安徽建工集团投资管理公司 安徽合肥 230031
摘要：随着城市化进程的加快，国民经济的发展，也不断促进着市政工程建设项目的增多。许多市政工程由于受地形、地貌及周边建筑的局限，项目基础施工的技术措施就相对较少。钻孔灌注桩作为为数不多的技术手段从经济性、安全性、实用性等各方面都得到了认可。本文就市政工程的钻孔灌注桩施工工艺展开探讨。
关键词：市政工程；钻孔灌注桩；施工工艺
引言
目前，随着国家基础设施建设的不断推进，城市化进程的加快，城市的不断发展，越来越多的城市立交桥、高铁、轻轨等公共交通设施在不断的建设。为确保建设质量、建设进度、建设成本及对周边环境的保护得到基本保障，绝大部分的市政工程桩基础都选用了钻孔灌注桩。
1 市政工程钻孔灌注桩技术的重要意义
随着社会的不断发展，城市化进程步伐逐步加快，国民对市政道路及公共交通建设有了更大的需求，与此同时，对道路施工安全、环保的要求也日益增强。因此，桩基础施工技术也成为了施工中不可或缺的一个重要环节。从技术角度看，桩孔灌注桩具有机械化程度高，施工简单，工艺成熟，施工噪声小，对周边建筑及土层干扰小，使用范围广等优点，从而得到广泛应用。此项技术的广泛应用，对我国城镇化的发展、城市公共交通的建设都起到了积极的作用。
2 市政工程中钻孔灌注桩的施工工艺
2.1 施工准备
钻孔灌注桩在施工前要对进场的钻机、吊车、泥浆泵等设备进行试运转，以防钻进施工中途发生故障，影响桩的质量。
陆地施工时要对施工现场场地进行平整及硬化，保证钻机入场后的水平度及竖直度。场地硬化保证混凝土运输罐车能够最大限度接近钻孔位置。
开钻前每台钻机必须配备2个20m³以上的泥浆池，用泥浆泵送排泥浆，同时保证在钻进或灌注过程中不外流，以防污染环境。
施工过程中严格按照设计图纸及《公路桥涵施工技术规范》的相关要求进行施工，并做好施工的原始记录。
2.2 桩位放样
利用全站仪放出桩位后，确定无误进行栓桩，及时填写测量记录，每根桩开工前必须请监理进行复测确保桩位万无一失，施工前若有扰动进行复测和复验。
2.3 埋设护筒
（1）埋设钢护筒的外型、尺寸符合设计要求，内径大于桩径20～40cm，壁厚5～8mm，长1.5m。
（2）埋设护筒时，要使护筒平面位置中心与桩设计中心一致，中心偏差不得大于5cm，倾斜度偏差不大于1%。
（3）护筒顶宜高出地面0.3m，高出地下水位1.5～2.0m，粘性土、旱地处，不小于1.0～1.5m，砂性土应将护筒周围0.5～1.0m范围内挖除，回填粘性土，并夯实至护筒顶0.5m以上。
（4）钻进施工过程中要经常检查护筒有没有发生偏移或者下沉，并要及时处理。
（5）护筒埋好后，测量护筒标顶高，并安排下道工序。
4．安装钻机
（1）钻机必须稳定地安装在钻孔的一侧，钻机支承垫木不得压在钻孔口钢护筒上。
（2）选择适宜地层配套的钻锥和钻孔配套机具，接通水电供应，准备好造泥浆粘土和泥浆池。
（3）调整钻机位置，务必保证钻锥起吊滑轮中心，钻锥中心和桩孔中心三者在同一垂线上，固定好钻机。
（4）钻机安装就位后，底座和顶端应水平稳定，不得产生位移和沉陷。钻机转盘中心与钢护筒中心位置偏差不得大于2cm。
5．钻机钻孔
（1）钻井开始时，应将钻杆稍微抬起，在套管内搅拌泥浆，并启动泥浆泵循环，直至泥浆浓度均匀后才开始钻井。饲料应适当控制，对管底，应低档慢，快钻，底部有一个较坚实的泥皮墙。如果管底土质软时发生渗漏，可以将钻头提起，将粘土块倒入孔中，然后将钻头倒置，使泥浆挤入孔壁堵塞渗漏间隙，使泥浆在钻进前得到稳定。在护管底部下钻1米后，可根据土壤情况以正常速度钻进。初开孔壁应采用小行程、慢速，垂直方向能起到导向作用。
（2）钻进过程中，随时注意孔内水压差，以防止产生涌沙。随时注意检查孔中的泥浆，确保各项指标符合要求。泥浆过浓影响进度，过稀易于塌孔。
（3）钻孔泥浆采须用优质粘土在准备好的泥浆池内制备完成。
泥浆性能指标应符合下列技术要求：
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（4）钻进时要及时填写钻孔原始施工记录，交接班时应认真交待钻进情况及下一班应注意事项。连续三班作业，要根据钻进感觉和快慢情况以及取样分析判明地层变化。
（5）钻孔作业的劳动组织：每台钻机每班配备须操作人员6名，其中指挥1名、卷扬机操作手1名、电工兼记录员1名、拆装钻杆及清理沉渣3人。
（6）因故停钻时，应将孔口护盖，严禁钻锥留在孔内，以防钻锥掉落孔内。
（7）在钻孔清孔、提钻或者因故停钻时，应保持孔内合适的水头和规定要求的泥浆密度、粘度以防塌孔。
6．护壁泥浆
（1）泥浆原料须选用优质粘土；条件许可时，优先选用膨润土。为了提高泥浆的粘度和胶体率，可以在泥浆池中投入适量的添加剂，其品种和掺量由试验确定。
（2）护筒内的泥浆顶面，要始终高出地下水位或者护筒外水位至少1m以上。
7．钻孔检查，清孔成孔
（1）桩孔钻至设计标高后，要对成孔的孔深进行检查，并记录（钻孔施工人员要严格控制孔深，不得以超钻代替清孔，更不能少钻）。沉淀厚度要求小于等于10cm。
（2）清孔作业，可采用换浆法清孔。清孔过程中必须始终保持孔内原有水头高度，以防塌孔。试验人员须在现场用标准比重仪实测，达到要求（1.02～1.06）后停止清孔，移动钻机。
8．钢筋笼加工和吊放
（1）钢材经检验合格后方可使用，在开钻前钢筋笼要绑扎完成，并检验合格后待用。
（2）钢筋的骨架根据桩长分节制作，钢筋笼成型时在加强筋上划出主筋位置，保证主筋的位置准确。在骨架上端，根据钢筋笼的直径大小、长度以及护筒顶标高，均匀设置4根吊环。
（3）焊接钢筋时，主筋内边应光滑，钢筋接头不应渗入主筋内间隙。所述的钢筋笼水平设置在主杆的外侧，用于定位杆，保证定位杆的稳定性。沿桩长每2 m 设置至少4个环，保证钢筋笼安装入孔时不会破坏挡土墙的泥皮，钢筋笼保护层厚度满足设计要求，定位精度高。
（4）为保证钢筋笼的相对位置和几何尺寸正确，钢筋工艺是在加工平台上放样成型，底部纵向主筋应略向内弯曲，以免钢筋下放时损坏孔壁。
（5）钢筋表面应清洁，无锈渍、油渍、油漆等污垢。钢筋必须是直的，调制后的表面损伤和腐蚀不会使钢筋横截面积增大。钢筋弯曲成形后，表面不应有裂纹、鳞片落下式断裂等现象。
（6）钢筋笼允许偏差（mm）：主筋间距：10mm；箍筋间距：20mm。受力钢筋成型长度为10，箍筋尺寸为5，钢筋总长度为10。分段制作的钢筋笼同一截面主筋的接头不得大于主筋总数的50%，两相邻接头间距不得小于0.50 m，双面焊接重叠长度不得大于10 d，单面焊接重叠长度不得大于10 d。悬挂的时候，瞄准钻孔的中心，慢慢放下。禁止撞击钻孔壁或者施加向下压力。钢筋笼下放到设计位置后，由提升杆固定，误差小于5厘米。（7）钢筋笼存放时下部垫空（垫木间距同加强箍筋），顶、侧部要覆盖，以防雨、雾等潮湿生锈，如若生锈，应在入孔前对钢筋笼进行除锈，确保钢筋笼质量。如现场条件有限，需将加工好的钢筋笼码起摆放时，不宜超过4层，防止钢筋笼受力过大变形。并且在每节钢筋笼上安挂标示牌，标明桩号、墩号、桥名、长度、节号，以防止出错。
9．吊放导管
（1）导管安装前要检查其内壁光滑度，并编号记录。最下一节下口不设法兰，长度要尽量长一些，一般为4m～6m，使拔管不带动混凝土，然后依次安装2m～3m标准管节。在考虑孔底悬空30cm～50cm后，合理计算导管需用数量，以便最上几节用1m、0.5m管节调整导管长度。
（2）导管接口处必须保证密封强，导管要放在孔中心。
（3）导管内在混凝土浇筑前要预先放置球胆，确保首盘浇筑一次封底。布置好混凝土罐车和吊车的位置关系，以便操作。
（4）尽量缩短准备工作时间，减少孔底沉淀。正式浇筑前还要对成孔进行一次沉渣厚度检测，若沉淀厚度不符合要求，要进行二次清孔。
10．水下混凝土浇筑
（1）水下混凝土的水灰比应控制在规范要求之内，塌落度控制在180～220mm。
（2）灌注混凝土前试验室应作好混凝土28天抗压强度试验及配合比试验。灌注过程中要坚守在施工现场，及时作好混凝土试件的取样工作，并检查混凝土质量。
（3）混凝土运到灌注地点时，要检查混凝土的和易性、坍落度等，如不符合要求，不得使用。
（4）灌注首批混凝土时，导管下口至孔底的距离控制在25cm～40cm，且导管埋入混凝土的深度应大于等于2m，最大不超过6米。灌注开始后，应连续的进行；灌注过程中应经常用测深锤探测孔内混凝土面位置，及时调整导管埋深，导管的埋深控制在2m～6m为宜，特殊情况下不得小于1m或大于6 m，混凝土坍落度应控制在180～220mm范围以内。
（7）为防止钢筋骨架上浮，避免“浮笼”现象发生，应采取以下措施：
1）适量加大导管的埋深，放慢灌注速度以减小混凝土的冲击力。
2）当孔内混凝土面进入钢筋骨架1～2m后适当提升导管，减小导管埋置深度，增大钢筋骨架下部的埋置深度。
（8）为确保桩顶质量，桩顶加灌0.6m～1m左右的桩头。现场技术人员应根据护筒顶标高计算出砼顶面标高，并向施工人员进行技术交底。
（9）灌注的同时要指定专人负责填写混凝土灌注记录。全部完毕后，拔除钢护筒，清理场地。
钻孔灌注桩水下混凝土灌注过程见如下示意图：
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a 安装导管（导管底部与孔底之间留出300～500mm空隙）；
b 放入隔水球，使其与导管内面紧贴；
c 灌入首盘混凝土；
d 隔水栓落入孔底；
e 连续灌注混凝土，上提导管；
f 混凝土灌注完毕，拔出护筒。
11．凿桩头
（1）桩头部分为浮浆和混凝土的质量不良部分，必须截掉和清除。
（2）混凝土的高度，其表面要超过图纸规定100cm。
（3）凿好的桩头表面要平整且要清除干净。
（4）成桩后，桩顶平面位置偏差要满足规范要求；桩长、桩径、强度不小于设计要求。嵌入承台内桩头和锚固钢筋长度要符合设计要求。
12．混凝土的配合比选择
（1） 施工时，混凝土的配合比设计除了满足设计强度外，还要考虑导管法在泥浆中灌注混凝土的施工特点以及对混凝土强度的影响，施工坍落度控制在180mm～220mm，初凝时间控制在6～8小时。
（2）在灌注到钢筋笼下端1.0m左右时，不能拆除导管，直至灌注高度到4m以上后，才能拆除导管。同时，适当放慢灌注速度，直至混凝土至少埋住钢筋笼4m以后，才能加快灌注速度。
3、施工注意事项
1．钻孔过程中的事故及处理
（1）坍孔
①坍孔的表现特征是孔口冒细密的水泡，孔内水位突然下降，钻机负荷显著增加，出渣量显著增加而不见进尺等。原因如下：
a.泥浆其它性能不符合要求或者泥浆比重不够。
b.支护孔壁压力不够，孔内水头高度不足。
c.护筒埋置太浅，下端孔口漏水、坍塌或孔口附近地面受水浸湿泡软或钻机装置在护筒上由于振动使孔口坍塌、扩展或较大坍孔。
d.在松软砂层中钻进，进尺太快。
e.提住钻头钻进，空转时间太长，旋转速度过快。
f.反循环清孔，泥浆吸出后未及时补浆，清孔后泥浆比重、粘度等指标降低。
g.起落钻头时碰撞泥浆孔壁。
②预防及处理原则：
a.保证钻孔时泥浆的各项指标满足要求。
b.保证钻孔时有足够的水头高度，在不同土层中选用相应的转速和进尺。
c.起落钻头时对准钻孔中心插入。
d.回填砂和粘土的混合物到坍孔处以下1－2m重钻。
（2）钻孔偏斜和缩孔：
①偏斜缩孔原因：
a.钻孔中遇有较大的探头石或孤石，扩孔较大处钻头摆动偏向一方。
b.在粒径大小悬殊的砂卵石中钻进，钻头受力不均或者有倾斜度的软硬地层交界处钻进，或者岩石倾斜处钻进。
c.钻杆弯曲接头不正，钻杆刚度不够，产生不均匀沉陷或钻机底座未安置水平。
②预防和处理：
a.安装钻机时使底座水平，孔位中心、起重滑轮和钻头中心三者在一条竖直线上，并经常检查校正。
b.在有倾斜软硬地层钻进时，采取低速减压钻进。
c.钻杆、接头逐个检查，及时调整。遇有偏、斜孔时，用检孔器检查探明孔偏斜和缩孔的位置情况，在偏孔、缩孔处上下反复扫孔。缩孔、偏孔严重时回填砂粘土重钻。
（3）掉钻
①主要原因：
钻杆接头不良、钻进时强提强扭或疲劳破坏，以及操作不当也易使孔上铁件等杂物掉入孔内。
②预防和处理：
小铁片可以用电磁铁回收利用。打捞钻头应根据具体情况配备打捞钩、打捞叉、钻锥扁钩、打捞活套和偏转钩等设备。除了以上几个重大事故外，在钻进过程中还要注意防止扩孔、钻斜孔、钻杆破裂、卡钻、钻漏等。
2 水下混凝土浇筑事故的预防和处理
（1）导致管道进水的主要原因是：管道出水口底部与孔底距离过大，混凝土掉落不能覆盖管道出水口底部，导致浑水从底部出水口进入，或者第一批混凝土不够。此时，管道应抬高，混凝土混合物分散在孔底，拆除后再灌注。
（2）管道堵塞：在灌注过程中，混凝土不能倒入管道。
①在初浇过程中，管道被水塞卡住，或由于混凝土本身流动性差、坍落度低，混合料不均匀产生离析，粗骨料过大，大雨中混凝土未被覆盖，使混凝土中的水泥浆被冲走，管道接缝漏水，粗骨料浓度造成堵塞等。混凝土在管道中停留时间过长，或者浇筑时间过长，初浇混凝土已凝固，增加了管道中混凝土的下落阻力，使混凝土砌块在管道中。
②预防措施：提前配备备用机械，添加缓凝剂，提高混凝土的力学性能。治疗方法：拔出管子再吸取残渣倒出。
③埋管：不能拆除的管子称为埋管。其主要原因是混凝土内埋管深度过深，应根据混凝土浇筑过程及时提高埋管深度，控制埋管深度。
结语
综上所述，钻孔灌注桩在市政工程得到了广泛应用，对我国城镇化的发展、城市公共交通的建设都起到了积极的作用。作为一项成熟的、应用广泛的技术在现场施工中起到了很大的作用。
参考文献：
[1]《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011