高速公路冲击钻钻孔灌注桩施工技术探讨

摘要 冲击钻钻孔灌注桩以施工简单、适应性强等优势在高速公路工程建设中广泛应用。文章针对冲击钻钻孔灌注桩施工进行研究，并结合实例项目对冲击钻钻孔灌注桩施工技术特点和施工要点、施工常见问题及解决措施等进行分析。实践证明，采用冲击钻钻孔灌注桩施工技术，不仅能保证工程质量，还有助于控制工程造价，提高施工企业的经济效益。

关键词 高速公路;冲击钻钻孔灌注桩;施工技术;经济效益

中图分类号 U445.551 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）12-0068-03

收稿日期：2022-04-26

作者简介：肖明钧（1984—），男，本科，高级工程师，从事高速公路新（改扩）建项目施工管理工作。

0 引言

高速公路工程建设中，冲击钻钻孔灌注桩以其施工简单、适应性强等优势，被广泛用于工程领域。灌注桩属于隐蔽工程，多在水下、复杂环境下进行，质量影响因素多，监管难度大。需要相关人员充分了解每道工序的关键点，严格把控每个环节，保证施工质量，提高施工单位的经济和社会效益[1]。基于此，文章结合某实例项目从冲击钻钻孔灌注桩施工技术的特点及施工技术要点进行以下探讨。

1 工程案例

项目为双向四车道，车速120 km/h，汽车荷载：公路-Ⅰ级。内设有大、中桥3 009 m/14座;隧道7 032 m/5座;路基挖方233万m3、路基填方280万m3、路基换填79.5万m3、防护及排水工程24.38万m3;涵洞、通道共3 304 m/96道;枢纽互通2处。拟建工程场区及附近未见崩塌、滑坡、泥石流等不良地质现象，工程场区范围内不良地质现象主要为岩溶。

2 冲击钻钻孔灌注桩施工技术的特点

该标段地势相对平坦，工程地质情况比较良好，交通便利，桩基基本采用旋挖钻机开挖成孔，常家大桥、栗木大桥A匝道桥部分桩基拟采用冲击钻机开挖成孔，技术特点如下：

2.1 固定性强

冲击钻钻孔灌注桩施工技术的固定性强，适用于大跨度的路桥工程，既能增强工程结构的稳定性，又能提高施工质量[2]。

2.2 施工周期长

施工中，冲击钻钻孔灌注桩施工周期较长，从工程立项到施工方案的制定、施工准备，要花费很长的时间。这种施工工艺能获得较理想的施工效果，有效提高工程质量。因冲击钻钻孔灌注桩施工周期较长，需要相关人员在正式施工前做好施工方案设计、预算编制等工作，在保证工程施工的前提下，尽可能地缩短施工周期，减少施工成本。

3 冲击钻钻孔灌注桩施工技术要点

3.1 施工工艺（如图1）

3.2 施工要點

3.2.1 施工准备

常家大桥、栗木大桥A匝道桥部分桩基冲击钻钻孔灌注桩施工前准备工作：

（1）进行施工现场勘察和调研，结合当地的水文地质，制定施工规范。

（2）根据工程情况和需求，科学选择施工机械设备，充分考虑工程经济性等要素，为工程的顺利施工创设条件。

（3）清理施工场地的草皮、腐殖土等，清除后按相关规定，就近转至废土场堆放。

（4）钻孔操作前，在施工场地设置桩基标识牌，将渣样盒摆放在明显的位置，地质勘察资料中的柱状图复印后放在现场，规范摆放钢筋笼探孔器，做好相应的防护措施[3]。

3.2.2 测量放样

根据施工图纸的水准点、坐标点和桩位平面图，对桩位和轴线进行放线，将主要轴线引测点放在轴线外，做好标记。放样完成后，将结果交由负责人进行检验，验收合格后，上报监理人员检验，审核通过后方可进行后续施工。

3.2.3 护筒埋设

冲击钻钻孔灌注桩施工中，护筒埋设比较关键，起导向和定位作用，应选择质量合格的护筒材料，防止护筒变形[4]。结合大桥桩基实际情况，使用厚6 mm、长约2 m的钢护筒，采用挖埋法处理。埋设护筒时，先明确护筒的中心位置，确保其竖直线和桩位中心相重合，平面偏差≤50 mm，倾斜度≤1%。待护筒就位后，在周围填筑回填土，分层加固夯实，防止护筒下沉或偏移。

3.2.4 泥浆配制

泥浆的功能是浮渣、护壁，在防止堵漏、塌孔的基础上，泥浆的粘稠度直接影响着护壁作用的发挥。例如：若泥浆偏稀，不仅会导致护壁厚度不满足要求，还会使孔壁塌孔，孔径增大。应结合工程实际合理配制泥浆。工程所用泥浆为膨润土造浆或优质粘土，在施工现场对泥浆性能进行检验，确保其符合技术规范。泥浆性能指标为：含沙土率<4%，响度密度1.20～1.40，黏度22～30 Pa·s，pH值8～11，失水率13～15 mL，胶体率>95%。应注意，现场施工时，从泥浆配制到钻孔作业，认真检测泥浆的粘稠度，并结合地下水、地层情况实时调整，保证泥浆护壁的质量。

3.2.5 钻孔

钻孔施工前，结合常家大桥、栗木大桥A匝道桥部分桩基情况选择钻机，一般为吊装钻机，保证钻机底座牢固、平稳，防止钻进作业出现偏移。根据设计方案控制钻进速度，到达设计深度后，对钻头、桩基中心进行调整，严格控制护筒、钢丝绳之间的差距，通常不能超过2 cm。同时，控制升坠头，使其平稳前进，避免触碰孔壁、护壁。钻孔作业应持续进行，做好相关记录，实时检测钻孔泥浆，出现偏差及时修正，充分制备泥浆;每钻进3～5 m检查1次钻孔的竖直度和直径，密切观察地层的变化情况，并合理选择钻进方式，钻进易液化砂层时，应适当放缓钻进速度，保证成孔质量。钻孔作业初步完成后，认真检查内壁的圆顺度和质量，出现卡钻情况后及时停止钻进并排渣、清孔。

应注意，受护筒漏水、泥浆配比不合理、钻头冲程大、溶洞等因素影响，钻孔施工容易出现坍孔的情况，需要相关人员结合情况查明原因，针对性处理：若桩基成孔时坍孔，应在孔内添加卵石、黏土等，增强孔壁的稳定性和强度[5]。比如，用吸泥机将孔内的泥土吸出，若处理后未继续坍孔，应恢复灌注;若坍孔继续或面积扩大，应拔出导管，回填粘土。

3.2.6 成孔检测和冲孔

第一，成孔检测。钻孔深度符合要求后，对成孔进行检测，合格后再清孔。一般来讲，成孔检测内容为：孔的倾斜度、中心位置、直径、深度等。其中，中心位置±100 mm，倾斜度<1%，孔径>桩径，孔深>设计规定。

第二，清孔。钻孔施工结束后，对孔进行清理，保证孔内无杂质，为下道工序施工奠定基础，通常进行2次清孔。第一次清孔，在终孔完成后、混凝土灌注前进行，彻底清除孔底沉渣，使沉渣厚度、泥浆含渣符合要求，为混凝土浇筑施工创设条件。换浆清孔法使用期间，应在换渣前投入1～2袋水泥，用冲锤锤击使其混合，加快清渣速度。清孔操作应符合该规定：孔内泥浆相对密度1.03～1.10，粘度17～20 Pa·s，含砂率<2，胶体率>98%。第二次清孔，待第一次清孔符合要求后，应在钢筋笼、导管安装完成后进行第二次清孔。使用泥浆泵将孔底沉淀物从导管口吸出，孔深符合要求，泥浆比重达标。清孔结束后，立即浇筑混凝土。在清孔操作中，射浆管应插入孔底，避免塌孔，严禁使用钻孔深度加深的方式取代清孔。结束后，对相关项目进行检验。

3.2.7 钢筋笼制作与安装

第一，钢筋笼制作。为保证钢筋笼的质量，应在钢筋使用之前进行检验，清除表面绣皮，确保表面干净、整洁;结合孔桩的深度，分段加工钢筋笼，主筋接头错开布置，接头用套管连接;在加工厂集中加工，使用滚焊机加工。若钢筋笼过长，应分节段加工。钢筋笼制作过程中，结合图纸尺寸制作加劲筋圈，用滚焊机对主筋进行定位。加工结束后，用超声波进行检测，检查钢筋笼布设是否均匀。钢筋笼底部用钢板焊接，接头牢固、密实的焊接，防止混凝土填塞。运输钢筋笼时，可使用平板车运至现场，将其牢固地绑扎在平板车上，避免车辆行驶时钢筋笼滚落。运到现场后，使用下垫上盖的形式，在钢筋笼上方盖彩条布，下方铺垫垫木，间距1 500 mm，高度200 mm以内，防止钢筋笼污染或锈蚀。

第二，钢筋笼安装。钢筋笼起吊前做好准备工作，例如：将吊机开到起吊位置，在钢筋笼上安装卡环、钢丝绳，检查钢丝绳的受力情况等。待钢筋笼起吊至和地面相距0.3 m后，对钢筋笼进行检查，缓慢起钩（主吊），副吊配合，确保钢筋笼始终和地面垂直。钢筋笼下放时，一旦出现卡孔的现象，应立即对孔位进行检查，排除故障后再吊放，严禁强行入孔。第一节钢筋笼安装结束后，将第二节钢筋笼起吊至孔口和主筋相连，待所有主筋都连接后，监理人员进行检验，合格后才能下放。最上面的钢筋笼吊至孔口后，先用槽钢临时支撑，然后用水准仪测量标高，根据标高测算吊筋长度，在主筋上焊接吊筋，在吊筋上挂吊钩，缓慢下放到设计的位置[6]。在顶吊圈内放入槽钢（两根，平行放于枕木），将笼体吊挂在两端的方木上，保证钢筋笼高度、位置精准。最后，焊接主筋、预埋钢筋，防止混凝土灌注施工时出现浮笼。钢筋笼吊装示意见图2。

常家大桥桩基钢筋笼安装过程中，主筋间距、钢筋骨架长度等项目应实时检查，保证其偏差不超过规定。具体包括：主筋间距，用尺量，每段测2个断面，允许偏差±10 mm;钢筋骨架长度，用尺量，每个骨架测2处，允许偏差±100 mm;箍筋或螺旋筋间距，用尺量，每段测10个间距，允许偏差±20 mm;钢筋骨架底端高程，用水准仪检查，测顶端高程，允许偏差±50 mm;钢筋骨架外径或厚、宽，用尺量，每段测2个断面，允许偏差±10 mm;保护层厚度，用尺量，测每段钢筋骨架外和定位筋，允许偏差+20，10 mm。需要注意的是，钢筋笼安装时未采用固定措施，混凝土进入钢筋笼底部时，灌注速度比较快，或灌注量过大等，都会导致钢筋笼上浮。为防止该现象，在灌注混凝土之前，应先在护筒上固定钢筋笼，第一批混凝土灌注时，应缓慢灌注，待钢筋笼彻底埋入混凝土后，再将导管提升起来。

3.2.8 导管安装

导管使用无缝钢管，直径φ300×6 mm，用丝扣连接。导管安装前，进行接头抗拉、水密承压试验，检查卡口、密封圈是否良好，内部是否光滑。水密试验期间，水压不能少于水深1.3倍的压力。结合孔底标高、孔口架的距离，对导管长度进行确定，预留40 cm的悬空高度。拼装过程中，对导管内部进行严格的检查，保证内部干净、无杂质。

3.2.9 混凝土灌注

混凝土灌注施工前，先核算混凝土用量，结合导管内径、桩孔直径核算。以工程情况为基准，严格控制运输时间，防止混凝土出现离析现象。灌注施工时，用吊车将其放入储料斗，和导管连接，在储料斗底部设置隔水栓，装满后将隔水栓取出，为混凝土的精准降落提供保障。待混凝土灌注至桩顶后，采取合适的措施保持混凝土压力，防止混凝土出现松散、不密实等现象;检查混凝土的灌注量，检查高度是否正确。待其接近标高时，计算数量通知拌和站按需拌制，避免浪费。导管埋设过程中，保证其深度为4 m。导管拆除后，观察拆除后的深度，使其在2 m以内。

在混凝土灌注中，断桩、夹泥是常见现象，形成原因有：导管和孔底距离比较近，第一批混凝土浇筑时未埋住导管;混凝土灌注施工时，导管提升多，速度快，使混凝土出现分割层;导管接头渗漏，泥浆进入混凝土内部;坍孔未及时处理，造成断桩。对于此现象，可采取以下措施处理：对于已出现的断裂、夹泥现象的桩，用钻机钻芯取样，分析原因[7]。对于一般桩，若出现混凝土松散、夹泥量大等问题，应采用压浆补强的方式处理;若断桩比较严重，安排专人检测，在原桩外侧补桩处理。

4 结语

高速公路施工中采用冲击钻钻孔灌注桩施工工艺，既能保证工程质量，又能有效减少施工成本。该文针对实际案例，从施工准备、测量放样、护筒埋设、泥浆配制、鉆孔清孔、钢筋笼制作和安装等方面，探讨了冲击钻钻孔灌注桩施工工艺，并针对常见的施工问题提出了解决对策，希望能在保证桩基质量的同时，为相关人员提供参考。

参考文献

[1]肖志国. 桥梁桩基中冲击钻钻孔灌注桩施工技术[J]. 四川水泥， 2021（12）： 127-128.

[2]胡志群. 浅述桥梁冲击钻孔灌注桩钢筋笼上浮的质量控制[J]. 居业， 2021（11）： 103-104.

[3]罗聿曼. 冲击钻施工荷载对既有桥梁结构的影响研究[J]. 工程技术研究， 2021（19）： 11-13.

[4]佘彪， 蒋文洋， 张波波. 高填方区钻孔灌注桩施工工艺的探究[J]. 工程建设与设计， 2021（16）： 137-138+144.

[5]周永强. 桥梁桩基础工程钻孔灌注桩施工技术分析[J]. 交通世界， 2021（16）： 87-89.

[6]张成发， 唐海峰. 变质砂岩地质冲击钻钻孔灌注桩过程控制简析[J]. 港工技术， 2020（5）： 80-82.

[7]阎磊. 桥梁基础施工中冲击钻钻孔桩的应用探讨[J]. 建筑技术开发， 2020（7）： 129-130.