中铁十一局集团第一工程有限公司 湖北襄阳 441104
摘要：本文以广州南沙港铁路西江特大桥156#桥桩基为例，论述了大直径钻孔灌注桩的施工准备、钻孔、灌注水下混凝土等施工工序和工艺要求，并提出钻孔灌注桩工程施工的质量控制措施。
关键词：西江特大桥；直径；钻孔灌注桩；质量控制
1 工程概况
1.1 广州南沙港铁路
广州南沙港铁路位于珠江三角洲中部地区。线路自广珠铁路鹤山南站（新设）引出，向东南方向经鹤山市，江门市，佛山市，中山市，广州市南沙区万顷沙镇至南沙港区，新建线路正线长度88.026km。设计时速120km/h的Ⅰ级铁路。
西江特大桥150#墩（含）～565#墩（含）段主桥采用（2*57.5+172.5+600+4*57.5）m钢箱混合双主梁等高塔斜拉桥，156#索塔基础采用桩基础，承台设30根φ3m钻孔灌注桩，桩长85m。
1.2桥梁地质
地貌类型为东南三角洲平原区，地质由新到老、由上到下分别为第四系全新统（Q4）松散覆盖层及白垩系（K）、侏罗系（J）泥质砂岩、砂岩和砂砾岩和燕山期花岗岩、花岗片麻岩等侵入岩体。
2 施工工艺
施工准备→泥浆制备→桩位放样→钻机就位→就位后复测→旋挖钻机钻进→检孔→清孔→钢筋笼制作及安装→二次清孔→混凝土浇筑。
2.1施工准备
西江特大桥跨西江，由于西江为航道。156#桩基础采用单侧钢栈桥+水中施工平台方法施工，平台采用钢管柱基础，水上平台与栈桥相接，平台利用栈桥上的吊机插打钢管桩形成，并与桩位的钢护筒连接成一体。
2.2泥浆制备
泥浆循环系统主要包括平台上钢制泥浆沉淀池、泥浆分离器，岸上的制浆池、储浆池，相邻钢护筒间的泥浆导流槽及在栈桥边的储浆船到钻孔桩位的泥浆输送管。
采用优质的P.H.P泥浆。由优质膨润土、碱（Na2CO3）、羟甲基纤维素（CMC）和聚丙烯酰胺（PHP）等原料组成。配制比例：水100%，膨润土7%，泥粉质量5%的碳酸钠、泥粉质量0.3%到羟基纤维素（C.M.C）、泥浆量30PPm聚丙烯酰胺水解溶液。在钻孔过程中，泥浆的性能指标每班两次并及时记录，当土层变化时应增加检测次数。
2.3桩位放样
钢护筒施工完成后，根据156#桩基施工顺序及时测量放样，放样后立即保护好桩位，拉好十字型护桩，护桩顶部涂红做明显标示，在钻孔期间注意对护桩的保护，严禁任何人移动护桩。护桩若被破坏或松动，应用全站仪复测，重新埋设。
2.4钻机就位
采用TR550旋挖钻钻孔，首先采用1.5m钻头开孔至设计标高，再用3m钻头扩钻。钻机就位前对钻孔桩平台认真检查，无问题后钻机方可就位。根据护桩拉设十字线，找出桩中心，确认无误后使钻机就位，调整钻机桅杆的偏差，保证桩位移和倾斜度不超标，并在成孔中间不定期检查调整。
2.5就位后复测
钻机就位后进行复测，要求垂直度偏差＜1%，对中偏差＜2cm。钻机就位前测定桩护筒标高，以便准确控制钻孔深度、钢筋笼安放高度等。
2.6旋挖钻机钻进
（1）开孔时采用楔齿滚刀钻头钻进，当钻进松软粉细砂层时钻头应坚持“三慢”原则，即转速慢、提钻慢、放钻慢，当钻进砾岩层如出现打滑不进齿的情况，应及时更换钻头或改变操作方式，应放慢钻进速度，同时密切关注泥浆液位。当钻进弱风化岩层时，应注意观察钻具运转情况和进尺速度，当进尺小于6cm/h时，应更换球齿滚刀钻头，检验球齿滚刀在硬岩层中的钻进效果。由于钻孔桩直径大，钻进过程中还应注意观察钻头吸渣、岀渣效果。
（2）施工时应详细地填写钻孔施工记录，正常钻进时应参考设计地质资料掌握土层变化情况，及时捞取钻碴取样，同时填入钻孔施工记录表中，并与设计地质资料进行核对，根据核对判定的土层及时调整钻机的转速和进尺。
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（3）钻进成孔过程中，及时补充泥浆，使孔内泥浆面始终保持一定高度，保证孔壁稳定，防止塌孔；
（4）当钻进接近护筒底部位置1～2m左右时，应采用低压钻进、低转数钻进，并控制钻进进尺，以确保护护筒底部地层的稳定；当钻头钻出护筒底部4～5m后（稳定器出护筒），再恢复到正常钻进状态；
（5）钻孔垂直度控制，要以预防为主，扫孔修整为辅。可以根据孔的设计地质柱状图来控制和指导钻孔的钻进参数，起到提前预防的作用。如果钻进到地层交界面或倾斜岩层时，要加强监控，及时调整钻进参数，保证成孔质量，同一地层钻进适当检测垂直度；
2.7检孔
钻孔完成后，用超声波检孔仪进行检孔。孔径、孔垂直度、孔深检查合格后，方可进行清孔工作。
2.8清孔
清孔采用气举反循环换浆法。清孔过程中首先要检测泥浆性能指标，然后根据需要补充新鲜泥浆，使孔内泥浆比重、含砂率、粘度、胶体率和PH值达到标准指标。终孔时应特别注意检查泥浆胶体率，防止终孔后泥浆静置时间过长造成孔底大量沉淀。清孔过程必须保持孔内水头，以防止坍孔，不能采用加深钻孔深度的方法来代替清孔。
2.9钢筋笼制作及安装
钢筋笼加工在桥头的钢筋加工厂成型，利用平板车运至现场。清孔验收合格后，利用吊车将钢筋笼吊入钻孔内。吊放钢筋笼时，吊放速度要均匀，忌撞击孔壁。钢筋笼放到设计高程后，将其校正在桩中心位置并固定。
2.10二次清孔
钢筋笼安装好后，根据钻孔深度安装导管，然后安装高压气管，在浇注砼之前进行气举法二次清孔，通过导管将沉渣吸出，使沉渣厚度满足设计要求。经现场监理工程师检查合格并签证后拆除气管，并立即进行水下砼的灌注。
2.11混凝土浇筑
（1）混凝土由位于桥头的自动计量拌和站生产。混凝土坍落度控制在规定范围内。导管吊装前必须先进行试拼，并通过水密性试验，试验压力不小于孔底静水压力的1.5倍。导管接口应牢固严密，检查拼装后的垂直度和密封性，根据桩孔的深度，合理的确定导管拼装长度，吊装时导管位于桩孔中央，并在水下混凝土浇筑前进行升降实验。
（2）首批混凝土用剪球法进行。在漏斗下口隔水球，漏斗内储存足量的首批浇筑的混凝土量后，剪断球体的铁丝，使混凝土能够迅速落至孔底，并把导管埋住，必须保证首批混凝土后导管埋深不小于1m，浇筑混凝土要连续。边浇筑混凝土边提升导管并及时拆除上一节导管，使混凝土经常处于流动状态，提升导管速度不能过快，导管埋深2～4米。
（3）混凝土浇筑到桩顶5米以内时，可不提升导管，最后再一次提出导管，拔管时注意提升及反插，保证混凝土密实度。为确保灌注桩桩顶质量，在设计桩顶高程基础上超灌0.7～1.0m左右，待混凝土凝固后凿除。
3 桩基施工常见质量问题及控制措施
（1）坍孔
在松散粉砂土、流砂中钻进时，应控制钻进速度，选用较大相对密度、粘度、胶体率的泥浆或高质量泥浆；
如发生孔内坍塌，应判明坍塌位置，回填砂、粘质土等混合物到坍孔处以上1m～2m，如坍孔严重时应全部回填，待回填物回填密实后再行钻进；
清孔时应指定专人及时补泥浆（或清水），确保钻孔内必要的水头高度。
（2）钻孔偏斜
安装钻机时要确保转盘及底座水平，起重滑轮缘、固定钻杆的卡孔及护筒中心应处于一条竖直线上，并在施工中经常检查校正；
由于钻机主动钻杆较长，钻进时钻杆上部摆动过大。施工前必须在钻架上增设导向架，降低杆上的提引水龙头，确保钻杆沿导向架对中钻进；
钻杆接头应逐个检查，当主动钻杆弯曲时，要用千斤顶及时调直。
（3）桩基混凝土空洞
施工中严格执行水下混凝土的灌注流程和灌注工艺标准，同时严把混凝土的原材料关。
4 结束语
本工程φ3m水下钻孔灌注桩采用上述施工机具、施工工艺和质量控制措施进行施工及质量控制，施工过程中，未出现任何质量问题，施工后，经监理和质量检测部门检测，桩基的成孔质量、桩身混凝土强度符合设计及规范要求，且桩身完整性良好，均达到Ⅰ类桩。
参考文献：
[1]贾彦斌.浅谈山西中南部铁路通道汾河特大桥工程成桩工艺及方法. 中国科技信息，2012
[2]陈洪军.平潭海峡大桥4.5m钻孔桩施工工艺及单价分析. 铁路工程技术与经济，2017
[3]朱焕章.对钻孔灌注桩基础施工技术的探讨 新材料新装饰. 2014.
论文作者:郭守瑞
论文发表刊物:《防护工程》2018年第7期
论文发表时间:2018/8/30
标签：钻孔论文; 泥浆论文; 混凝土论文; 导管论文; 钻机论文; 西江论文; 钻头论文; 《防护工程》2018年第7期论文;