公路桥梁钻孔灌注桩施工技术研究

赵志勇

（张家口市崇礼区交通运输局施工管理所，河北 张家口 076350）

1 引言

路基为路面的主要基础结构，路径的整体质量决定了路面的使用性能与使用寿命。公路桥梁钻孔灌注桩结合持力层的变化来配置钢筋组合，其中所用钢筋数量较少，施工简便，实用性较高。同时，其技术本身的成本并不是非常高，适用性较强，操作起来也较为便捷。本文依托实际工程，针对钻孔灌注桩在公路桥梁中的应用，研究公路桥梁钻孔施工过程中可能遇见的问题，从而对钻孔灌注桩的施工技术展开研究。

2 工程概况

某公路项目全长16.19km，路基宽24m，路面宽21m，设计速度为100km/h。其中，K13+500～K16+400路段，地处村口路段跨越铁路，初步设计需要建设大桥和K15+190分离式立体交叉两座桥，钻孔灌注桩能够有效地提升水下地质的承载力，能够给予桥梁稳定的工作环境，减少沉降。同时，采用钻孔灌注桩可以不用换填水下土质，更加经济。

3 钻孔灌注桩施工原理

钻孔灌注桩技术可按下面分类法进行划分：

1）按承载性状分类：（1）摩擦型桩：摩擦桩、端承摩擦桩；（2）端成型桩：端承桩、摩擦型端承桩。

2）按成桩方法分类：挤土桩、非挤土桩、部分挤土桩。

3）按桩身的直径大小分类：小直径桩D≤250mm；中等直径桩250mm≤D≤800mm；大直径桩D≥800mm。

4）按成桩材料分类：木桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩、组合桩、钢桩。

桥梁钻孔桩施工是在地面向下直接钻孔，经放置钢筋和浇灌混凝土后形成桩体。钻孔灌注桩主要用于黏土、软土等地基承载力较低的地区，使用钻孔灌注桩能够提高地基承载力，且在施工中能够不受外界环境变化的影响，对于温度、下雨等天气地理环境的因素变化，对其稳定性影响较小[1]。由于改善了软土地基的承载能力，对于公路桥梁的安全性大大提升，同时减少了对于地基土的处理，更加具有经济性。

4 工程实践

4.1 高速公路软土地基施工技术

4.1.1 成孔质量控制

1）桩身成孔垂直度。桩孔的垂直度是成孔施工阶段的第一控制要点，如果没有满足设计要求，后续施工将无法施展。为避免后续施工受到影响，需要对钻机的垂直度进行设计，检查钻机的定位以及钻机底部基础是否稳固，以保证桩身成孔的垂直度满足要求。

2）桩位和钻孔深度。采用GPS对护筒顶面进行高程符合，确保中心线的误差不超过5cm，主要通过测量钻杆长度或者钢测绳的方法。

3）泥浆质量。在实际施工中，泥浆应根据当时水文地质，天气条件，施工环境等因素确定合适的配合比，并控制好其密度以及黏度。

4）钻进速度。钻进速度过快，将会导致钻孔坍塌、缩径和卡钻等现象，钻头下降的速度应控制在0.75～0.8m/s。同时也可根据现场实际情况做出调整，但应尽量缩短成孔所花的时间，以免造成因为时间过长，出现局部坍塌的现象[2]。

4.1.2钻孔灌注桩施工技术

由于该高速公路横跨江河湖泊，途经区域河流较多，需要进行地基处理的面积较大，故采用钻孔灌注桩。由于所需钻孔灌注桩的数量较大，故需要多台桩机同时施工作业。

桥梁钻孔桩的施工方案主要有以下几种：

1）泥浆护壁施工法的工艺流程是： 平整场地→泥浆制备→埋设护筒铺设工作平台→安装钻机并定位→钻进成孔→清孔并检查成孔质量→下设钢筋笼→灌注水下混凝土→拔出护筒→检查质量。

2）反循环钻进成孔技术：反循环钻进技术是指将准备好的冲洗液从钻杆与孔壁间隙流入，然后，再由钻杆内流出到达孔底。其特点是对于孔底的废渣排渣能力强，钻孔效率高，这种技术主要适用范围是用于杂土、软土、黏土、粉砂等底层。

3）正循环钻进成孔技术：正循环技术主要是利用泥浆泵往钻杆里面输入泥浆，而钻渣随着泥浆沿着孔壁上升后最终排出。此方法带渣能力相对较弱，主要用于粉土、黏土等[3]。

4）冲击钻孔成桩技术：冲击钻孔成桩技术主要是利用重锤的自由下落实现对地面的冲击，由此削切岩层、排出碎渣成孔。这种技术的使用范围十分广泛，钻孔直径、深度最大分别可达到2.5m和100m。

4.2 施工常见问题及解决方式

4.2.1 钻孔偏斜

钻孔灌注桩施工过程中的偏斜弯曲问题，主要是地面不平、底层软硬不均匀、钻头磨损严重等情况造成。施工中，如果出现钻孔倾斜，将会影响钻机的稳定型，同时对于钻机内部零件的损伤较大。当钻机内部零件出现问题或是有损伤时，实验安全性将大大降低，同时还将造成钻孔深度深浅不一的情况。

4.2.2 钻孔坍塌

坍塌是钻孔过程中常见的事故之一。究其原因主要有：泥浆的配比不合理，对于钻孔的护壁效果不明显；对孔内加水过程中的流速较大，对已修好的孔壁起了冲刷的效果，造成坍塌；操作过程中出现了严重失误，没有对护筒进行科学合理的预埋，造成护筒埋放的位置深浅不一。

针对以上问题，目前施工中主要的解决方式及预防措施有：

1）根据地层层级的变化，改变泥浆的指标，控制好不同地层对于护壁泥浆的需求；

2）若塌孔位置较浅，夯实周边土层，同时增大护筒埋深；

3）地下水位过高时，应适当升高护筒；

4）严重坍塌时应该探明塌孔的位置，采用砂石黏土等进行回填，或掺入≥5%的水泥泥浆黏土填至坍塌孔段以上1～2m处，并重新钻孔。

4.2.3 孔径收缩

在施工中，软弱层由于土压力挤压作用、地层中塑性土层雨水后膨胀等会造成孔径的收缩，同时钻孔机器的钻锤使用过多，造成磨损等原因，也会形成钻孔孔径比设计桩径小的现象。

要对缩径进行预防和控制，必须在施工中使用带有保径设备的钻头，且钻头的直径应满足设计需求，对于使用的机器应及时进行养护维修，以保证在使用过程中数据的稳定。在钻孔前应对不同土层土质进行检测，以保证设计不存在偏差。对于容易缩径的地方，施工过程中可适当提升泥浆的黏稠度，并应用上下反复扫空的形式来扩大孔径。

4.2.4 钻孔掉钻及卡钻

在公路桥梁应用钻孔灌注桩这项施工技术过程中，掉钻、卡钻的问题时常发生。一般情况下，掉钻是因为施工人员在使用过程前未曾检查，使用过程中的不仔细而引发导致的，也有的是因机器物件本身就不完善，安装过程中物件的紧密性得不到满足而造成的掉钻或卡钻现象[4]。

有效地应对钻孔灌注桩施工中钻孔卡钻掉钻的情况，可以从以下几个方面入手：

1）首先在钻孔机器工作前就对即将工作的钻头、钻杆等机器进行全面的检查，确保其在使用过程中的正常使用，以免造成实验误差以及影响实验的安全性。检查过程中，若某一环节存在问题，需要及时进行更换维修处理。

2）对于参加施工的工作人员进行培训，加强施工人员对钻孔机器的了解，明白钻头不能强行扭动。

3）当出现卡钻现象，但钻头还可上下移动时，通过上下提动钻头，使用钢丝绳左右拔移，旋转钻头以解决。

4）卡钻时，若钻头被完全卡住，可采用冲、吸的方式使钻头周围的渣土被吸出孔外，增加钻头周围的直径，然后再提出钻头。

5 结语

本文依托实际工程，重点对施工中钻孔灌注桩的施工技术以及施工中存在的问题和相关解决方式进行研究分析。由公路桥梁钻孔桩可以根据不同地区，不同土质及气候因素，及时地进行配比调整，提升土质承载力的效果明显，对于桥梁的修建，能够减少水下作业，具有安全经济的优势，在施工中对设备的要求不高，故在公路桥梁基础工程中得到了广泛应用。