对桩基成孔施工技术的应用分析

施工技术　建材发展导向２０１２年４月　对桩基成孑Ｌ施工技术的应用分析　季坤　（中国水利水电第八工程局有限公司）　摘　要：桩基是工程建设的重要组成部分，本文论述了钻孔桩施工工序和工艺，并进行桩基施工技术分析。　关键词：桩基成孔；钻孔桩；施工技术　ｌ工程施工方法及工艺　１．１钻孔桩施工　（１）选择合适的钻机、钻头；　（２）泥浆性能指标确定与控制；　（３）确定不同地质层采用不同的钻孔工艺，指导工程桩的施工。　钻孔灌注桩工艺在桩基施工中是一项比较普遍的施工方法，其适用　１．２．３测量放样　范围较广，包括在漂卵石地质条件下均可进行钻进作业。根据桥位地质　（１）根据甲方提供的基桩控制点，采用全站仪进行桩位放样，并打以　情况，选用回转钻、冲击钻类型成孔设备，钻孔灌注桩施工以粘土造浆为　主，结合膨润土造浆护壁，采用正循环、反循环、及捞渣筒工艺成孔，泥循　木桩或钢筋桩，周围以混凝土围护，以防止桩位移动。之后再次进行测量　　环系统由泥浆循环池、循环槽、泥浆泵等组成。钻机移（就）位采用起重采　且以十字引线指导钻机就位，桩位放线误差不大于２ｍｍ。（２）测量放样的仪器设备必须经过检验合格后方能使用。　用１６ｔ汽车吊。钢筋笼在现场制作，成孔后进行第一次清孔，然后安放钢　１．２．４埋设护筒　筋笼和混凝土导管，并进行第二次清孔。浇桩采用现场搅拌混凝土。钻孔　护简应设固定桩位，引导钻头方向，隔离地面水，保护孔口不坍塌，　和混凝土浇灌中所排出的废泥浆输入泥浆储存池由专用泥浆运输车外　并保证孔内水位（泥浆）高出地下水或施工水位一定高度，以保护孔壁不　运。　坍塌等作用。　１．２施工准备　（１）护筒用４～８ｒａｍ的钢板制作，其内径大于钻头直径２００～３００ｍｍ　１．２．１平整场地　（回转钻）、３００～４００ｍｍ（冲击钻）。　钻孔场地的平面尺寸应按桩基设计的平面尺寸、钻机数量和钻机底　（２）护筒埋设是钻孔施工的首道工序。利用挖埋法进行护筒埋设，即　座平面尺寸、钻机移位要求、施工方法以及其它配合施工机具设施布置　先挖坑后埋的方法，先在桩位挖出比护简大４００ｍｍ的圆，吊放护筒，并　等情况决定位。　且使护筒中心轴线对准测量给定的桩位中心，护筒中心与桩位中心的偏　１．２．２桩基试验　差不得大于５ｅｍ，垂直度偏差不大于１％，保证钻机沿着桩位垂直方向顺　为了保证本桥梁桩基施工质量以及指导桩基施工，我工区在里程桩　利工作，护筒底部应平整，夯实，必要时做一层厚１５ｃｍ厚的混凝土垫层，　号为ＤＫ５４８＋６９３．５４（花岗岩地层）处的２２３号墩选取１根桩、里程桩号　周围用粘土回填并分层夯实，护筒顶应平整，并沿泥浆槽方向开一道槽　为ＤＫ５４２＋３０３．１７（石灰岩地层）处的２２号墩选取１根桩进行试桩，通过　口，用于泥浆循环。一般水深及深水中桩基护筒埋设采用打入法，利用平　工艺性试桩可以确定合适的成桩工艺及各项技术参数。　台上钢制导向架导向和振动沉桩锤打入。　试验目的：为了便于桥梁钻孔灌注桩施工的顺利进行，熟练掌握桥　（３）护筒埋设深度应符合下列规定：　梁钻孔灌注桩的施工工艺和方法，指导大面积桩基施工。具体试验目的　旱地或浅水处，对于黏性土应不小于１．０～１．５ｍ，对于砂性土应将护　如下：　为缝深２ｃｍ和缝宽２ｅｍ的矩形小槽，清理缝中杂物再做灌缝处理。灌胶　处理之后需要在表面铺设细沙保护灌缝强度和灌缝沥青被车辆带走。　网状裂缝是由路面结构层的不稳定和沥青路面的厚度不足造成的。　首先要分析病害原因，对于结构不稳定的情况需要做重新铺设处理，必　要时候需要对路基加固处理。按照现代公路养护理念，必须要采取科学　合理的工艺和施工方法进行裂缝处理，在道路建成３～５年内做好裂缝治　理，避免裂缝的扩大，比较严重的裂缝首先检查路基的强度是否满足道　路通车要求再进行重新铺设。　２．２路面车辙的处理　路面的车辙处理多出现在以沥青为路面的道路中。对于车辙的处理　要有针对性的治理，对于轻微的车辙要及时养护和改造。由于车辙往往　附带泛油现象是出现（路面泛油影响行驶安全），通常使用玄武石粒（０．５～　１ｒａｍ）播撒和稳压处理，严重泛油情况需要使用机械喷砂打毛法来处理。　车辙严重的路段需要分析检测确定永久性变形结构层从新铺设路面。对　于上面层的车辙，只需要重新铺设稳定性好的沥青混合料就可以了；如　果车辙是由中层及上面层变形所引起，需要将上中面层挖出后，采用高　硬质耐磨骨料增强路基和沥青混合料进行重新铺筑，减少严重车辙对路　基的影响以及其对行车安全的影响。　对齐以及胀缝材料不符合工程需求或者施工工艺不正确等原因都会造　成混凝土路面的胀缝两侧出现裂缝、出坑和破损，严重的情况会出现相　邻板块的拱起和错台，胀缝中的填充材料也会被挤出路面。可采取如下　防治措施：将传力杆设置在板厚中央；胀缝的填缝料从新选择耐热耐寒　性能好，不易脱落，粘结力好的材料；胀缝在浇灌填料前使用多孔柔性材　料填塞缝底，然后再加填料；接缝处产生挤碎面积不大，只有１～３ｃｍ的啃　边时，直接清理胀缝中杂物，用沥青砂或密级配沥青混凝土补平夯实；当　挤碎较严重时，可用切割机械将挤碎部分切出矩形槽形，将槽内杂物清　理干净并晾干，用沥青砂或密级配沥青混凝土夯实补平。　２．４其他病害的处理　开挖回填技术是解决公路采空区路基的方法；做好路面及道路的排　水工作，避免地表水通过裂缝对路面的损害；路面啃边的处理是指路缘　石和加宽路面和加固路肩。　３结语　只有在桥梁和城市道路的施工做好是施工设计，采用先进的施工技术　和管理水平，使用合格的原材料才能够减少路面病害的产生。道路路面的　养护工作要做到预防为主，对于已经出现的病害也要做到科学规划和采用　合理的施工方法才能够从根本上消除病害，提高道路的使用寿命。　参考文献　ｆ１１杨小龙．高速公路沥青路面裂缝的修补ＩＪ］．路桥施工与养护，２００８，（１２）．　ｆ２］赵嘉瑞．沥青路面车辙的修复与治理ｆＪ１．南方交通出版社，２００８，（７）．　ｆ３］安卫．公路沥青路面病害原因分析与对策ｌＪ１．山西建筑，２００９，（４）．　【４】胡昌斌，黄晓明．重载交通沥青路面典型早期破损与成因分析ｌ　Ｊ１．福建建筑，２００５　（３）　２．３混凝土路面病害的防治措施　混凝土路面的养生时间不够，表面的风干收缩很容易产生网状以及　浅细的发丝裂纹；角偶处基层接触面较小会造成基层沉降过大，在角偶　处产生局部裂纹等。需要在道路施工过程中做好防治措施，混凝土浇灌　之后做好覆盖养生，在养生期间保持混凝土的湿润，静止曝晒和风干，养　生时间不得少于１４ｄ；角偶处做好混凝土的振捣，软路基地段做好加固设　计，必要时加设钢筋做成钢筋混凝土路面板。　如果胀缝的滑动传力杆位置错误，胀缝上部缝隙和下部嵌缝板没有　ｆ５１上官路东．浅谈沥青混凝土路面病害及其防治方法　山西建筑，２００９．（９）　・７６・　建材发展导向２０１２年４月　施工技术　筒周围Ｏ．５　１．Ｏｍ范围内土挖除，夯填粘质土至护筒底Ｏ．５ｍ以下。深水及　（１）钻头：冲击钻采用管钻及十字钻头或梅花钻头进行钻进，加焊高　河床软土、淤泥层较厚处，应尽可能深入到不透水层粘质土内１－１．５ｍ。　锰钢，钻头直径保证满足设计桩径，钻头重量为２～３ｔ。冲击钻在钻进过程　１－２．５钻机安装就位　中由于磨损较快，应随时检查钻头直径，发现直径小于桩径，应立即进行　钻机安装须平稳周正。由于本桥基础处于溶洞较发育地区，钻机就　补焊加大。　位时尽量避开溶洞位置。为防止钻机在施工过程中发生倾斜、移位，吊装　（２）钢丝绳：随时检查钢丝绳状态，发现有摩损，伤痕，及时进行更　钻机就位时先铺设枕木或竹跳板。钻机就位时，利用十字引线使钻机立　换，随时检查钢丝绳与桩中心位置，发现有偏移，及时进行调整。以保证　轴对准桩位中心，确保钻机天车，立轴（钢丝绳）中心与桩位中心在同一　成孔垂直度。　直线，偏差不大于２０ｍｍ。　（３）冲程：在粘土、及孔壁不稳定的砂土层钻进时，采用低冲击钻进，　１－３成子Ｌ施工　一般为３Ｏ～５０ｃｍ，在岩石地层钻进时，采用高冲程钻进，一般为８０ｅｍ。　１．３．１成孔施工技术要点　２泥浆循环方式及性能指标　（１）成孔开始前应充分做好准备工作，成孔旋工应一次不间断地完　钻进过程中根据地层的稳定性、渗漏性、水敏性以及钻渣的粒度和　成，不得无故停钻，为以防孔壁周围土质物理性能发生变化。同时应做好　密度来选择泥浆的比重，粘度、酸碱度以及粘土的粘体指数，含砂率等参　施工原始记录。　数，具体性能指标可以通过加以ＣＭＣ（羚甲基纤维素）、Ｎａ　ＣＯ，纯碱、重　（２）为保证桩孔垂直度小于１／１００，施工中首先要使铺设的路基水　晶粉等外加剂来改善，来保证泥浆自始至终达到性能稳定、沉淀极少、护　平、坚实，并在钻机上设置导向，成孔时钻机定位应准确、水平、稳固，钻　壁效果好和成孔质量高的要求。以防止钻孔超径，孔壁坍塌缩径等现象，　机回转盘中心与护筒中心的允许偏差应不大于２０ｒａｍ。钻机定位后应用　同时利用泥浆捞带钻屑，冷却钻头，清洗孔底。泥浆循环采用正循环、泵　钢丝绳将护筒上口挂带在钻机底盘上，成孔过程中钻机塔架头部滑轮　吸反循环、气举反循环及捞渣筒等方式相结合的方式，泥浆循环系统由　组，回转器与钻头应始终保持在同一铅垂线上，并保证钻头在吊紧的状　泥浆池、沉淀池、循环沟组成，泥浆池以二个墩台为一单元布置，每一单　态下钻进。　元布置一个，保证满足二个墩施工用泥浆需求，具体的循环工艺根据现　（３）成孔过程中孔内泥浆面应保持稳定，并不应低于自然地面３Ｏｃｍ，　场施工效果择优采用。　钻进过程若遇松软易塌土层应调整泥浆性能指标，泥浆循环池中多余的　３成孔检查　废泥浆应及时排出。　（４）在通常的地质环境中钻进，注入孔口的泥浆性能指标见表１　钻孔灌注桩在成孔过程中及终孔后以及灌注混凝土前，均需对钻孔　进行阶段性的成孑Ｌ质量检查。　表１泥浆性能指标　项目　相对密度　粘度（ｓ）　含砂率（％）　ｐＨ值　胶体率（％）　３．１孔径和孔形检测　孔径检测是在桩孔成孔后，下入钢筋笼前进行的，是根据桩径制做　数值　１．０３￣１．１０　１８—２２　＜２％　８～ｌ０　＞９８　笼式井径器入孔检测，笼式井径器用　２０和　２５的钢筋制作，其外径等　（５）成孔至设计深度后，应首先自检合格，再会同工程有关各方对孔　于钻孔的设计孔径，长度等于孔径的３～４倍（旋转钻成ＴＬ）或４～６倍（冲　深进行检查，确认符合要求后，方可进行下一道工序施工，同时采取措施　击钻成孔）。其长度与孔径的比值选择，可根据钻机的性能及土层的具体　保护好孔口，防止杂物掉落孔内。　情况而定。检测时，将井径器吊起，孔的中心与起吊钢绳保持一致，慢慢　（６）成孔时钻机钻进速度应先轻压、慢转并控制泵量，进入正常工作　放入孔内，上下通畅无阻表明孔径大于给定的笼径。　状态后，逐渐加大转速和钻压。　３．２子Ｌ深和子Ｌ底沉渣检测　（７）正常钻进时，应控制好钻进参数，掌握好起重滑轮组钢丝绳和水　孔深和孔底沉渣采用标准锤检测。测绳必须经检校过的钢尺进行校　龙带的松紧度，并注意减少晃动。　核。　（８）钻速应严格控制，保证及时排渣。　３．３成子Ｌ竖直度检测　１．３．２施工顺序　基桩施工采用跳打法。以（ＤＫ５４８＋８００）处梁场位置为中心，布置两　旋转钻采用钻杆测斜法，冲击钻采用井径检测仪。　钻孔桩钻孔所允许偏差见表２：　组桩基施工队，两组钻机南北两向反向施工，钻机由２２６号桥墩　表２钻　Ｌ桩钻　Ｌ允许偏差　（ＤＫ５４８＋７９１．７）、２２７号桥墩（ＤＫ５４８＋８２４．４２）开始布置，桩基三分队往北　序号　项目　允许偏差（ｍｍ）　京方向施工，桩基四分队往上海方向施工，桩基二分队ＤＫ５４３＋９００处往　１　孔径　不小于设计孔径　沪向台施工、桩基一分队ＤＫ５４３＋９００处往京向台施工。　１．３．３回转钻施工　２　孔深　不小于设计孔深，并进入设计土层　回转钻主要用于花岗岩地层（ＤＫ５４２＋４３３．９７～ＤＫ５５１＋７９４．６２）。　３　孔位中心偏心　群桩　≤１ｏ０　（１）钻头：回转钻机采用单腰带刮刀钻头及牙轮钻头或滚九钻头相　４　倾斜度　≤Ｉ％孔深　结合钻头直径保证满足设计桩径。　５　浇筑混凝土前桩底沉渣厚度　≤５０　（２）钻压：首先应该使用刀具与岩土的接触应力超过岩土的抗压强　４清孔及要求　度，否则刀具只能与岩土表面发生摩擦，使岩土产生疲劳破碎，进尺缓　第一次清孔：钻孔结束后稍提钻管，离孔底约１０～１５ｃｍ，保持泥浆正　慢，刀具摩损较快。钻压过大，钻机负荷增大，可能出现钻具和钻机的非　常循环，同时加入清水，定时空钻把桩孔内悬浮大量钻渣的泥浆替换出　正常摩擦损甚至损坏。　来，直到清除孔底沉渣及孔壁泥皮，且使得泥浆含砂率小于２％，泥浆比　（３）转数：转数主要受钻头外缘线速度的限制。选择转数时，不仅要　重小于１．１＃ｃｍｓ（或以手触泥浆无颗粒感觉）为止。　考虑某一段时间的钻进速度，同时要考虑刀具的磨损、孔壁的稳定、钻进　５结束语　的阻力以及钻具、设备的负荷能力等因素。　（４）泵量：选择泵量的原则是保持孔壁稳定和不影响正常钻进的前　随着桩基施工技术的不断成熟，成桩工艺趋向于难度更高，技术含　提下，将钻渣尽快排离孔底，携带到地表。当在砂层、卵石层钻进时，泵量　量更大，成桩方式也趋向与异型型化，组合化。因此在桩基施工中要不断　不超过７８０Ｌ／ｍｉｎ。　引进新技术，新工艺，使我们桩基施工技术水平不断提高。　（５）钻进速度：在孔壁比较稳定的粘土层钻进时，可适当加快转速，　加大泵量，提高钻进速度：在孔壁不稳定的砂土层和碎石土层钻进时，则　参考文献　［１］《客运专线铁路桥涵施工技术指南》（ＴＺ２１３—２００５）．　适当控制泵量，减慢转速，防止扩大孔径，同时提高泥浆比重的粘度，增　［２］《客运专线铁路桥涵施工质量验收暂行标　．　强其排渣、护壁能力　［３］刘金砺，李大展，张雁．桩基设计施工与检测．中国建材工业出版社．２００１　１－３－４冲击钻施工　【４］刘吉士，阎洪河，李文琪公路桥涵施工技术规范实施手册．人民交通出版社．２００２．　主要用于石灰岩地层（ＤＫ５４１＋５８１．１５～ＤＫ５４２＋３６８．５７）和泥岩　（ＤＫ５４２＋３６８．５７～ＤＫ５４２＋４３３．９７）成孔钻进。　・７７・