桥梁钻孔灌注桩关键施工技术探讨

文／江西赣东路桥建设集团有限公司 徐俊 徐托

关键字:桥梁；钻孔灌注桩；成孔机械；钻孔施工

0 引言

在桥梁建设不断发展的当今，其上部结构荷载也在不断增大，对于下部基础施工难度而言也越来越高。作为桥涵中常用的深基础，钻孔灌注桩与其他基础形式共同形成桥梁的基础工程。在桥梁建筑质量不断提高的形势下，对钻孔灌注桩基础的施工技术进行研究非常有必要。

1 工程概况

某桥梁上部结构截面形式为简支箱梁，下部结构均为以摩擦桩进行设计的钻孔桩基础。基于桥梁所处地质条件，所采用钻孔桩均为1m 桩径。采用双线一字型桥台，下部桥墩以实体墩为主。钻孔桩施工根据地质情况采用旋挖或反循环成孔，陆上直接钻孔或筑土填高保持水头成孔，浅水区及鱼塘利用草袋围堰构筑钻孔平台施工。

2 桩基础施工

2.1 陆上钻孔桩施工

在平整完陆上场地之后，需进行钻孔平台的填筑以及压实工作。在埋设钢护筒之前需先进行测量放样工作，基于放样所确定位置进行钢护筒管的埋设，基于现场地质条件确定钢护筒的埋设深度。为确保混凝土质量以及混凝土浇筑时的连续性，应采用拌和站集中供应以及搅拌车运输混凝土的方式。在水下进行混凝土的浇筑时应采用导管法灌进行。

2.2 浅水区钻孔桩施工

2m 以上水深的桩基采用的是筑岛钻孔的方式进行施工。为避免出现渗漏等现象，在施工前应将围堰内的杂物清除干净。在合拢时应按照上游到下游的方式进行填筑。围堰应以1：1 的坡率进行施工，并确保其比施工水位高至少1m。泥浆泵抽干围堰水、填土芯，施作钻孔施工平台。

护筒直径基于现有钻机型号进行确定。将护筒打入河床下，并确保其成功穿越松散覆盖层[3]。在水中进行筑岛时，应将确保护筒有一米的埋深，水中平台护筒的埋深则按照现场地质条件等确定，若地质条件较差，则可考虑将其打入不透水层，此时需相应采用导向设备对护筒的位置进行控制。

2.3 深水区钻孔桩施工

在深水区进行钻孔桩的施工时，应先搭设栈桥以及钻孔平台。栈桥在施工时主要其通道的作用；搭设水上钢平台做钻孔平台。深水区钻孔桩的其余施工则与陆上桩基施工方法相同。

3 钻孔灌注桩成孔机械的选择优化

3.1 施工机械种类

当前钻孔灌注桩最为常用的机械类型有三种，分别是回旋、冲击以及旋挖钻机。在选用机械时应结合工程场地来决定，以使机械效率最大化。

3.2 成孔机械比选

针对三种机械施工原理的不同，本文将对其使用性能进行对比分析。

（1）旋挖成孔和冲击成孔法。相比之下，冲击钻成孔法采用的是钢丝绳牵引钻头的方式，在施工时通过自由下落的钻头冲击土体来成孔，导致其在具体施工时容易出现钻头掉落，成孔稳定性相比之下较差；旋挖成孔法比起冲击钻成孔有着较大的单桩承载力[4]。冲击钻成孔法在施工时有较大的噪音，而旋挖成孔法具有相比整洁的施工现场，故多在居民区选用。

（2）旋挖成孔和正循环成孔法。正循环成孔法施工时需将泥浆循环到孔口，且该过程速度较慢，导致正循环成孔施工的效率较低，故相比之下，效率较高的是旋挖成孔法；正循环成孔施工时需不断进行泥浆循环，导致施工现场多不整洁。

（3）旋挖成孔法与反循环成孔法。相比于反循环施工时所需的静水压力前提，旋挖成孔法具有更广的使用范围，此外，反循环成孔施工时因需要不断进行泥浆的循环，导致其施工较不整洁。

4 钻孔施工工艺优化

4.1 钻孔施工

钢护筒的位置在测放桩位带你之后，需以十字线进行确定。再复核桩位点，并埋设钢护筒，以确保所成孔洞能够保持一定程度的垂直度，并控制成孔桩径和阻止孔内渗透入地表水。

（1）在成孔时，对于桩成孔的垂直度一般以人工观测或电子控制的方式确保；

（2）在钻孔施工时，具体钻进速度应结合现场地质条件来选择，若项目所处地质条件从上到下为由硬到软的地层，那么在钻孔时可适当提速，若其地质条件为从软到硬，那么在钻孔时应慢速前进，若其地质条件以砂层为主，在水泥浆配置时应使其粘度和比重有适当的提高，在钻进时需慢转速缓慢进行。

（3）钻孔施工之前，需复核泥浆性能指标，确保其质量要求，若其指标不符合要求，应及时进行调整。

4.2 泥浆护壁工艺

泥浆护壁指的是在孔中放入相对密度一定的泥浆，孔壁因静水压力的作用而有一层泥皮产生，从而对孔壁起到保护作用，避免出现塌孔现象。若项目所处地质条件为砂类土或黏砂土，那么在钻孔时必须使用泥浆护壁。

4.3 钢筋笼制作与吊装

钢筋笼制作应采用强箍成型法，将加强箍布置在主筋内侧。主筋的焊接应采用双面焊，并注意表明位置，主筋间的焊接长度应在10d 以上，钢筋骨架的安装应足够准确。在制作钢筋笼时为控制其保护层厚度，应在混凝土与钢筋笼之间设置垫块，并在顶端位置设置吊环。在完成钢筋笼的制作之后，还需校核其直径以及垂直度，确保其满足设计要求。

（1）在运输以及吊装钢筋笼时，为避免其发生变形，应对准孔位后再进行安装。钢筋笼下放到设计位置之后应马上进行固定。应采用起重机或吊运机安装钢筋笼。

（2）在孔洞中放入钢筋笼之后需对其进行加固处理，确保其满足设计要求。加固后的钢筋笼可以确保后期导管安装以及混凝土灌注施工时不出现上浮等现象。

（3）一般采用双吊点法吊装钢筋笼，在起吊前应验算吊筋型号和数量。应在加强筋的位置布置吊筋，并以双面焊的形式将其焊接到钢筋笼主筋位置，为便于吊运应将吊筋露出段焊为圆环形。

4.4 清孔施工工艺

（1）正循环清孔工艺：该种清孔方法是最为简单的方法。通过泥浆泵将泥浆泵入桩底，从而提升孔底沉渣，使其溢出护筒顶部。施工时必须对孔内泥浆的上升速度进行控制，清孔效果一般与泥浆上升速度成正比。正循环清孔可以取得较好的清孔效果，但其所需的施工过程较长。

（2）泵吸反循环清孔工艺：通过泥浆泵将导管内空气抽出，使其产生负压，使孔壁泥浆流入孔底，继而被导管吸入并排除。泵吸反循环清孔工艺能够取得较好的清孔效果，且相对而言具有较快的清孔速度，属于桥梁施工中常用的一种清孔方法。但因泥浆泵功率限制，其只能清除50m 以上孔深的沉渣，局限性较大。

（3）气举反循环清孔工艺：将液水混合器放入导管的2/3位置，并将空气输入导管中混合泥浆，此时因泥泡的出现使得沉渣的密度有所降低，并且有负压出现在导管内外，在压力下孔底沉渣将会跟随泥浆一起排出导管。气举反循环清孔工艺是三种清孔工艺中清孔效果最好的一种，且其具有较快的清孔速度，但有较高的机械要求，局限性较大且需要较高的施工成本。

4.5 沉渣厚度的测量

当前有多种沉渣厚度的测量仪器，但因其所需检测费用较高，多数施工方鉴于成本因素并未采用仪器进行测量，而多以测绳确定沉渣厚度，但因该过程均为人工操作，故难免存在较大的误差。为避免误差过大，在测量时可通过测绳加测针的方式减少误差。首先在测绳上绑扎3kg 重的测绳，再将其放置到孔底进行测量；在圆钢板的中心位置放置测绳，以对同一段进行测量，两侧测量之差即为沉渣厚度，该种方法可在较大程度上提高测量精度。

5 结语

基于上述对施工工艺的探讨，本文主要得出以下结论：

（1）相比回旋钻机以及冲击钻机，旋挖钻机成孔质量更高，并且其适用性较广，施工污染较小，现场较为整洁。

（2）对比三种清孔方式可知，正循环清孔适用于第一次清孔，而泵吸反循环清孔工艺适用于第二次清孔。

（3）成孔质量与泥浆性能指标有直接关系。当采用旋挖法进行成孔时，泥浆比例需按照设计要求进行调配，以确保泥浆性能指标。建议在初次配比泥浆以及在钻孔时，应以1.05g/cm3 的相对密度，16-23s 的黏度和3%以下的含砂率控制泥浆配比。