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摘要：桥梁施工中钻孔灌注桩施工受地质条件影响大，为保证施工质量，必须制定好适合现场地质条件的施工方案和设备选型，加强施工过程控制，保证钻孔灌注桩的施工质量达到要求。特别是高铁设计中以桥代路的大背景下，桥隧比例大约占据线路总长的80%～95%，长大桥梁的设计、施工、运营优势逐步显现。为提高桥梁桩基效率、降低施工成本、减少环境污染，旋挖钻孔灌注施工工艺已经得到普及。旋挖钻机以其安装简单，钻头拆卸方便，机械化程度高，成孔速度快、对环境影响小是旋挖钻施工的最大特点。但在砂层地质及地下水丰富地段施工难度大，就非常容易造成塌孔；硬质岩层地质施工效率低，对钻头磨损严重，施工成本高。
关键词：旋挖钻；护筒跟进；钻孔灌注桩；质量控制
1桥梁钻孔灌注桩的施工特点
桥梁钻孔灌注桩施工经常会遇到因地质条件复杂引起的施工困难、质量不容易保证等问题，如地质不稳定、流动性大、涌水严重等。为了避免不良地质环境对铁路桥梁建设的影响，只能改变施工工艺，采用辅助措施来弥补地质环境带来的不足，如调整泥浆比重、改变造浆方法、选用合适的造浆材料、采用钢护筒跟进等措施，从而提高桥梁桩基成桩质量。钻孔灌注桩施工根据不同的地质环境情况、施工进度要求、施工质量要求，综合比选采用合理的钻孔工艺，而不同的钻进工艺将直接决定钻机的设备选型。
2砂层+砂岩地质钻孔灌注桩施工技术
太焦铁路涅河特大桥（DK120+878.37），全桥420根钻孔桩，桥址区地质复杂，不良地质和特殊地质区多，底层为素填土及堆积砂土；第四系全新统冲积层新黄土、粉土、粉质黏土、黏土、粉砂、细砂、中砂；第四系上更新统坡冲积层粉土、粉质黏土、粉砂，第三系上新统黏土、粉质黏土、粉砂、细砂、中砂及胶结层，下伏三疊系中统二马营组第二亚组砂岩，泥岩，泥质砂岩。桥址区地下水位丰富，水位埋深0.7m～4m。
针对本桥地质显示3.8m～10 m均为不同类别的砂层，砂层底部为砂岩地质，地下水深度为3.5m。正式施工前，需选用不同的钻孔工艺进行方案比选，进行试钻施工。
对于砂层地质，常规钻孔桩护壁主要依靠泥浆与地下水压力差在孔壁上形成泥皮，形成护壁的作用。优先考虑冲击钻放工，能够将部分桩芯土挤压到外部，对既有地层起到挤密加固作用，正循环造浆有利于泥浆护壁的形成。但冲击钻钻进施工进度慢，对富水流砂层施工效率极低，相对而言，该设备更适用于坚硬岩层钻孔施工。我们经分析采用冲击钻钻进，因地层流砂层过厚，切地下水位高，成孔困难，清孔及灌注过程很容易产生塌孔，施工钻进速度慢，现场用电负荷大问题等诸多困难因素，综合以上因素，采用旋挖钻施工成孔。但如采用常规方法旋挖钻很难成孔，只能通过加长护筒以作护壁的方法。我部经现场试验，首先采用旋挖钻，干作业钻进。针对流砂层地质，采用长护筒埋深4m，造泥浆湿作业施工钻孔，钻进到6m时塌孔，回填后采用打拔机振沉6m再接长6m长护筒穿透砂层，使长护筒镶嵌泥质砂岩下30cm，阻断砂岩上地下水回流携带流沙进入孔内，割断高出地面1m部分，干作业成孔。由于部份桩基砂层下砂岩存在胶结层及斜岩情况，且砂岩强度高（≥800KPa），护筒很难镶嵌进砂岩，达到完全隔断地下水的效果，造成干作业成孔后由护筒底部向孔内回流大量泥沙，现场改用振沉12m长护筒镶嵌到泥质砂岩，造浆湿作业成孔。水下灌注混凝土后因护筒埋深过深采用吊车配合打拔机拔出钢护筒。
3旋挖钻施工砂层、砂岩地质钻孔灌注桩基础的施工重点
3.1旋挖钻孔施工技术要点
桩孔施工流程：测量放样、埋置护筒、长护筒振动下沉、制备泥浆、开钻制孔等。正式施工前需对施工场地进行清理和平整，确保施工场地的稳定性和空旷，不影响施工过程中设备的正常作业。桩位的测量放样工序中，要严格按照设计图纸及现场实际情况确定桩位点，在不影响设备作业前提下确保护桩不被损坏；埋置护筒时，护筒中心偏移<5cm，倾斜度<1%，规格是内径>桩径的0.2～0.4m，依据设计砂岩顶面标高与地面标高的高差增加1m，确定护筒长度；采用打拔机振动下沉护筒；制备泥浆时，对于特殊地质情况结合实际合理调整加大泥浆比重到1.3，使泥浆适用于砂层与砂岩不同地质；开始钻孔前认真检查钻机钻头位置，确认与桩中心处于一条竖直线上，允许偏差<20mm；正式开钻时采用低速钻进，结合实际土壤地质情况选择合理钻进方式和钻速，钻进到护筒底部时，需适当减速，还应适当增大泥浆比重。钻孔深度达到设定数值时，提离钻头5～10cm匀速转动，使泥浆无渣滓后停止钻机，检查钻孔。
3.2钢筋笼制作安装技术要点
钢筋笼的制作过程严格按照《铁路工程质量检验评定标准》中设定的钢筋笼制备误差进行，在厂区集中加工。吊筋焊接前，需反复检查吊筋长度是否需求，核查钢筋笼中心和桩中心偏差是否小于20mm，确保骨架顶端高度偏差在±20mm内。为避免钢筋笼损坏孔壁，在四周每2m设置垫块四个垫块来缓解钢筋笼对孔壁的损坏程度及使钢筋笼保护层更匀称。
3.3成孔后清空
钻孔桩清空作为钻孔灌注桩质量控制关键控制项作用要严格控制，因地质原因，砂层与砂岩之间通常有胶结层，当跟进长护筒穿透砂层很难穿透胶结层，造浆施工对于保证砂岩顶部胶结层成孔起到至关重要的作用，但灌注桩基前需按规范将泥浆比重降到1.1以内，保证灌注顺利进行。
3.4水下混凝土灌注施工技术要点
为充分保障成桩的质量，在进行水下混凝土灌注施工时，需先对导管开展承载压力和接头抗拉力的水下试验，保证选用的200～300mm的钢导管符合技术要求，牢固、可靠性达标。实际混凝土灌注过程中，要严格控制钻孔底与导管底距离（30～40cm），导管埋设深度为2～6m，并实时用测绳进行混凝土面深度测量，确保及时、精准地修正导管的埋设深度。此外，当灌注高度快要达到设计标高时，为防止导管内外压差太小引起混凝土上升艰难，实际施工中可通过向孔内加水进行泥浆稀释，排除多余沉淀泥浆等方法来保证混凝土灌注施工的正常作业。 4砂层+砂岩地质长护筒跟进，旋挖钻成孔，过程常见问题、原因及控制措施
4.1长护筒跟进施工时要密切灌注护筒垂直度，及时矫正。
1）成孔后孔内沉渣明显，且使用旋挖钻不能清除，说明长护筒振动下沉时底部未能完全穿透砂层，达到胶结层及岩层；未被钢护筒保护处，砂层塌入孔内，需及时进行护筒跟进，使护筒底部嵌入胶结层，封闭砂层。
2）为确保桩头混凝土的灌注质量，混凝土灌注高度控制应考虑护筒钢材体积，钻孔过程中护筒背后流砂外流形成的脱空，拔除护筒后必然导致混凝土产生大量沉落，在灌筑桩基混凝土时必须计算准确，使护筒拔除后混凝土超过设计值1m左右。
3）混凝土灌注完成后，钢护筒拔除应缓慢进行，保证桩身混凝土完整。
4.2钢筋笼上浮原因
1）钢筋笼初置位置不合适；
2）混凝土流动性太小且导管埋设太深造成混凝土将钢筋笼顶托；
3）导管上提太猛，造成混凝土沉降太快，产生瞬间反冲力使得钢筋笼上浮；
4）钢筋笼质量差且吊装不合理引发变形等。
结合分析原因，采取相应的质量控制措施：严格保证钢筋笼放置初始位置无偏差且与孔牢固固定；为控制混凝土注入钢筋笼时的流动性，可以适当增添缓凝剂或降低混凝土浇灌周期；对于反冲力引起的上浮，需认真计算导管埋设深度及混凝土面高，结合实际情况实时控制混凝土浇灌，提升导管时要缓慢进行。对于钢筋笼的制备精度要严格把控，安放钢筋笼时要严格控制竖向垂直度，偏差控制在允许范圍内才可进行吊放。
结束语：在铁路桥梁施工过程中，上部厚覆砂层，下部为砂岩地质的钻孔灌注桩施工，使用旋挖钻钻孔，长护筒跟进，拔除护筒的工程实践中，有效的防止砂层塌孔带来的桩基质量问题，采用旋挖钻施工，保证了工期，经桩基质量检测均符合设计及规范要求。
参考文献：
[1]铁路混凝土工程施工质量验收标准.中华人民共和国铁道部，2010-12-08.
[2]高速铁路桥涵工程施工技术规程.中国铁路总公司，2015-02-16.
[3]铁路桥梁钻孔桩施工技术规程.中国铁路总公司，2015-02-16.
作者简介：尹森（1977年10月9日）山西太原、工程师、中铁十二局集团第三工程有限公司030024
关键词：旋挖钻；护筒跟进；钻孔灌注桩；质量控制
1桥梁钻孔灌注桩的施工特点
桥梁钻孔灌注桩施工经常会遇到因地质条件复杂引起的施工困难、质量不容易保证等问题，如地质不稳定、流动性大、涌水严重等。为了避免不良地质环境对铁路桥梁建设的影响，只能改变施工工艺，采用辅助措施来弥补地质环境带来的不足，如调整泥浆比重、改变造浆方法、选用合适的造浆材料、采用钢护筒跟进等措施，从而提高桥梁桩基成桩质量。钻孔灌注桩施工根据不同的地质环境情况、施工进度要求、施工质量要求，综合比选采用合理的钻孔工艺，而不同的钻进工艺将直接决定钻机的设备选型。
2砂层+砂岩地质钻孔灌注桩施工技术
太焦铁路涅河特大桥（DK120+878.37），全桥420根钻孔桩，桥址区地质复杂，不良地质和特殊地质区多，底层为素填土及堆积砂土；第四系全新统冲积层新黄土、粉土、粉质黏土、黏土、粉砂、细砂、中砂；第四系上更新统坡冲积层粉土、粉质黏土、粉砂，第三系上新统黏土、粉质黏土、粉砂、细砂、中砂及胶结层，下伏三疊系中统二马营组第二亚组砂岩，泥岩，泥质砂岩。桥址区地下水位丰富，水位埋深0.7m～4m。
针对本桥地质显示3.8m～10 m均为不同类别的砂层，砂层底部为砂岩地质，地下水深度为3.5m。正式施工前，需选用不同的钻孔工艺进行方案比选，进行试钻施工。
对于砂层地质，常规钻孔桩护壁主要依靠泥浆与地下水压力差在孔壁上形成泥皮，形成护壁的作用。优先考虑冲击钻放工，能够将部分桩芯土挤压到外部，对既有地层起到挤密加固作用，正循环造浆有利于泥浆护壁的形成。但冲击钻钻进施工进度慢，对富水流砂层施工效率极低，相对而言，该设备更适用于坚硬岩层钻孔施工。我们经分析采用冲击钻钻进，因地层流砂层过厚，切地下水位高，成孔困难，清孔及灌注过程很容易产生塌孔，施工钻进速度慢，现场用电负荷大问题等诸多困难因素，综合以上因素，采用旋挖钻施工成孔。但如采用常规方法旋挖钻很难成孔，只能通过加长护筒以作护壁的方法。我部经现场试验，首先采用旋挖钻，干作业钻进。针对流砂层地质，采用长护筒埋深4m，造泥浆湿作业施工钻孔，钻进到6m时塌孔，回填后采用打拔机振沉6m再接长6m长护筒穿透砂层，使长护筒镶嵌泥质砂岩下30cm，阻断砂岩上地下水回流携带流沙进入孔内，割断高出地面1m部分，干作业成孔。由于部份桩基砂层下砂岩存在胶结层及斜岩情况，且砂岩强度高（≥800KPa），护筒很难镶嵌进砂岩，达到完全隔断地下水的效果，造成干作业成孔后由护筒底部向孔内回流大量泥沙，现场改用振沉12m长护筒镶嵌到泥质砂岩，造浆湿作业成孔。水下灌注混凝土后因护筒埋深过深采用吊车配合打拔机拔出钢护筒。
3旋挖钻施工砂层、砂岩地质钻孔灌注桩基础的施工重点
3.1旋挖钻孔施工技术要点
桩孔施工流程：测量放样、埋置护筒、长护筒振动下沉、制备泥浆、开钻制孔等。正式施工前需对施工场地进行清理和平整，确保施工场地的稳定性和空旷，不影响施工过程中设备的正常作业。桩位的测量放样工序中，要严格按照设计图纸及现场实际情况确定桩位点，在不影响设备作业前提下确保护桩不被损坏；埋置护筒时，护筒中心偏移<5cm，倾斜度<1%，规格是内径>桩径的0.2～0.4m，依据设计砂岩顶面标高与地面标高的高差增加1m，确定护筒长度；采用打拔机振动下沉护筒；制备泥浆时，对于特殊地质情况结合实际合理调整加大泥浆比重到1.3，使泥浆适用于砂层与砂岩不同地质；开始钻孔前认真检查钻机钻头位置，确认与桩中心处于一条竖直线上，允许偏差<20mm；正式开钻时采用低速钻进，结合实际土壤地质情况选择合理钻进方式和钻速，钻进到护筒底部时，需适当减速，还应适当增大泥浆比重。钻孔深度达到设定数值时，提离钻头5～10cm匀速转动，使泥浆无渣滓后停止钻机，检查钻孔。
3.2钢筋笼制作安装技术要点
钢筋笼的制作过程严格按照《铁路工程质量检验评定标准》中设定的钢筋笼制备误差进行，在厂区集中加工。吊筋焊接前，需反复检查吊筋长度是否需求，核查钢筋笼中心和桩中心偏差是否小于20mm，确保骨架顶端高度偏差在±20mm内。为避免钢筋笼损坏孔壁，在四周每2m设置垫块四个垫块来缓解钢筋笼对孔壁的损坏程度及使钢筋笼保护层更匀称。
3.3成孔后清空
钻孔桩清空作为钻孔灌注桩质量控制关键控制项作用要严格控制，因地质原因，砂层与砂岩之间通常有胶结层，当跟进长护筒穿透砂层很难穿透胶结层，造浆施工对于保证砂岩顶部胶结层成孔起到至关重要的作用，但灌注桩基前需按规范将泥浆比重降到1.1以内，保证灌注顺利进行。
3.4水下混凝土灌注施工技术要点
为充分保障成桩的质量，在进行水下混凝土灌注施工时，需先对导管开展承载压力和接头抗拉力的水下试验，保证选用的200～300mm的钢导管符合技术要求，牢固、可靠性达标。实际混凝土灌注过程中，要严格控制钻孔底与导管底距离（30～40cm），导管埋设深度为2～6m，并实时用测绳进行混凝土面深度测量，确保及时、精准地修正导管的埋设深度。此外，当灌注高度快要达到设计标高时，为防止导管内外压差太小引起混凝土上升艰难，实际施工中可通过向孔内加水进行泥浆稀释，排除多余沉淀泥浆等方法来保证混凝土灌注施工的正常作业。 4砂层+砂岩地质长护筒跟进，旋挖钻成孔，过程常见问题、原因及控制措施
4.1长护筒跟进施工时要密切灌注护筒垂直度，及时矫正。
1）成孔后孔内沉渣明显，且使用旋挖钻不能清除，说明长护筒振动下沉时底部未能完全穿透砂层，达到胶结层及岩层；未被钢护筒保护处，砂层塌入孔内，需及时进行护筒跟进，使护筒底部嵌入胶结层，封闭砂层。
2）为确保桩头混凝土的灌注质量，混凝土灌注高度控制应考虑护筒钢材体积，钻孔过程中护筒背后流砂外流形成的脱空，拔除护筒后必然导致混凝土产生大量沉落，在灌筑桩基混凝土时必须计算准确，使护筒拔除后混凝土超过设计值1m左右。
3）混凝土灌注完成后，钢护筒拔除应缓慢进行，保证桩身混凝土完整。
4.2钢筋笼上浮原因
1）钢筋笼初置位置不合适；
2）混凝土流动性太小且导管埋设太深造成混凝土将钢筋笼顶托；
3）导管上提太猛，造成混凝土沉降太快，产生瞬间反冲力使得钢筋笼上浮；
4）钢筋笼质量差且吊装不合理引发变形等。
结合分析原因，采取相应的质量控制措施：严格保证钢筋笼放置初始位置无偏差且与孔牢固固定；为控制混凝土注入钢筋笼时的流动性，可以适当增添缓凝剂或降低混凝土浇灌周期；对于反冲力引起的上浮，需认真计算导管埋设深度及混凝土面高，结合实际情况实时控制混凝土浇灌，提升导管时要缓慢进行。对于钢筋笼的制备精度要严格把控，安放钢筋笼时要严格控制竖向垂直度，偏差控制在允许范圍内才可进行吊放。
结束语：在铁路桥梁施工过程中，上部厚覆砂层，下部为砂岩地质的钻孔灌注桩施工，使用旋挖钻钻孔，长护筒跟进，拔除护筒的工程实践中，有效的防止砂层塌孔带来的桩基质量问题，采用旋挖钻施工，保证了工期，经桩基质量检测均符合设计及规范要求。
参考文献：
[1]铁路混凝土工程施工质量验收标准.中华人民共和国铁道部，2010-12-08.
[2]高速铁路桥涵工程施工技术规程.中国铁路总公司，2015-02-16.
[3]铁路桥梁钻孔桩施工技术规程.中国铁路总公司，2015-02-16.
作者简介：尹森（1977年10月9日）山西太原、工程师、中铁十二局集团第三工程有限公司030024