公路桥梁冲击式钻孔灌注桩施工技术研究

苑田祥

（山东华通路桥工程有限公司，山东 临沂 273400）

0 引言

在路桥工程项目开展过程中，与其他技术相比，钻孔灌注桩施工技术的合理应用能够增加其结构的耐久性能，有效克服施工现场各种复杂的地质条件，如硬土层、河道等较为复杂恶劣的施工环境等，保障施工作业的顺利开展，有效延长路桥的使用寿命，同时还具备施工噪声小、承载能力强等优势特点。冲击式钻孔灌注桩施工技术凭借其自身的优势特点，已然成为当前我国公路桥梁广泛采用的施工技术手段之一。

1 工程概况

以A 高速公路在建工程B 段二标段工程为例，该工程位于山区地区，桥梁工程共17 座，其中拼接桥1座，长度为123.45m；主线大桥6 座，长度为1793.43m；互通主线桥1 座，长度为1178.43m；匝道桥9 座，1792.45m。

2 施工现场环境分析

2.1 水文环境

该施工路段内水资源较为丰富，河网紧密，且各个河道呈现分散状，其中主流河道为忠建河，同时分散分布忠建河支流，河水从南部偏西方向东北方向径流，主河道整体长度约为117km，流域面积达188km，分析该流域平均流量监测数据，近10年该流域的平均流量为48.8m/s，汛期主要集中出现在4～8月，施工现场雨量较大，场区内雨量充足，其他月份径流量相对较小，但是变化并不明显。总体来说，该地区的地下水资源分布广泛且资源丰富。

2.2 地形地貌条件

该工程地处山区地带，分析整体地势，西北高于东南，山体高程约在500～1200m。地貌主要以阶梯状为主，大部分区域为山地，小部分区域断陷，沉积构成多级夷面与山间河谷断陷盆地，呈现出层状地貌，从东到西呈现剥蚀侵蚀构造、溶蚀侵蚀地貌。

2.3 地质条件

该区域的地质条件以粉质黏土、碎石土、中风化白云岩、强风化白云岩为主，施工区域不同，地质结构略有不同。结合当地的水文环境，在该工程项目设计方案中，共有646 根桩基，其主要以端承桩与摩擦桩为主，在全面桩基中，钻孔灌注桩有512 根，主要采用冲击式钻孔灌注桩施工技术开展施工作业。

3 冲击式钻孔灌注桩施工技术要点

3.1 施工流程

在路桥施工中，所涉及的环节较多，具体施工流程见图1。在冲击式钻孔灌注桩施工作业开展过程中，首先应当对施工场地进行填压、平整处理，同时做好施工前的准备工作，结合相关设计方案，对施工现场进行精准测量，确定桩基放柱的位置，同时制作相应的钢护筒。准备工作完成后，借助冲孔钻机机械能进行开孔作业，实时测量钻孔的深度、斜度以及直径，直至达到标准要求。开孔完成后进行清孔作业，将下放的钢筋笼进行固定，进行而二次清孔，然后开展混凝土灌注作业，通过成桩交验之后，对桩头进行清理，并开展无破损检验，确保其桩基质量完全符合相关质量标准。

图1 冲击式钻孔灌注桩施工流程

3.2 施工前准备

在施工作业开展前，首先做好施工前准备工作。测量人员结合项目设计图纸，确定轴线及桩位的分布位置，在施工现场内，构建测量控制网，利用控制网对施工桩位进行精准确定。确定桩位后准备施工工作面，对施工现场进行整理、夯实，利用宕渣填筑的方式对钻机的作业平台进行加固处理。钻机工作平台应当设置在距离地面高度1m 的位置，以此来保障钻孔内部水压充足。该工程项目中，由于其地下水资源丰富，结合其地质环境，应当在工作面铺设一层钢板，增加受力面积，最大限度避免在钻机工作过程中出现平台塌陷或者由于不均匀沉陷导致钻机偏移，对钻孔斜度造成影响。

3.3 泥浆制备

泥浆制备效果是保障工程整体质量的重要因素之一，在施工作业开展过程中，应当结合当地的地质特征确定泥浆制备标准，并在其中加入外加剂，以此来保障泥浆的质量。其具体指标见表1。进行配浆过程中，控制其密度在1.2～1.4g/cm之间，胶体率不低于95%，黏度在18～24pa·s 之间。与此同时，由于公路桥梁的桩基结构较为复杂，施工作业人员在配置泥浆的过程中，为了能够确保泥浆的配置质量，应当对黏土的质量进行把控，把黏土打碎后放置到护筒中，通过冲击锤来进行敲击，控制好敲击力度。制浆效果的提高有利于施工人员更加全面地了解工程整体的结构特征，从而保证公路桥梁工程的质量。

表1 泥浆性能指标

泥浆指标相对密度/（g/cm3）黏度/（Pa·s）含砂率/（%）胶体率/（%）失水率/（mL/30min）pH值钻进过程1.20～1.40 22～30≤4%≥95%≤20 8～11浇筑混凝土前1.03～1.10 17～20≤2%≥98%≤20 8～12

3.4 埋设护筒

在公路桥梁工程项目开展过程中，冲击式钻孔灌注桩所采用的护筒主要以钢护筒为主。护筒埋设作业，首先对施工场地的综合条件进行全面分析，根据基桩设计要求合理选择护筒规格。护筒的内径应当比钻孔桩直径大20cm，护筒长度设置为6m。在进行护筒埋设过程中，如果其埋设护筒的长度较大，需要多节护筒进行衔接时，应当对护筒衔接处进行焊接，并采用专业的密水性材料对其进行防水处理。在进行护筒埋设作业之前，应当对护筒衔接位置进行防水实验验证，确保其不存在漏水、渗水现象，方可进行埋设。在埋设作业开展时，应当根据桩基位置进行护筒埋设，其埋设深度应当在桩径的1.5 倍以上，其顶面应当高出地面0.3m，如图2 所示，最后在埋设完成的护筒周围采用黏土等进行夯实处理，并对其桩位进行再次测量检查，确保其符合设计要求之后，采用水泥、砂浆等对其进行再次加固。

图2 护筒埋设示意图

3.5 钻进成孔

在护筒埋设工作完成后开始钻孔作业，技术人员应当再次对其进行测量，找出桩孔的中心点，再一次确认桩位的准确性。然后，调节钻架上的起吊滑轮，保证冲击锥的中心位置与桩孔中心保持在同一条垂线上，误差值不超过20mm。确定桩孔中心后对钻机进行检查，然后开展钻孔作业。初次钻进时，应当选择小冲程，保障钻孔竖直，避免钻孔位置的偏移或孔口塌陷等现象的发生。待钻孔位置与孔口位置稳定之后，可以转为4～5m 的大冲程开展钻进作业，在钻进过程中，随时清理残渣，维持泥浆的密度与黏度。同时，在进行钻孔作业过程中，还应当根据地质层的变化进行分析，在钻进过程中，一旦地质层发生变化，应当对其进行取样分析，判定地质层类型，以此来保障开孔作业的顺利完成。

3.6 检孔与清孔

当钻孔深度达到标准后，对其成孔进行检测，确保其孔径、孔深、斜度以及稳定性完全符合桩基标准。在进行成孔检测过程中，利用钢丝测绳对孔的深度进行测量，进行测量之前，借助钢尺等对钢丝测绳进行校验，确保其深度测量的准确性。在保障其深度符合成孔标准之后，利用笼式验孔器及全站仪等设备对成孔的内直径及垂直度进行检验。冲孔通过各项检验之后，为了降低孔底部的沉淀、提升桩基底部的承载能力，应当进行清孔处理。主要是采用换浆法来完成，将泥浆泵管路从作业平台上直接放至孔底，启动钻机，让钻头在孔的底部维持小冲程运动，避免钻渣的沉淀，启动泥浆泵，将孔底的泥浆、沉渣抽出孔内，同时向孔内灌入新的泥浆或清水，直至所抽出的泥浆变成没有钻渣的新泥浆之后，对其进行再次检查，确保其符合清孔质量标准后，完成清孔作业。清孔检查项目及质量检验标准见表2。

表2 清孔检查项目及质量检验标准

项次 1 2 3 4 5检查项目质量标准检查方法沉渣厚度／mm ≤200标准锤量手摸观察清孔后泥浆指标孔内排出的泥浆手摸无2～3mm颗粒比重／（g/cm3）黏度／（pa·s）含砂率（%）1.03～1.1 17～20＜2比重秤黏度计含砂率计

3.7 钢筋笼下放与声测管安装

完成清孔作业后开展钢筋笼下放作业，在其施工作业开展过程中，根据护筒顶的标高，计算钢筋笼顶的标高，其误差值应当控制在±50mm 以内。下放钢筋笼时，将护筒与钢筋笼进行固定，确保二者之间的中心点保持在同一垂线上，避免在进行混凝土浇筑时，钢筋笼随着泥浆发生位移。声测管的安装与钢筋笼同步进行，将声测管按照等边三角形或者正方形的形式随着钢筋笼进行分段安装，保证两管之间互相平行。声测管的顶部及底部应当进行密封处理，顶部位置采用木材或者其他填充材料进行密封，避免在进行混凝土灌注过程中，由于灌入砂浆杂质等导致管道的堵塞，底部的密封应当采用在其底部加焊盲盖或者钢板的方式，以此来保证其密封性。施工过程中，每埋设一节钢筋笼，应当在声测管内加注清水，密封处理后再进行下一节埋设作业。

3.8 导管下放及二次清孔

在导管下放之前对导管进行水密承压和接头抗拉试验。下放完成之后，对桩孔进行二次清孔，其清孔过程与初次清孔基本相同。清孔结束后，对孔内的泥浆指标、孔深以及沉渣厚度进行检验，确保其符合混凝土灌注标准后，将泥浆泵、风管等进行拆除，准备水下混凝土浇筑作业。

3.9 混凝土浇筑作业

混凝土浇筑质量是影响公路桥梁整体质量的核心要素。因此，在混凝土浇筑作业过程中，应当从原材料开始，严格把控每一道工序的质量关。在混凝土浇筑作业开展之前，根据桩径精准计算混凝土方量，钻孔灌注桩混凝土浇筑作业主要依靠混凝土的自重沿着导管流出孔底，无法实现对混凝土的振捣作业，这意味着对混凝土拌和物和易性要求相对较高。在选择水泥时，应当根据水泥的保水性能选择水泥种类，细骨料的细度模数控制在2.4～2.8mm 之间，粗骨料粒径在4.75～37.5mm 之间，坍落度在18～22cm 之间，砂率控制在40%～50%之间。与此同时，为了能够有效改善混凝土的和易性，应当在混凝土中适当添加缓凝型减水剂。在进行混凝土浇筑时，为了保障基桩顶部混凝土强度，其顶面位置应当高出设计标高1m，高出部分在桩系梁施工作业过程中进行拆除。在完成混凝土及浇筑作业后，应当立即拆除导管，混凝土完全凝结之后，应当采取相关的检验技术，对其质量进行检验。

4 结语

综上所述，公路桥梁工程项目受其工程规模及施工条件等诸多因素的制约，施工难度较大，对施工技术水平有较高的要求。想要充分发挥冲击式钻孔灌注桩施工技术在我国路桥工程施工中的作用，施工单位应当严格掌握该项技术的施工要点，结合施工现场的实际环境与地质条件，合理制定施工作业方案，为我国公路桥梁施工技术的发展奠定基础。