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桥梁钻孔灌注桩基础的旋挖法施工组织设计

桥梁钻孔灌注桩基础的旋挖法施工

（中铁四局集团市政工程分公司，安徽合肥230022）

程中应用比较广泛，它的施工工艺及技术发展也比较成熟。其优点：承载力大、稳定性好、沉降量小、冲刷

工水位或地下水位高低的影响较小施工速度快

（中铁四局集团市政工程分公司D幢公寓及F区、东区地下室高层住宅施工组织设计.doc，安徽合肥230022）

摘要：钻孔灌注桩基础在铁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。其优点：承载力大、稳定性好、沉降量小、冲刷

的河床和不稳定的河道对它的影响小、受施工水位或地下水位高低的影响较小、施工速度快。

关键词：灌注桩；旋挖法；施工

中图分类号：TU473.1*4:U448.13

Municipal Engineering Subsidiary of CECTGroup, Hefei230022

elatively ripe . Castinplace pile foundation has the advantage of great bearing capacity , good stability , small settlement amount, rapid construction speed , an

lightly being influenced by the scouring riverbed and the unstable river course , or by the construction water level and the underground water level

跨宁西铁路特大桥长1417m（双线桥，主跨为连续梁），0

台～34*桥墩基础为钻孔灌注桩，其中19"~21"桥墩桩径

1.5m，其余桥墩的桩径1.0m，其中的10*～24*桥墩共112根桩

采用德国宝娥250型旋钻机施工，其余墩位桩基采用冲击钻机

施工。以20*桥墩为例，桩基所处位置的地质情况如图1所示。

旋挖法钻孔灌注桩基础的施工程序如下：

孔——第—次清孔—质量检查—吊放钢筋笼—吊放导

管一第二次清孔灌注水下混凝土。

开工前，首先对全桥的中线、水准点进行检查复核和补充，

并按照精度要求放出20*桥墩承台的四角位置，再用灰土或山

皮土填筑钻机作业平台，平台高出原地面0.5m，比承台四周高

出2.0m以上，再定出桩位。

桩位测量放样后，进行护筒的埋设。以桩心为中心挖土，埋

设直径为1.8m、高为2.5m钢护筒（采用壁厚10mm的钢板卷

制），钢护筒中心要与桩中心在同一垂线上，就位、整平。护筒四

周用粘土回填夯实，以防翻砂和漏浆，排浆洞口对准泥浆沉泥

在钻机平台的上面铺上一层枕木，保证其足够的稳定性和

平整度，使操作时不发生位移和摇晃。检测其纵、横向误差在

5cm以内.钻杆垂直度偏差为0.02%，满足规范要求。

泥浆的作用主要是护壁和浮渣。泥浆比重小，易出现域

壁效果差：泥浆比重大，影响进尺和漏浆再利用速度。本

工业学院给排水专业，工学学士，工程师。

图120°桥墩地质资料示

19"桥墩桩基地层是膨胀土、强风化砂岩、中风化砂岩和弱风化

砂岩，采用合金钢钻头成孔，在膨胀土层钻孔所采用泥浆比重

为1.20，进人中风化砂岩层后的泥浆比重为1.25

钻头是在钻压和回转扭矩作用下切削和破碎岩土而获得

进尺。为此钻进时需有一定的钻压，钻压太小，钻进速度慢；钻

压太大，钻具磨耗严重。因此应根据桩位地质情况，钻杆直径、

桩径、钻头形式、钻头刀具数目、钻具强度等因素综合考虑.合

钻杆转速要考虑满足碎岩土的扭矩需要，又要考虑钻具的

磨耗及孔壁稳定等情况。钻具强度一定时，钻头直径越大，转速

开钻时，先使钻头降至距孔口5cm左右启动泥浆泵，待泥

浆循环几分钟后，再启动钻机慢度回转，同时慢慢降下钻头，孔

口位置先慢转，孔口稳定后逐渐增加转速正常钻进。钻后，转速

的控制对成孔及后期水下混凝土浇筑有其重要的影响，进尺速

度过快，孔壁难以形成一定厚度的泥浆护壁层，易造成塌孔等

事故的发生；进尺速度过慢，可能形成扩孔，影响整个分项工程

施工速度，亦不可取。因而在19"桥墩桩基钻孔中，针对地质具

体情况，钻孔时，细砂层、粗砂层、砾砂层、岩石层进尺速度递

减，以确保桩成孔质量，为工程后期顺利施工提供条件。成孔深

度以钻杆总长度为准(钻头部分除外)，勿以软绳测之。

钻至设计标高后，便开始清孔，此时将钻头提离孔底30cm

左右空转，然后根据泥浆比重情况，泵人相对密度和含砂率较

小的泥浆或清水，直到孔内的泥浆比重达到1.05～1.2.含砂率

根据吊装设备能力分节制作钢筋笼，分节制作时，钢筋接

头应错开布置。钢筋笼骨架上端应设置四根吊环上穿钢管，定

位于钻机平台上，以保证有足够长度的钢筋嵌人系梁中，满足

钢筋笼骨架主筋上设置圆饼状混凝土垫块控制保护层厚度。

我们基本上是采用的拾导管法灌注水下混凝土，即将导管

居中插人到离孔底0.3m~0.4m。导管上口接漏斗，在漏斗口设

隔水栓，隔绝混凝土与导管内水的接触，在漏斗中存备足够数

量的混凝土后，放开隔水栓，存备的混凝土连同隔水栓向孔底

下落，将导管内的水全部压出，并使导管下口埋在孔内混凝土

中不小于1m处，根据桩径确定漏斗的体积：

导管中混凝土的体积V，=3.14×0.152（管的半径）×10

（管中预计混凝土的高度）=0.7m。

桩中混凝土的体积V=π×桩的半径²×（埋管深度+管

对直径1.5m的桩，V=3.14×0.752×1.3=2.3m²；漏斗体积

V=V,+V=0.7+2.3=3m²。

对直径1.0m的桩，V2=3.14×0.52×1.3=1.0m；漏斗体积

V = V, + V = 0.7+1.0=1.7m²。

漏斗容积要比实际计算量大0.3m以上，因此，对D=1.5m

的桩选用的漏斗体积为3.4m?的，因此，对D=1.0m的桩选用的

漏斗体积为2.0m的。

随着混凝土不断通过漏斗、导管灌人桩孔，桩孔内初期灌

注的混凝土及其上面的泥浆水被顶托上升，相应地不断提升导

水下混凝土浇筑过程中，要定时检查导管的埋置深度，浇

筑时混凝土面的理论升高值与实际上升值进行对比，严防因

“护孔”而形成导管拨出混凝土面致使桩身混凝土出现“断

班”或“夹渣”事故的发生，并将测量结果进行详细记录，以便

为动测桩身质量对其混凝土质量判断提供必要的依据。

水下混凝土浇筑必须连续进行，混凝土要有较好的性能，

施工过程中要掌握每次向导管投料后都应“翻浆”。否则，应及

时上下活动导管(50cm内)，防止堵塞，同时检查混凝土的各项

性能指标，调整混凝土的技术参数，改善混凝土的和易性，顺利

灌注桩质量控制，主要在于水下混凝土灌注质量的好坏，

混凝土除了具有一定的强度外，还要有较好的和易性、流动性

和保水性，同时需有较长的初凝时间。由于混凝土是在水下灌

注，影响混凝土质量的因素很多，主要是受水和泥沙的影响，再

有施工中不允许振捣，混凝土的密实度和均匀性都比较差，强

度远远低于陆地上浇筑的混凝土。为了保证其质量，首先应设

计出性能优良的混凝土配合比，我们选用混凝土的水灰比为

0.55，砂率48%，坍落度在18cm~20cm之间。其次施工时要经

常取样检查混凝土的性能，及时调整配合比，并加强施工管理，

①注意桩位测放的准确性，保证护筒埋置位置准确；

②护筒埋置时，其土质应密实不漏水和不漏浆；

③钻具安装时应检查其垂直度和稳定性，施工过程中也应

①经常检查保证护筒内的水头高度和泥浆稠度。钻进过程

中，应随时检查和记录地质情况，与设计地质对照，及时控制和

调整钻进速度和泥浆稠度。

②钻孔要连续作业，中途不能停钻。相邻桩开钻需等邻孔混

凝土达到一定强度后才开始。终孔后要对成孔进行全面检查。

③出现塌孔，应仔细分析查明原因和塌孔位置，然后采用

小砾石夹粘土回填至塌孔位置，待回填土稳定后，采取加强泥

浆稠度、加高水头和深埋护筒等措施，重新钻进。

④钻孔偏斜、弯曲，应吊住钻锥在偏斜、弯曲处，反复扫孔，

或回填至偏斜、弯曲处，重新钻进。

③钻孔漏浆，此时可适当减小水头高度，加稠泥浆，慢速转

进，用冲钻法钻孔时，可加人碎卵石进行冲钻，加密孔壁。

中、应随时检查和记录地质情况，与设计地质对照，及时控制和

调整钻进速度和泥浆稠度。

②钻孔要连续作业，中途不能停钻。相邻桩开钻需等邻孔混

凝土达到一定强度后才开始。终孔后要对成孔进行全面检查。

③出现塌孔，应仔细分析查明原因和塌孔位置，然后采用

小砾石夹粘土回填至塌孔位置，待回填土稳定后，采取加强泥

浆稠度、加高水头和深埋护筒等措施，重新钻进。

④钻孔偏斜、弯曲，应吊住钻锥在偏斜、弯曲处，反复扫孔，

或回填至偏斜、弯曲处，重新钻进。

钻孔漏浆，此时可适当减小水头高度，加稠泥浆，慢速转

进，用冲钻法钻孔时，可加人碎卵石进行冲钻，加密孔壁。

成孔后，应抓紧进行清孔，吊装钢筋笼和安放导管，快速灌

注水下混凝土。此时应注意如下几点：

①吊装钢筋笼时，应避免冲撞孔壁，影响孔壁稳定。

②钢筋笼吊装后，要再次检测孔内的泥浆比重、含沙率和

孔底沉淀层厚度是否符合要求，否则应再次清孔。

③导管吊装前，管内壁应擦润滑油，管接口密实不漏水。漏

口的容积应满足首次埋深。

④混凝土拌和物，应按照设计配合比，混凝土的和易性、坍

③灌注混凝土时，应随时测量灌注标高和导管埋深，埋深

不得小于1.5m。太深应及时拆管，否则导管很难拨出，就会造成

断桩。灌注时，应经常提升、插进导管，防止混凝土塞管。

成孔后，应抓紧进行清孔，吊装钢筋笼和安放导管，快速灌

注水下混凝土。此时应注意如下几点：

①吊装钢筋笼时，应避免冲撞孔壁，影响孔壁稳定。

②钢筋笼吊装后，要再次检测孔内的泥浆比重、含沙率和

孔底沉淀层厚度是否符合要求，否则应再次清孔。

③导管吊装前，管内壁应擦润滑油，管接口密实不漏水。漏

口的容积应满足首次埋深。

④混凝土拌和物，应按照设计配合比，混凝土的和易性、坍

5灌注混凝土时，应随时测量灌注标高和导管埋深鞍辽特大桥32 48 32m连续梁施工方案，埋深

不得小于1.5m。太深应及时拆管，否则导管很难拨出，就会造成

断桩。灌注时，应经常提升、插进导管，防止混凝土塞管。

从2005年12月25日开始施工，至2006年2月10日止，

旋挖钻机共施工了74根桩，5台冲击钻共施工了28根桩，很明

显小区门面房工程施工组织设计，使用旋挖钻机的进度要加快很多，同时也大大降低了泥浆

量，有利于环境保护。由于要求桩基埋人弱风化砂岩4m以上，

降低了钻进速度，否则还要加快很多。