高铁桥梁钻孔灌注桩技术的设计与施工分析

张元元 孙权权

中交第三航务工程局有限公司交建工程分公司 上海 200940

为了确保高铁桥梁的施工质量，采用钻孔灌注桩技术的设计和施工对于整个工程来说具有重要的作用[1]。同时设计单位在钻孔灌注桩技术的设计中应对高铁桥梁的特点进行充分的了解和掌握，并依据相关的设计规范和标准，对钻孔灌注桩技术设计方案的可行性和合理性进行分析。对于质量控制应在每一个环节由施工单位在施工过程中进行加强，并且根据施工规范和要求，充分发挥在施工过程中钻孔灌注技术的便捷性的特征，以及受施工场地面积小和周围环境因素的影响小等优点，从而保障高铁的安全运行。

1 钻孔灌注桩施工技术概述

钻孔设备和钢筋混凝土结构相结合在地基中钻孔作业，并在桩孔中所形成的桩基施工技术，即为钻孔灌注桩施工技术。按照成孔工艺将钻孔灌注桩施工技术划分为干作业成孔和泥浆护壁等两种类型，这两种类型的方法具有一定的区别，不管采取哪种施工工艺都对施工过程有着很高的要求，并要保证其规范性和专业性，从而达到钻孔灌注桩的施工标准要求。具体的优势主要体现在三个方面：第一，因灌注桩技术在渗透性及压密性上效果良好，在施工过程中该技术被广泛的应用，同时对于地基土层稳定性，其提升效果显著，并且在地基改造过程中有着良好的效果。第二，具有很强的适用性，在施工环境复杂的条件下可以克服各种干扰，且有较强的灵活性，可依据施工现场的实际情况来进行调整。第三，灌注混凝土于地基土层，使其成为一个整体，再加上桩体的加压作用，桩基的稳定性和承载力明显提高，进而确保整个工程结构的安全稳定性能。

2 钻孔灌注桩技术的技术优势

第一，在不同类型的地质条件下钻孔灌注桩技术都比较适应，在交通建筑领域有着非常广泛的应用。

第二，因其在施工过程中具有较高的自动化，钻孔施工操作时，需要具有专业化的施工操作人员来进行，这样才能有效保证整个工程的施工质量和有关专业技术的标准要求[2]。由于成孔作业质量高，桩体有着很高的承载力，且成孔速度快。

第三，该项技术在施工过程中噪音相对较小，对于周边的环境没有较大破坏，在各种复杂的环境条件下都可以施工作业，这在工程的施工时有利于提高其生态的功能。

3 钻孔灌注桩技术需要具备的条件

在钻孔灌注桩进行施工前，要对所用到的相关机械设备进行检查，设备的检测有助于该技术的施工作业并使建设工程开展顺利。根据机械设备的有关施工标准对其性能进行检测，经过项目管理人员的检测，使机械设备在施工过程中符合相关的基本要求。第二，钻孔灌注桩技术具有较强的专业性，为了保证施工质量和提高施工作业人员的综合素质，应对施工作业的人员进行有关培训方面的加强，促进对专业知识的掌握。并在钻孔灌注桩技术施工人员的专业性和系统性上进行全面的培训，培训的主要内容以操作技术和责任意识为主。除此之外，应对施工技术人员培训完成以后进行评估。第三，对建筑材料进行把控，特别是加强对所用到的原材料的质量控制，保证其符合有关标准要求，保障整个建设工程的质量。

4 在高铁桥梁工程中钻孔灌注桩技术的设计要点分析

高铁桥梁工程施工过程中钻孔基础是钻孔灌注桩技术的关键点之一。将桩基承载力进行准确的计算，这对整个结构的稳定性和安全性有着直接的联系，如果对承载力计算的数值较小，不仅对桥梁的施工质量产生不利的影响还会对建设单位造成经济损失，特别是对施工人员的安全产生严重威胁，相反，在设计中如果设计值太大，就会造成对资源的浪费，不仅对经济效益有所影响也不利于高铁的可持续发展。所以，根据相关的设计规范，对于钻孔灌注桩技术在设计中应严格执行，按照桩基承载力的相关规定，对其进行准确的计算。在计算时还应充分考虑岩石的强度和完整性以及桩底在基岩中的嵌入深度等影响因素，确保计算在合理的范围内。因此，按照施工的具体特点，在高铁桥梁施工中对钻孔灌注桩设计要点上应准确掌握。

4.1 钻孔灌注桩技术的构造设计

若高铁桥梁在建设范围内有地震峰值，其加速度不大于0.15g，简支梁墩台的桩径为Ф1m，而在施工区地震峰值加速度大于0.2g时，桩径则为Ф1.25m。当在建工程位于多发的泥石流和流冰磨蚀的区域时，桩径则大于Ф1.25m。当施工区处于复杂的或高墩大跨度特殊结构的地基条件下时，应加大其桩径设计并符合相关的设计规范且严格执行[3]。

4.2 钻孔灌注桩技术的承载力设计

在钻孔灌注桩方案设计时，应根据不同的地质条件和限制标准来对单桩承载力进行设计，若主力作用值在4000kN范围内，桩径为Ф1m；当主力作用对其加大时，则根据其大小调整桩径。

5 应用钻孔灌注桩施工技术进行高铁桥梁建设的要点分析

5.1 埋设护筒的施工技术要点

高铁桥梁的桩基施工过程中需要对护筒进行埋设。钢护筒的制作是采取卷壁厚度为12cm的钢板，护筒内径与桩径相比，要大于200-400mm的桩径，控制在2-4m的埋设深度。护筒埋设过程中应对四周的黏土进行夯实处理，防止水头超标或渗漏。按照设计要求对护筒定位好后复核，将护筒和桩位中心线之间的误差值在允许范围内进行控制。此外，要根据设计要求检查护筒的密实度，避免在钻孔施工时漏浆。

5.2 实施钻孔的施工技术要点

在实施钻孔施工时应做好相应的施工准备工作，检查现场布局的科学合理性以及钻机位置的平稳性、设备的质量、性能以及运行状态，确保水电接通良好。钻机就位后要检查其顶端和底座的稳定性，并根据“慢转轻压”的原则进行施工，确保转盘中心的平稳，为了降低钻机重心，及时采用重块使其重心降低。同时在施工过程中要做好换班连续施工，地层状态和施工进尺等方面的数据应详细记录，在交接班时做好技术交底工作[4]。还要确保水头的高度在施工的要求范围内并对土层压力保持平衡，以防止坍塌或锁孔等现象的发生。同时泥浆的含砂量和胶体率及黏度应由专业的技术人员来进行准确的测量，除此之外，根据现场施工情况，将外加剂添加到泥浆中，避免形成泥皮效应，进而对钻孔孔壁进行保护。采用取样分析的方法，对土层存在的位置变化进行分析并对其结果进行记录，为泥浆配比进行调整的可靠性提供依据。

5.3 放置钢筋笼的施工技术要点

对加工制作的钢筋笼设置保护层时应按照设计图纸来进行。对于加工后的钢筋笼如果选择临时堆放，应采取有效的防锈和防潮措施。在放置过程中，应严格遵守相关的操作程序。钢筋笼被吊起后应对齐并依次对接，然后再将其以恒定速度缓慢放入孔中，严禁在孔内旋转钢筋笼。

5.4 实施清孔作业的施工技术要点

钻孔完成后，进行清孔作业。清孔时，应彻底清洁孔壁上的泥浆，并清理空地的钻渣和沉淀物。清孔完毕后，应按设计标准检查摩擦桩中的沉淀物。当摩擦桩的直径在1.3m以内时，沉积物的厚度不得超过100mm。

5.5 灌注混凝土的施工技术要点

灌注混凝土施工时，首先在搅拌站完成混凝土的拌和，并将其运输至施工现场。灌注施工前，应准确测量孔内沉淀物的实际厚度。如果沉淀物相对较厚，可以使用喷射方法喷射孔底促使沉淀物处于悬浮状态。灌注桩体混凝土时，应一次性连续完成从桩底至桩顶的灌注，同时混凝土中埋设导管的深度应保持在2-6m范围内。在灌注施工过程中导管应适当移动，这样可以有效地减缓混凝土的凝固速度，从而为灌注施工创造有利条件。为确保成桩质量，在桩顶设计标高以上应超罐100cm左右。灌注结束4h后应对多余的桩头进行移除，并留出10-20cm，方便对承台接浇。灌注施工过程中当混凝土顶面距钢筋笼底部大约1m时应要注意适当减缓灌注速度，避免出现钢筋笼上浮的情况。

6 结语

综上所述，为了保证高铁安全通行，钻孔灌注桩技术的设计以及施工的质量将成为最重要的基础保障，设计人员应科学合理的对桩基的承载力进行设计。另外，在施工过程中施工单位应进行技术追踪，同时按照成桩质量的设计要求进行管理控制，使该项技术在施工质量上符合相关技术规范和标准的要求，保证高铁的安全运行并提供可靠的保障，进而实现我国在高铁建设方面的稳定发展。