长螺旋钻孔灌注桩施工工艺【浅谈湿陷性黄土地区的钻孔灌注桩基础施工工艺】
【摘 要】钻孔灌注桩基础在道路桥梁工程中应用比较广泛,它的施工工艺及技术发展也比较成熟,通过本文,可以更深层次的了解钻孔灌注桩基础在湿陷性黄土地区施工的工艺改进。 【关键词】湿陷性黄土;钻孔灌注桩
黄土是在第四纪形成的一种特殊的陆相疏松堆积物，颗粒成分以粉粒为主，富含碳酸钙。湿陷性黄土是一种非饱和的欠压密土，具有大孔和垂直节理。在天然湿度下，具压缩性较低、强度较高的特点，但遇水浸湿时，土的强度显著降低，在附加压力与土的自重压力下引起的湿陷变形是一种下沉量大、下沉速度快的失稳性变形，对建筑物的危害性大。我省大部分地区都为黄土区，所以探求湿陷性黄土地区的深基础施工工艺显得尤为重要。
钻孔灌注桩基础具有承载力大、稳定性好、沉降量小、受施工水位或地下水位高低的影响较小、施工机械简单、场地要求局限性小、噪音污染较小和造价偏低等优点。它的施工工艺及技术发展也比较成熟，所以近几年钻孔灌注桩在省内大中桥梁的施工中得以广泛运用。2009年兰州至中川机场高速公路养护维修工程红柳湾大桥便是采用钻孔灌注桩基础。
一、施工工艺
钻孔灌注桩基础的施工过程是：平整场地→泥浆制备→埋设护筒→铺设工作平台→安装钻机并定位→钻进成孔→清孔并检查成孔质量→下放钢筋笼→灌注水下混凝土→拔出护筒→检查质量。
二、施工顺序
(1)钻孔机的安装与定位
安装钻孔机的基础如果不稳定，施工中易产生钻孔机倾斜、桩倾斜和桩偏心等不良影响，因此要求安装地基稳固。在湿陷性黄土地段，由于少量的积水都可导致地基不均匀沉降，必须在钻机支座处垫上钢板或枕木，防止水流造成的地基变形。为防止桩位不准，施工中很重要的是定好中心位置和正确的安装钻孔机，定时对机位进行定位监督，防止机位细小的偏移造成孔位偏移或倾斜。
(2)埋设护筒
为了固定桩位、导向钻头、隔离地面水、保护孔口地面不变形及提高孔内水位从而增加对孔壁静压力以防塌孔。在钻孔前要埋设护筒。护筒要求坚固耐用，不漏水，一般常用4mm—6mm钢板制成，其内径应比钻孔直径大20cm—40cm。为了增加刚度防止变形可在护筒上下端口和中部外侧各加焊一道加劲肋。护筒埋深易为2m—4m，顶面需高出地面0.3m左右，其高度应满足孔内泥浆面的要求。
(3)泥浆制备
泥浆太稀，排渣能力小、护壁效果差；泥浆太稠会削弱钻头冲击功能，降低钻进速度，要定时对泥浆稠度做好检测工作。另外，在湿陷性黄土地区施工需要特别注意泥浆池的围护工作，在泥浆池底部重叠铺设塑料布，防止渗水，严格计算记录泥浆循环速度，控制泥浆不得超出泥浆池边缘，或能够及时发现泥浆下渗，发现问题及早补救。
(4)钻孔
钻孔是一道关键工序，在施工中必须严格按照操作要求进行，才能保证成孔质量，首先要注意开孔质量，为此必须对好中线及垂直度，并压好护筒。在施工中要注意不断添加泥浆，还要随时检查成孔是否有偏斜现象。钻孔的顺序也应事先规划好，既要保证下一个桩孔的施工不影响上一个桩孔，又要使钻机的移动距离不要过远和相互干扰。在湿陷性黄土地区钻孔时要严格控制进孔速度，做好钻孔记录。
在机场高速红柳湾大桥的施工中，我们遇到了进孔速度骤然加快泥浆快速流失的情况，分析是由于钻头正在经过黄土松散层，泥浆无法挂壁且迅速横向流出，如果不及时处理将在地下形成水层，承载力将无从说起，后果不堪设想。我们立即放慢了锤击速度，试图采用厚浆护壁，提高孔壁的承载力，然而效果并不显著。后来大家集思广益尝试着把片石抛入孔中，通过钻头的冲击力把片石挤置孔壁边缘，再加之泥浆填缝，自然形成了围绕孔壁的一圈浆砌片石护壁，通过泥浆流失检测达到了很好的效果。直至进孔速度骤减证明钻头已经过黄土松散层，才停止抛石，调至正常锤击速度至终孔。红柳湾大桥于2010年7月通车使用，至今没有发现地基沉陷等质量病害，证明抛石护壁这种做法是可行的。
(5)清孔
钻孔的深度、直径、位置和孔形直接关系到成桩质量与桩身曲直。为此，除了钻孔过程中密切观测监督外，在钻孔达到设计要求深度后，应对孔深、孔位、孔形、孔径等进行检查。在终孔检查完全符合设计要求时，应立即进行孔底清理，避免隔时过长以致泥浆沉淀，引起钻孔坍塌。对于湿陷性黄土地区的摩擦桩要求在灌注水下混凝土前沉渣厚度不大于30cm。
(6)灌注水下混凝土
清完孔之后，就可将预制的钢筋笼垂直吊放到孔内，定位后要加以固定，然后用导管灌注混凝土，灌注时混凝土不要中断，否则易出现断桩现象。
三、钻孔施工注意事项
(1)在钻进过程中，应注意地层变化，对不同的土层，采用不同的钻进方法。
(2)钻孔作业应连续进行，因故停钻时，必须将钻头提离孔底防止塌孔埋钻。保持孔内泥浆比重，防止塌孔。
(3)钻进过程中随时检查并保存渣样，记录土层变化情况。
结束语
在黄土地区，尤其是湿陷性黄土地区，钻孔灌注桩具有施工质量可靠、成孔速度快、成孔效率高、适应性强、环保等优点，只要我们掌握了湿陷性黄土的特性，在通用的施工工艺上稍作改进，即可发扬钻孔灌注桩的众多优点，让这种技术在黄土高原上大放异彩。
参考文献
[1]《JTJ 041-2000 公路桥涵施工技术规范》.人民交通出版社
[2]《土质学与土力学》.人民交通出版社
作者简介
施瑾（1979），河北石家庄人，大学本科毕业，兰州公路总段工程处中级工程师，研究方向：桥梁施工