鑽孔灌注樁施工工法
1 前言
鑽孔灌注樁基礎在公路橋梁工程中應用比較廣泛，根據鄭州至民權高速公路沿線砂性土、粉性土的地質條件，本專案橋梁樁基施工採用鑽孔灌注樁施工工藝、反迴圈鑽進成孔、導管法灌注水下混凝土的施工方法。
2 工法特點
2.1 承載力大、穩定性好、沉降量小、沖刷的河床和不穩定的河道對它的影響小、受施工水位或地下水位高低的影響較小。
2.2 施工裝置簡單輕便，能在較低的淨空條件下設樁。
2.3 施工時基本無噪音、無振動、無地面隆起或側移，因此對環境和周邊建築物危害小。
3 適用範圍
本工法主要適用於砂性土、粉性土以及粘性土地質條件下樁徑不大於2m的鑽孔樁施工。
4 工藝原理
鑽孔樁施工採用泥漿護壁，大扭矩旋轉鑽機鑽孔，泥漿反迴圈排渣，垂直導管法灌注水下混凝土的成樁工藝進行施工。鑽孔過程中採用泥漿淨化系統保證泥漿效能，鋼筋籠長線胎膜法加工，並採用機械連線接頭，成孔後採用孔徑儀檢測鑽孔的孔徑和傾斜度。
5 施工工藝流程及操作要點
5.1 施工工藝流程
樁基施工工序和工藝：平整場地→測量放樣→埋設護筒→鑽機就位→鑽進成孔→清孔→安設鋼筋籠→下導管→灌注水下砼→清理樁頭
5.2平整場地
放樣前應先平整場地，清除表面種植物及雜物，排出地表水，挖除軟土，夯打密實，築好施工平台，以滿足鑽機、泥漿池、鋼筋籠吊裝、砼運送和灌注需要，同時在場地四周挖出排水溝，排水溝必須低於樁頂，有利於施工期間可能出現的高水位。
5.3樁位測量及放樣
樁基礎開工前，先要對樁孔的中心位置及全橋軸線進行定位放樣。現場核對地質、地下水位等與設計是否相符，如有不符，及時提出變更方案，報監理工程師和設計單位審定。場地平整完畢後進行樁位放樣，要求放出樁心位置，同時每個樁心在垂直的兩個方向放出軸線，護樁位置在離樁心三公尺以外，用白灰撒出每個樁徑界限。
5.4鑽孔施工
1、鑽機選擇：
根據設計鑽孔資料，本橋位地層結構由上而下依次為粉土、細砂，地下水位高，根據地質特點及樁長、樁徑、環保要求，選用gz200型迴旋鑽機反迴圈鑽孔作業。
3、護筒加工：
為了使護筒有其強度大、剛度大、結構簡單、施工方便、適應性強、有利於實現機械化作業，加快施工進度等優點，同時重複使用周轉次數多，成本攤銷費用低，決定採用焊接整體式鋼護筒，用壁厚8 mm的鋼板彎成，長度2m，護筒直徑為1.5 m 。
4、護筒埋設：
根據施工現場情況，根據施工放樣位置開挖基坑，再吊裝護筒，護筒周圍回填粘土，護筒高出地面0.3m，在護筒周圍1公尺範圍內用粘土夯填，夯填深度為0.5m， 埋設護筒時沿兩個垂直方向埋設護樁。
在埋設的同時用護樁檢查護筒位置是否符合要求。護筒中心豎直線應與樁中心線重合，平面允許誤差為50mm，豎直線傾斜不大於1％。護筒埋設完畢經報檢合格，同時測出護筒頂面高程。
5、鑽機就位：
根據測量確定的中心點位置調整鑽機就位，要求鑽尖嚴格對準樁中心點。同時在兩個垂直方向吊線或用經緯儀檢查鑽桿垂直度，調整鑽機使其垂直。
6、鑽孔：
a、泥漿要求：泥漿的相對密度、粘度、靜切力、含砂率、膠體率、失水率及酸鹼度必須滿足設計要求。護壁泥漿用紅粘土攪拌而成，粘度要求18~為提高泥漿質量，可在漿中摻入0.
1%的cmc（羧基纖維素）和0.1%~0.3%fci（鉻鐵木質素磺酸鈉鹽）或0.
1%~0.3%的煤鹼劑和0.1%~0.
4%的純鹼。泥漿中不得有大塊及其他雜物，比重以1.06~1.
1，當出現坍孔或砂質地層需要加大泥漿比重以增強護壁效果時，可加大至1.4，澆注水下砼前再清孔換漿，灌樁前要保證泥漿比重1.03~1.
10，工地可用泥漿粘度計簡易測定泥漿質量，泥漿迴圈過程當中必須做淨化處理。
b、泥漿池：根據平均孔深和樁徑計算，同時加上鑽進過程中的損耗，泥漿池設在兩個墩柱之間，每個泥漿池容積不小於80 m3；
c、泥漿迴圈：泥漿池和孔口挖溝槽連線，鑽進時泥漿從泥漿池流入孔內，泥漿幫浦利用鑽桿從孔底抽出泥漿，通過管道流入泥漿池。泥漿中攜帶的砂、土在泥漿池沉澱，泥漿再通過溝槽流入孔內。
當砂、土在泥漿池沉澱到一定量，用挖機挖出。
e、鑽機就位後即調整管線聯接開始試鑽，先用小功率開孔就位，入土50cm後方可開始加大功率全速鑽進，並同時向孔內注入泥漿；
f、在鑽碴的周圍設擋水埝，防止汙水四流並且利於**泥漿；
g、鑽進過程中，應隨時注漿，保證孔內漿位在護筒溢流孔下20㎝；
h、孔口周圍泥漿、虛土清理乾淨，防止其掉入孔內；
i、鑽進過程中注意觀察鑽進速度、泥漿情況、鑽機聲響及擺動情況，通過整理分析判斷成孔情況，用以指導後續工程施工；
j、鑽孔作業應連續進行，鑽孔過程中始終要保持孔的垂直度，同時注意各個環節的配合施工，作業過程中要注意處理好各孔之間的差異；
k、鑽孔過程中填寫的鑽孔施工紀錄，交**時應交待鑽進情況及下一班應注意事項。應經常對鑽孔泥漿進行檢測和試驗，不合格時，應隨時改正；
l、應經常注意地層變化，在地層變化處均應撈取渣樣，判明後記入記錄表中並與地質剖面圖核對。
鑽孔中常見問題及處理措施：
①坍孔：鑽孔過程中如發現鑽機運轉吃力，或漿面上發現大面積冒泡等現象，即可初步判定發生了坍孔。這時可放慢鑽進速度，同時加大泥漿比重，增強護壁效果。
②偏孔或喇叭孔：鑽進過程中如發現鑽機搖晃且鑽桿向乙個方向傾斜，即可判定出現了偏孔或喇叭孔。可上下提公升鑽頭，用鑽頭牙齒掃掉偏離部分後繼續鑽進。
③漏漿：鑽進過程中如出現護壁泥漿突然消失的情況，即發生了漏漿。多系古墓、溶洞、地下裂縫等原因造成，應停止鑽孔作業，仔細核對設計資料，並對橋址處的地質變遷情況進行調查，綜合分析漏漿原因。
可採用回填孔至漏漿面以上重新鑽孔，或向孔中拋入塊石用衝擊鑽鑿孔。
5.5清孔
1、成孔檢查：
鑽孔深度達到設計標高後，應對孔深、孔徑進行檢查，符合規範要求的成孔質量標準後立即進行清孔作業。
2、清孔：
清孔目的有二：一是降低孔內的泥漿比重，為順利灌注水下砼做準備；二是清除孔底沉碴使其符合規範要求，同時降低沉碴荷重，減少斷樁出現的可能。方法有：
用清孔器（即撈碴筒）把孔內沉碴及較稠的泥漿撈出，同時向孔內注入較稀的泥漿；或用大功率泥漿幫浦將孔內較稠的泥漿吸出，同時注入較稀的泥漿；清孔後要求達到：泥漿比重為1.03~1.
10，沉碴厚度不大於30cm。
3、清孔後用探籠檢查成孔情況：
探籠係用鋼筋比設計樁基鋼筋籠大100mm焊接而成，其長度為6公尺,為保證沉入重量。檢查時用吊車將探籠吊起放入孔中，如順利通過並沉至孔底，即認為合格，反之則用鑽機修整。
5.6鋼筋製作及就位
1、鋼筋加工前處理：
①鋼筋表面潔淨，使用前應將表面油漬、磷鏽等清除乾淨；
②鋼筋應平直，無區域性彎折，盛盤的鋼筋和彎曲的鋼筋均應調直；
2、鋼筋籠製作：
根據設計樁長和現場吊車能力，鋼筋籠加工成兩節14公尺和12.3公尺。在現場採用單面搭接焊連線，所有焊條採用502系列。
鋼筋的焊接與綁紮接頭必須符合規範要求，主筋連線採取閃光對焊，同一斷面內接頭不超過50％；加勁箍採取雙面焊，其焊長為10cm，定位鋼筋隨加勁筋布置，每道均布4根，聲測管均布3根，每根長度27公尺。鋼筋採用人工彎制，採用加勁成型法其具體步驟為：
①按設計尺寸作好加勁筋圈，並在其上標出主筋位置；
②把主筋擺在平整的工作台上，在其上標明加勁的位置；
③使加勁筋上任一主筋的標記對準主筋中部的加勁筋的標記，扶正加筋筋並使其與主筋垂直後進行點焊，依此在一根主筋上焊好全部加勁筋；
④在骨架兩端各站一人轉動骨架，將其餘主筋逐根照上法焊好；
⑤將骨架擱於支架上，圈上盤筋，按設計位置佈好螺旋筋，並綁紮於主筋上，然後點焊牢固；
⑥在鋼筋骨架下端主筋的端部應加焊加強箍一道，以防止下端鋼筋在骨架入孔時插入孔壁或在導管提公升時卡掛導管。
⑦鋼筋閃光對焊接頭要求及注意事項：接頭處不得有橫向裂紋；與電極接觸處的鋼筋表面不得有明顯燒傷；接頭處的鋼筋彎折度不得大於3；接頭處的軸線偏移不得大於鋼筋直徑的0.1倍且不得大於2mm。
⑧電弧焊接頭外觀檢查應符合下列要求：焊逢表面應平整，不得有凹陷或焊瘤；焊接頭區域不得有肉眼可見的裂紋；咬邊深度氣孔夾渣的缺陷允許及接頭尺寸的允許偏差、軸線偏移不得大於鋼筋直徑的0.1倍，接頭處彎折角不得大於3。
⑨鋼筋骨架保護層控制的方法：為使鋼筋籠骨架沉入樁孔後擺放居中，在鋼筋籠上設定定位鋼筋環。
⑩根據設計樁長和現場吊車能力，鋼筋籠加工同時，要固定好聲測管，入孔後再焊接聯成整體。
3、鋼筋籠就位：
鋼筋骨架用平車運入場地，可利用汽車吊吊裝。為了保證骨架起吊時不變形，宜用兩點吊，第一點設在骨架的下部，第二點設在骨架長度的中點到三分點之內，起吊時，先提第一點，使骨架稍提起，再與第二點同時起吊，待骨架離開地面後，第一點停止起吊，繼續提公升第二吊點，隨著第二點不斷上公升，慢慢放鬆第一吊點，直到骨架同地面垂直，停止起吊，解除第一吊點，檢查骨架是否垂直，如有彎曲應調直。當骨架進入孔口後，應將其扶正徐徐下降，嚴禁擺動碰撞孔壁。
依次吊裝下節鋼筋籠，使上下兩節骨架位於同一豎直線上，進行焊接，定位鋼筋定位，整個骨架定位於護筒上。
5.7灌注水下砼
1、導管：
為了保證導管的強度和剛度，導管採用鋼製無縫管，導管壁厚為5mm，導管內徑為30cm，每套總長度為60m，採用絲扣連線，底節長4m，中間節長為2.5m， 調整節1m和0.5m。
導管製作應力求堅固，內壁光滑、順直、光潔和無區域性凹凸，各管節內經大小一致，偏差不大於2mm。導管在使用前和使用乙個時期後，除應對其規格、質量和拼接構造進行認真地檢查外，還需做拼接、過球和水密、承壓、接頭、抗拉等試驗，進行水密試驗時水壓不應小於孔內水深的1.3倍的壓力，也不應小於管壁和焊縫可能承受灌注砼時最大內壓力p的1.
3倍。2、漏斗：
導管頂部設定漏斗，漏斗用5mm厚的鋼板製成，在距漏斗上口約15cm處的外面兩側，對稱地各焊吊環乙個。圓錐型漏斗上口直徑為2 m，高為1.5m，插入導管段長度為50cm，漏斗底口位置、高度及最小容量必須滿足要求。
3、砼的配製：
水泥、粗集料必須符合規範要求，同時為了保證灌注時間長於砼初凝時間，應摻入緩凝劑；砼配合比嚴格按照實驗室施工配合比，砼在拌和站集中攪拌或採用商品砼。
4、砼的運輸和導管的公升降：
砼採用幫浦送罐車運輸，運輸時間為25～30分鐘，運輸時間和距離盡量縮短，以迅速、不間斷為原則，防止在運輸中產生離析。導管的吊掛和公升降用汽車吊起吊。
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