浅谈小直径钢管桩基础的施工

浅谈小直径钢管桩基础的施工

[摘要]本文通过具体的工程实例，对小直径钢管桩基础在市中心区人行天桥的施工进行了介绍，总结了应用中的成功经验，探讨了小直径钢管桩在人行天桥桩基础中的应用。

[关键词]小直径钢管桩市中心区桩基础

引言

目前，钢管桩基础广泛应用于码头、防波堤、护岸、船台等港口基础工程或者在桥梁工程中作为搭设辅助便桥的基础施工。钢管桩锤入海底一定深度，直接承受上层建筑的荷载和海水的腐蚀。还应用于高层楼房建筑、大型或特大跨海桥梁的便桥施工等。以往的钢管桩基础大多采用现浇钢筋混凝土基础，在施工过程中需要大面积开挖，基础浇筑完毕后还要满足长时间的保养期要求；而现在大城市的各种地下管道越来越多，很难找到合适的位置，而且在大城市繁华地段长时间的大面积开挖不能符合城建要求，也会影响整个工程的进度。不管是从经济上、还是从进度上、从符合大城市地下管道现状的实际出发，小直径钢管桩基础——作为一种新型的在市中心人行天桥上的应用中起着至关重要的作用。

由广州市第一市政工程有限公司负责施工的某人行天桥工程位于广州天河区天河路至中山大道，该路段属于广州市中心商业繁华地带，车流人流密集，受地形条件的限制，能提供的施工场地非常狭小，且地下通信、电力、煤气、供水、排水等管线密布，如人行天桥基础仍采取普通现浇钢筋混凝土基础的话，施工所造成的环境污染、施工场地大面积的占用和施工产生的噪音等将无法满足市中心城建要求，并会由于拆迁大部分管线而造成工期严重滞后，所以本工程首次在人行天桥的基础上采用了小直径钻孔式钢管桩基础。

工艺原理及流程

桩机安装→桩机移动到位→成孔→洗孔→放入钢管→插入注浆管→注瓜米石→注浆→拔管→补浆。为防止打桩过程中对临桩及围墙造成较大位移和变位，并使施工方便，一般采用先打中间后打外围，（或先打中间后打两侧）。这样有利于减少挤土，满足设计对打桩入土深度的要求。并搞好场地处理、放样桩和复合等配合协调施工。

操作要点

①、钻机定位：XY-100钻机到达指定桩位后，进行对中，调平。

②、开孔、造浆

当钻机正常后，启动钻机钻进成孔，回转钻进，泥浆护壁。钻至全风化花岗岩0.5m，终孔清渣，成孔。

为防止塌孔，必须用泥浆护壁。泥浆由膨润土与水拌和而成,比重控制在1.1～1.2之间，胶体率大于95%，粘度控制在17～20s，施工过程严格控制泥浆的性能指标。

钻进过程要经常对钻孔泥浆的相对密度和浆面等检查观察。在粘性土及含砂率小的泥岩中，宜用中等转速稀泥浆钻进；在砂性土及含砂率高的地层中，宜用低转慢速、大泵量、稠泥浆钻进。

泥浆性能如下表所示：

净泥浆性能指标表

施工过程中根据本工程特点采用指标范围见下表：

施工过程泥浆控制表

③、放入钢管。

钢管底部采取6mm厚钢板封口，防止泥浆进入钢管内，注浆时通过管身的出浆孔翻浆；

④、终孔及清孔

钢管桩施工时应密切注意土层和岩层的变化,当发现岩芯的承载力等于或大于设计的桩尖持力层的承载力要求时,应通知甲方和设计人员现场会商研究,确定能否提高终孔标高。当孔深已达到设计标高,但岩芯承载力仍未达到设计要求时,则仍继续钻孔,并同时会知驻地监理甲方及设计人员,变更该孔的终孔标高。

成孔工序验收合格后,进行第一次清孔工序的施工。清孔采用掏渣和换浆方法。在钻进的过程中，桩渣一部分连同泥浆被挤入孔壁，大部分则靠掏渣筒清除。要求用手摸泥浆中无2~3mm大的颗粒为止，并使泥浆的比重减至1.05~1.15。清渣后，可投入一些泡过的散碎粘土，通过冲击锥低冲程的反复拌浆，使孔底剩余的沉渣悬浮后掏出。钻孔完成后，应清孔，并对成孔质量进行检查，质量标准和

检验方法见下表

为防止沉渣层超厚，可采取以下措施：

a、灌砼前应重新测定沉渣厚度,如渣土超厚,则再次清孔至规定要求；

b、及时清理孔口积土，防止孔口土回落到孔底，钢管应竖直小心轻放，防止把孔壁土碰塌掉到孔底；

c 、为避免塌孔，清孔完毕后，孔内应保持足够的水头，而且清孔后须在4小时内注浆，否则应重新清孔；

d、严禁用加深钻孔深度的方法代替清孔。

质量要求:

a.桩孔深度、泥浆比重、含砂率等符合设计和规范要求。

b.清孔后，要求桩底沉渣的厚度不得大于5cm。

⑤、将注浆管放至孔底，注入瓜米石。

图3注浆成桩

a、采用BW-150型注浆泵高压注浆，注浆管必须下放至孔底。

b、根据开挖时间要求，可以加入适量的早强剂；

c、下放注浆管后，均匀回填瓜米石（粒径3mm～5mm），注浆管埋深必须严格控制，采取分段注浆，每次埋深深度为2～4米。待孔内水泥浆返浆至瓜米石面标高时，匀速提升注浆管，根据埋深深度每次提升1～3米。提管时特别需要注意埋管深度，控制在2～4米范围内。

⑥、按设计确定的浆液配料，搅制水泥浆，采用钻机泥浆泵将水泥浆压入孔底，当浓度达0.5的水泥返至地面时，停止注浆。拔出注浆管，成桩，补浆。

图4补浆

孔口返浆后，进行孔口密封，增加注浆压力，待注浆压力达到设计要求后，停止注浆，初凝后（约3小时）进行二次补浆。

小直径钢管桩验收问题

由于目前国家、行业以及地方均无明确的检测及验收标准，因此，在施工过程中应该根据什么标准来检测及验收新型小直径钻孔式钢管桩基础在城市中心地段人行天桥的施工没有任何相关规范参考，按照监理准则及施工惯例，当无国家及行业等高一级相关规范标准时可参照省、市地方标准来执行，但新型小直径钻孔式钢管桩基础属于新技术，在广州市政行业里为首次采用。于是经与建设单位、设计单位、监理单位共同开会讨论，会后，建设单位根据会上设计、施工、监理单位的研讨情况，按照设计要点制定出了《新型小直径钻孔式钢管桩基础验收规定》，确定新型小直径钻孔式钢管桩基础用于城市中心地段人行天桥的质量验收规定，该规定确定采用单桩水平荷载静载试验作为新型小直径钻孔式钢管桩基础的单桩承载力检测方法，抽检频率为不少于总桩数的1％，且不得少于3根。单桩承载力为100KN，要求最大试验荷载为200KN，桩端持力层为强风化岩层。

结束语

钢管桩每节采用焊接，焊后1分钟即可下放，接桩方便、间歇时间短，在常规情况下，桩就位后就能正常钻进，即使是进入岩层也能很容易穿透。一般每台钻机每天可以钻进80m左右，远远高于其它桩型。施工结束后，对小直径钢管桩进行了相关检测，根据检测结果推算单桩承载力为100KN，要求最大试验荷载为200KN，桩端持力层为强风化岩层，满足人行天桥的受力要求，同时又达到对交通疏导的要求和对环境的要求。

通过本次小直径钢管桩在市中心区人行天桥桩基础的应用中来看，小直径钢管桩具有挤土有限，对周边影响小，施工速度快，强度高，不易腐蚀等优点，完全可以取代传统的天桥桩基础，应用前景非常广阔，以后需要不断完善此种施工方法的理论研究，制定更详细的保证措施，使其能够应对各种施工环境，在更多桥梁桩基础施工中推广应用。