钻孔灌注桩在桥梁工程中的施工探讨

肖圣革

（菏泽市公路事业发展中心工程一处， 山东 菏泽 274000）

0 引言

在桥梁工程施工中，应用钻孔灌注桩技术具有成本低、机械化程度高、适应性强等优势，得到了广泛应用。但从结构上来看，钻孔灌注桩属于一种隐蔽性比较强的工程，很难实现全面控制，任何一个环节发生问题，都会对桥梁工程的总体质量造成较大影响。基于此，开展钻孔灌注桩在桥梁工程中的施工探讨就显得尤为必要。

1 工程概述

某桥梁工程，总长度为1.64km，设计为双向6 车道，桥墩为双肢等截面矩形空心墩，截面尺寸为10m×6m（长×宽）。上部结构为预应力混凝土连续钢结构箱梁。在施工之前进行了全方面地质勘查，勘查结果表明，施工现场的土层为湿陷性软土层，承载能力比较差，无法满足桥梁施工的要求，为解决这一问题，采用钻孔灌注桩施工技术，取得了良好效果。

2 钻孔灌注桩技术的优势

第一，和其他基础施工技术相比，钻孔灌注桩具有较高的承载力，施工完成之后基础沉降量比较小，承载力均匀可靠，离散系数比较小。

第二，施工效率比较高，机械化程度高，可有效节约工期，降低施工成本。

第三，有利于实现绿色施工。钻孔灌注桩施工中产生的泥浆可回收到泥浆池中，避免下渗污染地下水，施工过程产生的振动、扬尘等比较少。

3 钻孔灌注桩在桥梁工程中的施工

3.1 场地准备

在钻孔灌注桩施工之前，需要施工场地进行整平清理，本工程土层为湿陷性软土层，为满足施工要求，采用型钢搭设工作平台，工作平台必须具有足够的稳定性和牢固性，能够有效承受施工作业中形成的静荷载、活荷载等，保证现场施工人员和设备能够安全进出。

3.2 埋设护筒

在应用钻孔灌注桩技术是埋设护筒的主要工序，护筒具有固定桩孔位置、保护孔口、避免地下水流入钻孔内部的作用，保证钻孔灌注桩施工质量。本工程桩径比较大，为满足施工要求，采用了钢护筒，厚度在4～8mm 之间，并护筒顶部均匀布设2～4 个溢浆孔。保证护筒的直径略大于桩径，顶部要高出地面30～50cm 之间，护筒的中心线要和桩中线相互重合，二者之间的误差要控制在20mm 以下，竖向倾斜度更不应大于1%。护筒埋设可选择挖埋法、振动法、加压法等，按照现场实际情况合理选择，埋设深度控制2m 以上，如遇特殊情况，需要合理加深。

3.3 制备泥浆

泥浆在钻孔灌注桩施工中主要起着形成泥皮稳定孔壁，悬浮钻渣，润滑钻具等作用。本工程选择的泥浆由三部分共同组成，包括：水、膨润土、添加剂。水的pH 值要控制在7～8 之间，严禁含有杂质。膨润土的塑性指数要控制在25 以上，且粒径小于0.005mm 的颗粒含量不得超过总量的50%，且相对密度需要控制在1.1～1.5 之间。添加剂，选择了旦宁液，以降低泥浆的粘度。

3.4 钻机就位和钻孔

当护筒埋设和泥浆制备完成之后，就可以进行钻机就位操作，保证钻头中心能够对准桩位中心，钻机就位完成之后，进行详细测量，达到要求后进行钻孔操作。在本工程钻孔灌注桩施工中，采用了正循环钻孔施工技术，具有操作相对简单，且工艺成熟的优点，用泥浆泵把泥浆按照一定的压力，通过空心钻杆顶部，从钻杆底部喷出，钻头在旋转过程中，将土壤搅松，形成钻渣，通过泥浆将粘渣悬浮起来，随着泥浆的不断上升，溢出流入孔外的泥浆槽中，经过沉淀池沉淀后可循环再利用[1]。

3.5 第一次清孔

在钻孔过程中，部分泥浆和钻渣会沉入孔底，为保证后期混凝土灌注质量，需要将这些沉积物全部清理干净，以保证灌注的混凝土能够和地层、岩层紧密结合，提升桩体的总体承载力。本工程第一次清孔，选择掏渣清孔法，通过专业的掏渣设备，将孔底的沉积物全部清理干净。

3.6 制作和安装钢筋笼

在钢筋笼制作过程中，为保证钢筋笼结构的稳定性，避免发生形变，需要每隔2m 左右，设置一道直径在14～18mm 之间的加强箍筋。本工程钻孔深度大，钢筋笼可分段制作，制作时要保证保护层厚度符合要求，并加焊接护壁筋。制作完成运输时，要做好保护措施，避免钢筋骨架发生变形。在钢筋笼吊装时，采用了钻机架塔和起吊机联合起吊的方法，对准护筒中心之后，缓慢下方到设计标高，严禁和孔壁发生摩擦碰撞。在钢筋笼下方时，采用了垂球法进行去全面校正，直到误差小于2cm 之后通过焊接定位。为避免钢筋笼发生上浮问题，可在钢管上焊接倒立的U 形钢筋来支撑钢筋笼。

3.7 二次清孔

当钢筋笼下方完成4～6h 之后，泥浆不会受到任何形式的扰动，容易发生沉淀问题，导致孔深不足，需要进行二次清孔。本工程在二次清孔中，采用了真空循环系统，主要由泥浆泵提供动力，促使泥浆压入孔底孔口排出[2]。

3.8 灌注混凝土

本工程泥浆护壁成孔灌注混凝土在浇筑时主要在泥浆中进行，因此，也被称之为水下混凝土灌注。采用垂直导管法灌注水下混凝土，混凝土由拌合站集中拌和，由专业的运输车运输到施工现场之后，送入料斗中进行浇筑。料斗的容积按照桩径合理选择，本工程为保证混凝土灌注的连续性，料斗容积不应小于2m³，为保证导管埋深小于1.0m，要先将料斗装满，在吊车小勾提起铁板的同时用输送泵连续输入混凝土，促使料斗内混凝土实现连续灌注。当封底完成之后，再继续灌注，在整个灌注过程中，导管的埋深需要控制在2～6m 之间。

开始灌注后，需要紧凑连续进行，尽量避免中途停止，在整个灌注过程中，要避免混凝土从料斗中溢出，时刻关注孔内水位升降情况，测量空中混凝土面高度，按照测量结果及时提升和拆除导管，导管在拆除时，速度要快，避免杂物进入孔中[3]。如果在灌注时，发现导管内部混凝土不满，含有空气时，要降低混凝土灌入的速度，严禁整斗灌入，以免在导管内部形成高压气囊，影响施工质量。

4 钻孔事故的预防和处理

4.1 坍孔

坍孔是钻孔灌注桩施工中比较常见的钻孔事故，主要表现为孔内水位突然发生降低，孔口冒出细小密集的气泡，虽然出渣量明显增加，但钻孔进尺几乎保持不变，且钻机的负荷显著增加。引发塌孔钻孔事故的主要原因包括以下几点：1）泥浆比重不足，泥浆性能指标不符合要求，在钻孔中未在孔壁上形成坚硬的泥皮；2）掏渣结束之后，没有及时补充泥浆，或者钻孔中呈现了承压水等；3）护筒埋设深度不足，护筒下端口发生漏水问题、坍塌等问题，或者钻机直接安装在护筒上，受到钻机振动的影响，孔口发生了坍塌。

坍孔预防和处理措施：如果在钻进时遇到特殊地质，如松散的粉砂土或者流砂，需要严格控制钻进的速度，选择比重、钻度、胶体率较大的泥浆。尽量降低锤冲击，促使粘土膏和片石能够顺利挤入孔壁中，提升孔壁的稳定性。一旦发生孔口坍塌，必须立即拆除护筒洒，并回填钻孔，重新埋设护筒后，再进行钻进操作。

4.2 钻孔偏斜

在钻孔灌注桩施工中，引发钻孔偏斜的原因非常多，主要包括以下几点：1）在钻孔中遇到了比较大的孤石，无法继续钻进；2）在有一定倾斜度的软硬地层交界位置钻进时，钻头受力不均匀，也会引起钻孔偏斜问题；3）钻杆自身弯曲，接头发生偏移[4]。

预防处理措施：在钻机安装时需要保证转盘、底座等具有足够的水平度。起重换轮缘、固定钻杆卡口、护筒中心等，三者需要布设在相同的竖直线上，并进行检查校正。钻进过程中，要随时检查钻杆、接头的垂直度和牢固性，发现钻杆弯曲，立即停止钻进，采用千斤顶调直后再继续施工。在软硬地层钻进时，要严格控制进尺量、低速钻进，避免发生偏移。

4.3 钻孔漏浆

在进行透水性比较强的地层中钻进时，稀泥浆会向孔外渗漏，护筒埋设深度不足，会填土密实度不足或者护筒接缝较大，密封条失效等，都是引起钻孔漏浆的主要原因[5]。

预防和处理措施：可适当加稠泥浆，或者在稀泥浆中掺入适量的粉土慢速转动。在护筒防护范围中，接缝位置，泥浆可由潜水工用棉絮堵塞，提升密封效果。

5 结束语

综上所述，本文结合工程实例，探讨了钻孔灌注桩在桥梁工程中的施工，探讨结果表明，在桥梁工程施工中科学合理的应用钻孔灌注桩技术，可大幅度提升桥梁工程基础的稳定性，而且适用范围广，几乎任何地质条件都适用。但钻孔灌注桩施工工序较多，需要严格控制每道工序的质量才能保证总体质量，为桥梁工程施工奠定坚实基础，值得推广应用。