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【摘 要】近年来随着我国中小型城市建设的大发展，钻孔灌注桩的普及，而如何确保钻孔灌注桩施工的安全，成为工程管理必须面对和需要解决的重要课题之一。本文结合工程施工方案，介绍冲击成孔灌注桩的施工工艺，以供同行作业者参考。
【关键词】桥梁；冲孔；灌注桩
随着我国经济的快速发展，公路桥梁的建设工作在全国已普遍开展。公路桥梁突出要求工程结构安全、可靠、耐用，以保證车辆安全平稳运行。钻孔灌注桩以其适应性强、施工方便、质量可靠等成为基础工程的首选。钻孔灌注桩作业环境隐蔽，许多问题在施工过程中反应出来，若不及时处理，将不能保证成桩质量影响工程进度。
1、概况
本项目地形地貌以北江为界，东北侧为珠江三角洲平原区，属于三角洲后缘部位；东南侧为鹤山-新会台地区低丘陵区。主要为白垩系及第三系红色岩系组成的砂、泥质碎屑岩，地表为第四系松散沉积物所覆盖。本区新构造运动比较平繁且较为明显，表现为大面积上升运动，上升幅度越早期越大，越近期越小。基岩为砂岩，岩层强度为16.8～59.5MPa。
2、冲击成孔灌注桩施工
2.1施工准备
2.1.1施工测量
冲击成孔施工前应根据施工需要，对设计提供的测量控制网按照设计文件要求进行复测，编制测量施工方案，进行必要的加密或重新布设控制网点，补充施工需要的水准点、桥梁轴线及墩台控制桩。施工测量的平面控制网可采用三角测量、GPS-RTK技术等进行施工。
三角测量三角网的基线不应少于2条，基线一端应与桥轴线连接，并尽量近于垂直。三角网所有角度宜布设在300～1200之间，困难情况下不应小于250。
该大桥水准路线跨越江河时，应采用跨河水准测量方法校测，施工测量必须有两人以上相互检查校对并作出测量和检查核对记录。
2.1.2临建工程设计
对水上冲击成孔灌注桩施工冲击成孔平台设计时应满足下列要求：
（1）平台的尺寸应能满足冲击成孔设备的布置、移动、操作和混凝土浇注的要求；平台顶标高的确定应考虑施工期洪水位、潮位、浪高和冲击成孔工艺要求等因素；
（2）平台应进行强度和稳定性的验算，能够承受所有施工设备、必要的施工材料和所有施工人员的荷载，并能承受水流、波浪、风力、施工船舶系靠力和船舶的意外撞击力等荷载；
（3）平台结构应装、拆方便，满足冲击成孔灌注桩的施工需要，方便施工。
2.2冲孔施工
2.2.1冲孔平台搭设
水上冲击成孔灌注桩采用一般冲孔平台进行施工；冲孔平台采用钢管桩（钢护筒）、贝雷架和型钢等进行搭设，钢管桩（钢护筒）利用打桩设备进行打设，钢管桩的倾斜率应控制在1%以内，轴向偏移应小于5cm。钢管桩（钢护筒）的打设宜选择在平潮时进行，钢管桩（钢护筒）打设到位后立即进行连接，增加其整体稳定性。搭设冲击成孔平台的贝雷架和型钢等先用连接设备在岸上或施工船舶上拼接成施工需要的长度，再利用吊装设备吊装到位。
2.2.2钢护筒的打设
冲击钻成孔施工应设置钢护筒，钢护筒应具有足够的强度和刚度，钢护筒采用16mm的Q235钢板卷成，在端头和接头处采用16mm的Q235钢板进行局部加强，每条刚护筒长约35m。钢护筒打设到位后，要求其平面偏移不得大于5cm，倾斜度应不大于1/200。
（1）钢护筒的加工
钢护筒由公司桥工班加工制作，加工完毕检验合格后运至施工现场。钢护筒的加工原则上不超过12米。实际上采用三节，开始做最下面一节（12米）和第二节（9米），由于河床情况复杂，最后一节根据实际的入土情况确定。
（2）钢护筒的吊装
钢护筒吊装施工时，为保证钢护筒起吊时不变形，采用长吊绳小夹角的方法减小水平分力，起吊时顶端吊点采用两点吊装，根部吊点采用1点吊装。先起吊顶部吊点，后起吊根部吊点，使平卧变为斜吊，根部离开地面时，顶端吊点迅速起吊到90°后，拆除根部吊点垂直吊其入孔。
（3）钢护筒的下沉
水中钢护筒的沉入采用160t振动锤，根据地质资料计算钢护筒可以入土10米左右。
3.2.3泥浆制备
墩桩基施工时，采用正循环方式进行泥浆循环。施工时，采用与施工桩基护筒相邻的桩基护筒进行储浆及沉渣。在施工桩基护筒距最高水面以上1.5米位置开圆弧在下，直径约40cm的半圆型孔出浆。在储浆护筒距最高水面1m左右位置开同样口，并在护筒间焊接一条水平方向直径42.6cm半圆护筒，在该护筒上安置震动筛，震动筛上再安置同样护筒接到施工的桩基护筒开口处。泥浆从施工护筒开孔流出，通过一条42.6cm半圆护筒流向震动筛，经震动筛过滤后流入储浆护筒。在储浆护筒内安置泥浆泵，将泥浆抽取到孔底。泥浆再上浮从孔口流出，如此循环。在进行储浆护筒施工时，可将原储浆护筒与原施工护筒对换，用施工完的护筒进行储浆。
泥浆的制备：
主墩桩基施工开冲前，向护筒内加入适量水和经过实验室检验合格的黄土或其他能满足桩基施工用的土用于桩基施工的制浆。开冲时，使用小冲程进行制浆，并依据情况向护筒内加水或加土，直到泥浆能满足正常的冲进施工时，开始正常施工。
对于钻孔过程中泥浆的控制要有专人24小时值班，定时负责泥浆检测工作，特别是地质层交界处，要加强对泥浆指标的监控，当钻孔至粉砂及沙砾等易坍塌层时，应加大泥浆比重，粘度及胶体率，以确保护壁厚度，防止塌孔现象发生。
3.2.4冲击成孔灌注桩施工工艺流程及要求
（1）冲击成孔设备的选择
冲击成孔设备应根据地质条件、设计孔径、孔深、水深等因素选用。根据本标段地质特征，采用十字形钻头或梅花钻冲击钻。 钻头的重量和配重块的重量应根据成孔直径、孔深和地层情况确定。本标段φ1.8m及以上桩基采用12t冲机。
（2）冲机安装
冲机的安装应根据冲机类型、产品说明书和施工要求进行。安装时冲机底座应平稳，保证在沖击成孔过程中不发生位移和沉陷。冲机布置顺序如下图所示，两台冲机要同时上，这样可以保证冲桩的连续性，以达到缩短工期的效果。
（3）冲机在各地层中的冲击成孔指标
主墩桥位根据钻孔地质资料显示为沙层（-22～-25m），底层为各种风化的岩层。对于砂层，采用小冲程、稠泥浆钻进，以免孔壁不稳定，发生局部扩孔或局部坍孔，并充分浮渣、排渣，以防塌方埋钻；对于岩层，采用大冲程、稠泥浆钻进，充分浮渣、排渣，加快钻进速度。
在钻进过程中应当经常检查冲锤中心和桩基设计中心是否重合，若发生偏离应及时调整，以保证成孔垂直度。
冲击成孔过程中如遇特殊情况需停冲时，应提出钻头，并增加泥浆比重和粘度，保持孔壁稳定。
3.3.5冲击成孔施工质量控制标准
灌注桩成孔后应逐项进行检测，检测内容包括孔位偏差、孔深、孔径、孔的垂直度、孔底沉渣厚和浇筑混凝土前孔内泥浆的主要指标等，其质量控制应符合下列规定：
①灌注桩成孔的孔位偏差可通过检测成孔后的护筒位置偏差确定。孔位允许偏差不得大于5cm。
②成孔后的孔深，应达到设计标高。
③灌注桩成孔后的孔径不得小于设计桩径，直桩成孔垂直度偏差不得大于1/200。成孔孔壁稳定，无坍孔现象。
3.4清孔
冲孔达到设计标高后，检查冲孔深度、孔径、垂直度是否满足要求，成孔质量符合图纸和规范要求并经监理工程师批准，立即进行第一次清孔。第一次清孔：在平台上布设清孔设备，如泥浆桶，泥浆处理器、空压机等，并配备吊机或浮吊进行接管和拆管。在护筒顶布置2条36工字钢，用于导管下放过程中卡管。导管第一节单根长度保证在7米以上，导管安装顺序应按做水密实验时的顺序连接，每节导管长度及连接顺序均应详细记录。导管采用法兰盘连接，连接处要求有相应胶垫，螺栓应打紧，保证连接处不漏水和空气。风包设置在距导管底10m左右的位置，长度一米。风包与高压管接口应连接好，用铁线绑扎紧。依次接管下放，下放时高压管应在每节段处用铁线绑扎于导管上下放，直到管底到达距桩基底部10cm。上部管口接一弯管，弯管再接软管，软管接到泥浆桶内，在泥浆桶中部开孔，接软管到桩基孔口。在泥浆桶内布置泥浆泵，抽取泥浆进入泥浆处理器进行除砂，除砂后的泥浆再次进入孔内。在清孔过程中，泥浆从管底沿着导管流出，经过泥浆桶处的简单滤网简单过滤后进入泥浆桶，由泥浆泵抽取进入泥浆处理器进行处理，处理后的泥浆再次进入孔内。泥浆桶内不能抽走的泥浆再经导管流回孔内。如此循环，直到桩底沉渣清理和泥浆性能满足如下要求。泥浆指标达到相对密度1.10～1.20，粘度20～28s时，含砂率<3%后，孔底基本无沉渣。此时第一次清孔达标，经监理检验后，方可拆除导管，进行下道工序。
第二次清孔是在下完钢筋笼后，经监理检验，再按照第一次顺序下导管，再次进行清孔，直到孔底沉渣和泥浆性能指标达到相对密度1.03～1.10，粘度17～20s时，含砂率<2%，胶体率大于98%，桩底无沉渣时，此时第二次清孔达标，经监理检验后即可进行混凝土的灌注。
结语
钻孔灌注桩属隐蔽工程，施工环节多，工艺复杂，任何的施工差错都可能给工程带来巨大损失。施工过程应严格遵守施工规范，操作规范，以预防为主，避免事故发生，确保成桩质量，以保证工程的顺利完成。
【关键词】桥梁；冲孔；灌注桩
随着我国经济的快速发展，公路桥梁的建设工作在全国已普遍开展。公路桥梁突出要求工程结构安全、可靠、耐用，以保證车辆安全平稳运行。钻孔灌注桩以其适应性强、施工方便、质量可靠等成为基础工程的首选。钻孔灌注桩作业环境隐蔽，许多问题在施工过程中反应出来，若不及时处理，将不能保证成桩质量影响工程进度。
1、概况
本项目地形地貌以北江为界，东北侧为珠江三角洲平原区，属于三角洲后缘部位；东南侧为鹤山-新会台地区低丘陵区。主要为白垩系及第三系红色岩系组成的砂、泥质碎屑岩，地表为第四系松散沉积物所覆盖。本区新构造运动比较平繁且较为明显，表现为大面积上升运动，上升幅度越早期越大，越近期越小。基岩为砂岩，岩层强度为16.8～59.5MPa。
2、冲击成孔灌注桩施工
2.1施工准备
2.1.1施工测量
冲击成孔施工前应根据施工需要，对设计提供的测量控制网按照设计文件要求进行复测，编制测量施工方案，进行必要的加密或重新布设控制网点，补充施工需要的水准点、桥梁轴线及墩台控制桩。施工测量的平面控制网可采用三角测量、GPS-RTK技术等进行施工。
三角测量三角网的基线不应少于2条，基线一端应与桥轴线连接，并尽量近于垂直。三角网所有角度宜布设在300～1200之间，困难情况下不应小于250。
该大桥水准路线跨越江河时，应采用跨河水准测量方法校测，施工测量必须有两人以上相互检查校对并作出测量和检查核对记录。
2.1.2临建工程设计
对水上冲击成孔灌注桩施工冲击成孔平台设计时应满足下列要求：
（1）平台的尺寸应能满足冲击成孔设备的布置、移动、操作和混凝土浇注的要求；平台顶标高的确定应考虑施工期洪水位、潮位、浪高和冲击成孔工艺要求等因素；
（2）平台应进行强度和稳定性的验算，能够承受所有施工设备、必要的施工材料和所有施工人员的荷载，并能承受水流、波浪、风力、施工船舶系靠力和船舶的意外撞击力等荷载；
（3）平台结构应装、拆方便，满足冲击成孔灌注桩的施工需要，方便施工。
2.2冲孔施工
2.2.1冲孔平台搭设
水上冲击成孔灌注桩采用一般冲孔平台进行施工；冲孔平台采用钢管桩（钢护筒）、贝雷架和型钢等进行搭设，钢管桩（钢护筒）利用打桩设备进行打设，钢管桩的倾斜率应控制在1%以内，轴向偏移应小于5cm。钢管桩（钢护筒）的打设宜选择在平潮时进行，钢管桩（钢护筒）打设到位后立即进行连接，增加其整体稳定性。搭设冲击成孔平台的贝雷架和型钢等先用连接设备在岸上或施工船舶上拼接成施工需要的长度，再利用吊装设备吊装到位。
2.2.2钢护筒的打设
冲击钻成孔施工应设置钢护筒，钢护筒应具有足够的强度和刚度，钢护筒采用16mm的Q235钢板卷成，在端头和接头处采用16mm的Q235钢板进行局部加强，每条刚护筒长约35m。钢护筒打设到位后，要求其平面偏移不得大于5cm，倾斜度应不大于1/200。
（1）钢护筒的加工
钢护筒由公司桥工班加工制作，加工完毕检验合格后运至施工现场。钢护筒的加工原则上不超过12米。实际上采用三节，开始做最下面一节（12米）和第二节（9米），由于河床情况复杂，最后一节根据实际的入土情况确定。
（2）钢护筒的吊装
钢护筒吊装施工时，为保证钢护筒起吊时不变形，采用长吊绳小夹角的方法减小水平分力，起吊时顶端吊点采用两点吊装，根部吊点采用1点吊装。先起吊顶部吊点，后起吊根部吊点，使平卧变为斜吊，根部离开地面时，顶端吊点迅速起吊到90°后，拆除根部吊点垂直吊其入孔。
（3）钢护筒的下沉
水中钢护筒的沉入采用160t振动锤，根据地质资料计算钢护筒可以入土10米左右。
3.2.3泥浆制备
墩桩基施工时，采用正循环方式进行泥浆循环。施工时，采用与施工桩基护筒相邻的桩基护筒进行储浆及沉渣。在施工桩基护筒距最高水面以上1.5米位置开圆弧在下，直径约40cm的半圆型孔出浆。在储浆护筒距最高水面1m左右位置开同样口，并在护筒间焊接一条水平方向直径42.6cm半圆护筒，在该护筒上安置震动筛，震动筛上再安置同样护筒接到施工的桩基护筒开口处。泥浆从施工护筒开孔流出，通过一条42.6cm半圆护筒流向震动筛，经震动筛过滤后流入储浆护筒。在储浆护筒内安置泥浆泵，将泥浆抽取到孔底。泥浆再上浮从孔口流出，如此循环。在进行储浆护筒施工时，可将原储浆护筒与原施工护筒对换，用施工完的护筒进行储浆。
泥浆的制备：
主墩桩基施工开冲前，向护筒内加入适量水和经过实验室检验合格的黄土或其他能满足桩基施工用的土用于桩基施工的制浆。开冲时，使用小冲程进行制浆，并依据情况向护筒内加水或加土，直到泥浆能满足正常的冲进施工时，开始正常施工。
对于钻孔过程中泥浆的控制要有专人24小时值班，定时负责泥浆检测工作，特别是地质层交界处，要加强对泥浆指标的监控，当钻孔至粉砂及沙砾等易坍塌层时，应加大泥浆比重，粘度及胶体率，以确保护壁厚度，防止塌孔现象发生。
3.2.4冲击成孔灌注桩施工工艺流程及要求
（1）冲击成孔设备的选择
冲击成孔设备应根据地质条件、设计孔径、孔深、水深等因素选用。根据本标段地质特征，采用十字形钻头或梅花钻冲击钻。 钻头的重量和配重块的重量应根据成孔直径、孔深和地层情况确定。本标段φ1.8m及以上桩基采用12t冲机。
（2）冲机安装
冲机的安装应根据冲机类型、产品说明书和施工要求进行。安装时冲机底座应平稳，保证在沖击成孔过程中不发生位移和沉陷。冲机布置顺序如下图所示，两台冲机要同时上，这样可以保证冲桩的连续性，以达到缩短工期的效果。
（3）冲机在各地层中的冲击成孔指标
主墩桥位根据钻孔地质资料显示为沙层（-22～-25m），底层为各种风化的岩层。对于砂层，采用小冲程、稠泥浆钻进，以免孔壁不稳定，发生局部扩孔或局部坍孔，并充分浮渣、排渣，以防塌方埋钻；对于岩层，采用大冲程、稠泥浆钻进，充分浮渣、排渣，加快钻进速度。
在钻进过程中应当经常检查冲锤中心和桩基设计中心是否重合，若发生偏离应及时调整，以保证成孔垂直度。
冲击成孔过程中如遇特殊情况需停冲时，应提出钻头，并增加泥浆比重和粘度，保持孔壁稳定。
3.3.5冲击成孔施工质量控制标准
灌注桩成孔后应逐项进行检测，检测内容包括孔位偏差、孔深、孔径、孔的垂直度、孔底沉渣厚和浇筑混凝土前孔内泥浆的主要指标等，其质量控制应符合下列规定：
①灌注桩成孔的孔位偏差可通过检测成孔后的护筒位置偏差确定。孔位允许偏差不得大于5cm。
②成孔后的孔深，应达到设计标高。
③灌注桩成孔后的孔径不得小于设计桩径，直桩成孔垂直度偏差不得大于1/200。成孔孔壁稳定，无坍孔现象。
3.4清孔
冲孔达到设计标高后，检查冲孔深度、孔径、垂直度是否满足要求，成孔质量符合图纸和规范要求并经监理工程师批准，立即进行第一次清孔。第一次清孔：在平台上布设清孔设备，如泥浆桶，泥浆处理器、空压机等，并配备吊机或浮吊进行接管和拆管。在护筒顶布置2条36工字钢，用于导管下放过程中卡管。导管第一节单根长度保证在7米以上，导管安装顺序应按做水密实验时的顺序连接，每节导管长度及连接顺序均应详细记录。导管采用法兰盘连接，连接处要求有相应胶垫，螺栓应打紧，保证连接处不漏水和空气。风包设置在距导管底10m左右的位置，长度一米。风包与高压管接口应连接好，用铁线绑扎紧。依次接管下放，下放时高压管应在每节段处用铁线绑扎于导管上下放，直到管底到达距桩基底部10cm。上部管口接一弯管，弯管再接软管，软管接到泥浆桶内，在泥浆桶中部开孔，接软管到桩基孔口。在泥浆桶内布置泥浆泵，抽取泥浆进入泥浆处理器进行除砂，除砂后的泥浆再次进入孔内。在清孔过程中，泥浆从管底沿着导管流出，经过泥浆桶处的简单滤网简单过滤后进入泥浆桶，由泥浆泵抽取进入泥浆处理器进行处理，处理后的泥浆再次进入孔内。泥浆桶内不能抽走的泥浆再经导管流回孔内。如此循环，直到桩底沉渣清理和泥浆性能满足如下要求。泥浆指标达到相对密度1.10～1.20，粘度20～28s时，含砂率<3%后，孔底基本无沉渣。此时第一次清孔达标，经监理检验后，方可拆除导管，进行下道工序。
第二次清孔是在下完钢筋笼后，经监理检验，再按照第一次顺序下导管，再次进行清孔，直到孔底沉渣和泥浆性能指标达到相对密度1.03～1.10，粘度17～20s时，含砂率<2%，胶体率大于98%，桩底无沉渣时，此时第二次清孔达标，经监理检验后即可进行混凝土的灌注。
结语
钻孔灌注桩属隐蔽工程，施工环节多，工艺复杂，任何的施工差错都可能给工程带来巨大损失。施工过程应严格遵守施工规范，操作规范，以预防为主，避免事故发生，确保成桩质量，以保证工程的顺利完成。