冲击钻成孔灌注桩技术在桥梁施工中的应用

　　摘  要：本文结合作者实际工作经验，介绍了桥梁冲击钻技术要求，技术了灌注混凝土水下施工工艺。

　　关键词：冲击钻；成孔；灌注桩；技术；桥梁施工；应用

　　Abstract: Combined with the author’s practical work experience, this paper introduces the bridge impact drill technical requirements and the underwater construction technology of the bored concrete.

　　Key words: impact drill; drilling; bored pile; technology; bridge construction; application

　　中图分类号：U44  文献标识码：A  文章编号：2095-2104（2012）

　　冲击钻成孔灌注桩在整个工程中属于基础部分，在施工中应特别注意其质量，整个施工过程都必须严格按规范要求施工。认真研究制订出先进而有效的施工方法，保证工程的质量；提高和完善管理水平，在施工过程中建立系统化的动态管理制度和方法。

　　1 概述

　　在桥梁工程的桩基础施工中旋转钻进成孔是国内灌注桩施工中最常用的方法之一。其主要是利用钻具的旋转切削土体钻进，并同时采用循环泥浆的方法护壁排渣。按泥浆循环方式不同分为正循环和反循环两种。正循环是指由钻机回转装置带动钻杆和钻头回转切削破碎岩土，由泥浆泵通过钻杆中心往钻孔压人泥浆，钻头喷出的泥浆挟带钻渣沿钻孔壁上升，从孔口溢浆孔溢出，流人泥浆池，经沉淀处理后再循环使用。正循环成孔具有设备简单、操作方便、工艺成熟等优点，适用于填土、淤泥、黏土、粉土、砂土等地层，对于卵砾石含量不大于 15%、粒径小于 10mm 的部分砂卵砾石层和软质基岩及较硬基岩也可使用。反循环成孔是通过泵吸，或射流抽吸，或送人压缩空气，使钻机内腔形成负压或形成充气液压柱产生压差，使经过钻杆与孔壁间的环空间隙流向孔底的泥浆，挟带钻头切削下来的钻渣由钻杆内腔高速返回地面泥浆池。反循环成孔具有成孔效率高，成孔质量好等优点。冲击钻进成孔。冲击钻进成孔是利用重为10～15kN 的钻锥不断地提锥、落锥反复冲击孔底土层，把土层中泥砂、石块挤向四壁或打成碎渣，钻渣悬浮于泥浆中，利用掏渣筒取出，冲击成孔施工具有设备简单、操作方便、动力消耗少、机械故障少等优点，适宜在杂填土、黏土、粉土、砂土、卵砾石、漂石、孤石、基岩等地层施工。冲抓钻进成孔。冲抓钻进成孔是利用兼有冲击或抓土功能的抓土瓣，通过钻架，由带离合器的卷扬机操纵，锥头对准桩孔中心，放开制动，锥头靠自重下落，使土瓣锥尖张开插入土层，然后由卷扬机提升锥头收拢抓土瓣将土提升至孔外。将锥体提升至孔口以上时，工人及时在孔口放置一块钢盖板，并手推车或其他运输工具放于其上。随后打开锥头控制栓，使锥头张开，土体落入运输车中运走。移走钢板，即进行下一轮冲抓作业，如此循环完成冲抓钻进成孔。冲抓钻进成孔适用于黏性土、砂性土及夹有碎卵石的砂砾土层，成孔深度宜小于 30m。

　　2 冲击钻成孔施工技术要求

　　2.1 钻孔施工技术要求：孔内水位宜高出护筒底脚 0.5m 以上或地下水位以上1.5～2m，钻头的起落速度应均匀不得过猛或骤然变速。孔内出土，不得堆积在钻孔周围。且钻孔应一次成孔，不得中途停顿。钻孔施工中若出现异常情况，应及时进行处理，坍孔不严重时，可加大泥浆相对密度继续钻进，严重时必须回填重钻。出现流沙现象时，应增大泥浆相对密度，提高孔内压力或用黏土、大泥块、泥砖投下。钻孔偏斜、弯曲不严重时，可重新调整钻机在原位反复扫孔，钻孔正直后继续钻进。发生严重偏斜、弯曲、梅花孔、探头石时，应回填重钻。出现缩孔时，可提高孔内泥浆量或加大泥浆相对密度采用上下反复挖孔的方法，恢复孔径。冲击钻孔发生卡钻时，不宜强提。应采取措施，使钻头松动后再提起。

　　2.2 清孔施工技术要求：钻孔达到设计标高后，应对孔径、孔深进行检查，确认合格后即进行清孔，进行清孔的目的是清除钻渣与孔底沉淀层，以减少桩基的沉降量，提高承载能力，同时为灌注混凝土创造良好条件，确保桩基质量。

　　3 灌注水下混凝土

　　灌注水下混凝土之前，应再次检查孔内泥浆性能指标和孔底沉渣厚度，如超过规定，应进行第二次清孔，符合要求后方可灌注水下混凝土。

　　3.1 水下混凝土灌注方法:水下混凝土灌注多采用导管法，用于灌注水下混凝土的导管内壁应光滑圆顺，直径宜为 20～30cm，节长宜为 2m；导管不得漏水，使用前应试拼、试压，试压的压力宜为孔底静水压力的 1.5 倍；导管轴线偏差不宜超过孔深的 0.5%，且不宜大于10cm；导管采用法兰盘接头宜加锥形活套；采用螺旋丝扣型接头时必须有防止松脱装置。导管法灌注水下混凝土，应先将导管居中插入到离孔底 0.30～0.40m，导管上口接漏斗或储料斗，为隔绝混凝土与导管内水的接触，应在接口处设隔水栓。待储料斗中存备足够数量的混凝土后，放开隔水栓使储料斗中存备的混凝土连同隔水栓向孔底猛落，将导管内水挤出，混凝土沿导管下落至孔底堆积，并使导管埋在混凝土内，此后向导管连接灌注混凝土。导管下口埋人孔内混凝土中 1～1.5m 深，以保证钻孔内的水不能重新流人导管。随着混凝土不断灌人，钻孔内初期灌注的混凝土及其上面的水或泥浆不断被顶托升高，相应的不断提升导管和拆除导管，直至混凝土灌注完毕。

　　3.2 水下混凝土灌注要求：在灌注水下混凝土前，宜向孔底射水翻动沉淀物 3～5min。混凝土应连续灌注，中途停顿时间不宜大于30min。在灌注过程中，导管的埋置深度宜控制在 2～6m。灌注混凝土应采取防止钢筋骨架上浮的措施。灌注的桩顶标高应比设计高出 0.5～lm。使用全护筒灌注水下混凝土时，护筒底端应埋于混凝土内不小于 1.5m，随导管提升逐步上拔护筒。灌注水下混凝土过程中，发生断桩时，应会同设计、监理根据断桩情况研究处理措施。

　　4 后压浆施工

　　灌注桩后压浆施工是在已施工完成的钻孔桩桩底和柱侧进行压浆，其目的是清除桩底软弱垫层沉渣，改善桩土界面的工况，提高单桩承载力，分为桩底压浆与桩侧压浆。桩底压浆是指将高压水泥浆送进预埋的压浆管，并通过压浆管底部的单向阀对土层产生渗入、劈裂作用向桩底一定范围的土体中注入水泥，同时还有一部分浆液从桩底沿桩土界面向上渗流扩展到桩底以上 10～20m，甚至更高的范围。桩侧压浆则是将高压水泥浆送入预先设置在钢筋笼外侧的带单向阀的加筋 PVC 管或黑铁管，根据土层、桩长情况在管上设几个压浆断面；浆液从管上的浆孔喷出，对桩周土产生挤密、渗入作用，同时顺着桩土界面向上和向下渗透，在桩土界面处形成一道水泥浆与土的胶结层，使桩与土的接触面及桩周土的摩阻得到改善和提高。

　　5 结束语

　　灌注桩在桥梁工程中的应用十分广泛,灌注桩冲击钻成孔技术是直接在桩位上就地成孔，然后在孔内灌注混凝土或者钢筋混凝土而成。作者就灌注桩中钻孔灌注桩的施工环节和质量控制等问题进行浅入探讨，目的在于通过讨论来提高桥梁基础的施工技术水平的。

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