高速公路钻孔灌注桩施工质量控制_李磊.pdf

144工程机械与维修CONSUMERS&CONSTRUCTION用户施工0 引言钻孔灌注桩基础凭借其承载力高、适应性强等优点，在公路桥梁建设领域得到了广泛的应用。目前，国内外的学者对钻孔灌注桩各方面的研究已有了较为丰富的成果。罗春旺1结合某桥梁工程对钻芯法辅助以孔内摄像技术的应用进行介绍，并对钻芯灌注桩存在的质量缺陷进行原因分析。王远哲2以清远市城西大道改造工程新建城市桥梁为研究对象，着重分析岩溶地区溶洞对冲孔灌注桩基施工可能造成的影响，针对实际情况制定出科学的优化方法，并对桩基施工的安全性、施工质量、施工工期及施工成本等方面的影响因素展开分析。研究结果表明，通过回填片石、黄泥，使用钢护筒施工技术可以有效解决溶洞桩基施工过程中所面临的技术难题。熊彩凤等3对传统注浆喷头进行优化设计，验证新型注浆喷头的工程适用性。通过室内模型试验，对不同注浆喷头的模型桩基进行静载试验以及开挖观测，从承载特性和浆液扩散 2 个方面综合对比分析新型注浆喷头的注浆加固效果。薛振年等4为研究桩侧-桩端联合压浆技术对黄土地区桥梁灌注桩桩基承载特性的影响，基于传统压浆装置,开发出新型桩侧-桩端联合压浆装置。通过对 3 根不同压浆方式的模型桩开展室内模型试验，分析不同压浆方式下各模型桩承载力、轴力、侧摩阻力变化曲线，评价新型联合压浆装置的压浆效果，并在静载试验后开挖模型箱，获得浆脉的分布情况，分析浆液在黄土中的扩散规律，探究联合压浆技术对黄土地区桩基承载特性的提升机理。常聚友等5利用反射波法对桥梁灌注桩的桩底特征进行检测研究。康银庚等6以杭绍台高铁项目为工程依托，为了研究硅藻土层中灌注桩的成孔方法，开展了灌注桩成孔方法现场试验。分别采用冲击锤锤击成孔、旋挖干钻成孔和旋挖泥浆护壁成孔三种方法进行施工，对 3 种方法的成孔质量进行分析对比。综上所述，目前对于桥梁灌注桩的研究已十分丰富，但研究多针对桥梁桩基的前端设计和后端检测，对于施工经验总结仍然缺乏，对于复杂工程情况下的施工经验则更少。本文以濮阳至卫辉高速公路为依托，在全面解析工程重难点及地质特点的情况下，聚焦钻孔灌注桩施工，详细阐述此类施工关键技术以及优化分析，并据此提出常见问题及质量控制措施，为项目成功建设奠定基础，对今后类似工程提供重要参考和借鉴。1 工程概况1.1 工程基本状况拟建项目在 K61+869.429 处与既有京广铁路相交，道 路 设 计 线 与 京 广 铁 路 下 行 线 交 点 处 的 铁 路 里 程 为K570+975.543，两线夹角为 89，上跨京广铁路立交桥。卫辉连接线在公路里程桩号 K60+127.69 处与京广高铁交叉，交叉点处为京广高铁卫辉卫共特大桥。京广高铁桥梁为 24m 简支梁桥，由于道路总宽度为 25.5m，且与京广高铁斜交（交角为 84.9），不满足整幅下穿京广高铁卫辉卫高速公路钻孔灌注桩施工质量控制李磊摘要：目前对于桥梁灌注桩的研究，多针对桥梁桩基的前端设计和后端检测，对于施工经验总结仍然较为缺乏，对于复杂工程情况下的施工经验则更少。濮阳至卫辉高速公路项目上跨京广铁路、下穿京广高铁立交桥，桩基施工条件复杂。在全面解析工程重难点及地质特点的情况下，聚焦钻孔灌注桩施工，详细阐述此类施工关键技术以及优化分析，并据此提出常见问题及质量控制措施，为项目成功建设奠定基础，对今后类似工程提供重要参考和借鉴。关键词：高速公路；钻孔灌注桩；施工工艺；质量控制（中铁十八局集团第一工程有限公司，河北保定 072750）CM&M 2023.01145共特大桥，拟采用分幅下穿京广高铁卫辉卫共特大桥方案。在连接线左、右幅外侧及左右幅间，各修建 4m 宽高铁养护道路。道路采用 15cm 厚 C30 混凝土路面。该 工 程 上 跨 京 广 铁 路 部 分 采 用340m 装配式预应力混凝土小箱梁，桥梁斜交正作，道路采用整幅跨越京广铁路，桥梁全宽 27.2m，全桥桥长128.0m，桥梁平面处于半径 1500m 的圆曲线和缓和曲线上，桥跨正交布置。桥下最小净空 8.579m，桥梁外缘距离接触网支柱最小距离 6.64m。桥墩墩柱外缘距离京广铁路上、下行线中心线最小距离16.39m。桥墩采用柱式墩，柱径1.6m，柱顶设盖梁，盖梁高 1.8m，左右幅盖梁断开设置，单幅宽 12.15m。基础均采用为钻孔灌注桩基础，桩径为 1.8m。桥台采用肋板台，肋板宽 1.2m，肋板下设承台，承台厚 2.3m。桥墩中心线与线路中心线径向成90正交布置。下穿京广高铁部分采用“U”型槽形式，左、右线“U”型 槽 全 长 均 为 60m，分 三 节 施 工，每 节 长 均 为20m，底板厚 0.6m，两侧设 HA 级护栏。左、右线“U”型槽结构宽度均为 12.45m。右线“U”型结构与铁路的交角度为 84.9，铁路交叉里程为 K593+149.410。左线“U”型结构与铁路的交角度为 84.3，铁路交叉里程为K593+173.990。1.2 工程特点下穿高铁线路，拟建道路与既有铁路净距较小，施工安全风险高。“U”型槽均采用斜交正做。右线“U”型结构与铁路的交叉角度为 84.9，道路交叉里程为 K60+127.69，铁路交叉里程为 K593+149.410。右线“U”型槽结构边缘距离京广高铁卫辉卫共特大桥 1078 号、1079 号桥墩承台边缘的最小距离为 1.42m，结构基础底比 1078 号桥墩承台项的高程高 0.411m。左线“U”型结构与铁路的交叉角度为 84.3，道路交叉里程为 ZK60+130.52，铁路交叉里程为K593+173.990。主线左线“U”型槽结构边缘距离京广高铁卫辉卫共特大桥 1079 号、1080 号桥墩承台边缘的最小距离为 1.40m，结构基础底比 1080 号桥墩承台顶的高程高 0.456m。高铁桥下路面最小净空 6.26m。养护通道在“U”型槽左、右幅外侧及左右幅中间设置，道路宽 4m。具体交叉形式见图 1所示。上跨京广铁路营业线，1#、2#墩下部结构距离既有线较近，上部结构采用架桥机架设预制安装法施工，施工安全风险高。1.3 工程重难点及控制要点根据对设计情况的综合分析，从工期控制、施工技术复杂程度、施工条件等方面，确定控制工程为上跨京广铁路桥梁临近既有线 1#、2#墩下部结构施工及架梁施工，重难点为涉铁工程的安全防护及涉铁工程的协调工作。本标段控制工程分析如表 1 所示。图1“U”型槽结构平面北京广州表 1 本标段控制工程分析名称工程量概况特点桩基476m基础均采用为钻孔灌注桩基础，桩径为 1.8m，1#长度为 57m4 根，2#长度为 62m4 根桥梁外缘距离接触网支柱最小距离 6.64m，桥墩墩柱外缘距离京广铁路上、下行线中心线最小距离 16.39m，施工期安全风险大；桩基基础、桩柱式墩台及盖梁施工工期长墩柱8 根桥墩采用柱式墩，柱径 1.6m系梁4 座尺寸为 5.8m1.2m1.5m，与柱桩一同浇筑盖梁4 座尺寸为 12.15m2.2m1.8m箱梁架设施工340m8 片上部结构采用装配式预应力混凝土箱梁，梁高 2.2m上部结构采用架桥机架设安装法施工，跨越营业线施工风险较大146工程机械与维修CONSUMERS&CONSTRUCTION用户施工1.4 工程地质条件下穿京广高铁卫辉卫共特大桥，桥位区属于倾斜山麓冲积平原地貌，地形较为平坦开阔，地势稍起伏，地形地貌条件较简单，桥区地面标高约 66.066.6m 左右。上跨京广铁路，处于卫辉市，地面平坦开阔，项目所经过区域属典型平原区地形的特点。根据地质调绘及勘探，在勘探深度内，地层岩性上部为第四系上更新统冲积粉质黏土、砂质胶结层，下部见第四系中更新统粉质黏土、砂质胶结层。2 钻孔灌注桩施工工序优化分析铁路侧桩基采用旋挖钻机，施工前将原地整平压实后钻机直接就位钻孔。2.1 钻孔灌注桩施工成孔机械方法的比选研究在实际钻孔施工过程中，施工场地的水文地质条件存在着很大的不同，针对不同的水文、地质条件选择适合的成孔机械，通过三种机械施工原理的不同，对三种施工常见的成孔机械的性能进行对比分析。2.1.1 旋挖成孔法与冲击钻成孔法冲击钻成孔法的钻头是用钢丝绳进行牵引，施工中利用钻头自由落体产生的强大冲击力，为此很容易出现钻头掉落以及桩孔出现倾斜等现象。采用旋挖成孔进行钻孔施工，比采用冲击钻成孔稳定性更好。冲击钻成孔法由于施工工艺的限制，作业时会产生较大噪声。而采用旋挖成孔法施工，施工现场较整洁，噪声较小，适用于市区中心或者住宅楼较多的居民区。2.1.2 旋挖成孔法与正循环成孔法采用正循环成孔法施工时，泥浆在循环以及上升到孔口的速度很慢，由此使得正循环成孔法成孔效率大大降低。采用旋挖成孔法施工效率要远远大于正循环成孔法施工的效率。同时正循环成孔法在施工时，泥浆需要不断地循环使用，泥浆的处理工作难免会使施工现场不整洁。而采用旋挖成孔法施工时，施工现场则较为整洁。2.1.3 旋挖成孔法与反循环成孔法旋挖成孔法适用广泛，适用于各种地层。而反循环成孔法需要在一定静水压力的前提下，才可以进行钻孔施工，施工场地受限。同时反循环成孔法在施工时，泥浆需要不断地循环使用，泥浆的处理工作难免会使施工现场不整洁，采用旋挖成孔法施工时，施工现场更加环保。2.2 钢筋笼施工2.2.1 钢筋笼制作场地的准备钢筋笼制作场地设置在钢筋加工场，修筑钢筋笼台座，各台座间距不宜大于 2m，台座上横梁采用枕木或钢结构。2.2.2 钢筋笼制作、吊装钢筋骨架的保护层，按竖向每隔 2m 设一道，桩径的横向圆周设置 4 个。2.2.3 钢筋笼加工一是钢筋笼的分节及下料。钢筋笼主筋采用双面搭接焊，钢筋笼内采用单面搭接焊连接方式连接。双面焊接长度 5d，单面焊接长度 10d。二是钢筋笼的制作。钢筋笼制作采用分段加劲筋成型法制作，制作时确保主筋与加劲筋互相垂直、不变形。三是钢筋笼骨架存放。钢筋笼分段制作完成后，存放在平整、干燥的场地上。分节分类编号，钻孔完成前应进行钢筋笼验收。四是钢筋笼吊放。下放钢筋笼的同时安装声测管，灌水进行检查，以增强声测管抗压能力，方便桩基检测。灌水检查合格后，将声测管顶端焊接封堵钢板密封。2.3 钻孔桩施工工艺流程钻孔灌注桩施工程序示意图见图 2 所示，钻孔灌注桩施工工艺流程见图 3 所示。其中关键工艺主要包括桩基施工图2 钻孔灌注桩施工程序示意图设置护筒安装钻机，钻进钻挖终了，第一次清孔孔壁测定插入钢筋笼插入导管第二次清孔灌注混凝土，拔出导管拔出护筒a b c d e f g h iCM&M 2023.01147前，采用全站仪、经纬仪测定桩孔位置，并埋设孔位护桩；孔口护筒采用 46mm 厚钢板制作，内径比桩径大 10cm；护筒埋设竖直准确，护筒中心与桩位中心偏差小于 20m。3 钢筋笼偏位及下沉处理措施3.1 桩基钢筋笼偏位原因桩基钢筋笼偏位原因包括：用测量仪器放好桩位后，在埋设护筒和钻机就位过程中，施工人员或机械触碰到桩位，造成桩位偏差。钻机施工中发生倾斜，虽然顶部桩位正确，但下部偏差会超过规范要求。钢筋笼外侧定位筋加工安装不规范，导致钢筋笼偏位。3.2 钢筋笼偏位的预防处理措施桩基位置放样后，在钢护筒周围引出护桩，用混凝土把护桩固定牢固，防止护桩偏移。在施工过程中，经常对桩位及护桩位置进行校核，发现检查及时通知队伍进行调整，同时调整护桩位置。在钻机钻进过程中，需保证桩的倾斜度小于 0.5%，为此技术人员需要用经过校准的水准尺检查转盘的水平度，用垂球或全站仪检查钻杆的垂直度。钢筋笼下放安装时需用垂球进行校正，直到误差小于 20mm再焊接定位于钢护筒上。钢筋笼周围的定位筋需安装准确，以保证钢筋笼与桩孔的位置准确。4 结论本文以濮阳至卫辉高速公路上跨京广铁路、下穿京广高铁立交桥涉铁工程为依托，在全面了解工程重难点及地质特点的情况下，聚焦钻孔灌注桩施工，详细阐述了钻孔灌注桩施工关键技术以及优化分析，主要得到以下结论：拟建项目下穿高铁线路，拟建道路与既有铁路净距较小，施工安全风险高；同时上跨京广铁路营业线，1#、2#墩下部结构距离既有线较近。控制控制中桩基不可或缺，基础均采用为钻孔灌注桩基础，桩基基础、桩柱式墩台及盖梁施工工期长。针对不同的水文、地质条件选择适合的成孔机械，对三种施工常见的成孔机械的性能进行了对比分析。针对此类桩基施工常见的钢筋笼偏位及下沉处理措施进行单独分析，提出了对应的质量控制措施以供类似工程参考。项目成功建设完成并通过验收，证明了本文所述施工技术要点及质量控制措施有效。参考文献1 罗春旺.桥梁灌注桩钻芯法检测过程中常见的质量问题及原因 分析 J.黑龙江交通科技,2022,45(6):116-118.2 王远哲.岩溶地区城市桥梁灌注桩施工关键技术及实例分析J.工程技术研究,20227(2):78-79.3 熊彩凤,徐甫,冯泓鸣,等.黄土地区桥梁灌注桩桩端后注浆优 化室内模型试验研究 J.铁道科学与工程学报,2022,19(6):1585-1593.4 薛振年,冯泓鸣,任晨宁,等.黄土地区桥梁灌注桩桩侧-桩端 联合压浆模型试验 J.长安大学学报(自然科学版),2021,41(6):19-28.5 康银庚,高磊,罗易,等.硅藻土地区桥梁灌注桩成孔测试研究 J.防灾减灾工程学报,2021,41(2):335-342.图3 钻孔灌注桩施工工艺流程图施工准备桩位放线埋设护筒钻机就位钻进、掏碴清 孔成 孔 检 查安放钢筋骨架下 导 管灌注水下混凝土拆、拔护筒孔口围护基桩无损检测清孔、灌注混凝土前准备工作护筒制作修整制 泥 浆泥浆净化测量孔深、斜度导管制作、检验、维修制作混凝土试件试件养护钻机移位桩位复测安装清孔设备钢筋骨架制作配制混凝土灌注标高测量