火星北路浏阳河特大桥位于长沙市北部，自芙蓉区火星村跨越浏阳河至开福区鸭子铺。主桥为中承式类双层钢箱拱桥，上部结构：主拱为悬链线钢箱拱肋无绞结构，通过64根柔性吊杆，每一吊点采用双杆自主拱吊住16道钢箱型横梁，横梁间设4道钢箱型纵梁，桥面荷载通过钢筋混凝土双肋板梁结构传递给钢横梁；下部结构：拱桥两侧主承台为两个42.4*26.04*4.5的大体积钢筋混凝土承台，基础为钻孔灌注桩基础。共有桩长为59m，桩径为2m的桩60根，根据工程地质状况，决定采用φ200冲击钻机在枯水季节冲击成孔，钻孔过程中根据地质变化情况选择泥浆和冲程。

 

　　二、冲击钻机成孔施工工艺流程

 

　　该桥钻孔施工的工艺流程为：1.测量定位；2.加固钻机底座；3.埋设钢护筒；4.冲击钻机安装就位；5.冲击成孔；6．成孔检查；7.清孔；8.钢筋笼制作、吊装、就位；9.二次清孔；10.灌注混凝土；11.待砼终凝后拔出钢护筒。

 

　　（一）测量定位

 

　　建立施工测量控制网，校核测量仪器，桩位放样座标、高程计算，根据测量控制网用全站仪定出桩位。

 

　　（二）加固钻机底座

 

　　桥位地势较平坦开阔，属冲积堆积区，砾岩裂隙较发育，局部溶蚀强烈，为岩溶发育区，由于地质情况复杂，因此在钻机就位前，对钻机底座进行支垫和加固，防止钻机在冲击成孔过程中下沉和倾斜。

 

　　（三）埋设钢护筒

 

　　为固定桩位，保护孔口不坍塌，保持孔内水头以维护孔壁，用10t振动锤将钢护筒压入，入土深度根据河床土质情况来确定，一般应埋入河床冲刷线以下1.5m并穿过软土、粉沙层，钢护筒采用10mm厚的钢板卷制成筒状，直径为2.3m，护筒保证有足够的强度和刚度且不漏水。

 

　　（四）冲击钻机安装就位

 

　　钻机就位时，垫平钻机，保持平稳，严防在冲击过程中移位、沉陷；钻机就位后，进行桩位校核，保证就位准确。

 

　　孔前除保证“三通”外，应储备一定数量的粘土、片石，以备调配泥浆比重，处理斜孔和穿越溶洞时使用。

 

　　（五）冲击成孔

 

　　开孔一般投入大比例粘土，造浓浆（相对密度1.4～1.6），采用小冲程进行底打紧击造孔，以上述方式穿过覆盖层、粉沙层2～4m后，再按正常的冲击成孔工艺成孔，钻进过程中要严密观察护筒内的水头，保持比施工水位高出1.5～2m，并派专人检查地质变化情况及泥浆指标。根据不同的地质状况调整不同指标的泥浆，当通过漂石层时，如表面不平整，应先投放粘土或小片石将表面垫平，再冲击钻进，防止发生斜孔、塌孔现象。

 

　　冲锤击穿溶洞顶板后，无论溶洞是否填充、半填充、未填充，也无论是否漏浆，均向孔内投入片石，同时视情况亦可加适量3～5cm的碎石、袋装粘土和水泥，然后采用小冲程冲击，如此反复操作，达到挤塞溶洞通道、加固孔壁，以便顺利通过溶洞。

 

　　为防止钻架使用时间过长，可能会产生位移；孔内有探头石，会造成偏孔，因此每个台班检查钻机不少于一次。

 

　　（六）成孔检查

 

　　当孔深达到设计要求后，应对孔深、孔径、垂直度进行终孔检查。检查方法是：用φ25的钢筋焊成直径为2m，长为9m的检孔器，吊入孔内直放到孔底检测，如检孔器放不到孔底，则说明桩孔有缩径或局部偏孔现象，在检孔器沉入孔底的过程中，根据悬挂着检孔器的钢丝绳的倾斜程度可判断孔壁是否倾斜：倾斜度用铅垂线、钢尺检测。

 

　　（七）清孔

 

　　当钻孔达到设计深度，经建设各责任主体方确认后，开始清孔。清孔采用换浆法进行，以已净化的、相对密度较低的泥浆压入，把相对密度较大的泥浆和悬浮钻渣换出孔外，保持孔内液面稳定，直到孔内泥浆的各项指标及沉渣厚度符合规范及设计要求为止。

 

　　（八）钢筋笼的制作、吊装、就位

 

　　钢筋笼就近成型。钢笼主筋搭接采用闪光对焊，箍筋与主筋采用点焊，主筋与加劲箍应100%焊接牢固。由于钢筋笼直径比较大，采用在钢筋笼加劲箍内加焊三角形撑，以加强钢筋笼结构的整体性，防止钢筋笼在吊装过程中变形。钢筋笼制作时安装声测管，声测管上下管口用木塞封口。在每个加劲箍外周焊接8个7cm厚钢筋笼保护层“耳环”，钢筋笼制作完成后，按程序通过验收后采用50T吊车吊放。钢筋笼采用分2段制作和吊装，两段钢筋笼的主筋错开搭接、焊接长度应符合设计、规范要求，三角形撑在钢筋笼下放过程中割除。

 

　　导管的安装：导管直径为φ300mm，壁厚5mm，每节长2~5m，另配1m长导管各一节，接头由丝扣连接，并用橡胶圈密封。导管使用前经过接头抗拉试验和不小于孔内水深1.3倍的水密承压试验。混凝土灌注开始时，导管底部距孔底的距离约为40cm。

 

　　（九）二次清孔

 

　　钢笼安放完毕后，孔内泥浆各项指标、孔内沉渣如超出要求，应采用二次清孔方法，直到泥浆各项指标、沉渣符合要求为止。二次清孔后及时组织实施灌桩工作。

 

　　（十）灌注水下混凝土

 

　　各项准备工作完备，应及时组织实施灌桩工作，一般情况下，导管及漏斗、储料斗安装完毕，灌注工作随即开始，它包括两个部分：拌和及运输、现场浇注。混凝土的拌和主要控制配合比、拌和时间、坍落度、和易性等几个指标。施工时要根据设计配合比，材料当时的含水量调节成施工配合比，并依此认真计量，加强现场监督、现场检查并随机留取规定组数的试件。

 

　　混凝土运输采用混凝土输送泵，混凝土的运输能力与拌和能力一样，要与灌注速度相适应，充分保证灌注工作的不间断。混凝土的现场灌注工作，安排有统一的指挥，且各工种分工明确，协调配合，快速连续施工，做好现场的各种有关记录，在施工过程中，注意下面几个关键问题：

 

　　1．初灌时，一次性投料数量确保混凝土埋置导管大于1m，孔口自然返水，导管内与外部水隔绝，处于正常工作状态。尽量缩短导管拆卸时间，做好灌注记录。

 

　　2．灌注过程中，根据操作进展，定时测量混凝土面高度，并与灌入的混凝土量的折算值相比较，以确定是否有坍孔等情况发生，以测定埋深来控制提升、拆卸导管，导管的埋置深度宜在2～6m，最小埋深大于2m，最大埋深不得大于6m，提升导管时，应轻提轻放，并尽量居中，垂直，以免挂笼、损坏或超提。注意导管是否漏水，渗水，发现问题及时处理。拆下的导管及时冲洗，检查，以利于再次使用。保证导管内混凝土上下连续，当含有空气时，后续混凝土要缓缓灌入，避免在导管内形成高压气囊，影响工程质量。

 

　　3．导管外混凝土上升过程中，对钢筋笼有向上的浮力，要采取适当的措施加以避免，比如，在钢筋笼顶部适当加压；当孔内混凝土顶面距钢筋笼底部约1m时，降低混凝土的灌注速度等。

 

　　4．灌注后期接近桩顶时，要尽量做到混凝土落差在6m以上，以增加混凝土下落的冲击力。因为此时导管外泥浆稠度增加，比重增大，上升阻力也大，且混凝土落差已相对减小很多，容易出现顶升困难。为此，可向孔内加水稀释泥浆，掏出部分沉淀物，必要时可适当小幅转动提放导管。最后的测深工作尤其要细、认真，充分考虑浮浆及混合杂物的厚度，确保有效的桩顶标高。

 

　　5．在施工中，做好原始数据的记录，检测混凝土的相关指标，制作混凝土试件。

 

　　三、混凝土灌注桩施工过程的常见问题及处理方法

 

　　（一）孔壁坍塌

 

　　原因：泥浆稠度小，护筒埋深不够，松软地层进尺速度太快，孔内泥浆水位高度不够，在地质不好的情况下处理不及时。

 

　　技术措施：在松散砂土钻进时，控制进尺速度，选用高粘度、不分散的优质泥浆，如PHP泥浆；确保护筒埋设已穿过软土、粉沙层；钻进时及时补充孔内泥浆，保证孔内水头相对稳定。

 

　　（二）斜孔

 

　　原因：当遇到岩面倾斜、大孤石、探头石或土层软硬不匀时，稍有不注意就会造成斜孔。

 

　　技术措施：如有探头石、大孤石，低速将石打碎；当遇到岩面倾斜，采用片石填平后再冲击；遇到土层软硬不匀，致使锤头受力不均时，往孔内填入底标号混凝土，待混凝土凝固到一定强度再用锤低速打进。

 

　　（三）卡锤

 

　　原因：钻进速度太快，地质情况不明，岩面倾斜、遇有孤石、溶洞或被坍孔落下的石块卡住等。

 

　　技术措施：应严格按操作规程进行钻孔作业。当遇有岩面倾斜或溶洞时，应采取前述有关措施先期进行处理后，再按常规进行钻孔；卡锤后不宜强提，只宜轻提，采用冲、吸等方法将锤周围松动后再提出。

 

　　（四）沉渣过厚

 

　　原因：泥浆指标不符合要求，含砂率过大；下放钢筋笼时间过长或钢筋笼碰撞孔壁，造成塌方。

 

　　技术措施：清孔时严格控制泥浆指标，保证清孔后，孔内泥浆各项指标符合设计要求；尽量缩短下放钢筋笼的时间，但下放时应徐徐下放，不得快速冲下。如钢笼安放完毕后，孔内沉渣仍超出要求，应采用二次清孔方法，直到沉渣符合要求为止。

 

　　（五）灌注混凝土时钢筋笼上浮

 

　　原因：灌注混凝土时，埋管过深；或混凝土供应不上，混凝土已初凝，混凝土抱死钢筋笼。

 

　　技术措施：经常上下提动导管，控制埋管深度在2-6ｍ范围内。砼的供应要连续均衡。

 

　　（六）断桩与夹泥层

 

　　原因：混凝土坍落度太小，骨料不符合要求，粒径太大；灌注过程未及时提升导管，造成导管堵塞；混凝土供应不及时，间歇时间过长；提升导管时碰撞钢筋笼，使孔壁土体混入混凝土中；超提导管。

 

　　技术措施：混凝土要经常测定坍落度，检查骨料是否符合规范要求；边浇灌混凝土边提升导管，并勘测混凝土顶面高度，随时掌握埋管深度，避免塞管及导管拔出混凝土面；做好混凝土的供应工作，保证混凝土浇灌的连续进行；提升导管要使导管垂直上升，并注意观察钢筋笼有否上升或移动。灌注水下砼前检查导管是否漏水、弯曲，发现问题及时更换。

 

　　四、结语　

 

　　水下灌注桩的施工过程是人们无法直接能观察到，而河床中桩基础的施工存在的困难更大，它还需要克服河床底土层的结构变化与水流的影响，因此，其桩基础的质量是否能达到要求，需要技术人员预先制定严谨的施工方案，多方面了解现场实际情况，遇到问题及时处理。要多借鉴以往的经验，结合实际情况去进行施工，以杜绝质量隐患，减少经济损失。

 

　　【参考文献】

 

　　[1]中华人民共和国行业标准.公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）.北京：人民交通出版社，2000．

 

　　[2]杨文渊，徐犇.桥梁施工工程师手册（第二版）[M].北京：人民交通出版社，2002．