南水北调交通桥钻孔灌注桩施工工艺研究
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作者: 刘振界
摘要 钻孔灌注桩作为交通桥梁工程施工的重要环节，对于交通桥的施工质量和稳定性要求具有决定性作用，本文以南水北调工程潮河段交通桥施工为背景，对南水北调交通桥钻孔灌注桩施工工法进行总结，介绍了南水北调交通桥施工基本情况，阐述了交通桥钻孔灌注桩的施工工艺和流程，结合项目实际问题，提出相关的建议，对于同类工程提供了实践依据。
关键词 南水北调；交通桥钻孔灌注桩；施工工法
中图分类号TV6 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）110-0070-02
1工程概况
南水北调中线一期工程总干渠潮河段交通桥第五施工标段位于郑州中牟县和新郑市境内，线路起点桩号为SH(3)169+449.4，终点桩号为SH(3)178+355。本工程包括公路桥7座、生产桥5座，共12座桥梁工程。分别为后吕坡西南生产桥、后吕坡西公路桥、大关庄西南生产桥、贾家村东南生产桥、贾家村南公路桥、京港澳高速Ⅱ公路桥、王庄生产桥、机场高速公路公路桥、老张庄北公路桥、小耿湖北公路桥、小耿湖西北生产桥、碾芦东北公路桥，其中公路桥为预应力混凝土先简支后连续小箱梁，桩柱式桥墩台，生产桥为预应力混凝土连续箱梁，桩柱式桥台墩台。
2 潮河段交通桥钻孔灌注桩施工工法
2.1 钻孔灌注桩相关技术指标要求
1）混凝土配合比
混凝土的配合比，应以质量比计，并应通过设计和试配选方式定。试配时应使用施工实际采用的材料，配制的混凝土拌合物应满足和易性、凝结速度等施工技术条件，制成的混凝土应符合强度、耐久性（抗冻、抗渗、抗侵蚀）等质量要求。在进行混凝土强度试配和质量评定时，混凝土的抗压强度应以边长为150mm的立方体尺寸标准试件测定。
2）拌合用水。在拌合用水中，常常含有影响凝结与硬化的油脂、糖类及游离酸类等要素，同时，水的含硫酸量、PH值超过一定标准的情况下也不能使用，对于常用的饮用水，在正常的情况下，可以不进行实验直接用。
3）外加剂。在使用外加剂之前，需要保证外加剂是合格产品，并用检验部门的合格证明，其质量应符合现行《砼外加剂》（GB8076-1997）的规定，在使用以前，对检验合格进行复检，确定混凝土的拌合、浇筑等不同参数满足相关标准。
2.2钻孔灌注桩施工前准备工作
1）平整场地。对建筑物区域防碍施工的植物及构造物等进行清理或拆除，回填和压实因拆除施工造成的坑穴，平整压实施工场地，进场施工设备；
2）复测和桩位放样：复测工程控制网、桥梁中心桩、三角网基点、水准基点及其它测量资料，并加以妥善保护。根据施工需求加密控制网，对灌注桩桩位进行放样；
3）编制施工方案：仔细研究施工图纸，依据图纸、规范和类似工程施工经验，编制详细的桥梁专项技术施工方案，提交监理审批；
4）预制场地建设：根据施工需要，考虑施工现场，选定预制场地，进行平整、压实和预制场地建设，制作预制梁底模，做好预制施工的前期准备工作。
2.3施工工艺流程
1）护筒安装
护筒采用内径比桩径大20cm~40cm的钢护筒。桩位校核无误后，人工埋设护筒，护筒中心轴线位于桩位中心，并严格保持护筒的竖直度。护筒应高出地面0.3m，高出常水位1m~2m，护筒周围用粘质土对称、均匀回填，并分层夯实。护筒埋设完毕，在护筒上标出灌注桩中心位置。埋设护筒的同时，及时做好钻孔前的各项准备工作。
2）钻机就位及钻进
护筒埋设并检查无误后，钻机就位，调整钻架底座和顶端水平、稳固，检查钻杆垂直度，使钻头及钻杆中心线与桩中心重合。井壁采用粘土制浆护壁，并根据不同的地质情况调整泥浆比重及钻进速度。泥浆的性能指标应满足施工需求，并符合有关标准要求。钻孔泥浆应始终高出孔外水位或地下水位1.0m~1.5m。护壁泥浆比重应控制在1.2~1.4之间，粘度控制在22s~30s。钻进过程中，要经常检查护筒是否发生偏移和下沉，检查钻杆的垂直度、护壁泥浆比重和钻孔孔径，出现问题及时停钻进行处理。灌注桩钻孔应在相邻灌注桩的混凝土完成3d之后进行，以避免干扰邻桩混凝土的凝固。
3）清孔
钻孔达到图纸规定深度后，且成孔质量、孔底地质符合图纸要求并经监理工程师批准后，立即进行清孔。清孔过程中必须始终保持孔内原有水头高度，以防塌孔。成孔后及时报验，经质检员、监理检验合格后，方可进行下道工序施工。成孔检测时，泥浆比重控制在1.03~1.1之间，井深及沉淀层厚度符合设计要求，本工程要求桩底沉淀厚度不大于5cm，不得用加大孔深来代替清孔。
4）钢筋笼制安
钢筋笼在钢筋加工场分段制作成型，分段吊入孔内，在孔口处采用搭接焊焊接主筋，钢筋接头按规范要求错开布置。焊接如采用单面焊，其长度不小于10倍主筋直径；如采用双面焊，焊接长度不小于5倍主筋直径。钢筋笼主筋长度、间距、焊缝长度、螺旋筋和加强箍筋间距等均应符合规范和图纸要求。为保证混凝土保护层符合设计要求，在钢筋骨架上每隔2m沿圆周等间距焊接4根定位筋，定位筋位置与加强筋一一对应。钢筋笼采用架车运至现场，用25t汽车两点法吊装就位，对钢筋笼顶面采取有效方法加以固定，以防止混凝土灌注过程中钢筋笼上升和侧身移动。
钢筋笼在下放过程中注意防止碰撞孔壁，如放入困难，查明原因，再行放入。钢筋笼制作的允许偏差：主筋间距±10mm；箍筋间距±20mm；骨架外径±10mm，钢筋笼安装的允许偏差：骨架倾斜度±0.5％；骨架保护层厚度±20mm；骨架中心平面位置20mm；骨架顶端高程±20mm；骨架底面高程±50mm。
5）导管安装
混凝土浇筑采用导管法施工。导管应事先拼接好，吊装前应对导管做气密性检测，并进行水压、承压和接头试验，钢筋笼安装并固定牢靠后，检查井深和沉淀，满足规范要求后，计算出所需导管长度，将事先拼装好的导管用汽车吊吊装就位。导管吊入时，应保持位置居中，缓慢下放，防止卡挂钢筋骨架，导管底部至孔底应有25cm~40cm 的空间。
6）水下混凝土浇筑
水下混凝土灌注前，应检测孔底泥浆沉淀厚度，如大于规定要求，应再次清孔直至符合要求。验孔符合规定并经监理下达浇注令后，浇筑水下混凝土。
图1隔水栓式导管法施工程序图
2.4 首批灌注混凝土计算
首批灌注混凝土应保证导管在混凝土内的埋深≥1.5m。正常灌注期间，经常量测孔内混凝土面层的高程，及时拆卸导管以调整导管埋深，导管在混凝土内埋深应控制在2m～6m范围内，严禁将导管提出混凝土面，并填写水下混凝土浇注记录。首批砼方量计算依：
（2-1）
式中：V――灌注首批混凝土所需数量(m3)；
D――桩孔直径（m）；
H1――桩孔底至导管底端间距，一般为0.4m；
H2――导管初次埋置深度（m）；
d――导管内径（m）；
h1――桩孔内混凝土达到埋置深度H2时，导管内混凝土柱平衡导管外(或泥浆)压力所需的高度（m），
H1=/ （2-2）
――井孔内水或泥浆的深度（m）；
――井孔内水或泥浆的重度（kN/m3）；
――混凝土拌和物的重度(取24kN/m3)。
图2 灌注混凝土计算
混凝土采用HZS90拌和站拌和，12m3搅拌运输车运至浇筑现场，混凝土输送泵入仓，混凝土灌注应连续进行，并做好协调和调度工作，确保在首批混凝土初凝前完成混凝土灌注。浇筑结束后，混凝土顶面应高出设计桩顶高程不少于0.5m。灌注混凝土时，溢出的泥浆应引流至适当地点处理，以防止污染或堵塞交通。
3 结论及建议
本文以南水北调交通桥建设施工为背景，对交通桥施工过程中的灌注桩施工进行全面总结和研究，重点针对灌注桩的施工工法、导管安装、钢筋笼制安及首批混凝土浇筑方量计算进行详细说明，但是，在实际施工过程中，仍然存在孔内坍塌、混凝土浇筑过快引发的钢筋笼的上浮等一系列问题，需要进一步的研究和实践，为同类工程建设提供实践依据。
参考文献
[1]李小青.钻孔灌注桩孔壁稳定性分析[J].地质与勘探，2011.
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