论高速公路桥梁钻孔桩施工技术

2022-02-05仪孝峰

建筑与预算 2022年2期

仪孝峰

（中铁二十二局集团第二工程有限公司，北京 100041）

钻孔桩施工技术在近些年来得到广泛应用，这项技术的特点是适应性强而且施工成本比较低。但是公路桥梁钻孔桩施工工艺具有一定的复杂性，而且钻孔桩施工一般都是隐藏在地下，具有一定的隐蔽性，钻孔桩一旦出现问题，是很难被发现的，进而导致公路桥梁出现质量和安全问题。所以在公路桥梁钻孔桩施工中一定要严格控制每道施工工序，进而保证整体桥梁的施工质量和安全。

1 钻孔桩的特点与设计以及施工工艺

1.1 钻孔桩的特点

通过机械钻孔、下钢筋笼和混凝土浇筑的方法建成的圆柱形桩被称之为钻孔桩。钻孔桩很好地解决了地面土质疏松和桩底泥沙控制的问题。钻孔桩具有在各种地基上均可使用、承载能力强，施工成本低等特点。钻孔桩具有广泛的适用性，可以在江河中使用，而且建造所需的材料的也比较常见，如钢筋、水泥和砂子等；钻孔桩的承载能力也比较强，在设计过程中可以根据承载层的特性选择合适的尺寸。钻孔桩因为表面不平整，所以受到的摩擦力就会比较大，承载能力也会得到提高。钻孔桩的施工成本比较低，在桥梁桩基施工中得到广泛使用。

1.2 钻孔桩的设计要点

在对钻孔桩进行设计时，设计人员要对桥址的地质条件进行详细地勘探，对施工现场要有清晰的了解。在实际的设计过程中，一定要先确定钻孔桩的长度，对钻孔桩的承载力进行计算；还要求出桩身弯矩图(用坐标纸绘制)定出最大桩身弯矩值及其相应的截面和相应轴力，配置钢筋，验算截面强度，计算出主筋长度、螺旋钢筋长度以及所需钢筋的总量；对墩顶纵桥向水平位移进行计算；绘制出桩基布置图和桩身配筋图等。另外，当开槽桩距河床淤泥或者是松软土层较近时，要提前对钻孔桩钻孔的位置进行设计。在设计时要准确地预估出承台基础的承载力，避免出现桩承载力太小的情况。

1.3 钻孔桩的施工工艺

在桥梁基础工程施工中，钻孔桩的施工流程主要有：场地准备-桩位放样-埋设护筒-钻机就位-泥浆制备、钻进-成孔检测-清孔-安放钢筋笼-安放导管-混凝土浇注-桩头处理-桩基检测。另外，要保证钻孔桩施工的质量，主要控制的要点如下：a.桩位坐标控制；b.垂直度控制；c.护筒埋设控制；d.水下砼的浇注质量。在钻孔桩施工过程中，必须精准找出桩身的钻孔位置，按照桩身的标准和设计要求进行测量。在钻孔的时候如果遇到泥浆沸腾的情况，一定要立即停止施工，根据具体的原因采取相应的补救措施。

2 钻孔桩施工中容易出现的问题

2.1 钢筋笼上浮问题

在钻孔桩施工中导致钢筋笼上浮的原因有许多，主要原因有几个方面：第一，钢筋笼摆放的位置过高或是导管埋入混凝土过深。如果导管埋入的过深就会使导管内部的混凝土流出，产生向上的推动力致使混凝土整体的上升。这时钢筋笼下半截的箍筋和主筋与混凝土粘连在一起，并且随着坍落度的降低而混凝土的粘着力就会变大，当因为上升而产生的拉力大于钢筋笼自身的重量的时候就会出现钢筋笼上浮问题。第二，如果混凝土浇筑到钢筋笼的下方，就会提升导管的高度，而导管流出后会产生较大的向上推动力，推动钢筋笼使钢筋笼出现上浮的现象，或者是当混凝土灌注到钢筋笼的底部时，出现断水或是断电的现象，致使混凝土灌注出现中断，在一段时间后再继续进行灌注，这时桩孔内部混凝土产生的坍落度就会消失，加上有一部分的混凝土开始凝固，进而使混凝土的流动性变差，当重新灌注混凝土时，由于混凝土的凝固时间不同钢筋笼就会出现上移的情况，如果上移比较严重的话很有可能导致桩身断裂。

2.2 断桩问题

在钻孔桩施工中如果操作步骤不规范就很容易导致桩身断裂，主要有以下几个原因：第一，坍落度和施工的要求不相符，当坍落度过大时，混凝土就会出现离析现象，一些粗骨料在进入导管时就会互相挤压，进而阻塞导管；而当坍落度过小时，混凝土就会因为流动性差而导致在下落过程中因阻力过大而阻塞导管。这都是造成导管阻塞的原因，进而导致断桩的出现；第二，在进行混凝土浇筑时，没有采取“回顶法”进行浇筑，而是从孔口直接灌入混凝土，进而诱发混凝土出现离析的现象，导致混凝土在凝固后因为骨料分布不均匀出现蜂窝、疏松、孔洞的情况，使桩柱断裂；第三，如果混凝土灌注的时间过长，就会增加混凝土和导管壁之间的摩擦力，使导管埋入混凝土的位置过深，如果是采用阻力较大的法兰盘进行导管的连接，就会出现在提升过程中连接螺栓拉断或导管破裂的情况，进而发生断桩；第四，如在清理孔口过程中没有控制好孔内泥浆的含砂率，就会在灌注混凝土时出现混凝土上沉渣过厚，混凝土推动压力过大，致使混凝土浇筑中断，进而形成断桩。

2.3 孔壁坍陷问题

造成孔壁坍塌的原因主要有以下三点：工艺控制不到位，护筒的接缝和回填土处理得不够密，清孔的清洗不彻底和孔底沉渣不足。如果在施工过程中没有控制好施工工艺，或是对当地的地质条件不够了解，没有根据实际的情况采用合适的泥浆，就会因为泥浆护壁质量差出现孔壁坍陷问题；如果护筒埋设得过浅，或是对护筒的接缝处和回填土处理得不够细致就会出现漏水或是漏浆的情况，导致孔内出现承压水面高度不够，孔壁静水的压力降低，进而导致孔壁出现坍塌。

3 钻孔桩施工中出现的问题防范方法

3.1 加强对钢筋笼的施工管理

要想解决钢筋笼上浮问题，首先就是要对钢筋笼的初始位置进行准确地定位并把钢筋笼和孔口进行固定。其次还要保持混凝土良好的流动性，同时还要优化混凝土的灌注工艺，掌控好混凝土浇筑时间，在配制混凝土时要严格控制配合比，在对混凝土进行浇筑过程中要保持浇筑的连续性，尽量缩短灌注的时间。在对混凝土进行配比时可以适当的掺入一些缓凝剂，以防在混凝土进入钢筋笼时流动性变小；在混凝土灌注之前要做好各项施工准备工作，保证水电供给，检查施工所要使用的工具，并安排轮流值班，做好各种应急预案。在进行灌注混凝土的过程中一定要保证灌注混凝土的连续性，避免中途停工这种情况的出现。另外，还要防范因钢筋笼不符合施工要求，致使钢筋笼出现上浮。

3.2 严格控制混凝土灌注步骤

在进行混凝土浇筑时一定要严格控制混凝土配合比、坍落度以及粗骨料粒径。要事先做好配比试验，从源头上控制混凝土的质量。从导管内灌注混凝土，要保证灌注过程的连贯性，而且绑扎水泥隔水塞的铁丝的质量要符合施工的要求，避免在使用过程中出现断裂的情况。施工所选用的导管要有一定的抗拉强度，可以承受一定的重量，导管在组拼后须用球塞和检查锤做通过试验。为了便于测量，要选取长度一致的导管，并作好记录和标记。在成孔后一定要用冲洗液认真清孔，清孔时间要根据孔内沉渣情况确定，只有保证孔内沉渣数量低于规范要求时，才能进行混凝土灌注工作。

3.3 加强钻孔前和成孔后的管理

在施工之前一定要对当地土层的结构进行分析，选择合适的施工方法进行施工，如果施工现场的土质是松散砂黏土或流沙，那就要提高泥浆的比重和粘度，选择强度较大的护筒，还要适当地埋深护筒，并用粘土密实填封护筒四周，防止漏水或是漏浆的情况出现。要加强钻孔的现场管理，对钻进速度和空转时间进行控制，采用合适的方法保持钻头的稳定。成孔后浇筑混凝土的时间最好控制在3h以内。在搬运和吊装钢筋笼时，应防止变形，安放要对准孔位，避免碰撞孔壁，尽可能缩短沉放时间，这样可有效地防止孔壁坍塌问题。