钻孔灌注桩技术在公路桥梁工程施工中的应用

王伟 蔡玉洁

摘 要：当前，钻孔灌注桩是公路桥梁工程常用的基础施工技术，其技术成熟，适用范围广泛，但比较复杂，实践中必须控制细节，如果控制不好，成桩很容易出现问题。因此，本文对钻孔灌注桩技术进行深入分析，以泥浆护壁钻孔灌注桩为例，结合实际工程项目，探索了该技术的应用方法，指出了施工中需要注意的一些细节，以供参考。

关键词：公路桥梁;基础施工;钻孔灌注桩

中图分类号：U445.551文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）09-0119-03

Abstract： At present， bored pile is a commonly used foundation construction technology for highway bridge engineering， its technology is mature and has a wide range of applications， but it is more complicated and has many details， which must be controlled in practice. Details determine success or failure， if the details are not well controlled， then the piles are prone to problems. Therefore， this paper conducts an in-depth analysis of the bored pile technology， taking the mud-protected bored pile as an example， combines with actual engineering projects， explores the application method of the technology， and points out some details that need to be paid attention to in the construction for reference.

Keywords： highway bridge;foundation construction;bored pile

眾所周知，桩基础因其力学性能方面的优势而得到广泛应用，公路桥梁常采用桩基础形式。目前，桩基础施工技术有两类，一类是灌注桩技术，另一类是预应力管桩技术。钻孔灌注桩属于灌注桩的一种，其技术最成熟，应用最广泛，适用范围很广。公路桥梁项目所处环境相对恶劣，因而多采用钻孔灌注桩技术，但钻孔灌注桩技术细节多，受恶劣环境影响，质量与安全管理难度较大。因此，有必要基于实际项目研究钻孔灌注桩技术，总结一些实践经验。

1 钻孔灌注桩技术简介

钻孔灌注桩技术因其穿透力强，承载力强，适用于多种复杂地质条件，在桩基础施工中具有显著优势。但是，相比预应力管桩，钻孔灌注桩的工艺相对复杂，成本也比较高，具体实践中需要关注很多细节[1]。

灌注桩作为一个桩基础技术大类，可以划分出很多分支技术。钻孔灌注桩作为其中一种，根据成桩方法的差异，也可划分出多种技术分支，其分支技术有上百种，仅就泥浆护壁钻孔灌注桩来讲，就可划分出40多种分支工艺。尽管如此，从宏观角度来看，不管成孔工艺如何，钻孔灌注桩的整体工艺流程大体相当，如图1所示。

从图1来看，钻孔灌注桩工艺流程如下：测量放样，搭建施工平台，埋设护筒，钻机就位，按放样结果造孔（根据钻机型号和钻头型号的区别，可划分出冲孔、旋挖钻孔、冲抓成孔等）;造孔过程中，视具体情况，判断是否需要泥浆（若不需要，则为干法，若需要，则为湿法，湿法中，泥浆可正循环，也可反循环）;成孔后，检查质量并清孔（一般分两次清孔，钻孔结束清孔一次，检查质量，钢筋笼安装前再清孔一次）;合格后，安装钢筋笼，并快速灌注混凝土，不管工程设计上采取何种钻孔灌注桩技术，大体流程都是如此[2]。

2 钻孔灌注桩的实际应用

2.1 项目情况

某高速公路合同标段全线有8座桥梁，涉及199根桩基础，其中水中桩基有94根，陆地桩基有105根。设计方案中，水中桩基采用钻孔灌注桩技术，工程量为94根桩，桩径有三种，分别为2.0、1.8、1.5 m，长度不等。桩基设计等级为甲级，成桩混凝土等级为C25，其需要施作混凝土保护层，厚度为50 mm，桩端需要嵌入中风化层，嵌入深度不得小于3倍桩径。桩基混凝土浇筑时应超灌300 mm，用以控制桩顶标高，桩身混凝土必须达到100%设计强度且检验合格后方可进行后续施工。本文以该项目1号桥梁的6#桥墩桩基施工为例，研究钻孔灌注桩施工技术。施工方基于设计方案，结合以往相似工程经验、地勘资料，采用泥浆护壁钻孔灌注桩技术。由于6#墩处在深水区，施工方需要搭建施工平台，以保证钻孔顺利进行。

2.2 项目核心点

按照图1所列工艺流程，施工方拟采取如下措施进行6#桥墩桩基施工，以确保最终的施工质量。

2.2.1 施工准备。高效的施工准备工作有助于保证钻孔灌注桩施工质量。项目正式开工之前，要搭建精简、高效的施工组织机构进行项目管理，确保项目现场的一切工作均符合管理制度、作业流程等的要求。其中，前期准备应做好如下工作。

其一，由于6#墩处在深水区，考虑水深、成本等因素，施工场地需要特别关注，力求打造最优施工平台。一般来说，有多种方法可制作出施工平台，比较常见的有围堰、沉箱、浮式平台等。施工平台制作方法灵活多样，施工方要结合现场实际情况，选择最优策略。由于6#桥墩位于深水区，围堰与沉箱方法的经济和技术优势不明显。全桥所处区域地形复杂，多处桥墩涉水，设计中明确要求搭建钢栈桥作为施工便道，方便材料运输和桩基础施工，而6#桥墩更为特殊，水深较大，单一钢栈桥不足以支持施工作业，需要辅以浮式平台支撑施工。其中，钢栈桥采用钢管桩、工字钢、槽钢以及花纹钢板等搭建，浮式平台利用钢浮箱拼接而成[3]。

其二，施工方案中选用泥浆护壁钻孔灌注桩，泥浆的准备非常关键。泥浆在钻孔过程中起到造壁、保护孔壁、清孔的作用。泥浆制作选用的材料包括水、黏土以及添加剂等，其中，水质应满足相应要求，pH必须适宜，黏土塑性指数应大于25，不应含有过大粒径颗粒，一般要求0.000 5 mm颗粒含量保持在50%以上，相对密度保持在1.1～1.5，添加剂则根据实际情况选择。制备好的泥浆必须检查比重、黏度和含沙量。泥浆性能指标要求如表1所示。

其三，由于6#墩处在深水区，测量放样难度较高，在确定好施工平台后，再执行定桩位作业，放样标识安置在施工平台上，注意保证放样结果误差在允许范围内。

其四，6#墩采用钢护筒，其可以回收再利用。护筒由加工厂制作，采用4～10 mm厚度、1 500～2 000 mm高度的钢板卷制而成，要求根据选定的钻头类型确定钢护筒内径，一般内径大于钻头直径，若采用冲击钻头，则要求护筒内径超过钻头200 mm。护筒顶部开溢浆孔和导管孔，方便后续灌注混凝土和泥浆。护筒制造完成且检验合格后，運输至现场，根据放样结果埋设，护筒上端面高出施工平台30 mm，护筒中心线应与桩中心线重合，垂直度满足要求，埋设好的护筒必须固定在施工平台上。

其五，混凝土由专业搅拌站制备，由搅拌车运输至现场，混凝土应满足设计强度要求和泵送要求。

2.2.2 钻孔与清孔。前期准备工作就绪后，要检查钻机情况，确保钻机处在健康状态，待其进入施工平台，调整位置后固定。开启泥浆泵向护筒内输送泥浆，开始旋挖钻，钻进时要求低压慢速钻，至护筒下部1.0 m时，提高钻速，正常钻进。钻进过程中，钻头顺时针旋转，斗齿切入地层，切下土体，装满一斗后逆时针旋转，钻头提出钻斗卸掉土体，其间注意控制钻速，保护孔壁。多次循环，直至完成终孔。终孔完成后，检查质量，主要检查孔深、孔径、孔斜情况，待满足要求后，注入泥浆清孔，要注意清孔过程中的泥浆参数，溢浆孔排出的泥浆性能达到或相近注入泥浆性能时，开始检测孔底沉渣厚度，符合要求后停止清孔[4]。成孔质量要求如表2所示。

由于清孔结束到灌注混凝土还需要一定的时间，孔内可能会出现沉渣超标的情况，因此要在钢筋笼安装完成后进行二次泥浆置换与清孔。

2.2.3 钢筋笼安装与灌注混凝土。钢筋笼由专业加工厂加工，集中加工完成后，检验质量。合格产品运输至现场安装。若钢筋笼较长，则可分解为多段，运输至现场焊接。钢筋笼安装采用吊装方式，注意吊装时钢筋笼中心线必须与成孔中心线重合，轻放、慢放，保护成孔，分节段吊装的情况必须注意焊接质量。为了避免灌注混凝土时钢筋笼上浮，安装好的钢筋笼需要固定，如图2所示。

首先搭建好泵送平台，然后铺设好导管，导管通过导管孔进入孔内，下放至孔底上部300 mm左右，灌注过程随时提升导管，保证导管口与混凝土面距离始终保持在300～500 mm。导管质量应满足泵送要求，混凝土运输至现场时要检查质量，合格后泵送，单根桩混凝土必须连续浇筑，若中断只能返工。灌注至设计标高后，超灌300 mm，后续强度达标后人工凿除超灌部分，控制顶面标高。灌注完成后，应在15 min内拆除导管，注意拆除过程保护孔与混凝土，清洗导管，以便循环利用[5]。

2.3 钻孔灌注桩应用反思

实践中，成孔过程并非一帆风顺，会出现一些意料之中的问题，如卡钻、塌孔、钻头掉落等，这些在施工之前就应充分分析，并形成预案。通常，卡钻问题的成因是基岩段成孔时，钻头磨损较大而未得到及时修补，钻进过程中，一些石块可能卡住钻头。解决方法相对简单，只需要找出卡钻原因，采取针对性措施。对于实际施工中遇到的问题，只要有预案，操作恰当，都能有效预防。

3 结语

公路桥梁工程基础施工通常采用灌注桩或预应力管桩技术，其中灌注桩的应用最广，尤其是钻孔灌注桩，而钻孔灌注桩技术成熟，但细节很多，任何一个细节没有做好，都有可能导致成桩质量较差。因此，施工方必须对钻孔灌注桩技术了如指掌，并且结合实际工程情况确定最优的技术措施，在施工过程中采取全过程管理方法，最终保证成桩质量符合预期。

参考文献：

[1]任智华.桥梁深水桩基础钻孔灌注桩施工技术探讨[J].建筑工程技术与设计，2018（9）：2438.

[2]伍阅新.浅谈桥梁冲孔灌注桩基础施工技术控制要点[J].商品与质量，2018（11）：34.

[3]陈勇军，吴辰鋆，徐威.冲孔灌注桩在淤泥地基中的施工技术[J].四川水泥，2016（2）：78.

[4]何倩.围堰筑岛技术在桥梁水中桩基施工中的应用[J].山西建筑，2015（12）：181-182.

[5]梁金星，周敏.卵石地质水中桩基施工技术[J].公路交通科技（应用技术版），2017（5）：34.