钻孔桩基础施工及质量控制

2017.08.21

一、工程概况 

钻孔桩基础施工采用架设浮桥作为施工机具及材料的运输通道。在墩位处打设钢管桩平台作为临时作业平台；在作业平台上安装导向架，利用水上浮吊振动下沉钢护筒，对钢护筒进行平联后，架设大梁，安装钢铺面板，构成钻孔作业平台。

钻孔作业平台上安装钻孔机械、布设泥浆循环系统，实施钻孔作业；钻进中采用PHP高性能泥浆，严格控制泥浆比重，确保成孔质量，成孔后采用换浆法清孔。

清孔合格后，吊车吊放钢筋笼；钢筋笼长小于15m的整节预制，超过15m的分节预制，现场焊接连接成整体。经二次清孔后，混凝土地泵输送导管法灌注成桩。

施工中必须严格控制孔内沉渣厚度、空孔时间、水下混凝土灌注速度和灌注连续性，确保成桩质量。 

二、钻机选型 

根据对大桥主跨地质、水文等自然条件的综合分析，结合现有的施工机械装备及施工经验，该大桥主跨深水群桩基础拟采用GPS-22型全液压转盘式正反循环回旋钻机实施钻孔施工。该钻机采用液压传动，集中液电复合操纵，安全可靠；可采用正、反循环两种钻孔工艺，钻进速度快，适应各种地层，最大钻孔直径2.0m，最大钻孔深度100m，满足沙颍河大桥深水基础施工的需要。 

三、施工工艺 

1、PHP高性能泥浆制备 

PHP高性能泥浆的作用主要是平衡底层压力，悬浮、携带钻渣，润滑、冷却钻头，形成泥皮、增加孔壁稳定性。沙颍河大桥主墩处地质条件为多为粉砂、细砂等易坍塌地层，为保护钻孔施工时护壁的稳定，在桩基施工中必须采用不分散、低固相、高黏度的PHP高性能泥浆。 

选配的PHP高性能泥浆指标必须达到如下要求：1）泥浆比重：钻孔时选1.15～1.35，清孔时1.05～1.1；2）粘度19～28s；3）含砂率≤4%；4）胶体率≥96%；5）失水率≤20ml/30min；6）静切力1～2.5Pa；7）pH值为8～10。 

PH高性能泥浆配制时，黏土及化学药品掺加顺序为黏土→分散剂→絮凝剂→提黏剂，如黏土→烧碱（NaOH）→PHP→CMC。加入化学药品时应先制成水剂，再在泥浆搅拌机里拌好，缓慢加入。 

泥浆的排放处理：钻孔时，经过泥水分离器处理后的泥浆可重复、循环利用，钻孔沉碴则用汽车运至当地环保部门指点地点，妥善处理，避免污染环境。钻孔完成后，废弃泥浆全部用密封车辆运至地方环保部门指定地点处理。严禁向河道内滩地及水体中直接排放钻渣和废弃泥浆。 

2、钻孔作业 

开钻前检查钻机运转是否正常，钻机底部有无变形，固定钻架的缆风绳有无松动，护筒位置是否符合设计要求等。 

钻进时根据地质条件控制进尺速度，开始用慢速档，正常钻进后，适当调整钻速，钻进中采用孔底承受钻压不超过钻具重力 （扣除浮力）的80%减压钻进，确保成孔稳定。 

当平衡架移动至钻架滑道下端时，需要接换钻杆。每次接换钻杆之前，停止钻进，钻机空运转；泥浆继续循环约1～3min，待钻杆内钻碴排完后，方可停机。停机、停泵后，将平衡架提升，钻杆上接头卡在孔口，拆除平衡架与钻杆的连接螺栓，平衡架升至钻架上部，利用副卷扬机吊起要接换的钻杆，下端与原钻杆相接，上端与平衡架连接。钻孔排渣、提取钻头除土、检修钻机或其它原因停钻时，必须将钻头提出孔外。 

3、第一次清孔 

完成终孔的检查工作以后，需要及时的清孔，开展清孔工作的主要目的是确保泥浆中的泥渣量、相对密度、钻孔桩底部的沉积的渣子等一些重要的技术指标能够满足相应的规范要求，这样能更好的灌注混凝土。抽浆清孔是清孔常采用的一种方法，初步清孔时通常选用换浆法。

钻孔的深度满足设计的要求以后，对其进行孔深、孔径、钻孔倾斜度检查，各项指标都满足要求以后，将钻渣和泥浆使用离心吸泥泵将其抽出，为了避免出现坍孔的不良现象，在整个排渣的过程中，一定确保孔内水头高于施工水位2.0m。清孔后经过检查都达标以后，完成清空工作。 

4、钢筋笼加工、吊装及声测管安装 

钢筋笼在钢筋加工场分节加工，当钢筋笼长小于15m时整节预制，超过15m时分节预制。钢筋在使用前清除表面的油污、铁锈。钢筋应顺直，无局部曲折。对直径小于25mm的受力主筋接长采用搭接电弧焊，接头采用双面焊缝，焊缝长度保证5d的规范允许值范围。对于直径大于25mm的受力主筋采用直列螺纹套筒连接。箍筋采用间隔法点焊，隔一焊一，焊接牢固，以保证下放钢筋笼时箍筋的移位。 

钢筋笼严格按照设计图纸制作，各项指标符合设计和规范要求。安排专人对钢筋骨架的绑扎和几何尺寸进行核查。使用十字支撑对钢筋笼进行适当的加固，以免出现变形在吊装的过程中。用吊车将钢筋笼吊入孔内，使用搭接焊在空口处进行连接，同时使上节与下节始终处于一条轴线上。 

声测管采用螺纹套管连接，在施工运输过程保证套管的清洁，连接时在套筒口涂抹润滑油，保证连接顺利以及水密性。 

钢筋骨架在下放时缓慢下放，注意防止碰撞孔壁，如遇到下放困难的情况，对照地层地质情况，分析原因后，排除阻力后再下入。钢筋笼下放的深度满足设计的要求以后，为防止在下放的过程中出现掉笼的不良情况，使用悬挂器将钢筋笼与平台或护筒牢固的连接起来。在安装钢筋笼的过程中，一定要做好对中工作，同时严格控制混凝土保护层的厚度确保其满足设计的要求。 

5、导管安装 

导管用φ300mm无缝钢管制作，每节长2.0m～5.0m，配1～2节长0.5m～1.5m短管，丝扣连接。使用前对导管进行水密、承压和接头抗拉试验，保证导管不漏水。导管安装后，其底部距孔底留250mm～400mm的空间。 

6、第二次清孔 

虽然完成了第一次的清孔工作，但是在对导管和钢筋笼进行安放的过程中，沉渣也会在孔底产生，因此导管和钢筋笼就位以后，还需要利用导管完成第二次的清空工作。第二次清空的具体做法是在导管顶部安装一个弯头和皮笼，用泵将泥浆压入导管内，再从孔底沿着导管置换沉碴。第二次清孔的标准是，一定要确保孔的深度满足设计的要求，孔底泥浆密度控制在不大于1.15的范围内，然后开始水下混凝土的灌注。 

7、灌注水下混凝土 

安装导管时使其置放孔中、轴线顺直、平稳沉放，防止挂钢筋笼和碰撞孔壁。导管上口设漏斗和储料斗，下口距孔底约0.4m。 

采用水下灌注混凝土。在漏斗底口设置橡皮球隔水设施，采用砍球法灌注首批混凝土，灌注开始后，一定要连续地灌注，杜绝中途停灌的现象。 

导管提升时，要保持导管位置居中，严格控制导管的埋置深度，确保导管的埋置深度始终大于1m。在对导管进行拆除时，动作要跟的上，整个过程的时间要控制在15min内。桩顶灌注标高应比设计标高超灌0.5m。施工用的钢护筒，在灌注结束后、混凝土初凝前拔出。 

施工注意事项：灌注混凝土的过程中，若导管内含有一定量的空气混凝土不满时，灌入混凝土时一定要慢慢灌入，防止由于空气的存在形成高压气囊，出现堵管事故。钻机操作人员必须穿绝缘胶鞋，带安全帽。灌桩过程中拆卸导管的长度应由孔内的混凝土面位置决定，在拆卸前测量混凝土面距护筒距离，在保证埋不小于2m的条件下计算需拆除的导管节数，防止因拆除导管时出现导管在水下混凝土中埋深不足的情况，减小桩基混凝土施工隐患。 

四、总结

综上所述，影响钻孔桩基础施工的因素有很多，施工人员在施工的过程，一定要针对经常出现的问题采取有效的措施，尽量减少类似的不良状况的出现。同时施工的过程中做到层层把关严格控制，确保工程的质量。