公路桥梁钻孔灌注桩施工技术

郭晓彤

（中交建冀交高速公路投资发展有限公司，河北 石家庄 050011）

0 引言

公路桥梁钻孔灌注桩施工技术优势明显，不仅成孔质量好、施工速度快，而且不会对施工环境造成较大不良影响。在成孔施工中，泥浆护壁能够取得良好、稳定的效果。但每座桥梁工程所处地理环境和地质条件不同，桩基长度和桩径也不同，故在公路桥梁钻孔灌注桩施工技术应用中需结合项目实际情况，对其进行优化。

1 工程概况

某公路共有5处桥梁，最长为587.04m，最短为30m。主桥上部采用预应力混凝土变截面连续箱梁；单箱单室顶板宽12.25m，顶板厚0.28m，设2%的横坡；底板宽6.65m，厚0.28m，从跨中至主墩中心2.50m范围按二次抛物线变0.7m，箱梁根部梁梁单箱中心高4.3m，跨中梁高2.0m。其中各标号桥梁所用钻孔灌注桩如表1所示，1号桥梁采用14根桩φ1.5m的钻孔灌注桩；2号桥梁总跨度150m，桩基采用4根φ1.8m的钻孔灌注桩和8根φ1.5m的钻孔灌注桩；3号桥梁总跨度170m，桩基采用12根φ1.8m的钻孔灌注桩和4根φ1.5m的钻孔灌注桩；4号桥梁总跨度120m，桩基采用2根φ1.8m的钻孔灌注桩、4根φ1.5m的钻孔灌注桩和10根φ1.2m的钻孔灌注桩；5号桥梁总跨度30m，桩基采用4根φ1.2m的钻孔灌注桩。

表1 桥梁对应桩基情况

表1 （续）

2 钻孔灌注桩施工要点

2.1 施工场地平整

钻孔灌注施工现场需要平整，并且具备完善的供水、供电及道路交通系统。在进行施工场地平整的过程中，场地的力学承载能力必须达到施工要求。完成场地平整施工后，才能确定桩基位置。对于河流中的桩基，需要在水域进行筑岛作业，为钻孔灌注桩施工提供场地。因此，在正式施工作业前，要明确河流中桩基建设位置，完成筑岛施工后方可进行钻孔灌注操作。

根据设计要求，筑岛宽度应当基于桥梁宽度并在两侧外延5m；筑岛外缘坡度控制为1∶1.75，筑岛高度应在河流水平线以上1m，筑岛与水面接触的位置采用彩色布条包裹，并使用沙袋码筑以减小水面冲击影响。考虑使用挖机以赶填的方法进行施工，主体材料主要用黄黏土或风化石料。筑岛基础应使用片石进行硬化处理，确保施工过程中车辆正常通行。

2.2 护筒埋设

护筒埋设要完全按照施工方案进行，同时护筒材料要具备较高的耐受力和防渗透能力。该桥梁桩基工程使用6～8mm厚的钢板作为主材。为提升主材料的强度，工程中需要在护筒的上中下3部分各焊筑一道钢筋进行加固；护筒尺寸设计标准尺寸应当较这一位置的桩径外延0.2m，长度为1.8～2.3m，距离护筒顶部0.2m的位置留0.2m×0.4m的溢浆孔。

护筒埋设完毕后，需对实际埋设位置与计划埋设位置进行比较，两者中心位置偏差不得超过50mm，同时护筒埋设过程中必须使用水泥砂浆对其底部进行保护性填埋。护筒所在区域0.6m范围内应使用黏土实行分层填充直至顶部，护筒在黏土中的填埋高度不得低于1m，砂石中的高度不得低于1.5m。

2.3 泥浆制备

该桥梁工程桩基工程项目所用泥浆在施工现场制备。泥浆制备池根据钻孔灌注桩的位置在现场进行选址和挖掘。每个成套的泥浆池必须包含循环和沉淀两个池子，每个池子的面积为4m×4m，深2m，池子应当用钢管和铁网进行防护。泥浆主要由塑性指数较高的黏土或膨润土制作，在搅拌形成泥浆的过程中以黏土为主材料时必须使用搅拌器搅拌成型，使用膨润土作为主材料时应当使用泥浆搅拌机进行搅拌。此外，在泥浆的使用过程中一旦数据显示泥浆指数不达标，则须及时加入黏土并就地重新造浆。

钻孔灌注桩施工过程中应确保泥浆在护筒内部的高度较地下水位高出至少1m。该次施工由于受到底部淤积物的影响，泥浆在护筒内的高度较地下水位实际位置高出1.5m。在清孔过程中要保持泥浆循环，进入钻孔工作时需要保证每间隔1m记录1次孔内状态。

2.4 钻孔

正式开始钻孔工作前，需保证所有使用工具到位，在达到相关规定的条件下能够满足工程要求。该桥梁钻孔灌注桩施工过程中，要求使用的钻孔锤齿部长为5~6cm，外倾斜角度保持为1∶5，且悬挂位置保持在冲击点的1m位置。

在冲击作业过程中，对各类不同质地冲击物的冲程需要在规定之内：钻孔前需要进行抛石处理的情况下，实施抛石作业的深度应控制为1.5~2m，淤泥层控制为1~1.2m，亚黏土层控制在2m以内，砂层控制为2~2.5m，弱风化岩控制在2.5m以上。在进行冲击时，强风化岩作业时泥浆比重应当控制为1.3~1.35m，砂黏土层则应控制在1.25m左右。冲击作业时，每2~3次冲击后必须对锤头进行检查，一旦锤头状态无法达到规定要求，要及时进行更换。

冲击结束后，一般采取正循环或反循环的方法进行排查。如果冲击部分为厚度较高的松散性填充石板层，则需要采取掏渣法进行打捞，当孔内的残留过度稀薄时，需要投入黏土。清孔完成后，孔底沉渣厚度应当控制在50mm左右。

2.5 钢筋笼制作和安装

钢筋笼是钻孔灌注桩的基础结构，其形态、主材料材质硬度直接关乎桩质量。在制作过程中，要充分考虑段路桥的设计需求。技术层面焊接采用5d的双面焊，保护层厚度不小于75mm；钢筋笼的主筋间距应为±10mm；箍筋的间距控制为±20mm。另外，成型笼体每隔4m必须设置平行横向纵向加强筋，并确保笼体中心点与孔的中心点保持一致。正式下放的过程中应当缓慢下放，同时逐节确认笼体焊接状况是否达到质量要求，并注意下放时不能碰撞孔内壁，如果笼体下放过程中受阻，应当以缓慢旋转的方式尝试解决。笼体完全下放后，应对其进行准确定位。

2.6 清孔

相比泵吸反循环、气举反循环清孔工艺，正循环清孔工艺成本较低。加上旋挖桩清孔并非一次完成，需进行二次清孔，且第一次清孔对于沉渣厚度没有太多要求。基于经济性原则，该工程第一次清孔采用正循环清孔工艺，以便排除孔内的颗粒物，并将泥浆密度控制在1.2～1.4之间，以满足施工要求。

二次清孔时，泥浆比重应有所下降，控制在1.1～1.2之间。为了确定二次清孔工艺，该工程对3种不同清孔工艺在孔深15m左右的Ⅰ,Ⅱ号桩的清孔时间和沉渣厚度进行了对比分析，结果如表2所示。

表2 清孔时间

2.7 混凝土灌注

材料的选用同样关乎工程质量。该项目由于属于水下施工项目，受施工环境影响较大，在混凝土灌注过程中，导管底部与孔底部距离应控制为0.3～0.4m，单次混凝土灌注量应保持在1m以上。

3 钻孔灌注桩质量控制和安全要求

3.1 施工要求

对于施工方面的要求有：对施工人员进行分工，选择合适的原材料和施工方案；明确施工计划，施工设备进场要进行验收；施工地全年无霜，但需考虑雨季影响，做好雨季排水工作。

3.2 做好施工材料进场和检验

该钻孔灌注桩施工需做好以下准备工作：施工主材料和施工场地的确定；混凝土、碎石、砂、用于制造泥浆的高塑性能力的黏土或膨润土等施工主材料的准备；选择可供水下使用的商品用混凝土，其等级必须达到C30以上，碎石尺寸应控制在5～25mm范围内；根据工程位置和施工环境，需准备一些临时设施，如占地面积400m2的钢筋加工场地、工人临时宿舍、施工道路及电缆等。

3.3 做好工程验收

工程验收是钻孔灌注桩施工的重要环节之一。施工企业必须在钻孔灌注桩施工完成后，及时组织施工单位、设计单位及质监部门等共同进行钻孔灌注的验收工作，并在工程验收合格后签发工程验收合格证明。这就要求，施工企业在进行钻孔灌注桩施工质量验收时，必须做好以下几方面的工作：严格做好工程竣工资料验收工作；确保钻孔灌注桩工程竣工验收公正性；切实做好公路桥梁工程项目施工过程中隐蔽工程的验收工作；在进行隐蔽工程的验收时，施工人员必须汇同相关部门做好施工环节的验收工作，并在验收合格后签字确认。

3.4 施工过程的安全保障以及安全防护措施

在施工过程中，应当通过以下几种方法确保施工现场安全：

（1）建立完善的安全管理团队，由各级施工组织负责人进行安全管理，并建立和完善各项基础性安全规范和措施，在实际操作过程中做好安全检查工作并明确安全责任人制度。

（2）切实进行安全的“三级”教育工作，即承担钻孔灌注桩施工的公司、执行项目的项目组以及实际施工人员所属班组，都应当对施工人员进行完善的安全教育工作，确保施工人员明确相关的规定和要求。

（3）严格按照施工现场的各项安全规定进行施工，且施工技术必须符合相关要求。

（4）作为大型工程项目，需要大量设备配合施工，而部分机械的使用存在相当程度的危险性，因此在机械使用过程中除严格按照机械使用规范操作外，还要避免非操作人员对机械操作空间的影响。

4 结语

钻孔灌注桩施工对现场控制的要求较高，本文结合施工实例，对钻孔灌注桩施工技术进行了探讨，并指出采用合理的现场管理能够有效避免安全问题的出现，且有效提高施工效率。竣工后，通过对桩基进行质量检测，发现该工程桩身未见明显缺陷，仅有1根为Ⅱ类等级，其他均为I类桩基，满足桩基完整性要求，竣工质量验收合格。这表明该施工技术能有效确保项目的顺利实施，有助于避免安全事故，可为类似项目提供参考。