刘青峰
（山西省公路工程质量检测中心，山西 太原 030006）
桥梁钻孔灌注桩施工及检测
刘青峰
（山西省公路工程质量检测中心，山西 太原 030006）
圪塔河中桥是榆次龙白—祁县城赵高速公路在榆次北田镇巩村东约500 m处跨越圪塔河而设。此桥采用3～20 m装配式预应力砼连续箱梁，桥梁中心桩号为K24+748，右前夹角为90°，全桥1连；下部结构采用柱式台、柱式墩，基础采用钻孔灌注桩基础。设计桩长按小桩号到大桩号顺序为：43～47～50～43 m,其直径Φ1 500 mm，为摩擦端承桩，桩基施工完毕后，对其24根桩进行了“声波透射法”无破损检测，桩的完整率达到100%。
钻孔灌注桩；施工；检测
1 工程概况
圪塔河中桥是为榆次龙白—祁县城赵高速公路在榆次北田镇巩村东约500 m处跨越圪塔河而设。此桥采用3～20 m装配式预应力砼连续箱梁，桥梁中心桩号为K24+748，右前夹角为90°，全桥1连；下部结构采用柱式台、柱式墩，基础采用钻孔灌注桩基础。
1.1 技术标准、规范
（1）《公路工程技术标准》（JTG—2003）。
（2）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60—2004）。
（3）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62—2004）。
（4）《公路圬工桥涵设计规范》（JTG D61—2005）。
（5）《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041—2000）。
（6）《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/T BO2—01—2008）。
（7）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63—2007）。
（8）《公路工程水纹勘测设计规范》（JTG C30—2002）。
（9）《公路交通安全设施设计规范》（JTD D81—2006）。
（10）《公路交通安全设施设计细则》（JTD/T D81—2006）。
（11）《公路桥梁板式橡胶支座》（JT/T4—2004）。
（12）《公路桥梁伸缩装置》（JT/T327—2004）。
1.2 技术标准
（1）汽车荷载等级：公路-I级。
（2）桥梁净宽：净 -15.50。
（3）环境条件：I。
（4）地震动峰值加速度：0.2 g。
（5）设计洪水频率：1/100。
1.3 地形、地貌
桥址位于冲积倾斜平原区，微地貌为一条黄土冲沟，整体地形平坦、开阔，表层分部Q4冲积物。
1.4 设备配置
①SD205短螺旋钻机1台；②3PSL-300泥浆泵1台；③徐工25 T吊车1台；④砼运输车7 m34台。
1.5 技术要求
①桩基孔底必须达到设计标高；②孔底沉淀不大于0.3 m；③导管埋置深度宜控制在2～6 m；④桩基为C25水下混凝土；
⑤桩基成桩和成型按《公路工程质量检验评定标准》进行验收。
2 质量控制和施工工艺
本工程属于水下钻孔灌注桩，其桩孔内施工过程无法观察，易发生桩孔斜、桩底沉淀过厚、断桩、钢筋笼上拔、露筋，桩顶砼质量差、疏松、夹泥等现象。
2.1 钢护筒埋设与桩位偏差
《公路工程质量检验评定标准》规定，钻孔灌注桩桩位偏差：群桩100 mm、排架桩允许50～100 mm，因为上部结构荷载作用在基础承台的位置是不变的，桩基偏位后，桩的实际受力状态发生变化，要达到原设计受力状态非常困难，即使采用加大基础底梁或承台等补救措施，也难以达到设计要求，造成桩的可靠性降低、工程造价增加、工期延长的后果。为了减少桩位偏差，将桩的中心用全站仪引至桩旁木桩上，然后埋设钢护筒，护筒中心与桩中心重合。护筒用6 mm厚钢板卷制成，其内径比钻孔大200 mm为1.7 m，长度为2 m，护筒周围下部（1/2）用C15混凝土稳固，护筒上口高出地面300 mm，以防杂物落入孔内。然后将4个木桩点引至护筒并作出标记，量出4个标记至中心点的距离，用此方法，在钻机就位中为保证钻头中心与桩位中心重合起着关键作用。
2.2 泥浆的调和使用技术要求
（1）钻孔泥浆一般由水、黏土（或彭润土）和添加剂按适当配合比配制而成，其性能指标见表1。
（2）直径大于2.5 m的大直径钻孔灌注桩对泥浆的要求较高，泥浆的选择应根据钻孔的工程地质情况、孔位、钻机性能、泥浆材料等条件确定。在地质复杂，覆盖层较厚，护筒下沉不到岩层的情况下，宜使用丙烯酰胺即PHP泥浆，此泥浆的特点是不分散、底固相、高黏度。
2.3 钻孔施工
（1）一般要求。①钻孔机就位前，应对钻孔各项准备工作进行检查；②钻孔时，应按设计资料绘制的地质刨面图，选用适当的钻机和泥浆；③钻机安装后的低座和顶端应平稳，在钻进中不应产生位移或沉陷，否则应及时处理；④钻孔作业应分班连续进行，填写钻孔施工记录，交接班时应交待钻进情况及下一班注意事项。应经常对钻孔泥浆进行检测和试验，不合格要求时，应随时改正。应经常注意地层变化，在地层变化处均应捞取渣样，判明后记入记录表中并与地质刨面图核对。
注：①地下水位高或其流速大时，指标取低限；
②地质状态较好，孔径或孔深较小的取低限，反之取高限；
③在不易坍塌的黏质土层中，使用推钻、冲抓、反循环回转钻进时，可用清水提高水头（≥2 m）维护孔壁；
④若当地缺乏优良黏土，远远膨润土亦很困难，调制不出合格泥浆时，可掺用添加剂改善泥浆性能，各种添加剂掺量可按《公路桥涵施工技术规范》附录C-1选取；
⑤泥浆的各种性能指标测定方法见《公路桥涵施工技术规范》附录C-2。
（2）钻孔灌注桩钻进的注意事项。①开钻时均匀慢速钻进，待导向部位或钻头全部进入地层后，方可加速钻进；②采用、反循环钻孔（含潜水钻）均应采用减压钻进，即钻机的主吊钩始终要承受部分钻具的重力，而孔底承受的的钻压不超过钻具重力之和（扣除浮力）的80%；③用全护筒钻进时，为使钻机安装平正，压进的首节护筒必须竖直。钻孔开始后应随时检测护筒水平位置和竖直线，如发现偏移，应将护筒拔出，调整后重新压入钻进。
2.4 清孔
（1）清孔要求。①钻孔深度达到设计标高后，应对孔深、孔径进行检查，符合6.8.3的要求后方可清孔；②清孔方法应根据设计要求、钻进方法、机具设备条件和地层情况决定；③在调入钢筋骨架后，灌注水下混凝土之前，应再次检查孔内泥浆性能指标和孔底沉淀厚度，如超过规定，应进行第二次清孔，符合要求后方可灌注水下混凝土。
（2）清孔时应注意事项。①清孔方法有换浆、抽浆、掏渣、空压机喷射、砂浆置换等，可根据具体情况选择使用；②不论采用何种方法清孔，在清孔排渣时，必须注意保持孔内水头，防止塌孔；③无论采用何种方法清孔，清孔后应从孔底提出泥浆试样，进行性能指标试验，试验结果应符合表2的规定。灌注水下混凝土前，孔底沉淀土厚度应符合表2的规定；④不得加深钻孔深度的方式代替清孔。
2.5 灌注水下混凝土
（1）钢筋骨架的制作、运输及吊装就位的技术要求。①钢筋骨架的制作应符合设计要求和《公路桥涵施工技术规范》第10章的有关规定；②长桩骨架宜分段制作，分段长度应根据吊装条件确定，应保证不变形，接头应错开；③应在骨架处侧设置控制保护层厚度的垫块，其间距竖直向为2 m，横向圆周不得少于4处。骨架顶端应设置吊环；④骨架入孔一般用吊机。无吊机时，可采用钻机钻架、灌注塔架。起吊应按骨架长度的编号入孔；⑤钢筋骨架的制作和吊放的允许偏差为：主筋间距±10 mm；箍筋间距±20 mm；骨架外径±10 mm；骨架倾斜度±0.5%;骨架保护层厚度±20 mm；骨架中心平面位置20 mm；骨架顶端高程±20 mm，骨架地面高程±50；⑥变截面桩钢筋骨架吊放按设计要求施工。
表2 钻、挖孔成孔质量标准
（2）灌注水下混凝土时应配备的主要设备及备用设备。①灌注水下混凝土的搅拌机能力，应能满足桩孔在规定时间内灌注完毕。灌注时间不得长于首批混凝土初凝时间。若估计灌注时间长于首批混凝土初凝时间，则应掺入缓凝剂；②水下灌注混凝土的泵送机具宜采用混凝土泵，距离稍远的宜采用混凝土搅拌运输车。采用普通汽车运输时，运输容器应严密坚实，不漏浆、不吸水，便于装卸，混凝土不应离析；③水下混凝土一般用钢导管灌注，导管内径为200～350 mm，视桩径大小而定。导管使用前进行水密承压和接头试验，严谨用压试压。
2.6 灌注水下混凝土的技术要求
①首批灌注混凝土的数量应能满足导管首次埋置深度（≥1.0）和填充导管底部的需要；②混凝土拌和物运至灌注地点，应检查其均匀性和坍落度等，如不符合要求，应进行第2次拌和，2次拌和后仍不符合要求时，不得使用；③首批混凝土拌和物下落后，混凝土应连续灌注；④在灌注过程中，导管的埋置深度宜控制在2～6 m；⑤灌注过程中，应经常测探井孔内混凝土的位置，及时地调整导管埋深；⑥为防止钢筋骨架上浮，当灌注的混凝土顶面距离钢筋骨架低部1 m左右时，应降低混凝土的灌注速度。当混凝土拌和物上升到骨架低口4 m以上时，提升导管，使其低口高于底部2 m以上，即可恢复正常灌注速度；⑦灌注的桩顶标高应比设计高出一定高度，一般为0.5～1.0 m，以保证混凝土强度，多余部分接桩前必须凿除，残余桩头应无松散层。
3 桩基“声波透射法”无破损检测
桩基工程属于地下隐蔽工程，在钻孔施工的整个过程中，因受到地质土层的变化，设计桩径、桩孔底部沉渣厚度、桩孔的垂直度偏差、施工方法、施工工艺、施工机具、施工管理等因素的影响，使砼灌注桩存在着不少工程质量隐患问题，例如沉渣、夹泥、断桩、缩颈、偏斜等，显然桩的实际承载力值往往离散性很大，并非是个定值。所以，用少数的样本试桩得出的承载力，难于代表整体。为此，我们对此工程24根桩全部进行了“声波透射法”无破损检测。
3.1 检测仪器、设备及方法
①仪器：为国产声波探测仪，采集、记录、显示系统为一体，携带轻便、操作紧凑、测量精度高、用作机动性强，是目前检测桩基完好率较为理想的仪器；②设备：手锤3.5～4.5 kg；手持锤，2.5 kg左右尼龙头力棒，以30 cm落距敲击，敲击时用力应均匀，且短促有力；检测的过程可概括为三大运行系统：激振、信号采集、数据处理；③通过信息处理设备得出桩的检测结果。
3.2 砼灌注桩检测结果
（1）桩基混凝土：混凝土波数与试块强度fce有良好的相关性和一致性，处于正态分布，桩基砼强度满足设计C25要求。
（2）桩基承载力：桩的极限承载力设计为2.6 MN，其被检测的24根桩基，全部大于2.6 MN，合格率为100%。
（3）桩身完整性：未发现钢筋笼露筋、偏位现象。
综上所述，对圪塔河工程的桩基施工得出如下结论，桩身完整性良好，桩基砼分布均匀，28天砼强度满足设计要求，桩基承载力全部达到设计要，个别桩基砼强度大于设计要求。经验收评为优质工程。
4 结论
（1）选择机型：在机型选择上，我们集思广益，结合工地的实际情况，对所选机型慎重考虑和认真研究，实事求是地听取了专家的意见，定下决心选用了SD205短螺旋钻机1台，通对过24根桩的施工实践，证明所选机型是正确的。其优点如下，钻进速度快，在黏土层尤为明显，在钻进中扩孔小，准确地保证了桩身垂直度符合设计要求，其钻进速度平稳，振动力极小，不易塌孔。
（2）改良设备：钻进到中、粗砂层中时，钻头磨损较厉害，将钻头的端焊合金刀具，从而加固和改进了钻头，提高了钻机的钻进速度。
（3）工作认真：桩位控制采用全站仪放线定位法，并采用不同的方法反复进行复核，确保了桩位偏移符合设计及规范要求。24根桩开挖后，未发现有移位、错位现象，数成列、横成行，钻孔机就位整平后，采用横竖水平尺反复校正，通过2 m护筒导向，确保了桩基良好的垂直度。
Bridge Drill Hole Filling Pile Construction and Examination
Liu Qingfeng
The mound of Ta River intermediate axle is Yuci Long Baizhi the Qi county Zhaohighway east the Tian Town secure village an approximately 500 meter place spanning mound of Ta River supposes north Yuci.This bridge uses 3-20m assembly type pre-stressed tong continual box Liang,the bridge center station number is K24+748,before the right,included angle is 90 degrees，entire bridge 1st company；The substructure uses column Taiwan,the column pillar,the foundation uses the drill hole irrigation pile foundation.The design pile long according to the small station number to the big station number order is:43～47～50～43m,its diameter φ1 500 mm,to rub the end bearing pile，after the pile foundation construction finished,to its 24 piles carries on“the sound wave transmission method”the non-breakage examination，the pile percentage of head rice has achieved 100%.
drills hole the filling pile；construction；examine
U 443.15+4
A
1000-8136(2011)08-0051-03
刘青峰，男，1976年生，山西静乐人，毕业于北京交通大学，助理工程师。
