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基础钻孔灌注桩技术在润川路新建工程中的应用探究李婧

发表时间：2021/7/26 来源：《基层建设》2021年第14期作者：李婧

[导读] 钻孔灌注桩技术在道路桥梁中的应用，能够提升城市道路桥梁的安全和稳定性能，有较广泛的应用范围

        海奔牛建设工程有限公司
        摘要：钻孔灌注桩技术在道路桥梁中的应用，能够提升城市道路桥梁的安全和稳定性能，有较广泛的应用范围，具有良好的发展空间和应用前景。本文笔者结合润川路新建工程实践，针对钻孔灌注桩施工技术要点展开阐述，以有助于提升建设水平，从而保证道桥工程的质量。
        关键词：钻孔灌注桩；泥浆；成孔；清孔；钢筋笼

        1钻孔灌注桩技术优势
        1.1高性价比、强适用性
        城市道桥基建工程是城市基础设施建设系统工程中的重要一环，是由政府部分出资修建并且以盈利为目的的工程。在建设过程中在确保工程质量的前提下，较低成本的建设方案可以有效减轻政府的财政负担。钻孔灌注桩技术在使用过程中技术操作简单，施工人员易于掌握，施工速度比其他桩基技术快，可以有效缩短工期，降低施工成本节省开支，随着时间的推移，钻孔灌注桩施工技术在道桥工程中应用已经非常广泛，其技术更加成熟。另外钻孔灌注桩技术适用性也非常强，在施工过程其对地质、气候等条件要求不高，在大多数的复杂环境条件中均可运用。
        1.2抗震性能优越
        上海位于长江三角洲冲积平原上，虽然不处在地震活跃带上，但随着上海城市人口的不断增加，人口密度逐渐增大，针对城市基础设施在抗震性能方面的标准也提出了明确的要求和规定。基坑加护技术是在钻孔灌注桩施工过程中引入的有关理念，不仅可以提高基坑与桥梁结构的负荷能力，同时对整体结构的承载能力也有比较大的提升。在施工过程中，技术人员还会根据现场需要增加一些技术措施以提高桥梁的承载力，提高抗震性能。
        1.3承载能力强
        城市人口的增加也会带动城市车辆保有量的提升，上海面向大海，城市内部水网密布，气候温和湿润，雨量充沛，而在施工过程中大部分的桥梁要建造在海床或者河道上；一些特殊天气例如台风以及梅雨等都对桥梁的稳定性提出了严峻的考验。钻孔灌注桩技术是利用钢筋混凝土的方式对基础结构和土体进行加固，来提升基础的承载能力。
        2钻孔灌注桩技术在城市道桥工程中实例分析
        2.1工程概况
        润川路（川黄路～川南奉公路）新建工程位于上海市浦东新区，主体为新建跨浦东运河浦东运河桥。施工主要内容有道路工程、桥梁工程（浦东运河桥〉、排水工程及桥下航道工程。工程总长度465m（K0+785～K1+250），红线宽度35m。主桥为钢拱桥一跨过河，两侧引桥、梯道接顺至地面道路。
        桥梁釆用单幅布置，跨径布置为25.5m+（4x26m）+25.5m+106m+25.5m+（4x26m）+25.5m全桥共计13跨，总长416m。
        桥梁桩基均釆用钻孔灌注桩，桩径包括Φ1200mm、Φ800mm两种。主墩RC06与RC07桩基采用Φ1200mm钻孔灌注桩，共计44根。桩长65m，设计桩底标高-65.0m。桩基主筋釆用HRB400Φ2.5cm钢筋，桩身混凝土则釆用C30水下砼，将3根Φ5.7cm的声测管插进孔底约50cm，并且将长度为1m的管底做成花管当作注浆段来进行使用。
        2.2钻孔灌注桩施工技术要点
        2.2.1施工前准备
        在正式施工之前，要对进场的设备做好必要的保养和维修工作，
        提前沟通确认好运输力量及排污地点，主要是为了保证及时将废浆运送出去。按照施工图纸的设计要求开展场地的测量放样工作，在放样过程中应当完成钢筋定位桩的制作工作，并做好相应标志。
        2.2.2制备泥浆
        在钻孔过程中通常选用泥浆护壁。利用膨润土或者高塑性粘土对泥浆进行配制，应确保其比重介于1.15～1.20，并且粘度应介于18～22s，根据施工过程适时对性能指标进行调整，以满足成孔稳定性的要求。
        泥浆处理设泥浆循环池、泥浆沉淀池和泥浆废储池。循环池的容积应为同时施工钻孔桩体积的2倍；废储池视泥浆外排运输能力定其体积。为避免泥浆影响土路的质量，在泥浆循环的过程中不另外设置次沟，直接在主沟中利用泥浆泵系统开展循环置换工作，全部使用新管作为循环置换施工所需的泥浆管，避免出现漏浆问题，同时还要对施工进行清理，保证其干净整洁。

        图4泥浆循环示意图
        2.2.3护筒埋设
        孔洞开挖时采用人工进行同时完成护筒的埋设，在安装过程中护筒中心桩要尽量与桩位吻合，并确保护筒的顶面与施工的地面保持基本一致。采用粘性土对护筒与坑壁间的空隙进行填实，保证护筒的位置准确以及稳定性，然后对护筒的中心偏差进行重新校正，并且使用水平尺对护筒的垂直度进行校核，确保护筒牢固稳定且水平。护筒埋设长度暂时按照1.4m进行考虑，护筒直径为桩径加上0.1m。

        图5护筒埋设
        2.2.4安装钻机
        安装的钻机必须保证其水平、稳固并且周正。要确保转盘中心、桩架天车以及护筒中心三者要保持在相同的铅垂线上，即应当满足 “三点一线”。施工平台和转盘的水平度都应当采用水平尺进行校正，使得护筒与转盘中心之间的偏差控制在2cm以内。同时保证将钻机平台的底座安置在在比较坚固的地方或者对其采用地板进行垫平，以免在施工过程中钻机平台发生倾斜。
        2.2.5钻进成孔
        选用正循环钻进成孔的方式完成成孔施工。开展成孔工作前要做好充足的准备工作，并且在施工过程中完成相应的原始记录工作。钻机在成孔过程中要保证准确的定位，安置钻机要稳固且水平，对钻机进行定位后，将护筒上口采用钢丝绳挂在钻架的底盘上，同时将开孔通知单填写好，经质检人员的检验并合格后才可以进行成孔。在钻进成孔时钻机塔架头部的滑轮组、钻头以及回转器要从始至终保持在同一铅垂线上，要确保钻头处在吊紧的情况下开展钻进工作。要防止桩径发生扩孔或者缩短对施工质量产生影响，从而保证垂直度符合设计要求。完成成孔作业后，在进行砼浇筑前应当根据设计要求对孔径、孔深、垂直度以及沉渣开展相应的检测工作。
        2.2.6清孔
        需要分二次开展清孔工作。成孔工作完成后应及时进行第一次的清孔工作，一清后的泥浆比重应为1.15～1.2；在钢筋笼下放以及导管安装工作完成后开展第二次的清孔工作。孔底的沉淤厚度应该相应的施工要求，清孔工作完成后泥浆比重应当控制在1.03～1.1，泥浆的含砂率应当小于或者等于2%，沉渣的厚度不能超过10cm。在清孔工作完成后，与有关的质检人员共同检查孔深以及孔底沉渣等情况，及时对成孔进行相应的检测。

        图6清孔作业示意图
        2.2.7制作及吊放钢筋笼
        要按照图纸的要求和规范，选用合适种类、尺寸规格以及型号的钢筋进行钢筋笼的制作。进入施工现场的钢筋确保有出厂合格证。对钢筋的外观也有明确的要求，即钢筋没有裂纹、没有绣坑、不起皮、不存在油污以及死弯等情况。对钢筋的外观进行检查，且验收合格后要按照工程要求抽检每批的试样，并对试样进行拉、弯试验和焊接试验，所有试验符合规定后，再由监理工程师做最后的取样试验，确定合格才可用于钢筋笼的制作施工。钢筋的存放、制作场地必须硬化且采用彩条布覆盖，存放时用大于或等于10cm的垫木垫起，主要是为了防止雨水浸泡锈蚀。
        1）钢筋笼的制作
        加强箍筋圈根据施工要求每隔2m设置一道，在加强箍筋上将主筋布设的位置进行标记，此外在主筋上也将对应的加强箍筋的位置做出标记。完成一根主筋上全部加强箍筋的焊接工作后，进行骨架转动依次焊接所有主筋，再将骨架吊起安放在相应支架上，按照制作工艺要求将盘筋套入并将螺旋筋绑扎牢固，将十字撑加设在加强箍筋圈内，可以防止运输过程中钢筋笼出现变形的情况。
        要确保钢筋保护层的准确，将转动的混凝土垫块架设在螺旋筋上，桩基的保护层垫块直径分别根据实际情况确定，并按照每相隔2m的距离安设一道，架设在钢筋笼的长度方向上，且每道布设对称的四个。
        在钻机进行钻孔的同时，钢筋笼的成形基本完成。必须按照图纸对钢筋进行设计制作，并确保其质量和规格满足工程规范与要求。经过检验且合格后的钢筋笼，才可以用吊车分节放入桩孔内。施工现场连接主筋时采用电焊，接头要按照设计要求进行，保证吊筋的稳定和牢固，避免砼浇灌过程中钢筋笼发生位移并上浮。固定上口时要先在钢立柱上安放井字架，使用桩将四角进行固定，然后完成微调，微调时使用铁塞。若钢立柱下端出现偏差，则需要对钢立柱底采用自制的调节器进行修正，纠正的范围可以达到20cm。
        2）焊接钢筋笼
        钢筋笼焊接的主要施工流程为：首先进行原材料的报检，对其开展可焊性试验，合格后即可完成试焊工作确定相关的焊接参数；然后对焊接设备进行检查，同时做好施工前的准备工作；分节加工钢筋笼、安装声测管，吊放钢筋笼的底节、第二节，并对其进行校正、焊接，做好钢筋笼最后节的定位工作。
        要按照现场的施工情况对钢筋进行焊接前的试焊工作，明确焊接时的各项工艺参数，确保试样的数量与检查验收时每批的抽样数量要求一致。在施工过程中，工作人员要严格按照试焊时确定的工艺参数操作，做好随机抽检，监控焊接的各个施工环节，监理工程师负责检测焊接接头并完成抽样、送检。
        3）吊装
        要采用逐段吊装和逐段沉放的方式对钢筋笼进行沉放，对于已经插入的钢筋笼，使用型钢或者钢管通过其架立筋对该段承托并临时固定。操作吊车控制上段钢筋笼处于临时吊悬状态，对中上下两段并使其在一条直线上，找正主筋位置，并从前后左右方位调整控制其垂直度，期间使用吊坠完成，紧接着进行临时焊接，焊缝长度宜为10d。必要时，焊接需要由多人对称同时进行。
        连接相邻的两节钢筋笼时，钢筋接头需要错开50﹪，错开的长度大于等于35d，且至少在50cm以上。上下连接的两段钢筋笼主筋的轴心需要对齐在一条直线上。按照设计要求在完成钢筋笼的连接作业后，需要对箍筋进行补焊形成一个整体。完成上下两节的对接工作后，承托用的型钢或者钢管需要拔除，然后继续进行钢筋笼的沉放，在沉放过程中需要缓慢进行，以免钢筋笼和孔壁发生碰撞，同时为确保钢筋笼不摇晃，需要在钢筋笼的轴线上安置吊索。
        2.2.8安装声测管
        使用金属管作为声测管，管的内径是规格为中57mm的无缝钢管，每节声测管的长度基本与钢筋笼的长度保持相同，每节声测管间的联接采用螺纹套管，接头保证密封性良好，根据施工要求设计管底标高，采用钢板对底部进行密封，避免漏水，声测管的上端要比护筒口至少高出30cm，将清水注满于管内，使用软木塞将管顶封闭，在钢筋笼的内侧采用铁线将声测管进行绑扎、固定，并保证声测管的位置准确、固定牢靠以及平行顺直。
        2.2.9水下砼浇注
        采用规格为Ф273×10mm的刚性导管对钻孔桩混凝土进行灌注，使用前确保水密试验合格，同时采用T形螺纹的快速接头作为连接。对导管进行水密试验时，其水压应不小于孔内水深静水压力的1.5倍，同时应保证至少为导管壁和焊缝可能承受灌注混凝土时达到的最大内压力的1.5倍。要对每根导管做好检查，确保所有导管干净、通畅，没有漏水孔眼，止水的“O”型密封圈止水性完好，才可进行导管下放工作。
        必须在漏斗底口处设置隔水装置，且保证可靠又严密，同时确保其隔水性能良好且排出顺利。灌注混凝土前需在导管内安设隔水栓塞，待漏斗储满首灌混凝土后，开始“拔球”灌注水下混凝土，拔球后混凝土要连续灌注，不得停顿，保证整桩在混凝土初凝前灌注完成。
        水下砼在浇注之前，要对孔深和沉渣的厚度进行认真的检查，导管与孔底的距离一般在30～50cm之间较合适。为保证砼浇注过程进行顺利，在砼灌注施工之前需要对首批砼方量、埋置深度（≥1.0m）以及导管底部填充的需要做出精确的计算。按照以下公式计算首批砼方量：
        V≥π×D2（H1+H2）/4
        式中：V－首批混凝土灌注时所需数量（m3）；
        D－桩孔直径（m）
        Ｈ1－桩孔底与导管底端的距离，一般为0.4m；
        Ｈ2－导管初次埋置深度（m）；
        在砼浇注的过程中，导管的埋深应满足：在砼内2m以上、6m以内，当砼浇注到钢筋笼的底部时，砼的入管速度需要逐渐减慢，以减弱砼浇注过程中产生的上升顶力对钢筋笼的作用，从而控制钢筋笼的上浮。在对导管提拔前，要先测量砼面的高度，避免因导管拔空而发生质量事故，在对每根桩进行浇注时都要认真完成试块的准备工作，做到妥当的保养和维护，保证对试块进行按期送压。
        在基桩施工过程中，水下砼灌注是一道关键的施工工序，所有的工作人员都要给予思想上的高度重视，开灌之前准备好一切的前期工作，对各项技术措施确保落实并准备充分后才可以开始灌注，一旦开灌就要保证灌注连续，使得灌注过程中的成桩质量符合施工要求。
        要随时对孔内砼面的上升高度做好测量和记录，并通过此数据达到对导管提升与拆除的正确掌握，针对灌注导管，控制其在2～6m范围内进行拔管与埋深。
        3结束语
        综上所述，通过对钻孔灌注桩技术在润川路新建工程实践应用分析，虽然施工技术措施已经非常成熟，但在实际施工过程中还是会出现一些问题，主要是施工人员不按规范施工，导致施工时出现桩倾斜问题，这也要求我们在施工过程中不断加强检查和管理力度，做好相关人员培训，确保按照规范操作，保证质量符合相关的标准，使得城市道路桥梁工程建设能够保质保量的顺利完成。
        参考文献：
        [1]杜路伽，王沙沙.路桥软土路基施工中的钻孔灌注桩技术[J].中国新技术新产品，2021（04）：98-100.
        [2]宋世芬.市政桥梁工程中旋挖灌注桩的应用[J].工程建设与设计，2021（03）：172-174.