浅谈桥梁施工中钻孔灌注桩施工技术

李 涛 马进宇

（1．神农架林区交通运输局 神农架林区 442400；2．神农架林区交通基本建设质量监督站 神农架林区 442400）

到目前为止，我国在兴建各种铁路桥梁、公路桥梁以及其他桥梁的过程中都会用到钻孔灌注桩技术，之所以将其作为一种基础形式，就是因为该方法能够将水下施工有效地转变为水上作业，缩短了施工工期，减少了工程的造价成本，而且在施工过程中使用的设备较为简单，施工操作非常方便。但施工质量的控制仍然是一个较大的问题，在发生事故之后处理起来非常困难。所以工程技术人员亟须解决的问题是如何通过提高施工工艺水平，防止并消除质量事故，以保证桥梁施工能够正常开展。

1 护筒的埋设过程

选择钢护筒要求钢板的壁厚在6～8mm之间，钢护筒的高度为4m，然后将其做成整体圆形。为了避免出现变形问题，制作时需要在护筒的上端、下端以及中间位置的外侧分别焊接一道加劲肋。埋设时将护筒的埋深控制在3．5m，要求其顶部要比地面高出50cm，在埋设的过程中需将其周围0．5～1．0m内的土全部挖除，并且对粘土进行分层夯填，要求夯填厚度为护筒底部的0．5m。

如果桩位是在岸滩上，则要求粘性土大于1 m，砂类土大于2m。一旦表层土出现松软的现象，需要将护筒在比较坚硬的土层中进行埋设，埋深控制在0．5m，然后在其四周进行粘土的分层夯实。

如果是砂性土或者是流塑淤泥质粘土，在钻进的过程中需要根据护筒的埋深以及具体厚度等，适当地增加护筒的长度，如果洞高相对较大，并且地下空洞没有进行填充，则需要通过采取套筒跟进的施工方式才能有效地避免塌孔问题。

2 泥浆的配制方法

在配制泥浆时，可选择塑性指数不小于25、粒径在0．005mm以内并且颗粒含量超出总量一半的粘土。如果这种粘土比较缺乏，则需要在略差的粘土中掺加3／10的塑性指数在25以上的粘土。在配制泥浆的时候可直接将粘土投入到钻孔当中，通过钻锥形成的冲击来调制泥浆。

3 冲击反循环钻机成孔

在开挖之前需要先进行泥浆的灌注，如果孔内有水则可以直接投入粘土，灌注的过程中需要采用小冲程，保证成孔能够保持竖直圆顺，避免出现孔口坍塌问题。在钻进深度大于钻头的全高之后需要适当加快冲程，并且在超出护筒底的2～4 m之后恢复正常。

在钻进的时候一定要勤于松绳，合理控制松绳程度，避免出现打空锤的情况。对于松软土层来说，每次需要松绳5～8cm，对于坚硬土层来说，每次松绳量应该控制在3～5cm。此外，松软土层应该采用中冲程，而坚硬密实土层则需要采用高冲程。

由于受到冲击的影响会出现一定量的钻渣，这些钻渣一部分会随着泥浆一起进入到孔壁当中，但是绝大部分会被清除出钻孔外面，通常坚硬土层在纯钻进5～10cm以内需要进行一次清渣，而松软土层在纯钻进小于15～30cm以内需要进行一次清渣。

4 施工过程

（1）钻孔施工。在使用冲击法进行钻孔的过程中，一定要避免由于冲击振动造成邻孔孔壁发生坍塌现象，还要注意防止对邻孔已经完成灌注的混凝土凝固造成不良影响。所以应该在邻孔灌注全部完毕并且抗压强度超过2．3MPa之后才可以进行下一个孔的开钻操作。为了加快钻孔施工速度，可以利用多机同时进行多孔的开钻，但是要求钻孔保持连续，不能出现中断现象。在使用回旋钻进行钻孔的过程中，要尽可能地降低所受压力，保持较慢的钻进速度，降低孔底承受的压力，避免发生塌孔现象，有效地保护孔底土层具有的地质环境。在实际施工操作中，工作人员不能一味赶进度而加快钻进速度。在对软土地段进行钻孔时，需要先对地基进行适当的加固，让钻孔设备保持较好的稳定性，确保钻孔孔位具有较高的准确性；在对粉性土地段进行钻孔时，应该控制好钻孔的速度，提高泥浆具有的相对密度，并将粘度保持在23～25Pa·s之间；在对粘土地段进行钻孔时，应该保持中等的钻孔速度，减小泥浆的相对密度；如果是直径为2．2m的桩基，则需要采用低速进行钻进操作，并且控制钻头的转速，如果钻孔桩径过大，很容易引起塌孔现象，这就要求对泥浆和泥块的排出情况进行实时的关注，找出容易出现塌孔的位置，适当调整泥浆具有的相对密度，提前向孔内投入一定量的羧甲基纤维素，有效地提高泥浆具有的粘度，并快速形成孔壁薄膜，降低失水率，避免发生塌孔现象［1］。

（2）清孔施工。钻孔在满足了设计规定的深度之后需要立即进行清孔。而在实际施工过程中一些单位通常都是先放置钢筋笼然后再进行清孔，这种施工方式是不正确的。在清孔的时候应将孔内的水位保持在当地地下水位以上的1．5～2m之间，避免塌孔，然后将护筒壁上残留的泥浆以及孔底残留的沉淀物等全部清理干净。通常完成基础钻孔工作之后要求进行2次清孔处理。

（3）在终孔后及时拔出钻具，采用专门的仪器测量孔径的大小、孔的形状以及倾斜度的大小。如果出现中心线不符合设计标准、截面形状为椭圆形以及漂石等问题，需要及时采取措施进行纠正处理。在检验确认成孔符合设计要求之后，才可以进行下一道工序的施工操作。在对钻孔灌注桩检查的过程中，采用的测绳一定要设置有细钢丝心，在过水之后利用钢尺对测绳进行重新校核，此外测锤要选择规范的圆锥体，不能利用其他器具代替测量。

（4）在混凝土灌筑之前，应该将桩的钢筋骨架整体放置到孔内。如果在完成上道工序之后没有及时地将钢筋骨架放入到孔内，需要先对钻孔的完整性以及其他情况进行重新检查。此外，钢筋骨架一定要具有內撑架，避免在运输和放置的过程中出现变形现象，在顶面还需要采取一定的措施进行固定，避免在混凝土灌注操作时出现上升的现象。在钢筋骨架上面还需要放置垫块，并且沿桩长的间隔距离应该控制在2m以内，底面高程的偏差应该控制在50mm以内。

（5）水下混凝土的灌注施工。在进行水下混凝土的灌筑施工之前一定要做好相关施工准备工作，所有应急设备以及施工材料一定要配备齐全，保证浇筑时间不多于8h，如果有必要还需要在混凝土当中掺加一定量的缓凝剂，确保混凝土浇筑施工的顺利进行。

选择卡扣式导管，要求其内径确定为25cm，分节长度为3m，最下节的长度为6m。并且保证导管一定要保持坚固顺直。每一节的导管内径都要保持一致，偏差要控制在2mm以内。在下放导管的时候一定要将导管尽量居中，避免出现与孔壁碰撞的情况。在进行首盘混凝土的浇筑过程中，要求导管底部应该与孔底保持35～40cm的距离。此外，在水下混凝土的浇筑施工之前，需要再次检查孔底泥浆沉淀的厚度情况，保证其能够满足施工要求。

水下混凝土的浇筑施工应该采用砍球法，确保首批混凝土在完成浇筑之后导管的埋深不小于1m。整个浇筑过程中，需要在先前完成浇筑的混凝土内将导管口埋设，埋深要在1．5m以上，有效地避免泥浆冲入导管里面，但是埋深不能超出5m。

5 钻孔灌注桩钻孔质量通病的防治

5．1 钻进中的坍孔

（1）病害原因。在钻孔过程中，如果钻孔内水位突然下降，孔口冒细密的水泡，就表示已坍孔。此时，出渣量显著增加而不见钻头进尺，但钻孔负荷显著增加，泥浆泵压力突然上升，造成憋泵。一旦坍孔，钻孔便无法正常进行，易造成掉钻、埋钻事故。

（2）防治措施。如果是在流砂中进行钻孔，需要选用粘度相对较大的泥浆。通常在制作泥浆时会选择质量优良的黄泥，要求黄泥无杂质，并且塑性指数在22以上。钻孔时放慢进尺的速度，每天进度控制在6～7m，也可以适当掺入一些粘土掺片石，将其挤入到孔壁中以起到稳定孔壁的作用。根据地质情况适当地调整泥浆的相对密度，保证其有足够的稠度，控制好孔内外水位差，避免发生塌孔现象。通过实际施工证明，优质的黄泥浆能够提高钻孔灌注桩的质量。如果需要钻入的灌注桩的深度为18～21m，上段、中段以及下段各6～7m，在钻至上段时，不需要输入高压水，钻渣即可自然形成泥浆保护护筒壁。清孔应该安排专门人员负责补水工作，钻至中段6～7m时即可输入一定量的高压水完成清孔。最后在下段6～7m输入一定量的黄泥浆，不仅能够确保钻孔灌注桩的施工质量，还能减少黄泥的使用量［2］。

5．2 掉钻、卡钻和埋钻

（1）病害原因。钻头被卡住为卡钻，卡头脱开钻杆掉人孔内为掉钻，掉钻后打捞造成坍孔为埋钻。出现上述现象影响钻孔正常进行，延误工期，造成浪费。产生此现象的原因是：冲击钻孔时钻头旋转不匀，产生梅花形孔，或孔内有探头石等均能发生卡钻。倾斜长护筒下端被钻头撞击变形及钻头倾倒，也能发生卡钻；卡钻时强提、强扭，使钻杆、钢丝绳断裂造成掉钻，钻头接触不良、滑丝也会造成掉钻。

（2）防治措施。经常检查转向装置，保证运转灵活；经常检查钻杆、钢丝绳及联结装置的磨损情况，及时更换磨损件，防止掉钻。低冲程时，隔一段时间要更换高一些冲程，使冲锥有足够的转动时间，避免形成梅花孔而卡钻。对于卡钻，不宜强提，只宜轻提钻头。轻提不动时，可用小冲击钻冲击，或用冲、吸的方法将钻头周围的钻渣松动后提出。对于掉钻，宜迅速用打捞叉、钩、绳套等打捞。对于埋钻，较轻的是糊钻，此时应对泥浆稠度、钻渣、进出口、钻杆内径大小及排渣设备进行检查、计算，并控制适当的进尺。若严重糊钻，应停钻提出钻头、清除钻渣，冲击钻糊渣时，应减小冲程，降低泥浆稠度，并在粘土层上回填部分砂、砾石。如是坍孔或其他原因造成的埋钻，应使用空气吸泥机吸走埋钻的泥砂，提出钻头。

6 结语

钻孔灌注桩施工时除正确把握护筒的埋置深度，还要根据在钻孔过程中遇到的不同地质层和钻孔孔径大小，确定合适的钻孔进尺速度和泥浆配比，在大直径钻孔灌注桩施工时钻孔进尺速度要慢，且根据实际情况及时调整泥浆的配比。总之，钻孔灌注桩施工时应做到慢、稳、准，谨慎处理施工过程中的各个环节，切实保证工程质量和施工进度。

［1］ 赵晓峰．浅谈桥梁钻孔灌注桩施工［J］．交通科技，2012（3）：48－50．

［2］ 谢井丽，陈 磊．砂性土钻孔灌注桩的施工质量控制［J］．交通科技，2011（5）：38－40．