公路桥梁桩基施工中钻孔灌注桩技术研究

2022-11-10王飞李鹏

运输经理世界 2022年11期

王飞、李鹏

（1.中国建筑第七工程局有限公司，江苏昆山 215300；2.昆山交通发展控股集团有限公司，江苏昆山 215300）

1 钻孔灌注桩施工技术

钻孔灌注桩是公路桥梁工程施工的常用技术之一，其最大的优势就是设备操作较为简单、施工效率高以及噪声低等。对于岩层施工、砂性土施工以及黏性土施工具有较强的适用性，能够满足多种土质结构的施工要求。钻孔灌注桩主要是由三种施工技术组成：一是正循环钻孔施工；二是反循环钻孔施工；三是潜水钻孔施工。其中，反循环钻孔的应用最为广泛。具体的工艺流程如下：

第一，平整场地。对于施工现场的旱地区域，需要对现场杂物进行及时的清理，并做好场地平整硬化工作。对于浅水区域，需要对筑岛法进行应用。对于深水区域，需要对相应的施工平台进行建设，平台建设除了要具有较高的平整度以外，还要进行稳固的连接。

第二，桩位测量放样。在完成场地平整施工以后，需要落实桩位测定工作。应用方木桩对各桩位标高及中心进行准确的标注，并做好护桩埋设工作。埋设护桩的方法具体如下：首先，以桩中心为基础向外延伸设置三个护桩，并做好距离测定工作；护桩顶部要与地面平行。其次，要使用砂浆进行固定处理，并设置明显的标记。对于深水桩基，其定位需要借助钢护筒定位架实现。

第三，钻机就位。在确定桩孔位置以后，即可落实钻机就位活动。使用钻机进行施工以前，必须保证其稳定性与平衡性，严禁出现位移或者是倾斜现象，且为了对钻孔精度进行有效的控制，需要在垂直和水平两个方向设置经纬仪落实测量工作，使钻机垂直度误差得到有效的控制。另外，还要对钻头的精度进行控制，钻头与护筒偏差不能超过15mm。

第四，护筒埋设。通常对钢护筒进行应用，钻头直径应该小于护筒内径，且护筒上应该设置溢浆孔，数量为1～2 个。具体需要按照桩位进行护筒设置，护筒直径需要比钻头大20～40cm。护筒和孔壁之间需要使用黏土进行填筑，并进行压实处理，护筒的高度需要根据施工区域的土质情况确定，最小不能低于2m，且设置过程中护筒顶需要比地面高出30cm 以上，同时要保证其比地下水位或者施工水位高出1.5～2m。另外，护筒设置过程中，需要严格按照桩位线对护筒中心线进行控制，误差不能超过50mm，且要注意护筒连接质量。

第五，泥浆准备。在落实钻进操作以前，还需要应用膨润土或者造浆黏土制备钻孔泥浆。对于泥浆的配置，需要将其比重控制在1.1～1.2 之间。另外，要保障泥浆含砂率小于2%。在落实钻孔施工时，需要不断落实泥浆循环操作与净化操作，当然，这需要在施工之前针对泥浆循环与净化落实相应的布置活动，包括制浆池的设置、储浆池的准备以及沉淀池的建设等，同时要将这些设施与循环槽进行连接。此外，对于废弃泥浆也应该设置专门的储浆池进行统一管理，避免随意倾倒污染周围环境。

第六，钻孔。在各项准备工作完成以后，即可将钻机以及泥浆泵启动。初始阶段，需要先对泥浆泵以及钻盘进行短时间的空转，确保泥浆能够顺利进入钻杆以后才能正式落实钻进操作。在钻进期间，要对进尺进行严格的控制，且在护筒刃角部位需要注意放慢钻进速度，要使用坚固泥皮完成护壁。若钻进过程出现松软土质，为了避免出现漏浆问题，可以先进行提钻处理，然后向孔内进行黏土灌注，通过钻机的倒钻，使松软土的孔隙得到有效的封堵，从而达到保护孔壁的目的。在钻孔操作当中，应安排相关人员做好钻孔记录活动，并结合设计资料实时对比土层资料，如果发现异常情况，应该及时向相关技术人员反馈。

第七，清孔及下放钢筋笼。在钻进深度达到设计要求以后，需要找相关技术人员及监理工程师对成孔质量进行检查和确认，确认合格以后即可进行清孔操作。在进行清孔时，需要使用泥浆泵向孔内进行泥浆的连续输送，输送时长为20～30min，使孔底残渣能够得到有效的清理，保证孔底沉渣厚度能够小于30cm。完成清孔即可落实钢筋笼下放操作，对于钢筋笼，可以在孔口进行分段焊接施工，下放之前，要保证钢筋笼能够与桩孔同心，且钢筋笼需要缓慢下放，避免下放速度过快对孔壁发生碰撞，影响桩基施工质量，下放好钢筋笼需要及时进行固定操作，防止混凝土灌注造成钢筋笼上浮。

第八，桩基灌注。在对桩基进行灌注施工以前，需要做好灌注混凝土的配置工作，而配比设计是否科学合理是影响混凝土质量乃至桩基质量的关键。因此，在具体配置过程中一般需要结合相关规范，选择强度等级在一定范围的普通硅酸盐水泥，同时要对粗细骨料的级配及质量进行严格的控制，尤其是粗骨料，应保证其中的针片状颗粒在10%以内。而为了降低水化热反应的影响，需要对高效减水剂进行应用。此外，如果施工区域温度较低，达到5C 以下，还要对早期防冻剂进行应用。对于混凝土的配比设计，具体可以结合工程要求、现场实际等因素设置多个配比方案，并对各方案的试块质量进行检测对比，最终确定出最佳的配比方案，避免盲目设计，导致水泥用量不合理，影响桩基灌注质量。

在确定混凝土配比以后，即可落实混凝土的制备和灌注工作，但在具体灌注以前，必须要对其和易性以及坍落度进行严格的检查，确保其能够与设计要求相符。在灌注初期阶段，混凝土的坍落度需要在14～16cm 以内，使混凝土能够在导管下端聚堆，然后可以对控制参数进行调整，使其坍落度保持在16～22cm。此外，首次灌注时，需要将导管埋入混凝土中，并将其深度控制在1m 以上，混凝土的灌注操作必须具有较强的连续性，且灌注期间要对导管埋深进行实时的检查，使其在混凝土中的埋深能够始终保持2～4m。需要注意的是，对钢筋笼底部进行灌注时，要适当控制灌注速度，避免灌注过快导致钢筋笼上浮。在混凝土灌注高度超过桩顶标高5cm 以后即可停止灌注，且要对桩基周围空间加强管理，24 小时以内桩位5m 范围内不得随意进入机械设备或者进行振动性作业，避免桩基灌注质量受到影响。

2 桩型选择

第一，需要结合公路桥梁工程的上部荷载对单桩承载能力加以确定，并实现桩基类型及施工方法的优选。第二，要结合施工现场的地质条件、持力层深度以及地下水位，对各种桩基结构的使用性能、经济指标进行对比，从而确定桩基类型。第三，要对施工周期要求进行考虑，如果施工期限较紧，可以对打入式预制桩进行应用，如果时间较为充裕，则可以对人工挖孔桩或者钻孔灌注桩进行应用。总的来说，对于桩型的选择，除了要对桩基施工工艺加以考虑以外，还要对施工机械、工期要求、工程造价以及施工现场的水文地质条件进行全面的考虑，尽可能地选择具有较强安全性和经济性的桩型。

3 应用桩基施工技术中的常见问题

3.1 孔斜问题

孔斜会对后期的钢筋笼下放造成影响，同时会影响桩基的稳固性，降低公路桥梁工程的施工质量。而之所以会出现孔斜问题，主要有以下几种原因：

第一，若钻孔过程中遇到孤石，就容易影响钻孔操作的顺利进行，导致钻孔偏斜问题。

第二，在底层交界部分有卵石层存在，卵石层也会使钻头发生偏差情况，而一旦钻头偏斜必然会影响钻孔垂直度，引发孔斜问题。

第三，钻机就位不平衡或者不稳固，在钻进过程中也容易造成孔斜问题。

第四，钻机自身存在问题，如钻头磨损严重、钻杆弯曲、钻机存在故障问题等都会影响钻孔质量。

3.2 塌孔问题

塌孔是公路桥梁桩基施工中较为常见的问题，而能够造成这种问题的原因相对较多，具体如下：

第一，埋设护筒的深度与设计标准不符。

第二，回填土密度不足。

第三，钻孔操作不规范，钻机钻进幅度或者提升幅度过大多会造成塌孔问题。

第四，泥浆水位是决定孔壁受压情况的关键因素，如果泥浆水位过低，会使孔壁受压情况受到影响，引发塌孔问题。

第五，在泥浆黏度与工程施工标准不符的情况下，会对泥皮护壁性能造成影响，增加塌孔风险。

第六，在砂层较为松软的情况下，由于其内部气体含量较高，也会导致塌孔问题。

3.3 孔内漏浆及涌砂

在公路桥梁工程中，由于外部施工环境具有较强的复杂性，所以施工活动可能受到诸多因素的影响，如在施工期间，若是遇到冲积砂或者涌砂等情况，会影响到钻进工作的顺利开展；与此同时在施工中，由于地下水频繁活动，会造成严重的漏浆问题，导致钻进操作被中断。

3.4 钢筋笼偏位

钢筋笼偏位会对桩基质量造成直接的影响，而造成这种问题的原因包括：第一，未能根据施工图纸对钢筋笼进行合理的制作；第二，在钢筋笼管理过程中，未能在其四周设置保护措施，或者保护措施缺乏实效性，导致钢筋笼质量受到影响，造成偏位问题；第三，未能针对钢筋笼设置加固钢筋，在钢筋笼下放过程中发生晃动，导致钢筋笼偏位。

3.5 卡管问题

第一，剪球制作缺乏合理性，剪球与导管间存在较小直径差，导致砂浆或者细石料进入球壁或者导管当中造成堵塞问题。第二，混凝土配比缺乏合理性，加上搅拌不均、坍落度较小等因素的影响，导致漏斗口部分的粗骨料发生挤压，造成漏斗口堵塞，引发卡管问题。

4 公路桥梁桩基施工问题的处理技术

4.1 对孔斜问题的处理

第一，要对钻机稳定性加强控制，具体要稳固钻机基座，确保钻机基座能够设置在平整的区域，使钻盘及底座能够保持水平状态。

第二，要做好钻具的检查工作，一旦发现钻头磨损严重、转矩弯曲等现象，需要及时落实更换维修操作，确保钻具能够始终保持良好的运行工况。

第三，若在换层界面落实钻进操作，需要坚持“轻压慢钻”原则，同时要将清洁工作做好，使钻进过程中的障碍物能够被及时清除，避免其影响钻进工作的顺利开展，增加偏移风险。钻进过程中，需要对钻孔质量进行实时的检查，如果发现钻孔偏斜问题，需要及时进行纠正处理，即在偏斜处填筑片石，填筑至偏斜上部50cm 左右，然后重新进行钻进操作。

4.2 对漏浆问题的处理

对地质情况缺乏了解是造成漏浆问题的主要原因，因此为了避免出现漏浆问题，首先要做的是对地质情况进行全面的勘察与判断，若所在区域的地质情况存在裂隙或者溶洞等问题，则需要选择适当的材料落实回填操作。若地质情况相对较软，也会增加漏浆问题，因此在施工期间需要使用片石混合料以及黏土进行回填操作。另外，在进行桩基施工以前，要做好泥浆池以及沉淀池的检查工作，保证沉淀池容积至少能够供应两个孔的排渣量，确保漏浆问题能够得到有效的应对。

4.3 对塌孔问题的处理

塌孔问题主要分为两种，一种是孔口坍塌，另一种是孔内坍塌。因此，对于塌孔问题，首先要做的就是对坍塌位置进行判断，明确塌孔的形成原因。如果是孔内坍塌，要选择相应的回填材料落实回填操作，在回填密实以后即可重新进行钻进操作。而如果是孔口发生坍塌问题，则要在拆除护筒的同时对周边区域进行回填和夯实处理，并对护筒进行重新埋设，落实钻进操作。

4.4 对钢筋笼偏位问题的处理

第一，要根据施工图纸严格落实钢筋笼操作活动，并对封底进行制作，保证钢筋笼规格、质量能够满足工程施工的要求；第二，要针对钢筋笼做好保护工作，在完成钢筋笼制作，进行下放施工以前，需要对钢筋笼进行有效的保护，具体要在钢筋笼四周进行混凝土垫块的设置，且应用的混凝土垫块必须要保持均匀对称；第三，在钢筋笼焊接过程中，需要对加固措施进行应用，防止钢筋笼吊装发生晃动造成偏位；第四，要对混凝土灌注速度进行严格的控制，要将灌注速度适当降低，避免导管当中混凝土未能全面填充，在钻孔当中形成高压气囊，引发钢筋笼偏位问题。