桥梁施工钻孔灌注桩施工技术应用分析

2020-04-14邹玮胡百沐

运输经理世界 2020年9期

文/邹玮、胡百沐

1 桥梁施工钻孔灌注桩施工技术特点分析

钻孔灌注桩技术的特点非常明显，它可以应用到很大的范围内，并且能够满足桥梁工程施工的需要。首先，该技术施工噪音比较小，直径与深度都比较大，最大灌注桩深度可以达到300m以上；其次，该技术采用桩身扩挤方式进行施工，可以提高桩体的承载力与强度，满足工程的应用需要。由于桩间距相对较大，所以设计过程中并不需要考虑到成桩效应造成的影响。施工中可以通过原地成桩的作业方式，优化施工流程，有效降低配筋率；最后，在施工中应该综合分析各个方面的桩身质量影响因素，避免在施工中存在断桩或者缩径等严重质量问题。此外，在摩阻力的影响下，钻孔灌注桩施工难度比较高，会给施工的质量和效果造成影响；而且桩长灵活性较高，需要利用基础沉降方式控制施工质量[1]。

2 工程概况

某高速公路桥梁的长度为985m，设计为双向四车道的形式，设计时速为100km/h。该工程的地质勘察后发现，风化砂岩以浅紫红色的颜色分布，颜色较为均匀，干燥度比较好，结构形式完整性高，岩石硬度相对较高，设计钻探深度内没有发生穿透的情况。经过综合分析后确定，使用钻孔灌注桩技术进行桥梁基础结构部分的施工。桥墩下基础为Φ1200 钻孔灌注桩，共32根。

3 钻孔灌注桩施工技术

3.1 施工准备

3.1.1 桥梁工程施工前，要分析和研究各个方面资料，比如设计图纸、施工工艺、地质勘察报告等，结合项目施工方案，制定出切实可行的安全和质量管理措施。

3.1.2 加强现场的整理与处理工作。如果钻孔桩基础在水中，需要设置工作平台以便开展施工；如果桩基础处于陆地上，要进行现场杂物清理，保证施工质量合格。

3.1.3 设置护筒。护筒埋设施工阶段，轴线要和桩位中心进行对正处理。护筒周边和底部应该保持紧密接触，通常要保证护筒偏差不会超过5cm，倾斜度偏差确保在1%以下。在不具备护筒包含的条件下，工程人员不能随意进行钻孔作业施工；如果必须进行施工，应该采用必要的保护处理措施，确保护筒的质量合格。

3.1.4 制作泥浆。泥浆生产制作阶段，应该将打碎后的黏土全部都投入护筒结构内，然后再通过冲击锥进行冲击制浆作业。在黏土进行搅拌泥浆处理，符合要求后就可以进行钻孔作业。

3.1.5 钻机就位。护筒埋设施工后，检查要符合标准要求，然后进行钻机安装就位作业。钻锥中心应和桩位中心对正，通常来说其对中偏差不能超过5cm。

3.2 钻孔施工

该工程项目中，钻孔施工采用的是冲击钻机进行钻孔作业。通常来说，冲击钻机可以应用的钻头比较多，主要是实心锤、空心锤等。为了避免在施工中因为振动而导致相邻孔壁发生坍塌的情况，要在相邻孔的混凝土胶州结束后达到强度的标准要求再进行钻孔作业。在钻孔施工环节，需要使用小冲程开孔作业方式，钻孔的孔壁要达到顺直度的要求，在钻入规定深度超出钻头全高加冲程后开始进行冲击施工[2]。

3.3 清孔

为了有效地清理沉渣，要做好清孔作业施工，避免因为沉渣严重造成桩体承载力不合格。清孔施工的目标是要确保泥浆的流动性达到要求，能够发挥底部沉渣冲击作用，直接将沉渣带出孔外，保证沉渣全部清理干净，使清孔与排渣施工质量合格。泥浆黏度17～20min，含砂率小于6%，胶体率超过90%，施工开始前要做好施工范围内的材料选择和使用管理，应用符合要求的施工材料，选择合适的施工工艺、机械、材料等，严格控制配合比参数，达到工程质量的标准和要求。需要注意的是，在清孔施工环节还需二次清孔处理，二次清孔也是采取高压水枪对孔洞进行清理，完毕后测量孔洞直径是否达到钢筋笼的安装要求。

3.4 钢筋笼的制作和下放

钢筋笼在制作完成后，要进行抗拉强度试验、冷弯试验以及焊接性能试验等方面试验，在全部达到要求的基础条件下应用到工程中。钢筋应用前，要做好表面清理，保证不会存在油渍、漆皮等杂质，确保不会有弯曲的质量缺陷。钢筋骨架成型前，要进行钢筋的调直作业。为了确保钢筋笼骨架的强度合格，需要在骨架结构中间隔2～3m 安装一道加强箍筋。在清孔作业结束后，应该把制作完成后的钢筋笼分段吊入桩孔结构中，前后两端钢筋孔要保证孔口部位进行对接作业，通过焊接方式固定结构。在钢筋笼下入规定深度后，做好孔口固定施工，防止在灌注混凝体阶段出现上浮的情况。

3.5 灌浆混凝土

3.5.1 本次工程中，应用的混凝土灌注施工的导管直径20cm。导管正式投入应用前，要做好导管焊缝检查处理，然后通过封闭水压试验，使管道质量合格。

3.5.2 导管的底部应比孔底高出30～40cm的高度。灌注施工环节，导管埋设到混凝土深度2～3m的支架，导管上部应该安装振动器装置。混凝土灌注环节，导管提升应该做到缓慢、均匀的要求。

3.5.3 开管混凝土数量应该保证导管埋入深度达到要求，同时要准备足够混凝土施工材料。

3.5.4 混凝土的灌注环节要实现连续进行，如果因为意外因素导致中断，中断时间要控制在30min以内。灌注到达顶部后，要做好超灌处理，确保顶部标高超出设计标准0.5m以上[3]。

3.6 清理桩头

桩头部位的混凝土强度达到设计标准的25%后，要把护筒全部拆除掉，然后将桩头部位的多余混凝土进行凿除处理，保证其达到设计标高的要求。为了使桩身质量符合标准，在桩头清理中可以采用人工清理作业方式，不能应用爆破方式进行。

4 钻孔灌注桩施工阶段主要问题分析

4.1 钻孔时容易发生塌孔的问题

钻孔阶段出现塌孔的问题比较普遍，主要导致原因如下所示：其一，土质条件比较差，钻孔施工环节要有坚固性的基底才能满足质量标准，以承载灌注桩的重量。因此，需要寻找硬度较高的土质条件进行施工。但是从具体情况分析，施工团队往往会忽视这一问题，选择使用流砂或者软淤泥的土质条件，导致基底稳定性不足，出现塌孔的问题；其二，泥浆比重失衡情况，泥浆制作中存在比例失调的情况，没有及时进行钻头的冷却与清洗处理，导致施工环境变化引发孔壁塌孔，施工质量难以达到要求。

4.2 钢筋笼上浮问题

钻孔灌注桩在具体实施中，钢筋笼上浮的情况也是比较常见的质量缺陷，对工程的质量影响比较大。钢筋笼的主要作用就是固形，通过钢筋笼形状来保持灌注桩的形状。从这一方面分析，钢筋笼的作用就是模具。但是在具体的施工中，钢筋笼会因为混凝土的灌注施工而出现上浮问题，这种情况下对灌注施工的稳定性会产生不利的影响。钢筋笼上浮问题很多都是因为混凝土倾注速度比较快造成的，钢筋笼在挤压作用的影响下导致其上浮；其次，灌注桩的直径比较小也会造成钢筋笼上浮，这是压力方面的问题。面积比较小，承压面积也会相应减小，钢筋笼承担了大部分压力，所以受到压力作用而上浮。

5 钻孔灌注桩施工技术水平提升的主要措施

5.1 确定泥浆比例参数

有效预防发生钻孔塌孔的质量问题，就要从以下几个方面出发：

5.1.1 要结合当地的实际情况展开深入分析，选择图纸符合灌注桩的施工环境，如果环境条件比较差，就要做好松散和粉沙土钻孔施工速度的控制，加入砂砾或者石子进行补充处理，有效预防发生钻孔塌孔问题。

5.1.2 泥沙调和要符合规定比例的要求。施工团队要充分了解现场和周边的环境，分析泥沙调和中所存在的细微差异，结合具体情况确定最佳泥浆配比参数，从而保证泥浆质量合格，预防发生塌孔问题。

5.2 做好钢筋笼维护管理工作

对于钢筋笼上浮的问题来说，通常要从下面两点出发进行控制：首先在合理范围内控制混凝土塌落度，保证其符合要求，满足流动性标准。通常情况下，混凝土塌落度比较小，流动性就会变差，在灌注施工中会给钢筋笼造成比较大的压力，这样就会出现上浮的问题。因此，做好混凝土塌落度控制显得尤为重要。从大量工程实际经验分析发现，混凝土塌落度保持在20～22cm 之间可以产生最好的效果；其次，应该适当增加灌注桩的直径和承压面积，分担钢筋笼的强度。通过上述两种方式联合应用，可以有效消除钢筋笼上浮的问题，提高施工的质量，保证施工效率符合要求。

5.3 采取措施消除导管堵塞问题

导管堵塞问题一般都会和混凝土凝固存在直接关系，因此在合适的范围内应该适当增加混凝土输送带速度，这是极为重要的因素。施工团队应该做好混凝土凝固时间的控制，在导管内成型前将其灌入桩体内。此外，做好导管清理也是极为关键的，在长期、连续的混凝土灌注施工下，应该适当增大灌注施工速度，避免有少量混凝土附着在管壁上，长此以往导致堵塞。所以，我们需要确定合适的清洗周期，做好导管冲洗处理工作，从根本上消除导管堵塞的缺陷。