在水利工程中, 经常会遇到修建跨河桥工程, 而桩基础又是桥梁设计中最常用的一种施工方法。近年, 笔者在工作中遇到的几个工程均采用了钻孔灌注桩的施工。下面简要介绍桥基钻孔灌注桩的施工工艺, 具体流程见图1。

1 前期准备工作

(1)认真读图, 熟悉桩的参数, 结合实际情况编制施工方案。

(2)在编制施工方案前熟悉工程地质和水文地质资料,查明并作好地下障碍物的拆迁工作, 以确定钻孔顺序、施工方法和选择机具设备。

(3)场地平整。钻孔灌注桩工程, 应创造条件在陆地上施工。在基坑中施工时, 要挖除表面过于软弱的泥层。对空中架设物或地下埋设物予以清除或妥善处理。注意做好泥浆、钻渣和废水的排除。场地平整的高度及范围应根据地形、施工水位、桩顶标高、施工需要等因素考虑。

(4)构筑钻机平台。钻机平台可以根据孔方式的不同因地制宜通过填土、铺砂石、垫道板、枕木或铺设轻轨等多种措施来构筑。钻机平台应略高于周围场地。若在水上、陡坡或过于软弱的地基上施工时, 应当筑岛或搭架栈桥。

(5)埋设护筒。为了保护孔口, 隔离地面水, 形成孔内水头和定位导向, 钻孔灌注桩孔口必须埋设护筒。

(6)桩位放样。在平整好的场地上, 依据已测定的桥位中线将基桩钻孔位置定出放样桩与控制桩, 布设并牢固。

(7)根据土质、桩径、桩长选择钻具和钻孔方法。钻孔方法选择:①正循环回转钻。适用土层为黏土、粉土、砂、含少量砂卵石的土、软岩。主要特点是在黏土和砂土中钻进速度快, 孔型规则, 可用于长桩施工。②反循环回转法。适用土层为轻亚黏土、亚黏土、砂、含少量砾石的土、软岩。主要特点是钻进速度快, 抽渣能力强。但泥沙泵磨损快,有时卵石堵塞管路。③冲击钻。适用土层轻亚黏土、亚黏土、砂卵石、卵石、漂石以及软硬岩石。主要特点是适用范围大, 是克服坚硬地层和多种地层交错的好方法, 对地层有挤密作用, 在软土层中较其他钻孔方法效率低。④冲爪锥。适用土层为淤泥、腐殖土、密实黏土、砂、砂砾卵石；主要特点是设备简单、操作方便, 在松散地层和地下水低的情况下功效高。孔径大于1m和孔深大于20m时, 功效低、噪音大。⑤人力大锅锥。适用土层为轻亚黏土、亚黏土、砂、含少量砂砾石的土。主要特点是机具简单, 适用交通不便、缺少钻孔机械和动力而桩长不大的情况, 使用人力多, 劳动强度大。⑥水冲钻。适用土层松软黏土、砂土。主要特点是设备简单, 操作方便, 在松散地层中功效高, 不适用于砂砾石层。

2 钻孔施工工艺

2.1 埋设护筒

钻孔前应在测定的桩位, 淮确埋设护筒, 护筒定位时应先对桩位进行复核。然后以桩位为中心定出相互垂直的十字控制桩, 使十字中心与桩位中心一致, 用以固定钻孔位置隔离地面水提高井内水头以增大井内的静水压力;稳定孔口土壤和保护孔壁不坍以利钻孔工作进行。

(1)护筒内径应比桩径稍大, 一般大于设计桩径15-20cm。

(2)护筒在构造上必须坚固、耐用、轻便、不漏水。

(3)护筒埋入土中深度, 在砂土中不宜小于1m, 在黏性土中不宜小于0.5m。护筒内的水位应高于地下水位1.0-1.5m, 护筒顶面必须高出地面施工水位, 筒底要穿透冻层。

(4)护筒就位后, 用黏土分层夯填牢固, 填土时每一层对称夯打。在分层夯实时要检查护筒底中心位置和垂直度, 发现偏差立即纠正。

2.2 钻机就位

(1)护筒埋好经检验位置无误后, 将钻机就位, 钻机就位要保证平正稳固, 确保施工不发生倾斜、移动。为准确控制成孔深度, 在桩架上应设置控制深度的标尺, 以便在施工中进行观测记录。钻标卡孔与护筒中心必须在一根竖直线上, 以保证钻孔的竖直方向。

(2)孔口周围必须有良好的排水系统, 确保钻机处地面不受水浸泡, 以维持机身平稳, 确保桩位准确。

2.3 泥浆制拌

(1)在砂性土层或砂卵石层河床中钻孔, 必须用泥浆护壁。泥浆护壁使用的黏土, 一般要求塑性指数大于17,泥浆比重采用1.1-1.25。

(2)开钻前, 要准备