高速公路特大桥钻孔桩灌注桩施工工艺
摘要：本文主要介绍高速特大桥下部结构钻孔灌注桩的施工工艺和流程，以及在施工过程中容易出现的事故和对它的预防及处理，希望通过本文对钻孔灌注桩的施工有一个更系统，更完整的认识。
关键词：钻孔灌注桩、施工工艺
1、概况
青兰高速邯郸至涉县段，全长75.701Km。特大桥全长1200m，上部结构采用40-30m预应力混凝土连续箱梁，下部结构采用柱式墩、钻孔灌注桩基础，桥面净宽2x14.75m。本文主要简单论述其钻孔灌注桩的施工工艺和注意事项，为施工质量提供保障。
2、施工工艺及注意事项
（1）钻机选型
根据施工特点，结合孔位地质情况，钻进工艺均采用正循环回转钻施工方法施工，选用钻机型号为：回旋钻：GPS-2000型（正循环，配牙轮梳齿钻头）和GPS-1500型（正循环，配牙轮梳齿钻头）。
（2）钻孔施工
1、测量放线：根据设置的施工基线测定桩位，并做好明确的标志，以便在埋设护筒后能简便、准确地校核桩位。
2、埋设钢护筒：钻孔桩φ2000mm桩采用φ2200mm钢护筒，φ1500mm桩采用φ1700mm钢护筒，壁厚δ＝8mm，长度L＝2m。埋设时根据设置的桩位标记准确就位，同时护筒顶端高出地面0.3m以上。
3、泥浆制备
本桥所有桩均采用泥浆护壁钻进，泥浆的性能指标必须满足规范要求，钻孔采用挖泥浆池的方法进行泥浆储备，经现场观察，桥位区表层粘土粘性可进行泥浆自备，并在施工中掺入适量外加剂进行泥浆调节，泥浆性能指标见泥浆性能指标要求见下表：
4、钻孔：用30t汽车式起重机配合钻机就位，钻盘中心对准桩位中心，调平钻盘，准备开钻。开钻时慢速钻进，并调整泥浆浓度，再按正常速度钻进。钻进过程中要加强垂直度观测，以防止钻孔倾斜，并及时调整。钻进过程中，随时监测护壁泥浆浓度，并及时进行调整。冲击钻开 孔时，应采取小冲程，使初成孔壁坚实、垂直、圆顺，能起导向作用，并防止孔口坍塌。钻孔过程中，操作人员必须严格遵守操作规程。
5、清孔验收：终孔后，采用反循环方法清孔。清孔时泥浆相对密度控制在1.10～1.20之间，确保良好的护壁效果。清孔完毕通知监理工程师验收，对桩孔的检测采用自制伞型和双锥检孔器检孔。如发现成孔不直、孔径变小、断面变形并有探头石等，应采取相应措施处理。成孔合格后填写终孔通知单，经监理工程师签认，方可进行下道工序施工。
（3）钢筋笼骨架加工和就位
钢筋笼骨架在钢筋加工场地分段制作，运至现场后吊入孔内，现场条件许可时可在现场加工。钢筋笼骨架在孔口进行接长，为加快施工进度和提高工程质量，钢筋接长采用挤压套筒接头。钢筋笼骨架的接头要错开，必须满足施工技术规范的要求。
根据现场情况，部分桩基钢筋笼骨架加工就近进行加工和就位。
桩基钢筋笼加工好和验收之后，用吊车将其吊入桩孔中进行就位。在吊车的起吊过程中，要注意起吊点的设置，不能让钢筋笼变形。其钢筋笼就位时，先用吊车将第一段钢筋笼吊入孔内，待第一段尾部要进入孔内时，将其固定，接第二段钢筋笼，接好后用吊车将钢筋笼继续往孔内放，依次接第三段等，直至全部钢筋笼就位。最后一段钢筋笼要预先设置挂环，全部钢筋笼就位后要将钢筋笼进行固定。钢筋笼骨架在下放是应注意防止碰撞孔壁，如放入困难，应查明原因，不得强行插入。钢筋笼骨架安放后的顶面标高和底面标高应符合设计要求，其误差不得大于±5cm。
（4）混凝土灌注
在人工挖孔或钻机钻孔的同时，进行砼搅拌楼、料斗、溜槽和导管的准备工作。
当从孔底及附近孔壁渗入的地下水的上升速度较小（参考值小于6mm/min）时，可采取在空气中灌注砼桩的方法。
当从孔底渗入的地下水上升的速度较大（参考值大于6mm/min）时，应视为有水桩，按关注水下砼桩的施工方法进行施工。
导管在灌注砼前要进行灌水试验，以检查其密封性。导管采用法兰西接口的导管，管径Φ20～25 cm。分节长度1.0～3.0m，最下端一节长5.0m。导管还要进行承压和接头抗拉试验。
导管在吊入孔内时，其位置应居中、轴线顺直，稳步沉放，防止卡、挂钢筋骨架和碰撞孔壁。
水下混凝土的坍落度控制在20±2cm，并通过试验确定掺入适量缓凝剂，初凝时间不小于3.0h。采用拖泵式混凝土泵将搅拌好的混凝土泵入导管进行灌注。
灌注首批混凝土时，导管下口至孔底的距离控制在25～40cm，且使导管埋入混凝土的深度不小于1.0m。剪（拔）球灌注开始后，应连续地尽可能缩短拆除导管的间隔时间。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2.0～4.0m。
当砼面接近钢筋骨架底部时，为防止钢筋骨架上浮，采取以下措施：
1、使导管保持较大的埋深，放慢灌注速度，以减小砼的冲击力；
2、当孔内砼面进入钢筋骨架1.0～2.0m，后，适当提升导管，减小导管埋置深度。
为确保桩顶砼质量，桩顶加灌0.5～0.8m高度。同时指定专人负责填写水下砼灌注记录。全部砼灌注完成后，清理施工现场。
3、常见事故的预防及处理
由于地质条件复杂、设备故障、操作人员责任人不强等，钻进时均易造成漏浆、塌孔、埋钻、卡钻、掉钻、断钻杆及成孔倾斜偏位等事故。因此，钻进时应勤观察、勤记录，发现异常，如钻杆抖动、孔内水位突然变化、长时间不进尺等，应及时分析原因，采取处理措施，否则会导致不良后果，严重时会报废桩孔。
①漏浆、塌孔、埋钻
产生原因分析：泥浆性能指标不合要求、停钻时间过长、土体被扰动等。相应处理措施：适当选用高浓度优质泥浆，正循环小冲程（冲击钻）或低压减速（回旋钻）钻进。
采用降低孔内泥浆面，或低比重高浓度的优质化学浆防止漏浆。
塌孔严重时，可采取“护筒跟进”或回填粘土加石灰稳定措施，护筒跟进时需注意控制平面位置及垂直度。
停钻后应及时提起钻头以防埋钻，埋钻处理一般采用自身卷扬机提升或用25t吊提升的方法，提升前用空气吸泥器吸除钻头顶部淤积物。
②卡钻、埋钻、断钻杆产生原因：钻杆质量差、钻杆连结螺栓松动和保险绳未系好造成钻杆折断、掉钻头等；孔中活块等掉入孔内的杂物造成卡钻，当回旋钻滚刀被杂物缠住时亦易卡钻。出现上述情况后可根据不同情况制作相应的打捞工具（潜水配合拴扣等）捞钻头、钻杆，起重机配合。应预防为主，特别是岩洞、软硬不均、倾斜岩层中钻进时，应高度重视。
卡钻处理：反复提升或用冲杆反复松动或借助外力提升（起重机、千斤顶等，潜水配合）。
③钻孔倾斜、偏位产生原因分析：冲击钻的单绳提升、回旋钻的钻机底座不平、钻杆弯曲及接头不正等均易造成钻孔倾斜；因岩面倾斜、强弱风化层中，从而造成孔位倾斜等事故，倾斜大者，直接影响钢筋笼的下放。
预防与处理：提高护筒安装精度，严格调平钻机底座，保证起重滑轮缘、固定钻杆的卡孔和护筒中心三者在同一铅垂线上等是预防钻孔倾斜、偏位的有效措施。吊住钻头在倾斜处反复扫孔可使钻孔垂直。偏位严重者，应回填粘土，密实后再钻进；岩层中偏斜，则采用浇筑低标号砼至偏斜点以上2m再钻进。回旋钻钻进过程中的堵钻、钻杆变形故障，则以预防为主。
4、小结
钻孔灌注桩是目前比较常用的桥梁下部结构，应用比较广泛，其具体的施工工艺和流程还应根据具体的地质资料和现场情况确定。合理的施工工艺和施工流程可以减小施工过程中发生事故的几率，从而避免了材料和工期的浪费，确保工程的施工质量。