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转轮车间砼灌注桩施工方法
马伟利

1、工程概况：
小浪底蓼坞转轮检修车间位于小浪底8#公路以南的原二标营地内，其基础采用砼桩基，主体结构为单层预制砼排架结构。
转轮检修车间设计为一组群桩，总数96根，其中φ600mm桩16根，φ700mm桩80根，设计桩长14m，施工中根据现场实际情况进行了调整，最大桩长达到16.0m。
2、工程特点：
转轮检修车间桩基穿越地层主要为第四沉积层，根据地质资料，从地表到桩底揭露依次为：回填土石层、粉质粘土层、粘土层、砾质土层、粉质粘土夹粉细砂层、砂卵石层，其厚度1~3m不等，设计桩端持力层为砂卵石层，桩基设计类型为端承摩阻桩，具有较高的承载力。
桩基孔通桩灌注C25水下砼，上部10m配置钢筋，钢筋绑孔为笼形，主筋为φ14螺纹钢，箍筋为φ8mm圆钢。
3、施工方案与方法：
3．1施工方案：
由于转轮车间施工工期较紧，桩基必须作试验桩，验证地基的承载力，以便为设计提供数据，进行工程桩的设计参数的调整。在具体施工中，为节省工期、提高工效，在征得设计及现场工程师同意的前提下，试验桩结合工程桩进行，这样最大限度地节约了工期，控制了成本，实践证明，取得了一定的成效。
在施工中，采用冲击钻成孔工艺，选用CJ-2型钻机，配备十字型钻头冲击钻孔，泥浆护壁，反循环清孔，16 t吊车配合下放钢筋笼，使用φ200mm导管灌注砼，成桩工艺过程见下图：

钻孔灌注桩施工工艺流程图
三通一平
施工准备
技术与材料准备
测量放线
泥浆系统形成
钻机定位
埋设护筒
钻进
清孔与验收
安放钢筋笼
钢筋笼制作
隔水塞制作
下放导管
二次清孔
灌注砼
砼制作与运输
取样送检
资料整理
养护
下一桩孔
凿截桩头

3．2 主要施工设备配置：
根据所选定的施工方案，主要施工设备见下表：
表一 主要施工设备表

序号
名称
规格型号
数量
备注
1
冲击钻机
CJ-2
5台

2
泥浆泵
15kW
3台

3
吊车
16t
1台
吊放钢筋笼、吊运砼
4
灌注导管
φ200mm
2套

5
砼运输车
6m3
2辆

6
全站仪
TC1800
1台

7
载重汽车
8t
1辆
运送钢筋笼

3．3 主要施工方法：
3．3．1 成孔工艺：
成孔工艺包括测量定位、钻机等设备安装与固定、钻机选型、护筒埋设、冲洗液类型、循环方式、清孔及成孔质量检查和成孔的主要技术措施。
（1）测量定位：利用工程师提供的控制点坐标，根据施工图纸放出孔并进行复核校检，当孔位复核校检无误后，将孔中心位置十字形引出到一个平面内，避免开孔后，孔位位置失控，孔位中心位置偏差按设计要求控制在10mm内。
（2）设备安装与固定：包括钻机、钻塔、泥浆泵的安装。钻机安装前清理出长x宽为6x5m的钻场，钻场应经过平整。CJ-2型钻机的主要技术参数见表二所示。其他的辅助设备布置紧靠钻场，安装稳固。
表二 CJ-2型钻机技术参数
序号
钻机性能
技术参数
1
钻孔直径
0.5~1.2m
2
钻孔深度
≤25m
3
额定钻头重量
1.5~2t
4
主电机型号
Y280S-4，75kW
5
主机重量
8t
6
排碴方式
捞碴筒排碴
7
主卷扬机提升速度
25m/min
8
主卷扬机提升能力
50kN
9
整机运输尺寸（不含钻塔）
（长x宽x高）2.8x1.5x2.2

（3）钻头选型：根据不同地层，选用不同型式的钻头。回填土、表层土层选用十字形筒状钻头；砂卵石层，如十字型钻头钻进效率低可选用硬质合金牙轮钻头，所有地层均使用冲击钻进方法。
（4）护筒埋设：在回填土石层钻进，孔口需埋设护筒，护筒埋设可人工挖孔或采用钻机钻进。护筒可控制桩位，导正钻具，防止孔口和孔壁坍塌。护筒使用4~6mm厚的钢板制作，每节长度1.0~2.0m。护筒内径大于钻头直径30~40cm，护筒顶部宜高出地面30cm。
（5）冲洗液类型：在复杂地层中钻进，采用的冲洗液为泥浆。对于回填土，特别是未经碾压的回填土石碴，钻孔孔壁极不稳定，使用泥浆作冲洗介质，可起到保护孔壁稳定、减小钻进阻力、悬浮钻碴的作用。开孔时，泥浆相对密度宜控制在1.1~1.2。砂卵石及回填层中，宜控制在1.2~1.4，泥浆粘度以18~25s为宜。
（6）循环方式：冲洗液的循环方式为人工投粘土、注水、沁浆泵抽废浆至回浆槽中，然后排入沉淀池内。
（7）清孔：钻孔到设计孔深后，停止进尺，进行清孔。清孔采用抽浆方法，抽浆清孔比较彻底，但孔壁易坍塌的钻孔使用抽浆法清孔时，操作要高度注意，防止坍孔。清孔后，孔底沉碴厚度不大于100mm。
（8） 成孔质量检查及成孔的主要技术措施：钻孔完成后，立即检查成孔质量，并填写施工记录，使用30m测绳量测孔深，当孔深合格后，使用柱形试孔器测孔径，并校测孔位中心。钻孔灌注桩成孔质量允许偏差见表三所示。
表三 钻孔灌注桩成孔质量允许偏差
序号
项目
允许偏差
1
孔的中心位置
单桩≤10mm
2
孔径
不小于设计孔径
3
倾斜度
直桩：小于1/100
4
孔深
不小于设计孔深
5
孔内沉淀厚度
不大于设计或规范规定
成孔的主要技术措施：一、护筒的稳定与垂直度影响到钻孔的稳定与垂直度。因此，护筒要通过连杆焊接到钻机底座。二、泥浆的性能与上反流速对孔壁稳定与钻速起重要作用，施工时要即时量测泥浆性能，合理调整泥浆性能，从而提高钻速等。三、注意观察钻头形状，量测钻头直径，发现缩径时，及时对钻头进行修复。
3．3．2 钢筋笼制作与安装：
转轮车间桩基孔由于孔深较小，一般约14m，且钢筋笼长度仅10.5m，因此钢筋笼整段制作，使用16t吊车吊放入孔。
a. 钢筋笼的制作：
① 钢筋笼所用钢筋规格、材质、尺寸要符合设计要求；
② 制作前对所有材质进行抽样试验，确保使用合格的原材；
③ 制作偏差应符合规定：主筋间距允许偏差±10mm，钢筋笼直径允许偏差±10mm，钢筋笼长度允许偏差±50mm，箍筋间距或螺旋筋螺距允许偏差±20mm。
④ 根据设计图纸及设计要求计算用料长度，将钢筋调直，切割好后，按要求绑扎成形即可。
b. 钢筋笼的安装：
钢筋笼制作好后，用8t东风车运至工地。钢筋笼安装使用16t吊车放入孔内，吊放之关，在箍筋处焊2~3个吊点，距孔口1m左右。下放钢筋笼时，应防止碰撞孔壁，如果下放困难，应查明原因，不要强行下放。一般采用正反旋转，慢起慢落数次逐步下放。
钢筋安装时，要注意钢筋笼的保护层厚度，保护层厚度允许偏差水下灌注砼的桩为±10mm。下放钢筋笼时，要保证钢筋笼中心与钻孔孔位中心复合，使钢筋笼四周保护层均匀一致。
3．3．3 混凝土灌注：
在造孔、清孔及钢筋笼安装完毕后，开始砼灌注。灌注中选用φ200mm导管，导管单根长2.6m，尾管长4.0m，部分管长1.0m。导管为快速接头，丝牙连接。在导管顶部设置储料斗，储料斗底部通过丝牙与导管连接。导管吊放时，位置应居于孔中，轴线顺直，稳步慢放，防止卡挂钢筋笼和碰撞孔壁。
导管下入孔中的深度和实际孔深必须严格量测正确，应使导管底口与孔底的距离保持在0.3~0.5m左右，以能顺利放出隔水塞和砼为度。隔水塞采用水泥和砂制作，直径比导管内径稍小10~15mm，隔水塞在砼开始灌注进起职责水作用，保证初灌砼质量及首批砼灌注量。用8#铁丝将隔水塞悬吊在导管内，初始位置应与导管内的水面平齐，志管和储料斗中备足了初存量后，将铁丝剪断，第一批砼推动隔水塞。将志管内的水或泥浆压出导管，隔水塞落到孔底，大部分砼冲出导管并能将导管底口埋深1m或1m以上。

砼灌注过程中，应控制导管埋深，导管插入深度对砼的浇筑质量密切相关，连续灌注进埋深不宜小于2.0~4.0m，灌注过程中，随时用重锤测绳量测液面和砼面高度。
灌孔内的砼要满足以下要求：①砼拌合物要有较好的流动性，坍落度控制在案18~22cm；②砼要有一定的粘聚性和较小的泌水率；③砼要有一定的容重，砼靠自重灌注，靠重力和流动性密实，要求容重大于23~24KN/m3；④坍落度随时间损失小初凝时间长，其初凝时间至少要大于灌注时间的2倍，坍落度拌完1小时后能保持在15cm左右。
砼灌注过程中，要注意如下事项：
（1） 灌注砼是钻孔灌注桩的重要工序，只有在成孔和清孔质量合格，钢筋笼安装符合设计要求后，才可以开始灌注工作。
（2） 首批砼灌注正常后，应紧凑地、连续地不断进行灌注，严禁中途停止，灌注中，要保持导管的合理埋深。
（3） 在灌注过程中，当导管内砼不满，导管上段有空气时，后续砼要徐徐灌入，不可整斗地灌入漏斗和导管，以免在导管内形成高压气囊，挤出管节间的橡皮垫，而使导管漏水，影响桩身质量。
（4） 为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上加灌一定高度，以便灌注结束后，将上段砼清除。
（5） 砼在砼罐车运输中，要防止离析、泌水，灌注过程中，易发生导管堵塞、夹泥及桩身砼质量事故和质量问题，故在灌注过程中应明确分工，密切配合，统一指挥，做到快速连续施工，灌注高质量的砼防止发生质量事故，如若出现事故，应分析原因，采取合理的技术措施，及时设法补救、补强，经过补救、补强的桩，经认真检验合格后，方可使用。
4、桩头的凿截
砼灌注结束后，经养护期满或工程师同意后人工进行桩头的凿截，由于桩头内含有钢筋，可使用电动冲击锤配合施工。
5、桩的检测及质量评定
转轮检修车间桩基单桩设计极限承载力1750KN（Φ700mm）和1400KN（Φ600mm），经试验检测，极限承载力达到2370KN（Φ700mm）和1490KN（Φ600mm），成桩质量良好，承载力满足设计要求，为转轮检修车间项目争创精品优质工程打下坚实的基础。