钻孔灌注桩施工技术在桥梁桩基础工程中的应用

陈东伟

中交第三航务工程局有限公司厦门分公司，福建 厦门 361000

1 工程概况

以我国某市政桥梁为例，该桥梁的设计总长度为245m，其中包含引道路线，桥梁的设计宽度为15m，该市政桥梁工程的上部结构以预应力空心板为主，施工标准为5跨23m。下部结构则以柱式墩为支撑体，通过采用钻孔灌注桩技术进行柱体灌注，设计人群荷载量为3.5kN/m2，与该桥梁的允许交通流量相适应。

2 施工工艺

经充分勘察和研究，选择冲击钻成孔施工方式作为该桥梁桩基工程施工技术，采用导管法完成混凝土浇筑作业，具体施工工艺流程如图1所示。

图1 钻孔灌注桩施工工艺流程图

3 钻孔灌注桩施工技术

3.1 平整场地、桩位放样

清理平整施工场地，充分碾压钻孔平台，避免在钻进过程中出现下陷或倾覆问题。桩位测量放样作业应严格按照桩基平面位置及高程要求，顶面高程与桩基施工过程中最高水位的距离必须大于1.0m[1]。

3.2 钢护筒埋设

遵循钢护筒埋设规范，控制护筒埋设深度和埋设作业的精准，保证护筒高出地面0.3m，平面位置偏差小于5cm，倾斜度偏差小于1%。完成埋设作业后要选择黏质土作为填充材料，按照分层填筑的原则将其填充在护筒侧壁和地表之间，以避免杂物、地表水进入井孔内。此外，在埋设钢护筒时，应设计固定桩位，高效率、高质量完成埋设作业，控制钻孔内水位（泥浆），使其超出地下水（施工过程中的最高水位），从而形成静水压力（水头），提升孔壁的稳定性，避免出现孔壁坍塌事故。

3.3 钻孔

（1）钻机就位对中校正。检查钻机性能状态，并同时完成钻机就位对中校正，保证钻机性能良好，状态稳定。在实施钻进过程中，要先在钻孔平台上铺垫枕木，通过汽车吊将钻机吊装到位，架设调整钻架，并将钻头吊入钢护筒，调整钻头位置，对准桩基中心线，控制轴线偏差，偏差不得超出20mm。

（2）钻进及成孔。根据设计要求和项目需求，采用整套冲击钻机设备，钻机就位方式选择滑动拖拉法，对中校正钻机，控制钻孔位置偏差，保证其不大于2cm。在冲击钻机过程中，应保持钻机平稳进行钻进作业，其底座和顶端处于水平状态，同时还要严格按照钻进标准完成相邻两个钻孔钻进作业，检查相邻钻孔混凝土抗压强度大于2.5MPa后才能够实施钻进作业，从而避免冲击振动导致邻孔孔壁出现坍塌事故，影响整体作业质量。若在钻进过程中出现位移和沉陷问题，应及时进行检修维护。钻进作业前应检查钻孔状态，若孔内有水，可选择直接投入黏土，再采用冲击锥，以小冲程状态进行反复冲击造浆；若孔内无水，则直接灌注泥浆。钻孔及钻进作业过程中，操作手应检查孔内水位，保证孔内水位超出地下水位1.55～2.0m，低于钢护筒顶面，与钢护筒顶面距离控制在0.3m以下。根据不同岩层性质，调整钻头冲程，完成冲击钻进作业。例如根据淤泥层和黏土层的岩层性质，钻头采用中冲程（1.0～2.0m）冲击模式。在整个钻进作业，操作手应多次检查泥浆指标，遇到土层变化和泥浆损耗、漏失问题时要及时补充，调整相关参数。操作手应根据进尺速度调整主钢丝绳的收放状态，保证钢丝绳在每次冲击钻进时都能够保持拉紧状态，避免出现多放和少放的情况。无论在何种岩层性质中，钻头最大冲程都要控制在6.0m以下。此外，可采用喷红色油漆或绑扎布条等方式在钢丝绳上做长度标志，从而提升钻进作业的科学性和可靠性。

3.4 第一次清孔

实施清孔的根本目的是清理孔内钻渣和沉淀层，防止因为钻渣和沉淀层厚度过大而影响桩基的承载力和稳定性，在综合考虑地质岩层情况、项目设计需要、钻孔方法和机具等因素的基础上，选择换浆法完成第一次清孔作业，具体清孔流程为配置泥浆→置换钻孔内高浓度泥浆→检查钻内泥浆指标是否符合灌注水下混凝土施工规范。实施第一次清孔作业的时间为钻孔成孔质量检查达标后，在开展清孔作业时，要将钢护筒上分布的泥皮清除干净，还应保证孔内水头高度，避免出现塌孔事故。

3.5 钢筋施工

（1）钢筋丝头加工。钢筋丝头加工处理时，应采用钢筋切割机完成钢筋端部平头的加工处理，并根据钢筋规格来选择涨刀环，保证钢筋剥肋及滚轧螺纹的长度加工尺寸符合丝头加工尺寸标准，其中标准型接头的丝头有效螺纹长度不得小于连接套筒长度的1/2。采用水性润滑液作为丝头加工的润滑液，在完成钢筋丝头加工处理后，应开展质量检验，验收合格的钢丝丝头应及时带上保护帽或者拧上连接套筒，以防止在装卸钢筋过程中丝头出现磨损和破坏，影响钢筋品质[2]。

（2）螺旋钢筋绑扎。以设计图纸为箍筋安装指导标准，并用石笔在部分钢筋主筋上标识安装位置，检查标志是否正确，核对无误后，即可开展箍筋安装作业。先选择标准卡具完成螺旋钢筋的安装及检查作业，保证螺旋箍筋间距合理，再选择绑扎或梅花形点焊方式，将螺旋钢筋与主筋紧密焊接。

（3）检测管安装。声测管和钢筋笼同时吊放，并根据桩基数量来确定检测管的总量，该桥梁工程共需要3根φ54mm×1.8mm检测钢管，每一节检测钢管的长度为8m，最底节长度不大于12m。检测管应均匀绑扎在桥梁桩基加强钢筋内侧位置，并保证成桩后的检测管上端高出桩基灌注顶面，距离不小于10cm，下端符合桩底设计标高，全部检测管都固定牢靠，间距合理且处于相互平行的状态。在完成检测管安装作业后，施工人员还应检查检测管的封闭状态，判断管内是否存在异物，防止出现漏水和堵管问题。

（4）钢筋笼的运输安装。结合该桥梁施工项目的实际需求，选择用平板车将钢筋笼转运到施工现场，避免钢筋笼在转运过程中出现磨损和变形，再由汽车吊将钢筋笼吊装就位，吊装方式选择三点式吊装。

3.6 安放导管

采用壁厚为5mm、直径为25cm、长度约为2.5～4m的无缝钢管作为导管，完成水下混凝土的灌注作业，为了保证灌注效率，还需配置长度分别为0.5m、1m、1.5m的调整节。在安装导管过程中，应遵循自下而上的原则对导管进行编号，标识单节导管的尺寸大小，并选择橡胶圈密封各个导管连接端头，避免在钻进过程中泥浆进入导管，完成导管安装作业后，应计算出精确的导管悬空高度[3]。

3.7 第二次清孔

第二次清孔作业的时间为导管安装后，水下混凝土灌注施工前，清孔方式采用高压清孔方式，具体清孔流程为选择水下混凝土灌注的刚性导管并配φ50mm无缝钢管作为高压管，再借助20m3/min空压机将压缩空气输送到孔内，清除钻孔底部的钻渣及沉淀层。实施第二次清孔作业时，应重点关注清孔时间和泥浆各项指标是否符合清孔标准，清孔作业时间恰当，泥浆的相对密度为1.03～1.10，黏度为17～20Pa·s，含砂率小于2%，胶体率大于98%。

3.8 混凝土灌注

根据实验室反复试验确定的配比添加水泥、砂石及相关添加剂，确保拌制好的混凝土各项性能符合设计要求。该桥梁桩基工程施工所使用的混凝土均由搅拌站集中拌制，采用罐车转运的方式，将拌制好的混凝土转运到钻孔灌注桩施工现场，控制运输距离及气温等因素对运输作业的影响，夏季做好降温处理，冬季做好保温工作，避免混凝土坍落度出现大幅度变化。此外，还应对转运到施工现场的混凝土开展坍落度试验，避免坍落度不符合标准的混凝土用于灌注作业。首批灌注混凝土数量应符合导管埋深不小于1m的标准，保证导管埋深达到2～6m。为了避免钢筋笼出现上浮问题，在灌注进行到钢筋笼底部时，应调整灌注作业的速度，直到灌注的混凝土深度超出骨架底口4m，再缓慢平稳提升导管，确保导管超出骨架底口2m时，再次调整浇筑速度。

4 结束语

综上所述，在钻孔灌注桩施工过程中，施工单位应立足桥梁工程项目的实际情况，对比各项施工工艺，选择施工效果好、施工质量高的施工技术，同时把握各项技术要点，从多角度入手，加强各环节施工质量的管理工作，从而提升桥梁桩基础工程的整体施工质量。