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摘要：九绵高速公路LJ11-2标段,在桥梁桩基施工时采用冲孔灌注桩施工工艺，实践证明，该工艺经济合理、技术可行，不仅工期和质量得到了保证，还取得了很好的经济和社会效益。
关键词：桥梁；冲孔灌注桩；技术难点；应对措施；
前言
因地形和地址的差异，桩基施工需根据实际情况采用经济合理、技术可行、安全可靠的成桩工艺。冲孔桩就是一种常见的施工方法，冲孔桩适用于砂类土、黏性土或粉质粘土、回填土层、碎石土及风化岩层。本文就冲孔灌注桩施工的重难点和施工过程中可能出现的问题而采取的应对措施进行探讨和分析。
1、工程概况
九绵高速公路LJ11-2标段,工程范围为桥梁一座，长度900米。桥梁上部结构为C50预应力砼现浇连续钢构，下部结构：桥台采用U型桥台下接承台桩基础，桥墩采用矩形墩下接桩基础。桩基础采用C30混凝土桩基础，要求嵌入中风化岩层不小于3倍桩径，基底承载力不小于5Mpa。结构安全等级一级，使用年限100年。
2、工程重点、难点分析
根据地勘报告和现状地貌、周边环境，综合分析，本工程中的主要难点和重点为泥浆性能指标，冲孔时的垂直度、以及在施工过程中可能会出现的严重漏浆、钻孔偏斜、孔壁坍塌、溶洞暗涌、断桩、堵塞导管、卡钻、钢筋笼上浮和混凝土浇筑等问题，制约着桩基施工质量、工期、工程费用等，所以必须提前根据可能出现的状况采取相应措施。
3、施工方法
3.1 施工准备
3.1.1 熟悉图纸、规范、技术标准、地勘报告等资料。
3.1.2平整夯实场地，确保施工过程中钻机稳定，避免钻机移位导致偏孔。
3.1.3 按照设计图纸上的坐标进行放线，并提请监理单位复核验收。
3.1.4 材料、机械、施工作业班组进场，临设布置。
3.1.5 做好排水系统、泥浆池、沉淀池、泥浆沟工作。
3.2 施工工艺流程
3.3 主要施工步骤
3.3.1 测量定位：测放桩位时桩芯处用石灰撒十字交叉线，然后在交叉点插入短钢筋，如果不能及时冲孔，还需在外设置控制桩钢筋，用以复核桩位。
3.3.2 埋设钢护筒：护筒能稳定孔壁，防止坍孔，隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和钻头导向的作用。钻孔前，用4-6mm钢板加工制作好护筒，内径宜大于钻头直径10cm，每节长度2-3米。埋设护筒时，采用外“十”字的方法，先把护筒底面整理平整，挖好护筒坑，再放入护筒并核对护筒的正确位置，护筒中心和桩位中心位置重合，用粘土填充护筒的周围，保证坚固稳定，在冲击过程中间歇性地检测护筒的位置，以防护筒偏位，偏移量不大于5cm，倾斜度不得大于1%。
3.3.3 安装钻机：钻机安装应稳定牢固、水平，确保冲孔过程中不发生偏移和倾斜，钻机安装质量是保证桩垂直度、桩位的重要措施。安装好后经监理人和承包人检查合格后才能进行冲孔施工。
3.3.4 泥浆制备：泥浆由水、粘土（膨润土）和添加剂组成，具有悬浮钻渣、冷却钻头、润滑钻具，增大静水压力，并在孔壁形成泥皮，隔断孔内外渗流，防止坍孔的作用。通常采用塑性指数大于25，粒径小于0.005mm且含量大于50%的粘土，通过泥浆搅拌机拌和制作泥浆，并储存在泥浆池中，再用泥浆泵泵入钻孔内。冲击钻成孔一个重要的关键点就是泥浆护壁，泥浆含沙量一定要小。泥浆浓度可以根据试验测定或者经验判断，太浓钻孔速度慢，太轻容易坍孔。
3.3.5 冲击成孔：开孔时应低锤慢冲，锤高0.4-0.6米。因为护筒刃脚周围岩层密实需要一个过程，需反复冲击挤压，因为这个位置最容易穿孔，在孔深达到护筒底以下3-4米时，才可以加快速度，将锤提高2-3.5米转入正常冲击。冲孔时应及时将孔内残渣排出，每冲击1-2米时应排渣一次，并定时补浆，直至设计深度， 每冲击2-3米校正垂直度一次。当冲击至岩面时，加大冲程，及时清渣。施工中护筒及时跟进，护筒内水头一定要保持， 随时检查控制泥浆指标、检查钻机、钢丝绳等，防止掉钻；每天根据钻渣判断地质情况，做好地质柱状图，钻到设计深度后通知监理工程师一起验收，共同确定孔底地质、标高与设计是否一致。
3.3.6 终孔、清孔检查：冲孔到设计标高和嵌岩深度后停止进尺，以30-50cm小冲程反复冲击桩底沉渣，采用泥浆净化机和泥浆泵反循环清孔，直到泥浆比重、沉渣厚度和含砂率符合设计或者规范要求。终孔检查后立即清孔，避免沉渣过多，此时应及时补充泥浆，保持稳定的水头高度在地下水位或者地表水位以上1.5-2米，防止坍孔。清孔过程中应不断置换泥浆，至到灌注混凝土。灌注混凝土前，孔底按照设计要求沉渣厚度不得大于5cm，沉渣厚度从锥头底部所达到的孔底平面算起，测量方法可在清孔时用取样盒吊到孔底，待灌注混凝土前取出，直接量测沉淀在盒内的沉渣厚度。清孔后的泥浆性能指标中含砂率不大于4%，相对密度1.1-1.25，粘度18-20s。
3.3.6 钢筋笼制作安装：现场制作钢筋骨架，搬运和吊放钢筋骨架时采取措施防止变形；分段制作钢筋笼时，同一截面焊接接头接头数量不大于50%；钢筋骨架型号、间距、安放位置必须准确测量。钢筋笼外侧设置保护层垫块，厚度符合设计或者规范要求要求，偏差为：水下浇筑混凝土±20mm。
3.3.7 灌混凝土：本工程采用导管水下浇筑商品混凝土，导管使用前进行水密承压和接头抗拉实验，合格后方可使用，导管应居中垂直，距孔底0.3-0.5米。首批混凝土灌注量应保证填充导管底部需要，见附图，所需混凝土量参考以下公式计算。开始灌注混凝土时应保证导管在混凝土中埋置深度0.8-1.2米，待正常后应拔管迅速，导管埋入桩内新砼中的深度保持2-6m，灌注时混凝土上升速度要小于2米/h，灌注高度应高于设计桩顶标高0.5-1米，以确保桩顶混凝土密实。
式中：V—首批混凝土灌注量（m3）
D--桩孔直径（m）
H1—孔底至导管间距离，一般0.4米
H2—导管初次埋置深度（m）
d—导管直径（m）
h1桩孔内混凝土达到埋置深度H2时，导管内混凝土柱平衡导管外压力所需的高度（m）H1=Hwrw/rc；其中:rc—混凝土拌合物重度（取24KN/m3）、rw—井内水或者泥浆重度（KN/m3）、Hw--井内水或者泥浆深度。
3.3.8 桩基检测：灌注混凝土时每根桩留取混凝土抗压试件不少于2组，同时应以钻心取样或者无破损检测法对桩的均质性能进行检测，检测结果满足设计和规范要求。
4、重点、难点控制方法与措施
4.1 严重漏浆
原因分析：岩溶地区地质复杂、溶洞多、夹层多等致使施工时漏浆严重。
防治措施： a 根据现况，部分岩溶地区采取注浆效果显著；b 严重时，可先往孔中回填碎石、粘土块、水泥并同时补给泥浆，用冲击锤压实粘土、水泥或碎石进入溶洞或土洞、裂缝处充当填充物做骨架，待水泥初凝后再造壁冲孔。
4.2 钢筋笼上浮
原因分析：混凝土在进入钢筋笼底部时浇筑速度太快，钢筋笼未采取固定措施。
防治措施：在混凝土上升接近钢筋笼下端时，放慢浇筑速度，减小混凝土面上升的动能作用，避免钢筋笼被顶托而上浮，当钢筋笼被埋入混凝土中一定深度时，再提升导管，减小导管埋置深度，使导管下端高出钢筋笼下端有相当距离时在按照正常速度浇筑，通常情况下，可防治钢筋笼上浮。此外，浇筑前将钢筋笼固定在空口护筒上，可防治上浮。
4.3 断桩
原因分析：a 混凝土坍落度太小，骨料太大，运输距离过长，混凝土和易性差，致使导管堵塞，疏通导管再浇筑混凝土时，中间形成泥夹层；b 计算导管埋置深度时出错，或者盲目提升导管，使导管脱离混凝土面，再浇筑时，中间形成泥夹层；c 导管接头渗漏，泥浆进入管内，混入混凝土中；d 钢筋笼将导管卡住，强力拔管时，泥浆混入混凝土中；e 混凝土中断供应，不能连续浇筑，中间时间过长，造成堵管。
预防措施：a 混凝土配合比严格按照有关水下混凝土的配置规范配置，经常测试塌落度；b 严谨不经测算盲目提拔导管，防止导管脱离混凝土面；c 钢筋笼主筋接头焊接要焊平，以免提升导管时，卡箍挂住钢筋笼；d 浇筑时应使用经过检漏和耐压试验的导管；e应保证混凝土搅拌机能正常运转，必要时应有一台备用。
治理方法： a当导管堵塞而混凝土尚未凝固时，吊起导管，再吊起一节钢轨或者其它重物在导管内冲击，把堵管的混凝土冲散或迅速提起导管，用高压水冲掉管内混凝土；b 当断桩位置在地下水位以上时，如果桩径较大，可抽掉孔内泥浆，在钢筋笼的保护下，人下到桩孔中，对先前浇筑的混凝土凿毛并清洗钢筋，然后浇筑混凝土；c 当断桩在水位以下时，可用直径较原桩直径稍小的钻头，在原桩位处钻孔，钻至断桩部位以下适当深度时，重新清孔，并在断桩部位增设一节钢筋笼，笼的下半节埋入新钻的孔中，然后浇筑混凝土；d 当导管被钢筋笼卡住时，如果钢筋笼埋入混凝土中不深，可提起钢筋笼，转动导管，使导管脱离，若果导管埋置很深，只好放弃导管；e 因塌方而断桩或导管拔出后重新放入导管时形成的断桩，可经检测后与设计商定是否在原桩位外补桩。
4.4钻孔偏斜
原因分析：a 冲孔中遇探头石、孤石，大小不一，钻头受力不均；b 基岩面产状倾斜；c 钻机底座不平或者基础发生不均匀沉降；c 土层软硬不均；d 孔径大，钻头小，冲击时钻头向一侧倾斜。
防治措施：a 当遇到探头石时，回填碎石或者冲锤偏向探头石一侧，用高冲程猛击探头石，破碎探头石后钻进；b 遇基岩石，低冲程快频率冲击岩石，进入基岩后高冲程；c 当已经发现斜孔时，回填重新冲击。遇软硬土层时，应低锤密集，保持孔底平整，通过此层后在正常钻进。d 及时更换钻头。e 经常检查冲孔桩机底座是否安装水平，是否存在不均匀的沉降现象，如存在应立即调整机位.
4.5孔壁坍塌
原因分析：a松散土层较厚，或者冲击锤撞击孔壁；b 泥浆相对密度太低，不能起到护壁作用；c 孔内泥浆面低于地下水或者地表水的水位；d 地层变化时未及时调整泥浆指标；e 清孔时未及时补充泥浆，造成泥浆面过低，孔壁不能抵抗静水压力；f清孔后未及时浇筑混凝土或者下放钢筋笼时撞击孔壁造成坍孔。
防治措施：a加深护筒；b 当发生坍孔时，及时查明位置，回填砂和粘土（或者砂砾和黄土）混合物至坍孔位置以上1-3米，待回填物沉积密实后重新钻进；c 根据不同的土层，采用不同相对密度的泥浆，清孔和漏浆时及时补充泥浆，保持浆面在护筒范围内；d清孔 后及时浇筑混凝土，下放钢筋笼时要保持竖直，不撞击孔壁。
4.6堵管
原因分析：混凝土坍落度太小，骨料太大，运输距离过长，混凝土和易性差，浮力过大。
防治措施：a严格按照有关水下混凝土的配置规范配置混凝土，并经常测试塌落度，防治堵管；b 当导管堵塞而混凝土尚未凝固时，可吊起导管，再吊起一节钢轨或者其它重物在导管内冲击，把堵管的混凝土冲散或迅速提起导管，用高压水冲掉管内混凝土，再重新放入导管浇筑混凝土；c 确保清孔干净；d 浇筑过程全过程跟踪；d 勤测、勤拆管，控制浮力大等原因造成的堵管。
4.7溶洞暗涌
原因分析：地质情况复杂，隐形溶洞、暗涌较多，采用常规的堵漏方法很难堵住。
防治措施：常规方法无法堵住时，采用水玻璃加水泥的方法，在下水玻璃之前，下7包水泥，后在锤头底部绑3桶水玻璃锤击2次后立即提起锤头，防止凝固后无法提起锤头。
4.8卡锤
原因分析：a 在施工中，在地貌处存在不知内填充物的溶洞或流沙地区，没能控制好冲孔桩机下钻的速度，冲程偏大或偏小均导致卡钻现象；b桩锤遇见块石、沉渣、上部孔壁坍塌物卡住钻头。c孔型不圆，钻头被孔壁狭窄部位卡住。
防治措施：a 使用仪器判断地质情况，一般先采用低冲程施钻，逐渐升到高冲程，在此过程中要随时留意冲孔桩机的工作状态；b遇块石或者坍塌物卡住桩锤,此时就必须在冲孔桩基础中泵入泥浆，清除坍塌物，替换孔内年底过高的泥浆，并对钢丝绳反复提拉，保持桩锤松动，将桩锤提起。c若沉渣砂层埋住了桩锤，利用导管将桩锤以上的沉渣砂层除去，提出桩锤。D 若孔不圆，钻头向下有活动余地，可钻头向下活动并转动至孔径较大的地方提起钻头，脱离卡点。
5、结语
冲孔灌注桩作为公路工程中最常见的桩基之一，有着较其它施工工艺的一些优势，为了减少施工过程出现的不利因素，更好更快的完成工程项目，就需要我们熟练的掌握冲孔桩施工技术，在施工中持之以恒的研究、实践和探索，解决施工中遇到的难点问题，确保工程质量。
参考文献
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[4]丁小学，钻孔灌注桩设计与施工【M】.北京：中国建筑工业出版社，2006
论文作者:吴挺
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第19期
论文发表时间:2018/11/17
标签：导管论文; 混凝土论文; 冲孔论文; 泥浆论文; 钢筋论文; 钻头论文; 沉渣论文; 《建筑学研究前沿》2018年第19期论文;