陈戈
威海国际经济技术合作股份有限公司 山东省威海市 264200
摘要:和普通钻孔灌注桩施工技术相比，超长钻孔灌注桩施工技术具有穿透力强、施工噪音小、无振动、无泥浆污染、桩基承压能力强、施工效率高、施工成本低，可用于深水基础施工等优点。但是目前该施工技术还有待完善，基于此，本文结合某沿海地区高速公路大桥工程分析了超长钻灌注桩施工准备、钻孔施工、桩基检测、坍孔、钻孔倾斜预防措施，以期为同类工程开展提供技术参考。
关键词:沿海地区；高速公路；钻孔灌注桩施工；复杂地质
西方发达国家早在二十世纪初就开始在高速公路建设中运用钻孔桩，但受技术水平所限，应用范围不广。在1950年代后期，我国的公路建设开始运用灌注桩施工技术，但当时我国施工机械化程度低，只能人工钻孔，现在随着工程施工机械化、自动化水平的提升，灌注桩施工技术技术我国的应用日益广泛。
1项目概况
山东某高速公路桥梁宽度为54.0m。设计荷载为公路Ⅰ级，抗震烈度Ⅵ度。桥梁地处沿海地区、平原地势、工程施工现场低洼泥地分布密集。施工区域是省内年降水量年际变化最大的区域之一。年平均受台风影响2～3次。本项目钻孔灌注桩有φ2.6m钻孔桩75根、φ2.7m 782根、φ2.9m 312根，总计1165根，全部为摩擦桩。钻孔灌注桩混凝土采用C30水下混凝土，通过循环钻成孔，采用水下导管法进行水下混凝土灌注施工
2施工难点
(1)和普通钻孔灌注桩相比相比，超长钻孔灌注桩成孔难度更大。超长钻孔灌注桩直径大且长度长，要求钻机性能强，钻杆刚度大，普通钻机难以胜任；施工工艺要求高；塌孔、缩孔、斜孔风险大、清孔难度大。
(2)混凝土灌注难度大，桩长导致桩底承受较大压力，混凝土难以灌入；灌注管道很长且承压较大，因此需要局部很高的强度和密封性能；混凝土需要局部很好的流动性，且初凝时间长。
2施工准备
（1）做好施工测量，平整场地、确定桩位。在钻孔桩所在位置挖设一个圆形坑，坑深、坑直径均比护筒多0.5m，然后坑底回填一层厚0.5m的粘土并压实，最后埋设护筒。筒中心与桩中心线重叠，坡度不能超过1％、平面误差不能超过50mm；
（2）浆料制备。在钻孔作业过程中要注意清理泥浆沉淀池中的沉淀物和废弃泥浆，运至指定地点固化，以免污染环境。将膨润土与钻孔中的土壤混合，添加外加剂之前要先进行试配，按循环周期加入，并检测泥浆指标，防止超量添加外加剂，搅拌完成的新鲜泥浆性能需符合施工现场的地质环境和施工条件。
（3）钻机准备。根据施工要求和地质环境，桩的最大长度为101m，用GPS-25D反循环钻机。在安装钻机前应该认真检查钻机及配套设施的状态是否正常，做好必要的作业前准备工作。如平整场地、水电供应等。通过起重机吊装钻机，将钻头对准钻孔桩，钻头、护筒顶部中心偏差不得超过5cm。
3钻孔施工
（1）钻孔作业时需遵循隔孔作业的基本原则:钻一孔成一桩，必须跳过相邻孔进行钻孔作业，以防钻孔坍塌或窜孔。进行钻孔之前必须检查施工设备的状态，水、电源供应是否正常，以确保正常作业。
（2）超长钻孔灌注桩施工时易发生塌孔，因此，钻孔时应该用黏度大的泥浆，如果在沿海地区由于潮水影响还需适当增加护筒长度，以提升护筒内的水位。如果出现孔内坍塌，需明确坍塌点，然后用粘土回填至塌孔顶1-2m处或全部回填。
（3）出现斜孔通常是由于钻机水平度不满足要求，钻进时钻机移位，较软底层钻机时出现不均匀沉降。因此，在钻进时应该使用水平尺确保底座水平度满足要求。在倾斜地层钻进时应该合理控制钻进速度以及钻机频率。
（4）扩孔是指实际钻孔直径明显超过设计孔径，扩孔的成因和塌孔相同，缩孔即实际钻孔直径明显小于设计孔径，会导致钻头难以提升，甚至卡住。为避免缩孔，需确保泥浆失水率够小，并定期检查钻头直径，如有明显磨损则必须及时补焊或更换。
（2）钻进前，运行泥浆泵空转，等到部分泥浆入孔后再钻机，孔位需要精准定位。钻孔时需控制好钻进速度和钻进压力，按照“低压低速”的原则钻进，钻进到护筒以下1m时以正常速度钻进。
（3）如果必须进行相邻孔钻进作业，则需要在相邻孔浇筑混凝土作业结束，混凝土强度满足施工要求（不小于2.5MPa）方能开展钻孔作业，钻孔过程应连续不断，如果出于某种原因必须停止钻孔时必须对孔进行加盖保护，应将钻头从孔的底部抬起5m以上，以防止钻机被掩埋。
（4）定期测试泥浆,及时不足流失的泥浆，以确保钻孔中的泥浆稠度，并避免钻孔塌陷和收缩。
（5）当钻孔距离设计高度大约为1m时，需要注意控制钻孔速度、钻孔深度，避免过度钻孔，根据地质勘测数据检查是否应输入所需的基本路线。
（6）如果钻孔深度符合设计要求，请检查孔的深度，直径，形状等，并在报监理人员确认后进行清孔。
（7）钻孔时，备用零部件应交替使用。钻头直径磨损大于2.5cm时必须马上换新钻头，钻孔作业过程中要及时测量钻孔直径，深度、倾斜度，确保各项指标满足施工标准。
4钻孔清理
（1）如果孔深符合施工要求则应第一时间进行清孔处理，防止沉积物沉淀，增加清孔难度。本工程采用二次清孔方法，钻孔作业结束后第一时间清孔，以去除钻渣；孔中设置钢筋笼后马上进行第二次清孔，以调节泥浆比重，减少砂含量，确保水下混凝土浇筑施工顺利进行。
（2）禁止通过加大孔深度的方式代替清孔，如果从孔内泥浆测试值与注入的清洁泥浆接近，且测得的孔底部沉积物厚度在15cm以内时可进行水下混凝土灌注施工。
5钢筋笼布设
（1）用自动滚焊机逐段制作钢筋笼，然后用起重机吊装到钻孔中。
（2）吊起钢筋笼，检查其垂直度和外观，确认符合要求后将其垂直吊入孔中。禁止碰撞孔壁。吊放时要关注孔中水位。如果孔中水位升降异常需立即停止作业，并确认钻孔是否坍塌。
（3）钢筋笼通过衬套连接，确保各段钢筋笼对接整齐，入孔后定位精准，并进行位置固定。
（4）钢筋笼主筋位置焊接四根两辆对称的防浮钢筋，防止灌注混凝土时钢筋笼浮起，其底面高程误差不能超出±50mm。
（5）设置钢筋笼后，将离心泵连接到管线上开展第二次清孔。浇注水下混凝土后，等混凝土初凝再松开钢筋笼固件，避免混凝土粘结力丧失失。
6水下混凝土灌注
（1）灌注前进行清孔作业，确认钻孔符合要求后才能开展混凝土水下灌注施工。本工程使用导管法进行灌注施工，管道直径为300mm，应事先检查管道，进行水密性、拉伸试验，符合设计要求才能使用。超长钻孔灌注桩水下混凝土灌注施工示意图如图1所示。
图1超长钻孔灌注桩水下混凝土灌注施工
（2）水泥为C42.5普通硅酸盐水泥，用量不超过350kg/m3，初凝时间2h以上。混凝土坍落度控制在20-24cm，其强度应比设计强度高出15％-25％。选用中型砂作为细骨料、选用分级良好、最大直径为35mm的砾石作为粗骨料。
（3）安装完灌注导管后，应再次测量孔底沉积物的厚度。如果超出15厘米需再次清孔，直到孔底沉积物的厚度不超出15cm。在确认孔底沉积物符合设计规范要求并正确放置钢筋笼之后才能灌注水下混凝土。
（4）开始灌注时，第一批灌注的混凝土量应满足管道第一埋设深度不小于2.0m的标准。使用锤测绳测量孔中混凝土表面的标高，根据标高调节导管埋设深度，深度控制在2-6m，以防止埋管从混凝土表面脱离。用起重机或塔吊吊起导管，手动拆除并及时冲洗，妥善保存。
（5）灌注施工过程原则上不能中断，拆除灌注导管时要尽量快。为了避免灌注期间钻孔坍塌、收缩，需保持孔中水头高度。
（6）灌注高度应该比桩顶部标高多2.0m，以确保钻孔灌注桩的混凝土灌注施工效果。凿除钻孔桩高出设计桩顶高度的部分，确保钻孔桩头部不存在松散混凝土层。灌注作业结束后应缓慢拉出剩余导管，禁止立即拉出导管。在灌注过程中还要密切灌注坍落度，不允许将不合格的混凝土灌注入钻孔中。
（7）将2或4个直径为18?22mm的钢筋焊接到钢筋笼的顶部，通过圆环状钢筋固定在护筒顶部的枕木上。用钢筋焊接成圆形钢筋网置于孔的底部，将四个钢条焊接到钢筋网与钢筋笼下端。灌注混凝土压住钢筋网以防止钢筋笼漂浮。如果混凝土顶部距离钢筋笼下端约1m，则可以降低灌注速度以降低混凝土施加在钢筋笼上的最高压力，混凝土的最高压力也可能会受到钢筋笼重量的影响，待钢筋笼底部深入混凝土4m后，可以以正常速度灌注混凝土，以防止钢笼漂浮。
结论
综上所述，沿海地区高速公路桥梁钻孔桩施工受到潮汐范围、风力、波浪、洋流等因素的影响，导致其施工难度较大。本文基于沿海地区超长钻孔灌注桩施工实践总结了钻孔灌注桩施工前期准备，钻孔平台的设置，钢筋笼的处理和安装、水下混凝土灌注以及桩基检测技术要点，为今后类似的工程施工提供借鉴。
参考文献
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