工业技术论文参考正确认识水下钻孔技术的改革

　　论文摘要：由于旋挖钻机机身重，动力大，钻机配有履带以适应不同地层，但为保证施工过程中钻机的稳定性及水平度，在钻机就位前对松软地层必须做好地基加固处理，采用铺设钢板或抛填片石挤淤的加固方法，以增强地基承压力，保持机械的水平度。本文结合工程实例，对大直径水下钻孔灌注桩施工质量控制谈一些看法。

　　关键词：大直径,水下钻孔灌注桩,施工,质量控制

　　一、工程概况

　　某公路特大桥1#、2#、3#、4#号墩均为钻孔桩基础，设计直径为2.5m，设计桩长73～75.5m之间，桩型均为摩擦桩。本工程桩基采用大型旋挖钻机成孔。旋挖钻机的型号为SR-360型钻机，此钻机最大成孔为直径2.5m，最大深度为92m，可满足现场施工要求。

　　二、施工质量控制要点

　　1、施工准备

　　(1)场地准备。

　　①钻孔场地在旱地时，应清除杂物、换除软土、平整压实，场地位于陡坡时，也可用枕木、型钢等搭设工作平台。

　　②在浅水中，宜用筑岛围堰法施工，筑岛面积应按钻孔方法、设备大小等决定。

　　(2)护筒的设置。

　　①钻孔前应设置坚固、不漏水的孔口护筒。护筒用20mm的钢板制作，长度为6m。护筒内径大于钻头直径约20cm。护筒顶面宜高出施工水位或地下水位2m，还应满足孔内泥浆面的高度要求，在旱地或筑岛时还应高出施工地面至少0.5m。②护筒的埋置方法根据现场情况，护筒的安放就位采用旋挖钻机先行钻孔并扩孔，随后下放安设护筒，通过护筒自重、旋挖钻机的加压装置配合采用加压下沉的方法。为保证护筒的垂直度，在护筒顶部加盖一厚度为25mm的钢板，在钢板的中心加压使护筒均匀下沉。

　　(3)泥浆制备及循环净化。

　　①泥浆选择根据本地区的地质情况，土、碎(卵)石土或黏土夹层中钻孔，采用膨润土泥浆或加入适量纯碱护壁。泥浆性能指标按钻孔方法和地质情况确定并应符合下列规定：

　　泥浆比重：入孔泥浆比重为1.15～1.2g/cm3黏度：一般地层16～22s，松散易坍地层19～28s。含砂率：新制泥浆不大于4%。胶体率：不小于95%。pH值：应大于6.5。

　　②为提高泥浆粘度和胶体率，可在泥浆中掺入适量的碳酸钠等，掺量应经实验决定。保证泥浆自始至终达到性能稳定、沉淀极少、护壁效果好和成孔质量高的要求。造浆后应实验全部性能指标，钻孔过程中应随时检验泥浆比重和含砂率，并填写泥浆实验记录表。

　　2、钻孔施工

　　(1)钻机安装及钻孔。由于旋挖钻机机身重，动力大，钻机配有履带以适应不同地层，但为保证施工过程中钻机的稳定性及水平度，在钻机就位前对松软地层必须做好地基加固处理，采用铺设钢板或抛填片石挤淤的加固方法，以增强地基承压力，保持机械的水平度。钻头或钻杆中心与护筒中心偏差不得大于5cm。开孔的孔位必须准确，应使初成孔壁竖直、圆顺、坚实。直径2.5m钻孔桩的成孔分为三次钻孔，第一次采用直径1.5m的钻头进行旋挖成孔达到设计深度后，第二、三次分别采用直径2.0m、2.5m的钻孔进行扩孔成孔。

　　(2)在钻孔过程中密切关注地层的变化，并与设计图纸进行核对。根据不同的地层控制钻机的钻进速度，防止钻进速度过快而导致塌孔。

　　3、清孔及钢筋笼加工、安装

　　(1)检孔。钻孔至设计高程，经对孔径、孔深、孔位、竖直度进行检查确认孔径合格后，应即进行清孔。孔径检测在桩孔成孔后，下入钢筋笼前进行。采用笼式探孔器检测，其外径等于钢筋笼直径加100毫米，但不大于钻孔的设计孔径，长度等于孔径4～6倍。检测时，将检孔器吊起，孔的中心与起吊钢绳保持一致，慢慢放入孔内，上下通畅表明孔径符合设计要求。

　　(2)第一次清孔。对孔径、孔深、孔位及竖直度进行检查确认合格后，经监理工程师认可，即进行清孔。在抽渣或吸泥时要及时向孔内加注清水或新鲜泥浆，保持孔内水位。清孔应达到以下标准：孔内排出、抽出或捞出的泥浆手摸无2～3mm颗粒，泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2%，粘度17～20s。灌注水下混凝土前允许沉渣厚度应满足设计要求：桩底沉渣厚度连续梁、刚构等特殊跨桥墩桩基及柱桩不应大于5cm，其余摩擦桩不应大于10cm。

　　(3)钢筋笼加工及吊装。

　　①钢筋骨架制作。钢筋笼骨架在钢筋制作场内分节制作。钢筋笼加工采用大型机械加工，骨架位置在机械上调整固定以后由人工焊接成型，箍筋由调整好的机械钻速旋转缠绕到主筋上，从而形成钢筋骨架。为防止钢筋骨架变形，每道加强筋需设置十字撑，其钢筋直径与主筋相同。

　　②钢筋骨架保护层的设置。钢筋主筋净保护层厚度为7cm，采用同强度等级的混凝土垫块。混凝土垫块为圆柱形，直径14cm，厚度3cm，每道加强筋对称设置4个垫块，用直径10mm的钢筋焊接在骨架上。

　　③钢筋骨架的存放、运输与现场吊装。钢筋骨架临时存放的场地必须保证平整、干燥。存放时，每个加劲筋与地面接触处都垫上等高的木方，以免受潮或沾上泥土。每组骨架的各节段要排好次序，挂上标志牌，便于使用时按顺序装车运出。钢筋骨架在转运至墩位的过程中必须保证骨架不变形。采用汽车运输时要保证在每个加劲筋处设支承点，各支承点高度相等。

　　(4)声测管安装。

　　①声测管采用无缝钢管，内径50mm，壁厚3mm。

　　②桩径2.5m每根桩预埋4根检测管，检测管沿桩身箍筋内侧等间距布设，检测管两端截面应与其轴线垂直，每两根检测管之间保持平行，接头处先用液压管钳把接头压紧，然后用铁丝绑扎在加强筋上，超声波检测管应与桩身钢筋绑扎在一起。检测管顶部采取措施防止砂浆、杂物堵塞管道。

　　③检测管下端距桩底5cm，深入承台内0.5m。

　　④检测管随钢筋笼分段安装，每埋设一节均应向检测管内加注清水。检测管安装完毕后应将上口加盖或加塞封闭，以避免灌注混凝土时落入异物，致使孔道堵塞。

　　⑤在灌注水下混凝土之前，应检查检测管内的水位，如管内的水位不满，则应补充灌满。

　　⑥焊接钢筋时，应避免焊液流溅到检测管管体或接头上。

　　(5)第二次清孔。由于安放钢筋笼及导管准备灌注水下混凝土，这段时间的间隙较长，孔底产生新碴，待安放钢筋笼及导管就序后，采用换浆法清孔，以达到置换沉渣的目的。施工中勤摇动导管，改变导管在孔底的位置，保证沉渣置换彻底。待孔底泥浆各项技术指标均达到设计要求，且复测孔底沉渣厚度在设计范围以内后，清孔完成，立即进行水下混凝土灌注。

　　4、水下混凝土灌注

　　(1)导管安装。导管是水下混凝土灌注的主要工具之一，导管采用钢管制作，它的内壁必须光洁，管径一致，无局部凸凹，每节长度1.0～4.0m等几种，每节两端焊有法兰盘，导管应有足够的强度，导管接头要求严密不漏水，使用前用水或风试压，以免管内漏水影响混凝土质量;孔口以上应保证有一节导管其加漏斗的高度一般不宜小于3m，以利导管的提升与拆除。

　　(2)水下混凝土施工。

　　①灌注过程中要随时测量钻孔内的混凝土面标高。

　　②灌注前应储备足够的混凝土备有量，桩径2.5m的钻孔桩首批方量必须≥9.5m3，因此首批料斗需特殊制作。

　　③灌注速度要快，且有连续性。

　　④混凝土进入漏斗时的坍落度控制在18cm～22cm之间，并保持良好的和易性。混凝土初凝时间控制在上批混凝土初凝前。

　　⑤混凝土的初存量满足首批混凝土入孔后，导管埋入混凝土的深度不得小于1m并且不大于3m;当桩身较长时，导管埋入混凝土中的深度可适当加大。漏斗底口处必须设置严密、可靠的隔水装置，该装置必须有良好的隔水性能并能顺利排出。

　　⑥在灌注混凝土过程中，测量孔内混凝土顶面位置，保持导管埋深在2m～6m范围。当混凝土灌注面接近设计高程时，用取样盒直接取样确定混凝土的顶面位置，保证混凝土顶面灌注到桩顶设计高程1.0m左右。

　　5、质量检测

　　根据《钻芯法检测混凝土强度技术规程》、《混凝土强度检验评定标准》，对灌注桩进行检验。通过抽取混凝土芯样进行检验，钻孔灌注桩混凝土强度满足设计要求。

　　三、结束语

　　大直径灌注桩单桩承载力高，桩身刚度大，除能承受较大的竖向荷载和水平荷载，越来越广泛地运用于桥梁基础。然而由于其施工技术复杂、工艺流程相互衔接紧密，且多在水下及地下进行，影响施工因素较多，很容易出现各种质量缺陷，如蜂窝、空洞、夹泥断桩和缩径等，影响桩身的完整性和单桩的承载能力。为避免出现质量事故，应对钻孔灌注桩施工过程进行严格的质量控制。

　　参考文献：

　　1、柏钰辉，谈大直径钻孔灌注桩施工中应注意的几个问题，《企业家天地》2010年第06期