍筋，并绑扎、焊接。
钢筋笼起吊安装时保证不变形。钢筋笼竖直后，检查骨架是否竖直。如有弯曲变形加以纠正，骨架进入孔口后，应将其扶正徐徐下放，严禁摆动碰撞孔壁。下至设计标高后，注意将骨架固定在护筒上，并位于孔位中心，钢筋骨架底面高程控制在±50mm以内。为了有效地保证钢筋骨架起吊时不变形，应用多点起吊，起吊设备采用龙门吊和80t浮吊。钢筋笼下放好后，下放灌注砼的导管，采用正、反循环方法清孔，以达到设计和招标文件技术规范孔底沉淀厚度的要求。经监理工程师检查合格后，进行水下砼的灌注。
6水下混凝土灌注技术
灌注水下混凝土所采用的导管适宜选用无缝钢管制作，直径适宜控制在25～30cm范围之间，其水密性、承压和抗拉性能都需符合要求，以有效地保证砼灌注过程中不漏水，不爆管。漏斗、储料槽用8mm的A3钢板和型钢制成，容积需满足首批砼的灌注量。灌注水下砼要求导管埋深保持在2～6m之间，最终砼的顶面要高出桩顶设计标高80cm以上，以保证桩头混凝土质量。首批砼初凝的时间一定要大于桩的灌注时间。结合工程实践，灌注水下砼施工尤其是注意以下事项：
(1)首批砼一定要够数量，以满足灌注后导管埋入砼面1.0m以上的要求，灌注后及时测量砼面的高度，以确定首批砼埋管深度，如不符合要求，则立即使用空压机通过导管吸去已灌注砼，准备好后重新灌注。
(2)砼导管使用前一定要进行水密性试验，并检查止水胶垫是否完好，有无老化现象，以保证灌注过程中不漏水、不破裂。
(3)在砼灌注过程中，设专人测量孔深，准确掌握砼面上升高度，以便严格控制导管埋深在2.0～6.0m之间，防止埋管过深，上层部分砼初凝，导管提不起来的事件发生，同时作好砼灌注记录备查。
(4)由试验人员值班，确保砼拌和按监理工程师认可的配合比拌制，经常抽查砼工作性指标，严禁将不合格的砼灌注入孔。提升降落导管时，动作要慢，以免钩挂钢筋笼或提空导管。
(5)砼开始灌注后，不得中途停顿，须连续灌注，争取在7—9小时内完成。为此砼灌注前必须全面严格检查各种机械，排除故障、隐患，灌注过程中维修人员跟班作业，出现故障及时抢修。
7结论
文章结合桥梁采用的钻孔灌注桩施工实例，阐述了该桩基各个施工环节，如护筒埋设、钻孔技术、钢筋笼下放以及灌注水下混凝土等施工技术，提出了桥梁钻孔灌注桩施工控制技术，有效地确保了桥梁桩基质量，可为同类工程参考。
参考文献：
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