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【摘 要】灌注桩技术于20世纪50年代起源于德国,70年代进入我国,现已经日趋成熟。由于具有施工简便、操作易掌握、设备投入小、适应性强等优点,钻孔灌注桩技术在公路桥梁及其他领域有着广泛的应用。本文从施工方案的确定、钻孔灌注桩施工工艺、大孔径桩基施工应注意的问题等几个方面进行了论述。
【关键词】桥梁；冲钻孔灌注桩；施工工艺；注意问题
1 工程概况
顺德水道特大桥连接南庄与丹灶两镇，跨越顺德水道，是控制广明高速整个工程工期的重要节点，桩号范围K32+756.026～K37+752，全长2006.974m。桥梁跨径布置为：(28.487+2×30+28.487)(预应力混凝土连续梁)+(7×25+11×30)（小箱梁）+（60+3×100+ 60）（预应力混凝土连续梁）+(115+200+ 115)(连续刚构）+(3×40+50)(T梁）+(8×30+5× 25)(小箱梁)；其中跨越顺德水道主桥采用（60+3×100+60）（预应力混凝土连续梁）+(115+200+115)(连续刚构），全桥均采用钻孔灌注桩基础。
全桥桩基共有290条，其中2.5m直径的有36条、2m直径的48条，1.8m直径的104条，1.5m直径的102条，桩基呈现水面范围比重大，数量多，桩径大、桩长较长，处于地质断裂带，地层地质情况复杂的特点。
根据沿线区域地质资料、场地沿线地质调查及勘探钻孔揭露，本桥所处区域揭露的主要底层自上而下为：第四系人工填土层(Qml)、第四系冲积层(Qal)、残积层(Qel),第三系基岩。其中揭露覆盖层厚度为34.1-44.5m。
2 施工方案的确定
综合工程现场地质情况及施工条件，本工程的冲钻孔灌注桩采用正循环冲击式GCQ2000工程钻机进行成孔，钻机发动机的功率为90kW，起重能力为160kN，冲击锤为5瓣锤，锤的总重量为120kN，清孔泥浆泵功率为30kW，泥浆管直径为10cm。
在充分吸取跨河桥梁施工经验的基础上，钻孔放弃船泊、浮吊等水上设备施工的方法，采用搭设水中钢栈桥和水上钻孔平台进行施工，以减少水位对施工的影响，同时为下一步钢围堰、钢套箱及承台施工赢得时间，并为主桥墩及主引桥水中墩桩基础提供施工条件。
3 钻孔灌注桩施工工艺
3.1 水中钢栈桥及钻机平台的搭设
钢栈桥设计的最大通行荷载为100t汽车式起重机和运输最大运载重量180t，采用钢管桩基础、装配式贝雷桁架梁组拼而成。考虑工程地质现状，为保证钢管桩基的垂直度，钢管桩先用定位箍就位，然后采用90kW振动打桩机辅以喷射高压水配合钻进，喷射管对称安装在距离管底50cm处，水压控制在0.7MPa～1.4MPa之间。每根钢管桩的入土深度应符合栈桥设计要求，每完成两根随即进行横向联接，栈桥和平台施工应注意节点的牢固，以及各部件的顺接。
3.2 钢护筒埋设
做好桩位测量、各种施工资源准备后，可进行钢护筒埋设。钢护筒是钻孔灌注桩施工的定位、导向设施，同时在钻孔过程中起蓄浆备用，保持孔内、外水头差，使桩孔钻进时孔壁不致坍塌，巩固钻孔成果的作用。
钢护筒采用δ=10mm钢板卷制而成，为防止钢护筒变形，每节钢护筒外侧加设槽钢加劲肋，并对入土部分刃脚采用钢板加强措施，以保证护筒底口的刚度，避免施打过程中发生卷曲变形。
钢护筒埋设前，利用施工平台用型钢制作导向架，钢护筒的导向架应具有一定的刚度，且导向架的倾斜度不得超过1%。护筒下沉采用150kW振动沉桩机，沉入时应注意速度不能太快，且要经常检查钢护筒的顺直度和变形情况，如果发现偏差，则应及时进行调整。钢护筒顶面高出施工期间最高水位1.5m～2.0m，每日最低潮位时水头高度控制在4m左右。护筒入土深度应考虑河床局部冲刷，护筒底口处在透水性较小的粉质粘土层中，保证护筒底口不窜浆。
3.3 泥浆储备
钻孔采用泥浆护壁，保证钻进过程中不坍塌，拌制泥浆粘土应满足制浆施工技术规范要求，护筒内泥浆顶面始保持高出孔外水位1.5m～2.0m。制作钢板箱作为泥浆池，钢板箱挂在钻机平台上，适当时用泥浆车把泥浆抽运到场外沉淀池沉淀，沉淀池周边采用编织袋围护，以防浆外流，待沉淀后，排水疏干再回填平整场地。施工中泥浆按钻进不同土层调整泥浆性能，并随时检查。
3.4 钻孔、终孔、清孔
钻孔采用冲击钻机成孔。每部钻机配钻机工人6人，采用三班制连续作业，土层冲击时每班做一次记录，岩层冲击每2h取样一次并做好施工记录，以便核对设计图纸。一旦发现地质与设计不符，即时报请监理工程师及设计单位解决。钻进过程不间断检查钻机是否跑位、倾斜，并采取有效措施防止卡钻、掉钻现象发生。在护筒底口和不同地层交接处附近，采用低档慢速、小进尺钻进，防止扩孔、塌孔和偏斜孔，每小时进尺≯0.5m，并注意护筒底口和不同土层界面附近等情况。当进到微风化花岗岩层时，为避免大孔径冲锤的接触面积较大，容易造成冲锤锤芽破损严重，进尺缓慢，在实际施工中采用1.2m的小冲击锤先进行冲孔，然后用大冲锤成孔的方法。
钻孔达到设计要求的深度后，停钻验孔。验孔器采用粗钢筋制作，其外径D等于灌注桩钢筋笼直径加10cm，长度不小于4D～6D。在验孔器慢速下放过程中，认真观察其是否卡孔、倾斜、挪位，以确定钻孔的孔径、孔形和倾斜度。如果出现上述现象必须进行修孔，直至验孔器下放，上提均无碰孔壁现象。终孔时泥浆相对密度1.05～1.12，粘度17s～20s，含砂率≤1%。
3.5 钢筋安装、浇筑水下砼
钢筋笼分节在钢筋施工场制作，平板车运输，吊车就位安装。钢筋笼制作严格按施工规范要求，钢筋笼内每隔一定距离架设十字撑（钢筋笼安装完毕后予以割除），以保证起吊与堆放不变形、不弯曲、不散架。同时采用钢筋笼与钢护筒电焊等必要措施，防止钢筋笼上浮。灌注桩检测管固定在钢筋笼内，钢管接头处加套管焊接同钢筋笼预埋于孔内，焊接钢筋管预埋要求相互平行，接头牢固不漏水，确保桩基检测顺利。
4 大孔径桩基施工应注意的问题
4.1 施工技术准备阶段，应加大对地质勘探资料和设计文件的会审力度，尽可能避免地质勘探探孔孔深、间距不合要求；土工取样频率不足，桩周摩阻力和桩端阻力不准；水文地质情况不清、桩型选择不当等问题。
4.2 采取有效措施，确保钻孔垂直度符合规范要求：a）压实、平整施工场地；b）安装钻机时应严格检查钻进的平整度和主动钻杆的垂直度，钻进过程应定时检查主动钻杆的垂直度，发现偏差应立即调整；c）定期检查钻头、钻杆、钻杆接头，发现问题及时维修或更换；d）在软硬土层交界面或倾斜岩面处钻进，应低速低钻压钻进，发现钻孔偏斜，应及时回填粘土或尽可能相同强度的石料，冲平后再低速低钻压钻进；e）在复杂地层钻进，必要时在钻杆上加设扶整器。
4.3 改善泥浆性能，防止塌孔与缩径。造成塌孔与缩径常见原因有地层复杂、钻进进尺过快、护壁泥浆性能差、成孔后放置时间过长没有灌注砼等，其中泥浆性能最为至关重要，在穿过较厚的砂层、砾石层时泥浆密度控制在1.3g/cm3～1.4g/cm3、粘度为20s～～30s、含砂率≤6％，若孔内自然造浆不能满足以上要求时，可采用加粘土粉、烧碱、木质素的方法，改善泥浆的性能，或通过对泥浆的除砂处理，可控制泥浆的密度和含砂率。
4.4 水下砼灌注时，防止砼灌注过程中断而产生质量事故，为此需做好以下工作：
4.4.1 做好砼配合比设计和现场试配工作，严格控制砼的和易性及砼的坍落度，避免在灌注过程发生离析和堵管；
4.4.2 将导管直径加大到准450mm，确保浇筑的混凝土能扩散到孔桩四周。
4.4.3 灌注导管在安装前应有专人负责检查，采用试拼装压水的方法检查导管是否破漏；
4.4.4 隔水栓应认真细致制作，其直径和圆度应符合使用要求；
4.4.5 清孔后，应立即开始灌注砼，否则可能因孔内泥浆悬浮的砂粒下沉而使孔底沉渣过厚，并导致隔水栓无法排出导管外而发生堵管事故。
5 结语
综上所述，此大桥大直径钻孔桩施工，水文地质情况复杂，设计成孔质量要求高，施工风险大。通过对工程特点的充分分析，做到早预防早处理，并在施工过程中对钢护筒的埋设、泥浆配制、水头高度控制、钻进速度、成孔、清孔、灌注水下砼等工艺的不断改进，施工方案取得了成功。
参考文献
[1]杨培仕;桥梁钻孔桩施工技术[J];山西建筑;2010年01期
[2]王华强;灌注桩桩侧注浆加固机理及试验研究[D];浙江大学;2010年
【关键词】桥梁；冲钻孔灌注桩；施工工艺；注意问题
1 工程概况
顺德水道特大桥连接南庄与丹灶两镇，跨越顺德水道，是控制广明高速整个工程工期的重要节点，桩号范围K32+756.026～K37+752，全长2006.974m。桥梁跨径布置为：(28.487+2×30+28.487)(预应力混凝土连续梁)+(7×25+11×30)（小箱梁）+（60+3×100+ 60）（预应力混凝土连续梁）+(115+200+ 115)(连续刚构）+(3×40+50)(T梁）+(8×30+5× 25)(小箱梁)；其中跨越顺德水道主桥采用（60+3×100+60）（预应力混凝土连续梁）+(115+200+115)(连续刚构），全桥均采用钻孔灌注桩基础。
全桥桩基共有290条，其中2.5m直径的有36条、2m直径的48条，1.8m直径的104条，1.5m直径的102条，桩基呈现水面范围比重大，数量多，桩径大、桩长较长，处于地质断裂带，地层地质情况复杂的特点。
根据沿线区域地质资料、场地沿线地质调查及勘探钻孔揭露，本桥所处区域揭露的主要底层自上而下为：第四系人工填土层(Qml)、第四系冲积层(Qal)、残积层(Qel),第三系基岩。其中揭露覆盖层厚度为34.1-44.5m。
2 施工方案的确定
综合工程现场地质情况及施工条件，本工程的冲钻孔灌注桩采用正循环冲击式GCQ2000工程钻机进行成孔，钻机发动机的功率为90kW，起重能力为160kN，冲击锤为5瓣锤，锤的总重量为120kN，清孔泥浆泵功率为30kW，泥浆管直径为10cm。
在充分吸取跨河桥梁施工经验的基础上，钻孔放弃船泊、浮吊等水上设备施工的方法，采用搭设水中钢栈桥和水上钻孔平台进行施工，以减少水位对施工的影响，同时为下一步钢围堰、钢套箱及承台施工赢得时间，并为主桥墩及主引桥水中墩桩基础提供施工条件。
3 钻孔灌注桩施工工艺
3.1 水中钢栈桥及钻机平台的搭设
钢栈桥设计的最大通行荷载为100t汽车式起重机和运输最大运载重量180t，采用钢管桩基础、装配式贝雷桁架梁组拼而成。考虑工程地质现状，为保证钢管桩基的垂直度，钢管桩先用定位箍就位，然后采用90kW振动打桩机辅以喷射高压水配合钻进，喷射管对称安装在距离管底50cm处，水压控制在0.7MPa～1.4MPa之间。每根钢管桩的入土深度应符合栈桥设计要求，每完成两根随即进行横向联接，栈桥和平台施工应注意节点的牢固，以及各部件的顺接。
3.2 钢护筒埋设
做好桩位测量、各种施工资源准备后，可进行钢护筒埋设。钢护筒是钻孔灌注桩施工的定位、导向设施，同时在钻孔过程中起蓄浆备用，保持孔内、外水头差，使桩孔钻进时孔壁不致坍塌，巩固钻孔成果的作用。
钢护筒采用δ=10mm钢板卷制而成，为防止钢护筒变形，每节钢护筒外侧加设槽钢加劲肋，并对入土部分刃脚采用钢板加强措施，以保证护筒底口的刚度，避免施打过程中发生卷曲变形。
钢护筒埋设前，利用施工平台用型钢制作导向架，钢护筒的导向架应具有一定的刚度，且导向架的倾斜度不得超过1%。护筒下沉采用150kW振动沉桩机，沉入时应注意速度不能太快，且要经常检查钢护筒的顺直度和变形情况，如果发现偏差，则应及时进行调整。钢护筒顶面高出施工期间最高水位1.5m～2.0m，每日最低潮位时水头高度控制在4m左右。护筒入土深度应考虑河床局部冲刷，护筒底口处在透水性较小的粉质粘土层中，保证护筒底口不窜浆。
3.3 泥浆储备
钻孔采用泥浆护壁，保证钻进过程中不坍塌，拌制泥浆粘土应满足制浆施工技术规范要求，护筒内泥浆顶面始保持高出孔外水位1.5m～2.0m。制作钢板箱作为泥浆池，钢板箱挂在钻机平台上，适当时用泥浆车把泥浆抽运到场外沉淀池沉淀，沉淀池周边采用编织袋围护，以防浆外流，待沉淀后，排水疏干再回填平整场地。施工中泥浆按钻进不同土层调整泥浆性能，并随时检查。
3.4 钻孔、终孔、清孔
钻孔采用冲击钻机成孔。每部钻机配钻机工人6人，采用三班制连续作业，土层冲击时每班做一次记录，岩层冲击每2h取样一次并做好施工记录，以便核对设计图纸。一旦发现地质与设计不符，即时报请监理工程师及设计单位解决。钻进过程不间断检查钻机是否跑位、倾斜，并采取有效措施防止卡钻、掉钻现象发生。在护筒底口和不同地层交接处附近，采用低档慢速、小进尺钻进，防止扩孔、塌孔和偏斜孔，每小时进尺≯0.5m，并注意护筒底口和不同土层界面附近等情况。当进到微风化花岗岩层时，为避免大孔径冲锤的接触面积较大，容易造成冲锤锤芽破损严重，进尺缓慢，在实际施工中采用1.2m的小冲击锤先进行冲孔，然后用大冲锤成孔的方法。
钻孔达到设计要求的深度后，停钻验孔。验孔器采用粗钢筋制作，其外径D等于灌注桩钢筋笼直径加10cm，长度不小于4D～6D。在验孔器慢速下放过程中，认真观察其是否卡孔、倾斜、挪位，以确定钻孔的孔径、孔形和倾斜度。如果出现上述现象必须进行修孔，直至验孔器下放，上提均无碰孔壁现象。终孔时泥浆相对密度1.05～1.12，粘度17s～20s，含砂率≤1%。
3.5 钢筋安装、浇筑水下砼
钢筋笼分节在钢筋施工场制作，平板车运输，吊车就位安装。钢筋笼制作严格按施工规范要求，钢筋笼内每隔一定距离架设十字撑（钢筋笼安装完毕后予以割除），以保证起吊与堆放不变形、不弯曲、不散架。同时采用钢筋笼与钢护筒电焊等必要措施，防止钢筋笼上浮。灌注桩检测管固定在钢筋笼内，钢管接头处加套管焊接同钢筋笼预埋于孔内，焊接钢筋管预埋要求相互平行，接头牢固不漏水，确保桩基检测顺利。
4 大孔径桩基施工应注意的问题
4.1 施工技术准备阶段，应加大对地质勘探资料和设计文件的会审力度，尽可能避免地质勘探探孔孔深、间距不合要求；土工取样频率不足，桩周摩阻力和桩端阻力不准；水文地质情况不清、桩型选择不当等问题。
4.2 采取有效措施，确保钻孔垂直度符合规范要求：a）压实、平整施工场地；b）安装钻机时应严格检查钻进的平整度和主动钻杆的垂直度，钻进过程应定时检查主动钻杆的垂直度，发现偏差应立即调整；c）定期检查钻头、钻杆、钻杆接头，发现问题及时维修或更换；d）在软硬土层交界面或倾斜岩面处钻进，应低速低钻压钻进，发现钻孔偏斜，应及时回填粘土或尽可能相同强度的石料，冲平后再低速低钻压钻进；e）在复杂地层钻进，必要时在钻杆上加设扶整器。
4.3 改善泥浆性能，防止塌孔与缩径。造成塌孔与缩径常见原因有地层复杂、钻进进尺过快、护壁泥浆性能差、成孔后放置时间过长没有灌注砼等，其中泥浆性能最为至关重要，在穿过较厚的砂层、砾石层时泥浆密度控制在1.3g/cm3～1.4g/cm3、粘度为20s～～30s、含砂率≤6％，若孔内自然造浆不能满足以上要求时，可采用加粘土粉、烧碱、木质素的方法，改善泥浆的性能，或通过对泥浆的除砂处理，可控制泥浆的密度和含砂率。
4.4 水下砼灌注时，防止砼灌注过程中断而产生质量事故，为此需做好以下工作：
4.4.1 做好砼配合比设计和现场试配工作，严格控制砼的和易性及砼的坍落度，避免在灌注过程发生离析和堵管；
4.4.2 将导管直径加大到准450mm，确保浇筑的混凝土能扩散到孔桩四周。
4.4.3 灌注导管在安装前应有专人负责检查，采用试拼装压水的方法检查导管是否破漏；
4.4.4 隔水栓应认真细致制作，其直径和圆度应符合使用要求；
4.4.5 清孔后，应立即开始灌注砼，否则可能因孔内泥浆悬浮的砂粒下沉而使孔底沉渣过厚，并导致隔水栓无法排出导管外而发生堵管事故。
5 结语
综上所述，此大桥大直径钻孔桩施工，水文地质情况复杂，设计成孔质量要求高，施工风险大。通过对工程特点的充分分析，做到早预防早处理，并在施工过程中对钢护筒的埋设、泥浆配制、水头高度控制、钻进速度、成孔、清孔、灌注水下砼等工艺的不断改进，施工方案取得了成功。
参考文献
[1]杨培仕;桥梁钻孔桩施工技术[J];山西建筑;2010年01期
[2]王华强;灌注桩桩侧注浆加固机理及试验研究[D];浙江大学;2010年