钻孔灌注桩技术在桥梁施工工程中的应用研究

柯利英

【摘 要】根据桥梁钻孔的施工需求，有预制桩和灌注桩两种主流技术，文章首先介绍了目前的桩基施工技术分类和发展趋势，然后明确了桩基础设计的要点，钻孔灌注桩成孔机械的选择和钻孔施工工艺，希望灌注桩技术方式方法的进一步细化和明确能为施工现场实践提供参考。

【关键词】灌注桩;桥梁;设计

【中图分类号】U445 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2020）05-0121-02

随着社会与经济的发展，桥梁施工技术和工艺流程越来越专业。根据桥梁钻孔的施工需求，有预制桩和灌注桩两种主流技术，本文主要研究灌注桩技术。

1 桩基施工技术分类和发展趋势

桩基施工技术的种类繁多，而项目的工程质量是由施工技术的选择决定的。因此，选择施工技术时，必须综合考虑选择适合项目的施工技术。根据施工方法的差别，分为预制桩和灌注桩两大类。

灌注桩发展趋势有以下几个方面：①朝着大方向、长尺寸趋势发展。基于建造大型桥梁的需要，成孔机械得到了大力发展。用于灌注桩的机械孔已从最初的短尺寸和大方向发展到长尺寸和大方向。②成孔质量发展。成桩的质量直接取决于成孔的形式，目前面对复杂的地质土层，通常选择一种较简单的孔隙形成方法，但需要在确保孔隙形成质量的情况下进行。③低污染化。由于具有良好的成孔质量，泥浆护壁成孔灌注桩已广泛应用于公路桥梁领域。虽然成孔质量良好，但是目前研究新的泥壁成孔方法是当务之急，因为现在施工时排出的泥浆会对环境造成巨大的污染。④随着施工方法和材料强度的发展，目前普通灌注桩已经向扩孔桩方向发展。

2 桩基础设计要点

桩基础设计要在保证结构稳定和安全的基础上考虑最大限度地发挥桩体力学的性能。

2.1 桩型的选择

在选择桩型时，应考虑工程地质条件、工期、施工现场周围的环境条件。因为各类型的桩型都有其自身的特点和适用条件，所以要经过综合研究后选择合适的桩型。

2.2 持力层的选择

首先考虑的是上部荷载和沉降变形是否满足要求。如果符合条件，则考虑是否满足经济性、施工可行性等因素。

2.3 桩平面布置

（1）桩数计算公式为n=μN/[P]。其中，μ为偏心荷载下多桩应力不均匀系数，可为1.1～1.2。通常，桩基础的水平力由基础的材料强度控制。N为作用在轴承座底部的垂直载荷。[P]为单桩许用力。

（2）桩和桩间距的布置。假如选择了较小的桩间距，由于桩群效应、桩基础之间的挤压效应的作用，会影响桩基础的承载力，因此有必要合理选择桩间距，确定桩间距的因素是土壤类型和桩布置。

桩基础可分为单排桩和多排桩，单排桩适用于单桩承载力大、桥高低、跨度小的公路桥梁;多排桩基础的布局是行列式和梅花形（如图1所示），适用于高基台公路桥梁、拱桥基台。

2.4 桩长的选择

应从土层特性、地质条件、桩土相互作用来确定桩长。

（1）拟定桩径。一般按照桩的常用尺寸、施工经验、施工特性来选择桩的直径。

（2）桩长的确定。通常，根据所调查的地质条件和施工的可行性，选择合适的桩端承重层来初步确定桩长。

3 如何选择钻孔灌注桩成孔机械

3.1 施工机械的施工特点和种类

回旋钻机、冲击钻机、旋挖钻机是目前钻孔灌注桩施工最为常用的3种施工机械，这3台钻机的结构特点见表1。

3.2 钢护筒埋设

（1）钢护筒的作用。在钻孔施工之前，必须将保护筒埋入地下，使得孔洞的垂直度和控制孔洞的直径可以在一定程度上被确保，并避免破坏孔中的静水压力平衡。

（2）钢护筒的埋设要求。①埋入钢制保护筒时，桩孔的中心线和保护筒的中心线必须确保在一条直线，钻孔桩孔中心位置的允许倾斜度不超过1%，同时偏差不能超过50 mm，并且必须将填充在保护筒底部和周围的黏土分层压实。②如果孔中有承压水，则护筒的高度必须比稳定承压水位高2 m以上;同时钢制保护筒的埋入高度应比地面高0.3 m。③根据桩位的水文地质条件或设计要求来确定保护筒的埋入深度。

4 钻孔施工工艺

4.1 钻孔前准备

首先，测量并放置桩位，通过“十”字线法确定钢制保护柱的位置。其次，检查桩位以掩埋钢制保护柱。最后，检查钻机基础的底部是否牢固后才能开始做工。

4.2 钻孔的施工

（1）在打孔过程中，保桩孔形成的垂直性通常使用电子控制和手动观察来确定。

（2）钻孔速度应根据施工现场的地质情况确定，假如从硬土到软土进行钻孔，可以提高一定的钻孔速度。当钻进坚硬的地层时，应适当降低速度;当遇到沙层时，应适当增加泥浆的黏度和比重，并以缓慢的钻孔速度工作。

（3）钻井前，必须检查泥浆的性能指标以便保证泥浆质量符合要相关标准。

4.3 泥浆护壁的工艺

（1）泥浆护壁基本施工原理。将一定相对密度的泥浆放入孔中，因为静水的压力会在孔壁上形成一层泥浆，以有效保护孔壁并防止孔塌陷，这是泥壁防护的定义。

（2）泥浆性能要求。在钻孔灌注桩的施工过程中，严格控制泥浆的比重。

4.4 钢筋笼的制作

（1）施工现场的钢筋笼采用加强箍成型的方法制作而成。应布置在主钢筋内部，主要钢筋位置应标出，主钢筋应在两侧焊接，焊接长度大于10 d，钢筋骨的生产应符合公路桥梁涵洞基础施工规范和基础设计的要求。

（2）用于控制保护层厚度的垫片设置在钢筋笼的外部，吊环应放在顶部。为了确保所生产的钢筋笼符合要求，在完成钢筋笼制作后，要检查钢筋笼的直径、间距和垂直度。

4.5 钢筋笼的吊装

（1）钢筋笼应避免在施工现场运输和吊装过程中变形，同时在安装过程中对准孔并慢慢降低以避免与孔壁接触，在达到设计的位置后立即将其稳固，接着再使用小型起重设备将钢笼安装到位。

（2）将下降的钢筋笼进行加固，以确保钢筋笼放入孔中位置符合设计和规格要求。

（3）钢筋笼的吊装一般采用双吊点方式吊装，升降杆的类型和数量应进行验证。

4.6 关于清孔施工的工艺

（1）清孔形式。正向循环清孔、气举反循环清孔及泵吸反循环清是目前3种清除钻孔的方法。孔底部的沉积物厚度应满足以下要求：①对于端承桩，孔底沉积物的厚度应少于50 mm。②针对孔底沉积物、摩擦桩的厚度不能大于100 mm。③对于抗水平力和抗拔桩，沉积物的厚度不能超过200 mm。

（2）测量沉渣厚度。目前，声纳法、电容法、电阻率法锤击法和锤球法用于检测沉积物厚度。施工单位通常使用绳索测量法来确定桩基的沉积物厚度，但由于人为原因会导致检测结果误差很大。為了解决这种情况，可以选择使用测量绳加测针的方法进行测量。

参 考 文 献

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