关于公路桥梁施工中钻孔灌注桩施工技术的应用分析

王明哲

（北京市政路桥股份有限公司工程总承包一部，北京 102206）

1 钻孔灌注桩概述

1.1 钻孔灌注桩的含义

灌注桩指的主要是施工阶段打在地基当中的桩孔。这些桩孔的施工要求较高，具体施工过程中包含了钻孔、挤土、灌注混凝土等一系列工序，操作较为复杂。灌注桩施工技术按照成孔工艺的不同划分为钻孔灌注桩、挖孔灌注桩、沉管灌注桩等类型，但在工程中应用推广最广泛的即钻孔灌注桩。在施工过程中可以通过泥浆护壁施工法和套筒施工法等方法展开施工，需要具体问题具体分析。

1.2 钻孔灌注桩的特点和优势

钻孔灌注桩的最大特点是工程施工过程中利用率高、施工作业噪音小。钻孔灌注桩钻孔作业时的振动频率相对锤击法要低，产生的噪音对周围的生活环境影响也相对较小。和预制桩相比，钻孔灌注桩的施工空间更大，在后续施工过程中操作非常便利，而且能够匹配不同类型的地基。在施工准备过程中，不需要花费大量时间进行操作，而且施工时不需要多次打孔，能够大幅度加快工程进度，对控制整体成本具有很大的帮助。

2 工程概况

某桥梁施工过程中，需要建设桥梁钻孔桩基础共264 根，桥台钻孔桩直径为1.2m；30、35 米跨径桩直径1.60m；40 米跨径桩直径1.80m，墩台钻孔桩3～6 根数量不等，桩长为35m～60m 不等，共计12336m。

2.1 施工部署

根据工程需要，本工程投入旋挖钻机两台，少量回旋钻配合。在孔口位置设置钢护筒，并且通过泥浆进行护壁，而后分别进行钢筋笼的加工。加工完成后送入现场准备后续的施工，并且做好混凝土的拌和，通过混凝土搅拌车运输到现场。钻孔灌柱桩设备如图1。

图1 钻孔灌注桩设备示意图

2.2 施工方案、方法

2.2.1 施工工艺及方法

钻孔桩主要通过大孔径旋挖钻机进行施工。该设备的施工精度较高，在实际应用过程中通过全电脑进行控制，而且具有较高的效率。在设备运行过程中，或采用履带式进行行走移位，这种方式速度轻快，且作业相对简单方便。

2.2.2 施工准备

在施工准备过程中，首先需要对场地进行勘测，了解场地的具体情况，并且进行场地平整，搭设相关的临时设施，而后测量、放样桩位，对临时便道供水、供电系统进行合理布设，并且加强泥浆循环、净化、储备、排放设施的建设，准备好相应的混凝土搅拌机具和相关材料，以便后续施工管理。首先需要平整场地，并且清理现场的垃圾，其次需要对场地标高进行复测，做好施工现场的管理。在钻孔灌注桩施工前对成套机械配套设备和相关的工艺参数进行确认。在泥浆护壁成孔的过程中，需要采取针对性的措施处理泥浆，另外还需要对机具设备进行测试，保证机具组装试运行符合要求，并且进行相关记录，交由监理工程师签字确认，而后才能施工。

2.2.3 测量定位

通过混凝土对基准点进行牢固固定，并且做好针对性的保护措施，在放样过程中主要使用全站仪等设备进行精确放样，以确保施工位置的准确性，按照设计标高引入临时水，严格测量护筒口标高并记录好相关测量工作。

2.2.4 埋设护筒

在进行护筒等设备埋设时，需要依照要求进行定位，控制偏差在5 厘米左右，并且确保护筒的竖直位置符合要求。其次进行护筒埋设。护筒埋设时首先需要挖出超过护筒外径80～100 厘米的圆坑，并且填住一定的厚粘土，分层进行夯实，接着在钻孔桩附近按照设计要求布设十字控制桩并对其进行标准定位，在坑底标出钻孔的中心位置，缓慢调入准备好的护筒，同时按照标出的中心位置定位护筒的中心位置，通过十字线完成定位工作，保证钻孔中心和护筒中心能够有效垂直。通过水平尺或垂球进行检测，保证护筒的垂直性，而后回填粘土，保证护筒周围填土的密实度，并进行分层夯实作业进行密实巩固。在夯实过程中要注意护筒不能出现偏斜，要求护筒顶端位置一定要高出地面0.3m，避免在日后的地面水等杂物进入护筒内，同时护筒要高出地下水位距离两米以上，以免造成塌孔现象。

2.2.5 钻机就位

在钻孔就位前，需要做好相关准备工作，主要包含机具设备的维护处理，在设定钻机位置后需要注意加强底盘、底座、顶端等位置的控制，保证平稳性，不能出现位移等现象，同时确保护筒中心与钻头中心保持垂直，起重滑轮中心线也要与护筒同处于垂直方向，保证各设备处于合理状态，使钻机就位，而后进行冲钻。

2.2.6 钻孔

在钻孔过程中需要在孔内灌注泥浆，依照土层的情况合理设置泥浆的相对密度。在开孔和钻井过程中保证孔内水位高度超出地下水位1 米，另外需要比护筒顶面低0.3 米，避免出现溢出等情况。在掏渣结束后，及时做好补水工作，如果发现有松散土层还需要进行针对性的处理。通过小冲程、浓泥浆高频率不断进行钻孔冲砸，以便保证钻孔的效率。另外还是要注意如果在弱风化泥灰岩或微风化泥灰岩层施工时，需要投入一定量的小片式或粘土，垫平表面，而后再进行冲砸，防止出现斜孔、坍孔等情况。表1 为钻孔成桩允许偏差值。

表1钻孔桩钻孔允许误差

2.2.7 检孔

在钻进过程中，需要通过检孔器进行检孔。检孔器的主要作用在于了解孔的具体情况，其由钢筋笼组成，外径略超钻孔桩。对于一些易缩孔层或者在更换钻锤前，都需要进行相应的检孔活动。在钻进作业中，新焊补的钻锥也要采用检孔器对其进行严格检孔工作，而后才能继续钻进。当检孔器不能到达原钻进的深度时，可能钻孔出现了斜孔、缩孔等情况，需要进行有效控制和管理[1]。

2.2.8 清孔

当钻进工作达到设计要求即孔深达到要求时，要通过检孔器检测孔内标准，并记录好相关数据。检测符合标准后采用抽碴筒对孔内进行清理，将杂物清除干净后，使孔底与水下混凝土完全接触，以保证桩将孔底泥浆及钻渣沉积物清除干净，使水下混凝土与孔底完全接触，以确保桩施工质量达到设计承载力。清孔结束后再次测量孔底标高，并再次检测孔内标准是否达到方案设计要求。清孔作业中，严禁采用深钻孔底的方式来代替清孔作业。

2.2.8.1 钢筋笼制作安装

选用质量合格具有质量保证书的钢筋制作钢筋笼。钢筋笼的制作偏差范围控制要求如下：

主筋间距： ±20mm

箍筋间距： 0，-20mm

钢筋笼长度：±10mm

钢筋骨架直径：±5mm

2.2.8.2 钢筋笼保护层

在钢筋笼主筋外设置相应的保护层，本工程中采用用水泥砂浆制成的混凝土垫块作为其保护层，这些垫块每间隔2-4 米为一组，用主筋将垫块固定牢中固在钢筋笼上[2]。

2.2.8.3 钢筋笼入孔固定

依照要求进行钢筋笼标高和孔口标高位置的设置，并且通过钢筋固定钢筋笼，使其处于孔口机架底盘上，并且在孔口位置设置定位圈筋，挂于十字线对中位置，保证钢筋笼能够有效地下入孔中。在混凝土灌注作业时，注意混凝土料浆的溢出，并关注孔内水位的位置以及其升降情况，且随时测量孔内混凝土的高度，按照实时测量数据调整导管的高度并确定是否拆除。拆除导管的过程中要对拆除现场进行严格控制，严禁杂物导入孔内，对施工效果造成影响。另外，在灌注水下混凝土时要匀速缓慢进行浇筑，且随时关注控制，防止钢筋笼随混凝土面上升而影响后续施工[3]。

2.2.9 水下混凝土灌注

2.2.9.1 灌注工艺

灌注桩施工技术中浇筑水下混凝土是关键工艺之一，需要严格控制其工艺质量。当成孔质量达到验收标准后，方可开展灌注作业。

2.2.9.2 计算初灌量后导管埋入混凝土中的深度

初灌量的效果直接影响水下混凝土灌注的质量，需要对初灌量进行详细计算分析。

2.2.9.3 第灌注量达到第一批设计要求后，即完成首次孔底混凝土浇筑，及时对首次浇筑混凝土高度进行测量，并根据测量数据计算分析出导管的初次埋深，当初次埋深满足设计要求时，即可进行下一步的正常灌注。当导管内水位急速升高出现进水情况，则表明灌注非正常，应迅速进行应对处理。

2.2.9.4 灌注注意事项

对孔底沉渣厚度再一次进行测定，未达到要求时应二次清孔。经检验合格后才能开始灌注水下混凝土。二次清孔作业时，要确保满足沉渣厚度要求，同时时刻关注泥浆的性能指标，终止清孔泥浆指标相对密度一般需要控制在.05～1.10 之间、粘度为16～20S 以及含砂率<3%的范围内。如果在测量过程中发现沉渣厚度以及泥浆的性能指标均符合设计标准时，即可开展下一步的水下混凝土灌注作业[4]。水下混凝土通常选择C30 水泥，同时混凝土坍落度的控制范围在180～220mm。水下混凝土灌注作业前需要确定导管底部与孔底之间保持一定的距离大约在0.3m 左右，初次灌注的导管埋深要满足设计要求且大于0.8m。在安装导管前由专业人员进行水密试验。初次灌柱混凝土其浇筑量为3m3，在浇筑过程中需要根据桩长的差异有0.2m3量的浮动；其中导管长度要大于桩长，且导管长度要根据相关设计与测量数据进行精确计算，根据设计要求导管埋深范围控制在2-6m。浇筑过程中控制混凝土匀速灌注量，当灌注达到桩顶标高位置时，进行凿桩作业，确保桩顶混凝土的浇筑质量。浇注面需要超出桩顶设计高程1.0m，详细记录浇筑过程中的数据。导管选择无缝钢管，钢管规格：Ф219×2.5mm。采用螺旋丝口加固导管之间的连接，要求具有良好的密封性以及刚性，且不易变形。螺旋丝口在应用前要进行各项严格的质量检验，由工作人员严格检查丝扣是否紧密，清除导管内的残留物。在作业现场从混凝土中随机取料并制作试块进行定期抗压强度试验。待浇筑完成结，再用砂石将空隙进行回填，以免影响后结相邻桩作业施工及施工安全。灌注施工作业中，严格控制混凝土的浇筑质量，尤其是灌注速度，时刻关注及导管距离孔底的位置、混凝土的质量以及导管埋深等容易造成塌孔事故的关键要素，保证水下混凝土的成桩质量[5]。

结束语

伴随路桥交通设施的建设，钻孔灌注桩技术的应用也越来越广泛。在施工过程中，需要充分领会设计意图，不断优化施工作业方案，通过优化和改进使整个施工方案满足科学合理、技术先进、经济实用，这样才能在施工过程中有效地保证施工的整体质量。因此相关技术人员需要深入分析钻孔灌注桩技术，加强施工管理，在施工中与实际情况相结合，合理地使用，提升交通工程施工的整体质量。