浅谈清水钻孔灌注桩在高铁施工中的应用

华成龙 沈晋良

摘 要：钻孔灌注桩作为桥梁桩基的重要形式，其直接影响着桥梁的施工质量。通过对桩基各种施工工艺的整理和分析，得出在一些对施工环保要求高，施工条件复杂，地质特殊地段，采用清水钻孔灌注桩施工由于污染小、占地少、施工简单等优点，在本施工段得到应用。本文从现场实际施工出发，通过采用清水钻孔灌注桩施工工艺，简单的分析了施工过程中注意事项，为今后采用清水钻孔灌注桩施工提供相关的指导。

关键词：钻孔灌注桩；清水；施工工艺

1 前言

钻孔灌注桩通常采用超声波无损检测技术进行检测，来判断钻孔灌注桩的施工质量，通过比较分析其他桩基施工工艺，采用清水钻孔灌注桩施工工艺能够很好的确保桩基施工质量。本文参考鲁南高速铁路RLTJ-4标段沂河特大桥沂河水中桩基施工，通过实际施工简单的阐述了清水钻孔灌注桩施工工艺。

2 工程实例

2.1 工程概况

鲁南高速铁路沂河特大桥位于山东省临沂市，沂河特大桥于D1K89+974.048～D1K90+904.748跨越沂河，沂河特大桥沂河水中共有246根钻孔灌注桩，总长度8866米。桩底置于地层为10-7-3-W2（泥岩、σ0=350kpa）中为摩擦桩。共有1.25m、1.5m两种桩径的钻孔灌注桩，桩长长度29m～55.5m。桩基地质情况如下，地质分为两大类地质层，自上而下为：第一类为中粗砂层，层厚约9.33m～15.15m；第二类为泥岩层，厚约层23.5m～47m。桩基施工前采用吹砂筑岛方式填筑施工作业平台，施工作业平台填筑标高为71.5m。采用钢护筒跟进穿过砂层，清水钻孔灌注桩施工工艺进行桩基施工。

2.2 施工方法及工艺

考虑到沂河水域环保要求及桩基上部砂层较厚，泥浆护壁效果不理想，故不采用泥浆护壁钻孔，采用加长护筒跟进，护筒进入强风化泥岩50cm左右，现场施工过程中可根据实际情况可适当加深，从而保障了钻孔施工过程中孔壁稳固不塌孔，使用旋挖钻机作业成孔，水下导管法灌注混凝土施工工艺，灌注过程中流出的水经沉淀池收集沉淀后就可以直接排放，不会污染到周边水体，从而满足了沂河水域环保要求。

（1）施工场地。根据河道放水后河底水位情况，沿线路方向吹填30m宽施工场地，高度超出水面1m，钻孔场地应平整，清除杂物，压填密实。由项目部测量员准确放出桩基中心点位，并及时做好桩位护桩，根据桩位合理布置好钻机的位置，钻机必须布置在密实的场地上，确保钻机钻孔施工过程中不发生不均匀沉陷。

（2）埋设护筒。钻孔前埋设不漏水的钢护筒，钢护筒内径应大于钻头直径，钢护筒外露长度高出施工作业平台0.5m以上。因河中地层为中粗砂，极易塌孔，故采用加长护筒跟进至强风化泥岩层进行钻孔灌注桩施工。护筒埋置深度为填筑平台顶面+0.5m～进入强风化泥岩层50cm。钢护筒采用16mm厚钢板卷制而成，分节制作的方式，钢护筒分节长度宜为6m和10m，并制作2m的调整节。钢护筒打设采用50t履带吊配合DZJ-120振动锤进行振动下沉，根据现场实际砂层厚度选择不同长度节段的钢护筒，钢护筒采用对口焊接的方式进行接长，之后根据钻孔情况，如发现孔壁不稳或地面有塌陷迹象则采用2m节护筒继续跟进，确保孔壁稳固。钻孔成败的关键为孔壁不出现坍塌，所以施工中的控制重点为钢护筒埋设。

（3）钻机选型。根据施工部位的地质情况、孔径、孔深和其它的设计资料等各个方面，进行钻孔机械设备的选择，并结合现场施工实际情况作出相应的调整，本段通过综合考虑对比后采用旋挖钻机进行施工。

（4）清水钻孔施工工艺。开始钻进时，严格控制进尺速度，确保成孔的垂直度，防止出现孔位偏心，并及时观察孔位周边土体的变化，发现孔位周边土体出现沉陷迹象，应立即停止钻孔，钻机撤离，继续进行钢护筒跟进施工，直至钻孔孔壁稳固。钻孔作业过程中应连续进行，不得随意中断。钻孔作业过程中必须严格控制钻杆升降速度，做到匀速提降。钻进过程中，应及时复核孔位中心，当发现孔位偏差超出50mm时，应及时分析偏位产生的原因，进行相应的纠偏处理。当钻孔至离设计孔深还剩约1m位置时，需严格控制钻进速度和深度，防止超钻。根据钻渣取出的地质渣样核对地质资料，判断是否进入设计要求的持力层。当钻孔深度达到设计孔深要求时，采用测绳、探孔器检查孔深、孔径和孔垂直度等指标，各项指标验收合格后方可进行下道工序施工。

（5）清孔。清孔是确保钻孔灌注桩施工成桩质量的控制重点，通过清孔来降低孔底沉淀厚度以满足规范要求，从而确保成孔的施工质量。当达到设计孔深时，可进行第一次清孔，第一次清孔应在吊装钢筋笼之前，经沉淀一段时间后采用掏渣法进行清孔，将旋挖钻机筒式钻头下至终孔时的孔底标高，不进尺进行空转清除孔底散落松渣，掏渣筒进行掏渣清孔，禁止使用加深孔深的方法代替清孔。

第一清孔完成后开始安装钢筋笼和导管。导管安装后重新测量一次沉渣厚度，若不能满足规范要求，则需采用泵吸反循环工艺进行二次清孔，确保混凝土灌注前孔底沉渣厚度符合規范要求，从而保障钻孔灌注桩的成桩质量。

清水钻孔不需要制备泥浆，孔内沉渣比较少，根据施工总结得出，成孔后经过第一次掏渣法清孔后，若成孔后放置时间不超过5小时的情况下，在灌注混凝土之前孔内成渣厚度均能满足规范要求。

3 清水钻孔灌注桩施工注意事项

（1）铜护筒施工偏差及垂直度直接影响到孔位的偏差和钻孔的垂直度，护筒打设过程要及时测量其垂直度，当偏差较大时应及时调整试打方式，护筒埋设完成后及时进行测量复核中心位置，对于偏差超出规范的要即时拔出重新打设。

（2）钢护筒接长时要保证两节护筒中心重合，保障护筒的整体垂直度，接缝焊接密实平顺，对于打设中护筒上口变形的护筒及时进行修整，变形较大的护筒进行割除或不再使用。

（3）护筒打设过程应密切跟踪每节钢护筒沉入度，出现异常情况及时分析原因，查找出影响因素。

（4）因桩位处于河道砂层地层，砂层中含有卵石，当钢护筒下沉困难时可采用旋挖钻机掏孔后继续下沉。

（5）钻孔初期应加强地质核对，若发现护筒底部未完全穿过砂层，需继续跟进护筒，确保孔壁稳固。

（6）若钻孔过程中发现护筒底部有渗漏水现象应及时采用加长护筒继续跟进的方法保障孔壁稳固不渗漏水。

（7）钻孔过程中应加强水位观测，当水位变化过大时应停止钻孔，分析查找原因，必要时采取加长护筒继续跟进的方法保障孔内水位稳定。

（8）导管的水密性一定要符合规范要求，各节导管法兰连接采用密封圈密封确保导管不渗漏水。

（9）严格控制导管底距离孔底的深度，确保灌注首封混凝土时导管的埋置深度符合要求。

4 结束语

现沂河特大桥跨沂河水中桩基施工已基本完成，采用清水钻孔灌注桩施工工艺，保证了本段桩基的施工进度和质量，也避免了常规施工工艺中因泥浆护壁不理想造成的塌孔、泥浆渗漏、沉渣过厚等现象，相比常规工艺减少造浆工艺，同时也减少因泥浆排放对沂河水体的污染，保护了环境，总体效果明显。通过对清水钻孔灌注桩施工工艺总结，提高清水钻孔灌注桩的施工质量，为今后采用清水钻孔灌注桩施工提供相关参照和引导。

参考文献：

[1] TB10752-2010高速铁路桥涵工程施工质量验收标准[S].

[2] Q/CR 9603-2015高速铁路桥涵工程施工技术规程[S].

[3] 任树强.浅谈钻孔灌注桩施工工艺[J].山西建筑，2009（9）：110～111.