桥梁钻孔桩施工方法.doc

桥梁钻孔桩施工方法
（1）施工工艺流程
钻孔桩施工工艺流程见图1。

图1钻孔桩施工工艺流程图
（2）施工准备
施工前先对桥址处的场地进行平整，并根据地表、地质情况进行处理，防止钻孔过程中钻机失稳，发生安全事故，影响工程质量。钻孔前必须对各桩坐标认真核对，确认无误后方可施钻。
位于旱地上的墩台钻孔桩施工按陆上钻孔要求进行施工，水中基础根据水深分别采用筑岛围堰（水深＜3m）或钢板桩围堰施工方案。
①草袋围堰：
用草袋盛装松散黏性土，装填量为袋容量的1/2～2/3，袋口用细麻线或铁丝缝合。用黏土填心墙时，也可用砂性土装袋。草袋围堰顶宽1.0m，外侧1：1，内侧1：0.5放坡。袋与袋间交错堆码，以保证围堰的稳定及不漏水。草袋围堰形成后，抽干围堰内积水，清除淤泥，重新填筑粘性土至施工水位以上0.5m，形成草袋围堰筑岛后在其岛面上进行钻孔桩和承台施工。
施工时要求土袋平放，上下左右互相错缝码整齐。水中土袋可用带钩的木杆，钩送就位。在水不深而河床有一层透水层覆盖时在外圈围堰完成后，先行抽水，掏挖去内堰底下的透水层，然后堆码内围堰土袋，内外堰之间填筑黏土心墙，防止河床漏水。将围堰内的水抽干后，载重汽车运土填筑，并分层碾压密实。围堰顶标高大于施工水位标高加上0.5m。
②钢板桩围堰：钢板桩插打利用50t履带吊配合打桩锤，把钢板桩插打到设计标高位置，插打时保持桩架垂直。插打次序从上游开始，在下游合拢，每边由一角插至另一角。插打钢板桩时要严格控制好桩的垂直度，尤其是第一根桩要从两个相互垂直方向同时控制，确保垂直不偏。钢板桩围堰形成后，抽干围堰内积水，清除围堰内淤泥，重新填筑粘性土至水面以上0.5m形成钻孔桩施工岛面。
（3）钻进成孔
钻孔前，先埋置导向护筒，灌入护壁泥浆。护筒采用5mm厚的钢板卷制，长度≥2m，其直径根据钻机类型不同比桩径大20～40cm。
泥浆采用优质膨润土造浆，造浆配合比见表4.3.2.1-1。
表4.3.2.1-1膨润土造浆配合比（单位：kg）
原料名称
淡水
膨润土
CMC
纯碱
FCI
PHP
加重剂
配合比
100
8～4
0.004～0.008
0.1～0.4
0.1～0.3
0.003
试验确定
制备及循环分离系统由泥浆搅拌机、泥浆池（45m3两个）、泥浆分离器（两个）、泥浆沉淀处理器等组成。
膨润土造浆配比中掺加剂的用量，先试配，检验配合液的各项性能指标是否符合要求。各种掺加剂宜先制成小剂量溶剂，按循环周期加入，并经常测定泥浆指标，防止掺加剂过量，搅拌好的新鲜泥浆其性能必须适合于地质条件和施工条件。为满足环保要求，采用泥浆分离器分离从桩内循环出来的泥浆，并通过调整膨润土、分散剂的掺量，使循环泥浆能再次利用。
钻机钻孔时尽量安排两相邻桩跳开施工，确实无法错开时，则要等到相邻钻孔桩混凝土强度达到2.5MPa以上后方可施钻，避免扰动相邻已施工完毕的桩基。
在钻孔桩施工过程中，对沉淀池中的沉渣及灌注混凝土时溢出的废弃泥浆随时清理，严防泥浆溢流，并用汽车弃运至指定地点，禁止就地弃渣，污染周围环境。
钻进过程中随时捞取钻渣，判断地层并检验泥浆指标，根据地层变化情况，采用不同钻速、钻压，适时调整泥浆性能，始终保持孔内液面高于孔外水位1.5～2.0m，加强护壁，保持孔壁稳定。
钻孔连续进行，当遇到特殊情况需停钻时，提出钻头，补足孔内泥浆，始终保持孔内规定的水位和泥浆的相对密度、粘度。在砂土层中钻进时，要及时开启泥浆分离器，降低含砂率，保证钻进速度和孔壁的稳定；在粘土层中钻进时应采用改造过的钻头，钻头上设射水管，通过高压射水等措施，及时清除糊钻的粘土，同时要控制钻进速度，加强观察，防止因糊钻而扭断钻杆。
钻孔中采取以下措施防止塌孔：
护筒的埋设深度，应确保穿透淤泥质软土层，并做好护筒底部密封。现场钻孔操作人员，要仔细检测泥浆比重及粘度，尤其是含砂率的检测，不同地层必须按要求进行相应调整；
控制钢筋笼安装垂直度，安放钢筋笼时，需对准钻孔中心竖直插入，严禁触及孔壁。紧密衔接各道工序，尽量缩短工序间隔时间；
当出现灾害性天气无法施工时，需提起钻头，调整泥浆比重，孔内灌满泥浆。
（4）清孔
当钻孔深度达到设计要求时，立即用超声波桩孔检测仪（K-400型侧壁仪）对孔深、孔径、孔形和孔底沉渣量进行检查，确认满足设计要求后，报请监理工程师批准，待认可后，立即进行清孔。清孔时，将附着于护筒壁的泥浆清洗干净。清孔要达到以下标准：
孔内排出或抽出的泥浆手摸无2～3mm颗粒，泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2%，粘度17～20s；灌注水下混凝土前柱桩孔底沉渣厚度不大于5cm、摩擦桩不大于20cm。严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔作业。
在钢筋笼和导管安放完毕后、灌注水下混凝土前，再次检测桩底沉渣厚度。若沉渣厚度超标，要立即进行第二次清孔，直至达到上述标准，方可进行下道工序施工。
当地层富含粉砂类土，终孔后粉砂、粉细砂快速沉淀，给清孔带来困难，为降低孔底沉淤采取以下措施：
采用双泥浆泵并联供应泥浆，增大泵量，提高泥浆循环速度，增强泥浆携带钻渣的能力。用优质膨润土和化学外加剂提高泥浆粘度，以减缓砂粒沉淀速度。
严格控制钻杆接头的密封性，确保泥浆能全部从孔底返回。
排除废弃泥浆，勤捞沉淀池中的沉渣，不断补充优质泥浆。
当钻进砂层时及时开启泥浆分离器，降低含砂率。
（5）钢筋笼加工与吊放
钢筋笼加工采用长线法施工，根据桩长整节或分节加工制作。
将每根桩的钢筋笼按设计长度分节并编号，保证相邻节段可在胎架上对应配对绑扎。声测管的安装，除在底节钢筋笼安装时焊接在钢筋笼上外，其余各节均预先绑扎在钢筋笼内。
钢筋笼吊装时配备专用托架，平板车运至现场，在孔口利用汽车吊吊放。下放前检查钢筋笼垂直度，确保上、下节钢筋笼对接时中心线保持一致，主筋对位后使用直筒螺纹连接接头，
钢筋笼安装就位后立即将钢筋笼中四根加长主筋与钢护筒顶部焊接固定，防止混凝土灌注过程中钢筋骨架上浮。
（6）水下混凝土灌注
灌注水下混凝土的导管采用丝扣式导管，要求导管制作坚固、内壁光滑、顺直、无局部凹凸；各节导管内径大小一致，偏差不大于±2mm。导管下放过程中应保持位置居中，轴线顺直，逐步沉放，防止卡挂钢筋笼和碰撞孔壁，下放的深度控制在导管底部距孔底35～40cm为宜。
灌注水下混凝土必须做好充分的准备工作，配置足够备用应急设备和材料，确保灌注水下混凝土时间不大于6小时，必要时在混凝土内掺入缓凝剂以确保工程质量。
灌注水下混凝土之前，再次检测孔底泥浆沉淀厚度，如沉渣厚度大于5cm（柱桩）或10cm（摩擦桩）时，必须再次进行清孔，确保孔底沉渣厚度符合规定要求。灌注前，先射水或压气3～5min，将孔底沉渣冲翻搅动。
采用砍球法灌注水下混凝土，首盘混凝土需用量由计算确定，保证首批混凝土灌注后导管埋入混凝土中的深度不小于1m，并能填充导管底部间隙。在后续混凝土灌注过程中，导管埋深应不小于1.0m，防止泥浆冲入管内发生断桩，且埋深不得大于5m。
汽车泵完成首批封底混凝土后，6m3储料斗换成2m3储料斗，采用混凝土输送车直接灌注混凝土，以加快水下混凝土的灌注速度，混凝土灌注速度不少于50m3/h。
混凝土灌注开始后，应快速连续进行，不得中断。最后拔管时注意提拔及反插，保证桩芯混凝土密实度。
混凝土灌注标高比设计标高高出1m以上，多余部分在承台施工前凿除，确保桩头无松散层。
（7）桩底压浆
通过桩底压力灌浆使桩底沉渣密实，减少工后沉降，提高承载力。取有代表性的桩进行桩底压浆，作承载力与沉降试验，与未压浆桩作对比，验证压浆的效果，确定是否需做桩底压浆处理。
压浆管采用3根内径φ25mm、壁厚δ=3.25mm钢管和3根内径φ50mm、壁厚δ=3.5mm的声测管。安装时要求保证密封性能良好。底部用弯头及弯管将１根注浆管和１根声测管连接成回路，其中一根为进浆管，一根为溢浆管，每根钻孔桩共设3个压浆回路，在注浆管上端安装高压止浆阀，在溢浆管上安装溢浆安全阀。压浆管顶部钢管接长至地面以上0.2m，便于压浆操作。钢筋笼底部压浆管路的布置见图2。

图2桩底压浆管布置图
桩底压浆主要设备：注浆泵、制浆机、储浆箱、其他配件（压力表、球形阀、浆液分配器、溢流安全阀、高压软管、管路接头等配件）。
桩底压浆施工工艺流程如图3。

图3桩底压浆施工工艺流程图
开始压浆前，制备足够的浆液存放在储浆箱内，在压浆过程中，用直尺测量储浆箱内浆液高度的变化，即可计算出每一次的注浆量。
待桩身混凝土灌注完，声测完成后，开始压水，出浆管口出水后，关闭出浆阀，继续加压，使套筒包裹的注浆孔开裂，裂开压力为2～6MPa。桩底压浆施工在钻孔桩混凝土灌注10d后进行，分三个循环进行桩底压浆，每个压浆循环之间间隔6小时。
（8）桩身质量检测
钻孔桩正式开工前先进行试桩，验证钻孔桩设计承载力，优化钻孔桩设计长度，选择合适的成孔工艺和压浆工艺，指导全线施工，确保桥梁钻孔桩的施工质量。
选有代表性的桩作为试验桩，并根据具体情况在适当位置增加试桩，以取得可靠参数。对于摩擦桩，可采用自平衡测试技术进行试桩。
试桩时将中心的1根桩作为试验桩，四角处的4根桩为锚桩，试验桩最大荷载按设计确定，利用4台500t油顶进行加载试验。
试验段钻孔桩除进行静载试桩外，还要按下述要求进行桩身质量检测:
①所有钻孔桩身混凝土质量均作无损低应变检测;
②地质条件较差、桩长超过50m的钻孔桩均要进行超声波检测；
③每根钻孔桩混凝土强度试件不少于五组；
④对质量有问题的桩，钻取桩身混凝土鉴定检验；
⑤柱桩桩底沉渣厚度，按柱桩总数的3～5%钻孔取芯检验；
⑥钻孔到达设计高程后，复核地质情况和桩孔位置，用检孔器检查桩孔孔深、施工偏差要符合表1要求。
表1钻孔桩钻孔允许偏差
项目名称
允许偏差(mm)
孔径/倾斜度
≮设计孔径/≤1%孔深
孔深
摩擦桩/柱桩
≮设计孔深/≮设计孔深，并进入设计岩层
孔位中心偏差
群桩
≤100
灌注砼前桩底沉渣
摩擦桩/柱桩
≤200/50