例谈冲击钻孔灌注桩桥梁施工
1工程概况及施工条件
位于湖北竹山县305省道一级公路6标工程项目潘口河2#大桥，上部结构采用29×25米装配式预应力混凝土箱型连续梁，先简支后连续的结构，全桥共六联，五个五跨一联和一个四跨一联构成，全长725.00米。本桥中心里程桩号k8+410.000，交角90°。本桥下部结构采用四柱式桥墩，1#墩～29#墩为冲孔灌注，冲孔灌桩桩经1.8m，桩长24米至32米；0#桥台采用轻型桥台，30#桥台采用肋板桩基桥台。
根据工程特点和工程水文地质条件，本工程的特点是冲击钻孔灌注桩成为基础最重要的部分，冲击钻孔灌注桩是指采用冲击钻机成孔后就地灌注砼而形成的基础桩。冲击钻机是采用卷扬机带动钢丝绳提升钻锥（钻头），利用钻锥自由下落的动能产生冲击作用，挤压破碎岩土实现钻进的工程机械。冲击钻锥（钻头）一般是用整体铸钢做成的，钻刃为十字形，并采用高强度耐磨钢材做成底刃，钻头应有足够的重量。冲击钻成孔就是利用钻机不断地提锥、落锥反复冲击孔底，即采用适当的冲程和冲击频率，把地层中的泥砂、石块挤向四壁或打成碎渣，通过泥浆循环或掏渣筒掏渣实现出渣；重复上述过程，至钻进深度达要求深度而实现成孔的。
2冲击钻孔桩施工工艺及施工方法 2.1冲击钻孔桩施工工艺
钻孔灌注桩施工工艺如下图1的流程图 。 图1 钻孔灌注桩施工工艺流程图 2.2冲击钻孔桩施工方法 2.2.1清理现场
施工准备阶段中记录完原地面标高后，就可清理施工现场的杂物，修筑接通便道，接通供电、供水、排水系统，平整处理钻机就位场地，达到适宜人员操作，便于机械就位和运转，满足施工要求。
2.2.2测量放样和定位
用全站仪定出桩基平面中心点，并及时埋设十字护桩；护桩用于埋设护筒、校核冲孔轴线，要求埋设稳固，其四周严禁堆放东西，严禁破坏。
2.2.3护筒埋设
护筒采用钢板围制而成钢护筒，直径大于设计桩径20—30cm。 护筒采用挖坑埋设法，护筒底部50cm以下和四周所填粘质土必须分层夯实。护筒中心竖直线应与桩中心线重合，除设计另有规定外，平面允许误差为50mm，竖直线倾斜不大于1%。 护筒高度宜高出地面0.3m或水面（地下水面）1.0～2.0m。护筒埋置深度应根据设计要求或桩位的水文地质情况确定，一般情况埋置深度宜为1.5～2.5m，特殊情况应加深以保证钻孔和灌注混凝土的顺利进行。
2.2.4钻机就位 钻机稳定的安装在埋好的护筒一侧，钻机的垫木不可压在护筒上，钻机前端（或机架的任何部位）一般须距护筒20cm以上。调整钻机，使钻机起吊钻锥的最前端滑轮槽中心点（直接起吊钻锥段钢丝绳的中心线）的铅垂线与桩孔中心点重合；稳定好钻机和钻机扒杆。根据设计配备适宜的钻锥和钻孔事故处理机具，接通水电。将钻锥放入护筒内，安装好钻锥。
2.2.5 第一次清孔
钻孔深度达到设计标高后，应对孔深、孔径、倾斜度进行检查，符合要求后就可进行第一次清孔。可采用泥浆正循环、泥浆反循环（抽浆法）或掏渣筒法清孔，目标是使孔内渣土基本出干净和泥浆变得纯净，泥浆应含砂率超限较小、相对密度和粘度可偏高。 2.2.6钢筋笼就位 各种规格型号的钢筋都在钢筋场配好料后运到现场；按设计长度制作，每5米设一道“十”字形支撑，确保钢筋笼安装时不变形。并在骨架外侧设置控制保护层厚度的垫块，其间距竖向为2米，横向圆周不得少于4处。骨架顶端应设置吊点。钢筋笼接头符合要求，“一清”结束后立即可进行钢筋笼下放就位。钢筋笼用汽车吊下放。所使用的钢筋、连接器和技术性能应符合现行标准规定和设计要求。绑扎或连接的钢筋和钢筋骨架不得有变形、松脱。在同一搭接区段内受力钢筋接头数不得超过受力钢筋根数的50%。搭接最少长度，Ⅰ级钢筋30d（端部制成弯钩），Ⅱ级钢筋35d；钢筋搭接处，应在中心和两端用铁丝扎牢；需焊接的地方，焊接长度，单面焊大于10d，双面焊大于5d；也可采用钢筋挤压套筒连接或直镙纹连接。各种连接、焊接在制作钢筋前都需进行试操作；并按有关规定检查。声波检测管的连接要顺直、密封。钢筋笼成型允许偏差，主筋间距为±20mm、箍筋和螺旋筋间距为（-10，+10） mm、骨架长度为±10mm、骨架直径为±5mm、保护层为±10 mm、骨架顶端高程+20mm，
骨架底面高程±10 mm。注意，鋼筋笼的对中定位和安装标高须准确、牢固，声波检测管绑扎牢固、顺直。 3.2.7下导管 钻孔桩混凝土灌注一般用钢导管，导管内径为200～350mm，视桩径大小而定。导管应分为底节管、定长管和标高调节管，管间连接可采用螺纹接头或法兰盘螺栓连接，连接好的导管应如一条直线般顺直，使用前应进行试拼装和水密试验。进行水密试验的水压不应小于孔内水深1.3倍的压力。 导管吊放时应对正桩孔轴线，逐节连接，稳步沉放，避免卡挂钢筋笼或碰撞孔壁；注意接头的水密性。导管接长超过孔深，沉放至孔底，并作导管的提升试验。 3.2.8第二次清孔 安装完导管，即进行第二次清孔和砼浇注准备。“二清”使用导管、泥浆泵采用泥浆正循环，目标是使孔底沉淀厚度，使泥浆含砂率、相对密度和粘度，均符合砼浇筑时的要求：孔底沉淀厚度，摩擦桩应符合设计要求，当设计无要求时，对于直径≤1.5m的桩，≤300mm；支承桩沉淀厚度不大于设计规定；砼灌注前泥浆指标，粘度18～22Pa·s，含砂率<4%，比重1.03～1.20。注意随时量测孔深。“二清”结束后即可进行砼浇注。 3.2.9导管就位和安放隔水阀 在第二次清孔时或之前，计算好砼漏斗高度、出料高度，导管提升高度修筑好砼罐车道路。当混凝土即将灌注时，最好是砼已运至现场时，停止泥浆循环，迅速调节导管高度、安装好料斗、砼溜槽（或有）、安放好隔水阀；导管和漏斗间连接应稳固、密水，如导管间接头一样。 应在孔口使用荷叶档板（或型钢支架）使砼漏斗和导管位于桩孔的中心，并使导管底至孔底的间隙为25～40cm。若机械容许，也可再用钻机吊着漏斗和导管。 混凝土即将灌注前，充分湿润漏斗、溜槽后，在漏斗底部安放隔水阀。隔水阀应放置平稳、稳固，并有一定的密闭能力。
3.2.10混凝土灌注
钻孔桩砼采用水下砼。根据拟采用的砂、石、水泥、外加剂、施工用水（澄清的河水或地下水）等砼的组成材料，提前进行多组砼配合比设计，选择适于桩基要求的最优配合比，使用前模拟现场进行试拌，并测定初凝时间、坍落度随时间推迟的变随时间推迟的变化情况、泌水性和察看和易性、流动性等。材料和性能要求：
（1）下砼可采用火山灰水泥、粉煤灰水泥、普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，使用矿渣水泥时应采取防离析措施。水泥的初凝时间不宜早于2.5h，水泥的强度等级不宜低于42.5。每立方米水下混凝土的水泥用量不宜小于350kg，当掺有适宜数量的减水缓凝剂或粉煤灰时，可不少于300kg。
（2）粗集料宜优先选用卵石，如采用碎石宜适当增加混凝土配合比的含砂率。集料的最大粒径不应大于导管内径的1/6～1/8和钢筋最小净距的1/4，同时不应大于40mm。
（3）细集料宜采用级配良好的中砂。混凝土配合比的含砂率宜采用0.4～0.5，水灰比宜采用0.5～0.6。有试验依据时含砂率和水灰比可酌情增大或减小。 （4）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。
（5）混凝土拌和物应有良好的和易性，在运输和灌注过程中应无显著离析、泌水现象。灌注时应保持足够的流动性，其坍落度宜为180～220mm。
（6）灌注水下混凝土的搅拌机能力，应能满足桩孔在砼性能限定时间内灌注完毕。灌注时间不得长于首批混凝土初凝时间。水下灌注混凝土的输送可采用混凝土泵（还须1个满足首灌砼方量要求储料斗）或混凝土搅拌运输车。
（7）向砼漏斗内装入砼前，要再次检查隔水阀的稳固和密闭情况和砼的坍落度、和易性，然后才向混凝土漏斗装入砼。 漏斗内装满砼和砼罐车开足马力时（或储料斗内已装满砼并可随时开启阀门时），即可开启隔水阀，同时保证砼罐车（或储料斗）内的混凝土连续不断地流下充满导管实施封底。必须确保首罐砼将导管埋深大于1m。首罐后，应及时测量孔内砼顶面高度，以确认导管埋深。
（8）砼顶面接近桩顶标高时，应计算剩余数量，通知拌和机操作人员，以免造成浪费；混凝土浇至桩顶设计标高以上50～100cm。
（9）在灌注过程中，应将孔内溢出的泥浆引流至适当地点处理，不得随意排放，污染环境及河流。若灌注中发生故障时，应查明原因，合理确定处理方案，进行处理。
3.2.11混凝土灌注和成品检验
砼灌注完成后，及时拔出护筒。随后可移走钻机。 基桩达到一定强度后，对成桩的砼质量进行超声波检测，如由于预埋检测管等原因无法检测时，改用小应片检测或φ110mm钻蕊取样检测。
4 结束语
文章结合湖北竹山县305省道一级公路6标工程项目潘口河2#大桥工程，详细介绍了冲击钻孔灌注桩的施工流程，阐述了其施工工艺和方法，该研究成果对于同类条件下的工程施工和设计具有指导意义。
参考文献：
[1] 陆青枝 ，賈桂丽 ，贾建军 .浅谈钻孔灌注桩的施工过程及常见问题的处理[J].科技信息（学术版），2007（3）.
[2] 郑辉 .关于钻孔灌注桩的施工探讨[J].内蒙古科技与经济，2007（8）. [3] 马永辉.浅析冲击钻孔灌注桩的施工工艺及控制要点[J].科技咨询，2011（2）.
