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摘要：本文以某大桥为例，对钻孔前的地质勘查、钻机选定、施工工艺调整等各环节实行精细计划和管理，做好充分的准备工作，完善施工工艺，提高钻孔效率，以期为以后的类似施工提供借鉴。
1工程概况
新建兰渝铁路洮河一号特大桥起止里程DK195+685.28～DK198+602.52，全长2917.24米，位于R=3500圆曲线上。兰州桥台～重庆桥台，共计87个桥墩2个桥台，此桥为排洪及立交而设。
洮河一号特大桥孔跨结构为：2（1-24+5-32+（32+3*48+32）连续梁+77-32），其中6#墩-11#墩为（32+3*48+32）连续梁，其余均为后张法预应力混凝土T型梁；本桥兰州台采用挖方台，顺接古子山隧道出口，重庆台采用T型桥台；其中2号～25号桥墩采用圆端型空心桥墩其余均采用圆端型实心桥墩，最高桥墩高度为48米；兰州台及1号墩采用挖井基础，其余均采用钻孔桩基础，其中2～5号墩、12～34号墩、36、38～48号墩、54～55号墩、57～59号墩、67～73号墩、81～重庆台采用柱桩基础，嵌岩深度最大达到桩长的85%，其余桩基按摩擦桩设计通长配筋。基底地层大多置于弱风化砂岩夹板岩层或板岩夹砂岩层中。
桩基设计采用冲击钻成桩。
2 施工工艺及操作流程
2.1 施工程序
施工准备→施工放样→埋设护筒→泥浆制备→钻机就位→钻孔→清孔→钢筋笼制作及安装→安放导管→灌注水下砼→桩基检测
2.2 测量放样和定位
依据测量控制桩点及设计图纸定出桩孔平面位置，采用导线与三角测量相结合，建立控制网精确定位，同时以桩中心为交点纵向、横向埋设护桩，经监理工程师核验无误后方可进行施工。钻孔时，桩位中心用“十字交叉法”引至四周并用短钢筋作好标记，测量孔深的基准点可用水准仪将高程引至护 筒口上或四周的钢筋上并做红漆标记。施工过程中要经常进行复测，测量控制桩点及水准点必须特殊加以保护，一旦桩点被破坏应根据护桩及时恢复。为防止围护结构侵限，所有钻孔桩均外放150mm，确保围护结构不侵入结构限界。
2.3 护筒埋设
护筒采用钢板围制而成钢护筒，直径大于设计桩径20—30cm。
护筒采用挖坑埋设法，护筒底部50cm以下和四周所填粘质土必须分层夯实。护筒中心竖直线应与桩中心线重合，除设计另有规定外，平面允许误差为50mm，竖直线倾斜不大于1％。
护筒高度宜高出地面0.3m或水面（地下水面）1.0～2.0m。护筒埋置深度应根据设计要求或桩位的水文地质情况确定，一般情况埋置深度宜为1.5～2.5m，特殊情况应加深以保证钻孔和灌注混凝土的顺利进行。
2.4 泥浆制备（湿法施工）
护壁和携渣是泥浆的两个最重要的作用，也是冲击钻机成孔基本原理的基本支持。泥浆配制的合格与否直接关系成孔的速度和质量，因此控制泥浆质量是成孔速度和质量最根本的保证之一。
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根据对现场的调查经分析和多次试验后，小组成员得出钻进弱风化砂岩夹板岩地层中制备出的泥浆应该符合以下经验指标：
入孔泥浆比重1.4～1.5；
粘度：16～22s；
含砂率：≤4%；
胶体率：≥95%；
PH值：＞6.5。
2.5 钻机就位
钻机稳定的安装在埋好的护筒一侧，钻机的垫木不可压在护筒上，钻机前端（或机架的任何部位）一般须距护筒20cm以上。调整钻机，使钻机起吊钻锥的最前端滑轮槽中心点（直接起吊钻锥段钢丝绳的中心线）的铅垂线与桩孔中心点重合；稳定好钻机和钻机扒杆。根据设计配备适宜的钻锥和钻孔事故处理机具，接通水电。将钻锥放入护筒内，安装好钻锥。
2.6 钻孔
开始钻进时，应采用小冲程开孔，使初成孔坚实、竖直、圆顺，能起导向作用，并防止孔口坍塌。当钻进深度超过钻头全高加正常冲程后，方可进行正常的冲击钻孔。钻进过程中，应勤松绳，适量松绳，不得打空锤；应勤抽渣，使钻头经常冲击新鲜地层。在钻头进入弱风化砂岩夹板岩岩层后，适当提高钻头高度，增加钻头的冲击力，并随时检查钻头磨损情况，及时修补。
2.7 钻渣外运（干法施工）
如地下水位较深，且基础破碎的钻渣粒径较大，泥浆浮运效率低下，采用干法施工在钻锥内壁距离底面30cm处加工单向钢格栅，在冲进过程中，钻渣通过格栅被收集在钻锥的内部空间内，间隔一定时间，预计盛满80%左右时，提起钻锥，人工打开格栅，将渣土倾倒在护筒外侧2m的位置上，再人工倒运至弃渣场地。
2.8 清孔
钻孔达到要求并经检查合格后，应立即进行清孔。湿法施工采用抽渣法清孔，在抽渣过程中，应及时向孔内注入清水或新鲜泥浆保持孔内水位，达到清孔要求。
清孔应符合下列标准：
（1）孔内排出或抽出的泥浆手摸无2～3mm颗粒。
（2）泥浆比重不大于1.1。
（3）含砂率小于2%。
（4）黏度17～20s。
（5）浇筑水下混凝土前孔底沉渣厚度不大于30cm。在清孔排渣时注意保持孔内水头，防止坍塌。严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔。
干法施工采用人工清孔。
2.9 偏桩、钢筋笼上浮的处理及砼堵管
在冲孔桩进入岩层后，由于岩层埋深较浅，且岩层分布不均，存在倾斜面，使得在冲孔桩进入岩层后容易产生偏桩现象，为防止偏桩，冲桩过程中应加强观察，以便即使发现问题，发现偏桩后，应及时通知机手进行填石处理，直至桩中线与测量放线吻合为止。
混凝土灌注时钢筋笼受力复杂，使钢筋笼上浮升的力有钢筋笼在泥浆里的浮力、混泥土上升部分对钢筋笼的顶力及混凝土上升部分对钢筋笼的摩擦力，阻碍钢筋笼上升的力有钢筋笼的重力、孔壁或护筒壁与钢筋笼的摩擦力、混凝土静止部分与钢筋笼的摩擦力。显然，钢筋笼上浮只发生在灌注混凝土的导管位于钢筋笼底部或更下方面混凝土埋管深度已经较大时，此时的钢筋笼仅靠自身重力及孔壁的摩擦力来抵抗混凝土上顶力、摩擦力及泥浆的浮力，一旦失去平衡，钢筋笼就会上浮。
为防止钢筋笼上浮，应加强观察，以便及时发现问题，并可在钢筋笼顶施加竖向的约束，如将钢筋笼顶部钢筋接长，焊接与护筒顶部，一方面阻止钢筋笼上浮，另一方面可悬挂钢筋笼，以保证钢筋笼的垂直度。发现钢筋笼上浮后，应停止灌注混凝土，查明原因及程度。如钢筋笼上浮不严重，则检查钢筋笼底及导管底的准确位置，拆除一定数量的导管，使导管底提升至钢筋笼底上方后方可恢复灌注，如上浮严重，应立即通过吸渣等方式清理已灌注的混凝土，另行处理。
混凝土灌注时要严格按照混凝土配合比施工，拌和要均匀，保持良好的和易性。组装导管时要仔细、认真，防止橡皮圈突入导管内，以至卡住隔水塞，使混凝土下不去，在灌注过程中，也会出现灌注混凝土下不去的现象，此时应少量提前灌注导管，然后再迅速插下，如此反复可解决堵管问题。对灌注用的机械设备事先检查，同时应有备用设备，是的、混凝土灌注过程不致中断，控制混凝土在导管中的停留时间，严格控制混凝土的原材料规格，防止超粒径碎石混入导管。
3 结束语
冲击钻孔灌注桩，因其使用设备简单，对作业场地要求小，施工配置人员数量少，施工工艺成熟。且因冲击钻孔在较硬地质情况下有不可替代的优越性，因此，在桥梁工程施工中，是应用比较普遍的一种桩基施工方法。但也因为设备的局限性，在砂岩夹板岩等硬度大、桩身入岩长度大的环境下，作业效率低下，严重影响施工工期。通过研究，与传统工法施工的样本对比，其施工效率提高1倍以上，取得了良好的经济效益和社会效益，并获得业主单位的高度评价。
参考文献
[1]刘伟明.岩溶地区桩基的成孔施工技术[J].桥梁建设，2002（6）：64-65.
[2]关宝树.隧道工程施工要点集[M].北京：人民交通出版社，2011.
论文作者:田多超
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年4期
论文发表时间:2019/6/17
标签：钢筋论文; 钻孔论文; 混凝土论文; 泥浆论文; 钻机论文; 导管论文; 岩层论文; 《建筑学研究前沿》2019年4期论文;