论文部分内容阅读
摘要：近年来，随着我国交通基础设施建设的快速发展，施工技术的不断进步，在高等级公路、铁路的建设中，混凝土灌注桩凭借其抗震性好、适应性强、成本中图分类号：文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
适中、施工工艺简单、承载力大、施工噪音污染较小等特点，得到了广泛的应用。本文重点分析了桥梁钻孔灌注桩的施工要点。
关键词：桥梁桩基；钻孔灌注桩；水下混凝土灌注
Abstract: in recent years, along with the rapid development of traffic infrastructure construction in our country, the construction technology advances, in the construction of high-grade highway, railway, concrete filling pile with its good vibration resistance, strong adaptability, moderate cost, simple construction technology, large bearing capacity, less construction noise pollution etc., has been widely used. This paper analyzes the bridge bored piles construction points.
Key words: bridge pile foundation; Bored piles; Underwater concrete perfusion
中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
前言
桥梁桩基础由基桩和联接于桩顶的承台共同组成，它承受上部结构传来的全部荷载，并把它们和下部结构荷载传递给地基。桩基础是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩，依照成孔方法不同，灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类。在地质条件良好、设计孔深地层中无地下水、易塌陷等不良地质条件时，通常采用人工挖孔灌注桩。在地质条件不良时，通常采用钻孔灌注桩。本文这里讲的桥梁桩基是钻孔灌注桩。
一、泥浆制备
泥浆的比重应根据钻进方法、土层情况适当控制，一般不超过1.2，冲击钻孔一般不超过1.4，尤其要控制清孔后的泥浆指标。泥浆用水必须使用不纯物含量少的水，没有饮用水时，应进行水质检查。在护筒底下的复杂覆盖层施工大直径钻孔桩时，选用泥浆应根据地质情况、钻机性能、施工经验等确定，宜参照钻井采用的泥浆或添加剂。泥浆池一般尺寸按照4.5×5m，深2m设计，用循环槽与孔位连接。旱地泥浆循环、净化方法：制浆池和沉淀池大小视制浆能力、方法及钻孔所需流量而定，及时清理池中沉淀，运至弃土场摊铺、晾晒、碾压。
二、桩孔成孔
（一）无循环回转钻进
无循环回转钻进法是一种机械回转钻进方法，靠机械动力驱动钻头回转以破碎岩石或地层，破碎下来的钻屑不依靠充磁介质循环排出，钻屑或在回转钻具的带动下眼具有特殊结构的钻具上升排出孔外，或再是储存在钻头内，岁钻头一起提升到地面。这方面最有代表性的两种方法是螺旋钻进和钻斗钻进。
（二）正循环回转钻进
正循环钻进成孔是采用钻机回转装置通过钻杆带动钻头回转切削破碎岩土，泥浆泵泵送的泥浆经过钻杆内腔输送到孔底，悬浮并携带钻渣，再经钻杆与孔壁之间的环状空间返回地面，实现排渣和护壁。其特点为（1）多采用泥浆循环，孔壁稳定，不受地层限制。（2）及时循环系统有少量泄漏，循环也不會中断，只要冲洗液能够连续补给，仍可继续钻进。（3）设备体积小，重量较轻，且施工技术容易掌握。
这种成孔方法工艺技术成熟，操作简单，易于掌握，适用于各种粘土层、砂土层和基岩。也可在沙砾、卵石含量小于15%的土层中使用。正循环回转钻进适用于800mm以内的孔径，深度基本不受限制。
（三）反循环回转钻进
于正循环的循环路径相反，冲洗戒指从孔口研钻具与孔壁之间的环状间隙流向孔底，冷却钻头，清洗孔底，携带钻屑，再沿钻杆内腔上升，经过水接头和排渣管排到地表沉淀池，经净化重新流入孔内，这种冲洗液循环方式，称为反循环回转钻进法。其特点为钻进效率够高、钻头寿命长、钻孔质量好、钻孔不易坍塌等。其使用范围为（1）地层：软土层、基岩地层均可采用该方法。反循环回转钻进特别适合于在第四纪松散地层钻进较大直径钻孔。超径卵石、漂石不能通过钻杆是，可采用抓斗或爆破配合反循环钻进。（2）工作地区地下水位适中。地下水位不宜太高（最好在3m以下），太高不利于孔壁保持稳定；地下水位也不宜太低，太低则易增大冲洗液的漏失量，给供水造成困难。（3）需要有适当的供水水源，以满足钻进需要。（4）就目前工程空所需的深度和直径来说，该方法基本不受限制。
三、清空
（一）抽浆法清孔
抽浆清孔比较彻底，适用于各种钻孔方法的磨擦桩、支承桩和嵌岩桩。但孔壁易坍塌的钻孔使用抽浆法清孔时，操作要注意，防止坍孔。抽浆法清孔有以下几种方法：
1、用反循环回转钻机钻孔时，可在终孔后停止进尺，利用钻机的反循环系统的泥石泵持续吸渣5min～15min左右，使孔底钻渣清除干净。此法一般在钻孔结束时进行。
2、空气吸泥机清孔，以灌注水下混凝土的导管作为吸泥管，以高压风管作为压缩空气。高压风管可设导管内，也可设在导管外。
3、以导管作为吸泥泵的吸浆管清孔。
此法系以灌注混凝土的导管代替泵吸式反循环回转的空心钻杆作为吸泥管。它的好处是清孔完毕，将特制弯管拆除即可开始灌注水下混凝土，争取时间。
以上抽浆法各种清孔机具以内风管空气吸泥机和导管吸泥泵清孔为优。因清孔后不必提升导管，只需拆除弯管部分，便能尽快灌注水下混凝土，争取时间且一次清孔成功。缺点是需专门增加清孔机具。用泵吸式反循环回转钻孔时，不需增加其它机具。但如灌注前孔底沉定层厚度超出规范要求，则需进行二次清孔。
（二）喷射法清孔
本法是在灌注混凝土前，对孔底进行高压射水或射风数分钟，使沉淀物飘浮后，立即灌注水下混凝土。该法一般用于二次清孔，钻孔工作完毕，由于拆卸钻杆、钻头、下钢筋骨架及导管等工序，沉淀厚度可能会增大，导管无法插到底，故常用喷射法进行二次清孔，将沉淀层冲起飘浮。
（三）换浆正循环法清孔
过去桥梁跨度较小,施工技术落后,一般是采用短桩或孔径较小的桩基。人们最常采用的正循环法进行桩基清孔，在泥浆流动过程中在泥浆沟清渣及沉淀池沉淀以达清孔目的。工作原理主要利用泥浆胶体性的粘滞力，把桩孔中的冲渣或钻渣粘滞着,顺泥浆的流动排出桩孔。在此过程中定期测定泥浆的各项指标及孔底沉渣情况去判断清孔的效果。该方法优点是：设备最简单,施工工序最少,一般采用1台或2台泥浆泵把质量较好泥浆送到孔底使泥浆上浮沉淀即可。缺点：清孔时间较长,清孔效果不理想,常常有清孔不彻底的现象。对于深桩不能清孔,容易造成坍孔。清孔完成后控制泥浆各项指标难以达到施工规范要求。该法一般适用冲击钻成孔或150型钻机成孔的桩基,且桩孔径较小,孔深较浅的。另外对于支撑桩较摩擦桩较好些。
四、钢筋骨架制作
钢筋骨架制作应符合设计规范要求。在存放钢筋骨架时，应选择在平整、干燥的场地上，注意防雨、防潮，最好搭设工棚。钢筋寵可在加工场分段制作，接成整体骨架，再进行吊安，若桩身太长，也可分段吊安，采用现场吊装焊接。焊接应保证竖直度。并焊接耳筋确保钢筋保护层；在运输和起吊过程中，应注意不得使钢筋骨架变形。钢筋笼就位准确、牢固，应采取措施防止混凝土浇筑过程中，钢筋笼上浮。
五、水下混凝土的生产及灌注
混凝土的配置。混凝土的标号需由试验室根据现场材料等情况出具经监理审批的实际施工配合比，然后按要求计量搅拌。材料的选择各种材料都应经总监办及驻地办考察认可后方可采用。按有关规定选用。拌制及运输机械的选择由拌和站统一拌和，采用砼运输车运输到施工现场。
为防止发生断桩、夹泥、堵管等现象，在混凝土灌注时应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制。因为混凝土搅拌时间不足会直接影响混凝土的强度，混凝土坍落采用18cm—20cm，并随时了解混凝土面的标高和导管的埋人深度。导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2m—4m，不宜大于5m和小于1m，严禁把导管底端提出混凝土面。当灌注至距桩顶标高8m—10m时，应及时将坍落度调小至12cm—16cm，以提高桩身上部混凝土的抗压强度。在施工过程中，要控制好灌注工艺和操作，抽动导管使混凝土面上升的力度要适中，保证有程序的拔管和连续灌注，升降的幅度不能过大，如大幅度抽拔导管则容易造成混凝土体冲刷孔壁，导致孔壁下坠或坍落，桩身夹泥，这种现象尤其在砂层厚的地方比较容易发生。在灌注过程中必须每灌注2m3左右测一次混凝土面上升的高度，确定每段桩体的充盈系数，《建筑施工操作规程》规定桩身混凝土的充盈系数必须大于l。同时要认真进行记录，这对日后发现有问题的桩或评价桩的质量有很大作用。
六、桩的质量检验
目的在于了解桩的承载力和桩本身混凝土质量是否符合要求，请有资质的检测单位对桩基进行无破损检测。测其有无断桩、混凝土有无离析情况、桩基直径有无紧缩现象。检测合格后方能进行下一道工序的施工。
结束语
目前在桥梁工程中桩基施工极其普遍，常常遇到在河流或地下水极其丰富的地段进行开挖成孔，并采用水下混凝土施工成型。对于桥梁桩基混凝土的质量控制，要做到在施工过程中，严格认真执行相关技术规范及标准，并及时解决施工过程中所遇到的问题，严格进行各环节的质量控制，保证工程的质量。
参考文献
[1] 郑俊喜.浅析钻孔灌注桩的质量控制[J].科技资讯，2008（11）．
[2] 罗大庆.公路桥梁钻孔灌注桩施工质量控制.西部探矿工程.2004.16(9).
[3] 赵占宇,姜玉玺,殷鸿彬.张建国.钻孔灌注桩施工中应注意的几个问题.沈阳建筑,2004(1).
[4] 丁先武,韦俊永.桥梁钻孔灌注桩发生断桩的原因及处理方法.建材技术与应用,2003(5).
适中、施工工艺简单、承载力大、施工噪音污染较小等特点，得到了广泛的应用。本文重点分析了桥梁钻孔灌注桩的施工要点。
关键词：桥梁桩基；钻孔灌注桩；水下混凝土灌注
Abstract: in recent years, along with the rapid development of traffic infrastructure construction in our country, the construction technology advances, in the construction of high-grade highway, railway, concrete filling pile with its good vibration resistance, strong adaptability, moderate cost, simple construction technology, large bearing capacity, less construction noise pollution etc., has been widely used. This paper analyzes the bridge bored piles construction points.
Key words: bridge pile foundation; Bored piles; Underwater concrete perfusion
中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
前言
桥梁桩基础由基桩和联接于桩顶的承台共同组成，它承受上部结构传来的全部荷载，并把它们和下部结构荷载传递给地基。桩基础是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩，依照成孔方法不同，灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类。在地质条件良好、设计孔深地层中无地下水、易塌陷等不良地质条件时，通常采用人工挖孔灌注桩。在地质条件不良时，通常采用钻孔灌注桩。本文这里讲的桥梁桩基是钻孔灌注桩。
一、泥浆制备
泥浆的比重应根据钻进方法、土层情况适当控制，一般不超过1.2，冲击钻孔一般不超过1.4，尤其要控制清孔后的泥浆指标。泥浆用水必须使用不纯物含量少的水，没有饮用水时，应进行水质检查。在护筒底下的复杂覆盖层施工大直径钻孔桩时，选用泥浆应根据地质情况、钻机性能、施工经验等确定，宜参照钻井采用的泥浆或添加剂。泥浆池一般尺寸按照4.5×5m，深2m设计，用循环槽与孔位连接。旱地泥浆循环、净化方法：制浆池和沉淀池大小视制浆能力、方法及钻孔所需流量而定，及时清理池中沉淀，运至弃土场摊铺、晾晒、碾压。
二、桩孔成孔
（一）无循环回转钻进
无循环回转钻进法是一种机械回转钻进方法，靠机械动力驱动钻头回转以破碎岩石或地层，破碎下来的钻屑不依靠充磁介质循环排出，钻屑或在回转钻具的带动下眼具有特殊结构的钻具上升排出孔外，或再是储存在钻头内，岁钻头一起提升到地面。这方面最有代表性的两种方法是螺旋钻进和钻斗钻进。
（二）正循环回转钻进
正循环钻进成孔是采用钻机回转装置通过钻杆带动钻头回转切削破碎岩土，泥浆泵泵送的泥浆经过钻杆内腔输送到孔底，悬浮并携带钻渣，再经钻杆与孔壁之间的环状空间返回地面，实现排渣和护壁。其特点为（1）多采用泥浆循环，孔壁稳定，不受地层限制。（2）及时循环系统有少量泄漏，循环也不會中断，只要冲洗液能够连续补给，仍可继续钻进。（3）设备体积小，重量较轻，且施工技术容易掌握。
这种成孔方法工艺技术成熟，操作简单，易于掌握，适用于各种粘土层、砂土层和基岩。也可在沙砾、卵石含量小于15%的土层中使用。正循环回转钻进适用于800mm以内的孔径，深度基本不受限制。
（三）反循环回转钻进
于正循环的循环路径相反，冲洗戒指从孔口研钻具与孔壁之间的环状间隙流向孔底，冷却钻头，清洗孔底，携带钻屑，再沿钻杆内腔上升，经过水接头和排渣管排到地表沉淀池，经净化重新流入孔内，这种冲洗液循环方式，称为反循环回转钻进法。其特点为钻进效率够高、钻头寿命长、钻孔质量好、钻孔不易坍塌等。其使用范围为（1）地层：软土层、基岩地层均可采用该方法。反循环回转钻进特别适合于在第四纪松散地层钻进较大直径钻孔。超径卵石、漂石不能通过钻杆是，可采用抓斗或爆破配合反循环钻进。（2）工作地区地下水位适中。地下水位不宜太高（最好在3m以下），太高不利于孔壁保持稳定；地下水位也不宜太低，太低则易增大冲洗液的漏失量，给供水造成困难。（3）需要有适当的供水水源，以满足钻进需要。（4）就目前工程空所需的深度和直径来说，该方法基本不受限制。
三、清空
（一）抽浆法清孔
抽浆清孔比较彻底，适用于各种钻孔方法的磨擦桩、支承桩和嵌岩桩。但孔壁易坍塌的钻孔使用抽浆法清孔时，操作要注意，防止坍孔。抽浆法清孔有以下几种方法：
1、用反循环回转钻机钻孔时，可在终孔后停止进尺，利用钻机的反循环系统的泥石泵持续吸渣5min～15min左右，使孔底钻渣清除干净。此法一般在钻孔结束时进行。
2、空气吸泥机清孔，以灌注水下混凝土的导管作为吸泥管，以高压风管作为压缩空气。高压风管可设导管内，也可设在导管外。
3、以导管作为吸泥泵的吸浆管清孔。
此法系以灌注混凝土的导管代替泵吸式反循环回转的空心钻杆作为吸泥管。它的好处是清孔完毕，将特制弯管拆除即可开始灌注水下混凝土，争取时间。
以上抽浆法各种清孔机具以内风管空气吸泥机和导管吸泥泵清孔为优。因清孔后不必提升导管，只需拆除弯管部分，便能尽快灌注水下混凝土，争取时间且一次清孔成功。缺点是需专门增加清孔机具。用泵吸式反循环回转钻孔时，不需增加其它机具。但如灌注前孔底沉定层厚度超出规范要求，则需进行二次清孔。
（二）喷射法清孔
本法是在灌注混凝土前，对孔底进行高压射水或射风数分钟，使沉淀物飘浮后，立即灌注水下混凝土。该法一般用于二次清孔，钻孔工作完毕，由于拆卸钻杆、钻头、下钢筋骨架及导管等工序，沉淀厚度可能会增大，导管无法插到底，故常用喷射法进行二次清孔，将沉淀层冲起飘浮。
（三）换浆正循环法清孔
过去桥梁跨度较小,施工技术落后,一般是采用短桩或孔径较小的桩基。人们最常采用的正循环法进行桩基清孔，在泥浆流动过程中在泥浆沟清渣及沉淀池沉淀以达清孔目的。工作原理主要利用泥浆胶体性的粘滞力，把桩孔中的冲渣或钻渣粘滞着,顺泥浆的流动排出桩孔。在此过程中定期测定泥浆的各项指标及孔底沉渣情况去判断清孔的效果。该方法优点是：设备最简单,施工工序最少,一般采用1台或2台泥浆泵把质量较好泥浆送到孔底使泥浆上浮沉淀即可。缺点：清孔时间较长,清孔效果不理想,常常有清孔不彻底的现象。对于深桩不能清孔,容易造成坍孔。清孔完成后控制泥浆各项指标难以达到施工规范要求。该法一般适用冲击钻成孔或150型钻机成孔的桩基,且桩孔径较小,孔深较浅的。另外对于支撑桩较摩擦桩较好些。
四、钢筋骨架制作
钢筋骨架制作应符合设计规范要求。在存放钢筋骨架时，应选择在平整、干燥的场地上，注意防雨、防潮，最好搭设工棚。钢筋寵可在加工场分段制作，接成整体骨架，再进行吊安，若桩身太长，也可分段吊安，采用现场吊装焊接。焊接应保证竖直度。并焊接耳筋确保钢筋保护层；在运输和起吊过程中，应注意不得使钢筋骨架变形。钢筋笼就位准确、牢固，应采取措施防止混凝土浇筑过程中，钢筋笼上浮。
五、水下混凝土的生产及灌注
混凝土的配置。混凝土的标号需由试验室根据现场材料等情况出具经监理审批的实际施工配合比，然后按要求计量搅拌。材料的选择各种材料都应经总监办及驻地办考察认可后方可采用。按有关规定选用。拌制及运输机械的选择由拌和站统一拌和，采用砼运输车运输到施工现场。
为防止发生断桩、夹泥、堵管等现象，在混凝土灌注时应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制。因为混凝土搅拌时间不足会直接影响混凝土的强度，混凝土坍落采用18cm—20cm，并随时了解混凝土面的标高和导管的埋人深度。导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2m—4m，不宜大于5m和小于1m，严禁把导管底端提出混凝土面。当灌注至距桩顶标高8m—10m时，应及时将坍落度调小至12cm—16cm，以提高桩身上部混凝土的抗压强度。在施工过程中，要控制好灌注工艺和操作，抽动导管使混凝土面上升的力度要适中，保证有程序的拔管和连续灌注，升降的幅度不能过大，如大幅度抽拔导管则容易造成混凝土体冲刷孔壁，导致孔壁下坠或坍落，桩身夹泥，这种现象尤其在砂层厚的地方比较容易发生。在灌注过程中必须每灌注2m3左右测一次混凝土面上升的高度，确定每段桩体的充盈系数，《建筑施工操作规程》规定桩身混凝土的充盈系数必须大于l。同时要认真进行记录，这对日后发现有问题的桩或评价桩的质量有很大作用。
六、桩的质量检验
目的在于了解桩的承载力和桩本身混凝土质量是否符合要求，请有资质的检测单位对桩基进行无破损检测。测其有无断桩、混凝土有无离析情况、桩基直径有无紧缩现象。检测合格后方能进行下一道工序的施工。
结束语
目前在桥梁工程中桩基施工极其普遍，常常遇到在河流或地下水极其丰富的地段进行开挖成孔，并采用水下混凝土施工成型。对于桥梁桩基混凝土的质量控制，要做到在施工过程中，严格认真执行相关技术规范及标准，并及时解决施工过程中所遇到的问题，严格进行各环节的质量控制，保证工程的质量。
参考文献
[1] 郑俊喜.浅析钻孔灌注桩的质量控制[J].科技资讯，2008（11）．
[2] 罗大庆.公路桥梁钻孔灌注桩施工质量控制.西部探矿工程.2004.16(9).
[3] 赵占宇,姜玉玺,殷鸿彬.张建国.钻孔灌注桩施工中应注意的几个问题.沈阳建筑,2004(1).
[4] 丁先武,韦俊永.桥梁钻孔灌注桩发生断桩的原因及处理方法.建材技术与应用,2003(5).