公路桥梁施工中钻孔灌注桩的质量控制措施

石晓雷

摘 要：钻孔灌注桩是桩基础的一种，在公路桥梁工程中有着非常广泛的应用，其能够解决基础承载力不足的问题。但是近年来钻孔灌注桩在施工时会出现卡钻、孔壁塌陷、桩身倾斜、包砂夹泥等一系列质量问题，但目前对于施工工序过程中具体的控制措施研究仍然较少。为预防这些问题的发生，作者认为需要在施工全过程中控制、完善并细化施工方案设计，确保桩基的施工质量，这样才能使工程建设取得更好的预期效果。

关键词：公路桥梁;钻孔灌注桩;质量控制措施

中图分类号：U445.551 文献标识码：A

0 引言

近年来，钻孔灌注桩的施工朝着大直径、高孔深的方向发展，对工程质量有着更高的要求。钻孔灌注桩的施工质量直接影响整个桥梁或公路的质量与安全，深入开展关于钻孔灌注桩施工质量控制的研究，对于保证公路桥梁施工质量安全具有重要意义。

1 钻孔灌注桩的技术特点

钻孔灌注桩的施工可分为钻孔和灌注两个阶段。钻孔阶段可借助专业的机械进行，也可通过人工挖掘的方式，在地基中钻出相应的桩孔;灌注阶段需要在完成钻孔的清理后，在其内部设置钢筋笼并灌注混凝土成桩。依照护壁形式的不同，可将钻孔灌注桩的施工方式分为泥浆护壁施工和全套管施工两种，前者是最为常用的形式，基本施工流程为：场地平整→制备护壁泥浆→埋设护筒→钻机就位和固定→钻进成孔、清孔→钢筋笼制作和下放→水下混凝土灌注→护筒拔出→质量检测。后者除了不需要制备泥浆和清孔，其他步骤与前者基本一致，在对套管进行压入的过程中，需要对照挖掘开始阶段5 m～6 m深时的垂直度来对压入套管的垂直度进行控制，可利用水准仪、铅垂等进行随时校核。钻孔灌注桩具有几个比较显著的技术特点：（1）施工噪声相对较小，产生的振动影响范围小，基本被限制在施工区域范围内。（2）现场灌注成桩的方式可使施工人员根据实际情况来对桩径进行调节，与预制桩相比，可得到更大直径的桩体。（3）能够很好地适应各种地基条件，性能优越。

2 工程实例分析

2.1 工程概况

某高速公路全长79.092 km，依据双向四车道的高速公路建设标准实施，设计的行车速度为80 km/h，桥梁荷载等级为公路Ⅰ级，路基宽度为24.5 m。由于本工程项目桩基多处于河道，河道内桩基施工是桥梁下部工程施工的关键，桥梁的上部结构采用后张法预应力小箱梁。桥梁主线横跨金钱河，桩基直径1.0 m～2.4 m，共计160根桩，最长桩和最短桩长度分别为38 m、18 m。桥梁桩基嵌入中风化花岗岩，桩基础施工时全部采用钻孔灌注桩技术。如何有效把握钻孔灌注桩的施工操作要点，加强施工过程的质量控制，成为本项目研究的重点。

2.2 钻孔灌注桩施工工艺

2.2.1 施工场地准备

在工程开工建设之前需要对控制性桩点现场交桩，结合图纸规范和地形地质及水文资料对施工现场实际情况进行详细勘探。根据桥墩的设计坐标和基线控制网络，使用全站仪和GPS-RTK实现桩基位置的精确定位，并在每个桩位加设4根护桩。由于本项目桩基在河道内施工，钻孔场地位于浅水地区，因此采用筑岛法施工。筑岛地面高程应比施工水位线高出0.75 m～1 m，筑岛面积应由钻孔设备平台、泥浆池、沉淀池及施工便道的位置來确定。钻机就位前，需要进行场地清表并夯填密实，钻机设备应安装牢固防止倾覆，钻机不能放置在松软地层上，以防止因为不均匀沉陷导致孔位偏移。在施工场地应布设泥浆循环环保系统，池面泥浆高度应低于护筒顶部0.5 m～1 m，泥浆系统容量由各个桩孔的孔深和排渣量确定。

2.2.2 护筒埋设

护筒埋设起到了保护孔壁和桩位固定的双重作用，施工时要使得孔内泥浆高于地下水位，形成一定的静水压力和泥皮厚度，以确保孔壁的稳定。本项目使用GPS-RTK测设桩位坐标、地面及护筒高程，从而确定理论钻孔深度。为了保证护筒具有足够的刚度，使用一定厚度的钢板卷制而成，内径应在桩基直径上增加200 mm;护筒中心与孔中心的水平偏差应在50 mm范围内，垂直线与桩中心的倾斜率应小于1%。在受河流冲刷影响的河道施工时，埋置护筒位置应低于局部常水位冲刷线以下1.0 m～1.5 m。此外对于护筒连接处应保证其耐拉压的性质和不漏水特性。对于潮水区域施工的情况，护筒埋设应在最高水位之上1.5 m～2.0 m，同时采取措施以保证护筒内水头高度的稳定。

2.2.3 钻孔过程与泥浆护壁

本项目采用冲击钻机成孔的方式，为保证钻孔质量，应控制钻进速度，以较小的冲程开始冲孔，待钻进深度大于钻头高度后，再加大冲程冲孔，同时根据不同的地层地质条件改变钻进时的钻进速度。钻进时根据钻进速度快慢填补孔内浆液，维持泥浆面的高程不变，以免发生塌孔现象。当钻孔深度达到设计桩底标高位置，利用清孔钻头进行第一次清孔处理，钻孔泥浆由膨润土、水和添加剂按比例调配，应满足泥浆主控性能参数指标，见表1。钻机施工初期，为了避免产生“吸钻”现象导致孔壁缩颈，在泥浆容易渗漏的砂石地层中可提高泥浆比重和泥浆黏度，以维持孔壁的稳定。

2.2.4 清孔

当钻孔位置达到了设计桩底高程，应检测孔深、孔径和倾斜率是否合格，在灌注前完成清孔工序，以清除泥浆中的沉渣，防止对混凝土的质量造成影响。第一次清孔后应对沉淀厚度和泥浆主控指标进行检测，清孔后灌注前的泥浆比重范围为1.03～1.10，黏度应为18 s～22 s，含砂率应小于2%，沉淀厚度应小于15 cm，待检验合格后再安装钢筋笼。当钢筋笼安装完成之后，将泥浆泵插入导管中进行第二次清孔以循环孔内泥浆。清孔过程应及时补充孔内浆液，以保持孔内水头高度不变，防止造成塌孔现象。

2.2.5 钢筋笼制作与安装

桩基础钢筋笼的制作采用数控化机械设备，由专用钢筋加工车间加工成型，主筋的接头错开布置。由板车将钢筋笼运送至孔位现场，在运输和吊装时为了防止钢筋骨架产生变形，应在加强箍筋的内部焊接三角形加劲筋，以增加其横向刚度。对于较长的桩基，钢筋笼应分成2节进行加工和制作，在施工现场采用双面焊接的方式安装连接，并保证焊缝长度不小于主筋直径的5倍。为了确保钢筋保护层的厚度符合要求，绑扎带有中心圆孔的混凝土垫块，采用梅花型布置，沿钢筋笼的纵向每隔2 m布设一道，每道布置4块。在钢筋笼的下放过程中，应采取有效的定位措施，用原设计桩顶高程减去测定的孔口高程和超灌高度确定定位钢筋的长度，定位钢筋与钢筋笼骨架主筋的安装使用双面焊接的连接方式。安装过程中为了减小钢筋笼骨架中心与孔位中心的偏差以满足混凝土保护层的规范要求，在灌注混凝土之前对钢筋笼中心进行对中，并将定位筋固定在护筒顶部。

2.2.6 混凝土灌注与导管埋深

本项目采用导管法进行桩基础灌注，混凝土采用水下自密的振捣方式。安装导管由多节直径为200 mm～350 mm的钢管拼接而成，采用螺纹连接，内置橡胶垫密封防水。为了提高连接的密实性，在外部加锥形活套。在灌注前需要进行导管接头的抗拉试验和水密承压试验，对各节导管进行编号并标示尺度。灌注要求导管底部距孔底30 cm～

40 cm的距离，需要计算并控制首批封底混凝土方量以保证导管下口的埋深为1 m～3 m。灌注时同步测量砼面高度位置和孔内浆位的升降变化，及时提升导管并分段拆除，以保证导管的埋深满足2 m～6 m的施工要求。灌注过程中需要逐步拆除导管，拆管的间隔应控制在20 min内，对于已拆下的管节应清理干净后整齐放置。当砼灌高度接近设计桩顶标高时，应严格控制混凝土的灌注速度，以保证桩头的施工质量，并在桩顶标高以上再加灌60 cm～100 cm，同时在灌注结束后使用环刀法切除桩头。

2.3 钻孔灌注桩施工质量隐患与控制措施

2.3.1 成孔质量隐患与控制

钻孔过程中由于地质水文环境的复杂性以及施工过程中人为不可控因素导致的质量隐患主要有钻孔漏浆、塌孔缩颈和钻孔偏斜等。主要控制措施如下：（1）为防止塌孔缩径，对于河道内桩基施工有必要增加护筒埋设深度，护筒周围填筑黏土并夯实。在钻孔过程中及时修复和更换钻头，避免因为钻头磨损引起孔径缩颈现象。（2）为避免钻孔漏浆，改进泥浆配合比设计，按照钻孔速度及时补充新的泥浆。（3）为避免出现钻孔倾斜，施工场地要平整压实并确保钻进时地层稳固，保证钻孔速度稳定。钻进过程中反复扫孔，合理调整钻头转向装置，保证钻头提升过程平稳。（4）当孔壁坍陷时，则需要回填块石至塌孔高度2 m以及上，碾压并夯实后再进行重新钻进。

2.3.2 灌注质量隐患与控制

灌注过程中常见的质量隐患有钢筋笼上浮、断桩、灌注高度不足等。为了保证灌注桩成桩质量，主要措施如下：（1）灌注混凝土前对孔内进行2次清理，并测定是否满足沉淀层厚度和泥浆性能指标，再进行后续灌注作业。（2）首次灌砼的方量应保证满足导管具有1 m以上的埋深，在灌注时保持2 m～6 m的导管埋深，拆除导管须满足导管下口埋深在2 m以上。（3）針对不同的地层超灌高度控制在0.5 m～1.0 m，对于地质环境较差的情况下，应适当增加超灌高度保证桩头质量。

3 结语

总之，公路桥梁施工中，钻孔灌注桩施工技术的应用能够提高桥梁基础的稳定性和承载能力，减少地质因素对桥梁施工的影响，保障桥梁的使用安全。而在对钻孔灌注桩施工技术进行应用的过程中，施工技术人员应充分考虑钻孔灌注桩的特点，明确施工中需要注意的事项，从公路桥梁工程的现实需求出发，做好施工管理工作，将钻孔灌注桩施工技术的优势和作用最大限度地发挥出来，推动公路事业的健康发展。

参考文献：

[1]樊世军.桥梁钻孔灌注桩施工技术研究[J].智能城市，2021（10）：107-108.

[2]梁亚东.桥梁桩基础旋挖钻孔灌注桩技术分析[J].交通世界，2021（15）：58-59.

[3]张涛，田野，陈国，等.基于泥浆护壁的倾斜钻孔灌注支护桩施工技术[J].建筑施工，2021（5）：787-790.

[4]张弛.桥梁钻孔灌注桩施工中若干问题及质量管理策略[J].建筑技术开发，2021（10）：55-56.