南京长江四桥钻孔灌注桩施工质量控制中的关键施工工艺流程控制

内容提要：本文根据实际施工经验，详细阐述了钻孔灌注桩施工中的质量控制措施及一些事故的应对处理措施。

关键词：钻孔灌注桩质量控制关键流程控制

1、工程概况

南京长江四桥S1标桩号为K20+471.400～K23+169.400，路线全长2698m，主线隧道1座（K20+536～K20+740）,总长204m，主线桥梁1座，为特大桥，桥梁总长2407.2m；设置栖霞互通式立体交叉1处，互通内匝道桥梁4座，分别为R、T、U、S匝道桥，总长1617m；分离式立交1座，桥梁总长60.08m。本标段主线钻孔桩共计8621m，其中直径1.8m的桩304棵共计7337m，直径1.5m的桩64棵共计1284m。匝道、桥台、分离立交钻孔桩直径均为1.2米，共190棵计3946m。其中T匝道50棵；U匝道32棵；G312分离式立体交叉30棵，平均桩长17.58m；穿过的地质覆盖层分别为砂土、粘土、风化岩等，除分离式立交外均为嵌岩桩。558棵灌注桩经小应变检测、超声波检测和钻芯取样全部达标。

之所以取得这么好的成绩，与我们科学严格的管理和丰富全面的业务素质分不开的。在各个关键施工工艺流程的控制上必须有面对各种突发事故的充分思想准备和全面的应对措施，尽量做到防患于未然，将各种隐患扼杀在萌芽之中。下面从施工工艺的几个控制环节和应对措施谈谈笔者的看法和体会。

2、施工测量

测量人员首先根据设计图纸仔细计算、复核本桥所有桩基平面坐标准确无误。然后对各桩位仔细测量放样，认真校核，并留出护桩，妥善保护。钻孔前仔细校对桩位放样，并保护好护桩。

3、护筒埋设

由于桩位分布的地理环境不同，对护筒埋设的长度要求也不一样。对于陆地上的桩位，护筒埋设深度两米左右即可。考虑到本地区雨水多、地下水位高、地下砂层厚的特点，保证护筒内外有足够高的水头压力（护筒应高出地面至少30cm）。对于分部于鱼塘、藕池或其它不良地质的桩位，护筒要尽量穿过淤泥层或不良地质层。护筒设置采用挖坑埋设法，开挖尺寸按比护筒直径大50~60cm控制。埋好护筒后，底部和四周用粘土回填夯实，护筒中心线与桩中心线重合，平面允许偏差50mm，竖直线倾斜不大于1%。护筒采用5mm厚的钢板卷制，并在外侧加焊粗钢筋，以加强其刚度，护筒应耐拉、压，不漏水，护筒直径要比设计桩径大20~30cm，陆地桩护筒直径为2.4~2.5m,水中桩护筒直径为2.6m。对于部分位于水中的桩位（该桥22#、23#墩处于淮河河槽边缘，汛期水深3~8米），采用搭设便桥、下沉钢护筒的方案施工。水上平台搭设完并固定结实后，用全站仪精确放出桩位，然后下沉钢护筒，钢护筒插入土层中至少6米，上部与平台连

结牢固。之后，可使钻机就位。钢护筒由1cm厚的钢板卷制并分段严密焊接而成，并进行加固，保证其有足够刚度；下沉时采用导向架控制并引导护筒在桩孔的正确位置竖直地沉入河床，护筒顶标高高出施工期最高水位1.5~2.0米，钻孔时始终保证护筒内水头高出河水面1.0~1.5米。

4、钻机就位

精确放样及护筒埋设后，再次检查桩位护筒及钻头直径。钻机选择要依据钻机性能，地质特性，钻孔直径，钻孔深度等因素综合考虑。钻孔位置及顺序要合理安排，如计划不好就可能造成停机怠工。钻机就位要保证底座平稳，转盘水平，且使钻机顶部的起吊滑轮缘，转盘中心和桩孔中心三者在同一铅垂线上，在钻进中不应产生位移或沉陷，并在钻进过程中经常检查，发现问题后及时调整，以防斜孔。

在钻进过程中，泥浆控制是成孔工艺中的关键因素，其作用为保护孔壁，悬浮钻渣，保持钻孔进尺正常进行。因此必须严格按照规范的要求控制泥浆的各项指标，并在钻孔过程中，经常检查泥浆指标，及时补充泥浆，根据地质层次的变化及时调整泥浆指标。由于砂层较厚，钻进中易塌孔，应根据上述要求经常检查调整泥浆指标，及时补浆。根据不同的地质层次，采取不同的造浆方案。粘土层钻进时，采用自造浆方法；钻进至砂层时，调整钻进速度，及时添加粘土造浆，保证泥浆指标符合要求，以确保孔壁安全。

钻机在钻孔时，开始钻进时应慢速、减压钻进，在护筒底，淤泥层及其它地质不良地层应放慢钻进速度，防止塌孔，待穿过该区域再正常钻进。对于护筒内泥浆的突然升降要引起足够重视，并采取临时应急措施，待查明原因后采取相应措施。出现这种情况往往由于塌孔或地层出现渗漏，裂隙，溶槽，溶洞等不良地层。采取措施主要有：改善泥浆性能，补浆，回填稳定或低标号砼灌注，粘土加袋装水泥的深沉搅拌等工艺，因故停钻时，钻头应提高适当距离，以防埋钻。

钻进过程中适当控制进尺，注意减压钻进，以避免扩孔、斜孔，并随时检测泥浆指标，以防坍孔等事故发生。钻机因故停钻时，应保持孔内具有规定的水位和要求的泥浆相对密度和粘度。钻孔过程中注意减压慢进，避免斜孔、弯孔和扩孔现象。因故停钻时，应保持孔内具有规定的水位和要求的泥浆指标。钻孔作业应及时、准确填写钻孔记录，注意地质层的变化，在变化处均应捞取渣样，做好记录。现场施工人员经常对泥浆进行检测和试验，不合要求时，随时改正。

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5、清孔

采用换浆清孔法清孔。待钻头钻至设计标高并确认后，即进行清孔。清孔方法为：在确定终孔后，停止进尺，提升钻头距孔底10~20cm空转，并保持泥浆正常循环，以中速将相对密度较低的泥浆压入（比重1.03~1.10），把孔内悬浮钻渣和相对密度较大的泥浆换出。清孔后的沉淀厚度严格控制在设计图纸及规范要求范围之内(此处图纸设计为不大于20cm)，泥浆的含砂率控制在2%以下，粘度17s~20s，相对密度1.03~1.10。安放导管后，再进行二次清孔，确保清孔和灌

注质量。

6、成孔检查

孔径和孔型采用笼式测孔器检查, 按规范要求制作孔规，检测时,将测孔器吊起，使测孔器中心、孔的中心与起吊钢丝绳保持一致，慢慢放入孔内，上下通畅无阻表明孔径大于设计孔径；若中途遇阻则有可能有缩颈或斜孔现象，应采取措施予以清除。孔深和孔底沉淀采用标准测锤检查。每次测孔深前用标定的钢尺复核测绳刻度。

沉放钢筋笼

钢筋笼在制作场内分节制作，现场安装。分节钢筋笼可通过焊接或套筒挤压进行安装连接。钢筋笼的制作要严格按照规范要求，主筋不能弯曲。成孔检查无问题后，方可沉放钢筋笼。待钢筋笼沉放前，在护筒内壁安装4根6米长的导向管导向，确保位置准确，起吊时保持自由垂吊,钢筋笼中心位置必须与桩中心一致,避免碰撞或接触孔壁，以免造成塌孔。为防止钢筋笼上浮，可在钢筋笼上端加焊传力钢筋，使浮力传递到钻机上，防止上浮。同时在灌注过程中，砼达到近笼底处时放慢浇筑速度，同时应使导管下口距钢筋笼底面距离稍大，待砼进入钢筋笼适当高度后，一次将导管下口提到笼底标高以上一到二米，再按正常程序灌注。

8、导管组拼及砼灌注

在钢筋笼沉放完毕后，即可将导管下入孔内。导管在使用前应提前试拼，并经过水密承压及接头抗拉试验。满足要求后编号排放。导管下好后，用导管变径接头及沙石泵进行二次清孔。清孔合格后应尽量立即进行砼灌注。砼灌注开始应保证首批砼数量必须满足导管埋深不小于一米的要求。灌注开始后应连续进行，不得中断，并尽量缩短灌注时间。当气温过高，灌注时间过长时，可在首批砼或全部砼中掺入缓凝剂。现场技术人员应仔细测量，严格计算导管埋深。严防导管埋深过长或过短，一般应控制在二到八米范围内。导管提升应俆徐进行，导管拆除长度尽量均匀一致。灌注到最后时，导管要保持一定高度，以增加砼压力，提高砼密实性。为确保桩顶质量，最后灌注的桩顶标高应高出设计标高0.5m~1m，灌注结束后，拆去导管和漏斗设备，挖除护筒，同时挖除超灌部分，只留20cm高度，高出部分待砼强度达到70%设计强度后用风镐凿除，确保桩头质量良好。

9、钻孔灌注桩的事故处理

钻孔灌注桩因其施工隐蔽性，一旦出现导管漏水卡管等事故，处理不好，就会造成断桩。出现断桩事故后，按通常做法，应先将断桩灌注完毕，然后在断桩两侧补桩。现在，我们又探索出多例改进处理方案，并取得理想效果：

a、钢筋笼埋入断桩无法提出，而内径又比较大的，可通过变小钻头直径，加长桩长的方法，或在断桩处增补加强加劲钢筋，然后重新灌注处理。

b、对钢筋笼埋入断桩无法提出，而内径又比较小的，可通过先钻小直径孔腔（深达钢筋笼底），利用炸药爆破力使钢筋笼周围砼保护层炸裂炸碎。然后提升钢筋笼，重新回填钻孔灌注。

c、对于中上部断桩，距离地面不很深的，可通过加套钢护筒，锤击至断桩位置以下适当距离，然后将护筒内泥浆抽除，将原砼面清除凿毛，重新浇筑。

以上几种方法较传统方法节省了时间费用，保证了工期。同时又不受补桩对空间要求的限制，可根据具体情况加以借鉴采用。下面再介绍一些应急处理方案供大家参考：

事故原因：a、导管拔漏b、堵管

出现以上前一种情形后，应将导管重新插入砼面一米以下，然后用清水将导管内泥浆换出，直止导管内无明显浑浊，接着将潜水泵放入导管（潜水泵外径应比导管内径小，并采取适当措施放入，应使潜水泵不能落至砼顶面或中途卡管无法提出），将清水抽尽并提出潜水泵。然后将和易性较好的砼灌入，只要砼能从导管下口正常翻涌，就可连续灌注，直到完成。不能翻涌的，再考虑其它处理方案。断桩处理完毕后，应通过桩基完整性检测及钻芯取样以检验处理结果，合格后方可使用，否则应采取其它方案处理。若遇到第二种情形，漏斗内的砼下不去，即砼不能从导管下口正常翻涌，此时应使导管反复上下活动（注意不能拔漏导管），看是否能正常翻砼，如若不行，则应提出导管，并清除导管内的砼。若此时孔内已灌入的砼量较少，则应再下入导管并用反循环泵吸出孔底残留的砼渣，然后清孔重新灌注。若孔内已灌入一定量的砼，应按照前一种的方法重新下入导管并用清水泵清出泥浆，然后重新灌注。如果重新灌注不成，则应快速拔除导管，及时提出钢筋笼，重新钻孔灌注。