基础钻孔灌注桩施工技术在桥梁工程施工中的运用

2022-12-31王进寿甘肃第三建设集团有限公司高级工程师

中国建筑装饰装修 2022年10期

王进寿甘肃第三建设集团有限公司高级工程师

基础钻孔灌注桩主要是针对无地下水且密实的土层或者无地下水的风化岩层，少数可以延伸到有少量地下水且较密实的土层或风化岩层。该施工技术对我国的建筑桥梁工程施工有着深远的影响。受地质条件和环境条件限制，要想通过平时的质检流程比较困难，稳定性和坚固程度需要专业人士进行测量和评定才可以认定是否合格。鉴于此，桥梁工程师在施工前应重点把握和测量一些施工要点，对可能产生的问题进行率先评估，提前制定相应的措施来应对突发情况，从而提升钻孔灌注桩的整体实施效果[1]。

钻孔灌注桩是基础工程中常用的形式之一，对于地质状况复杂、夹层较多、风化程度不均的地层，根据不同的地质条件要求采取相应的质量控制措施，而除了地质条件这一天然原因影响成桩质量之外，起决定性作用的是成孔技术和浇注方法的质量控制。

1 基础钻孔灌注桩的施工技术简述

1.1 桩机成孔

松软的地方要用钢筋固定和连接，保证护臂在施工过程中的稳定性。遇到不同的岩石层面时，需要对岩石进行基本爆破，可以采用小型的松动施工爆破技术。在进行基础爆破的时候，要考虑岩石的硬度和倾斜程度，确保炸药的用量和放置的位置能够一次性完成爆破。爆破完成后，一定要充分确保毒气排放干净，工作人员才能进入并实施下一步施工作业，以保障生命安全。此外，进入成孔的时候要佩戴安全帽，并在必要的情况下进行掩体搭建，确保人员进出的同时有足够的空间，还能够防止落物伤人。同时在挖孔期间要不定期地对CO2含量进行测定，一旦发现含量超过0.3%，就要及时采取通风措施[2]。

1.2 混凝土灌注

基础钻孔灌注桩还有一种方式是混凝土灌注，这种灌注方式和其他方式不同，是先对钻孔的孔底进行爆破，再进行基础清渣，待清渣完成后，采用人工凿除的方式将孔底大约30 cm 的厚土继续凿成需要的设计高度，同时将凿出来的土清理干净。但是，如果孔底的情况比较复杂，就需要提前用钢钎来探明，在确认安全的情况下，同相应的技术人员进行商讨，只有监理工程师确认后才能进行最后的灌注[3]。

在灌注的过程中，如果孔壁和孔底的渗水速度不超过6 mm/min，则可以采用平常的方式进行灌注，但是如果渗水速度超过6 mm/min，则需要进行相应的准备。在灌注前，要对孔底的水位和孔外的水位进行测量，保证水位一致的情况下才可以灌注。如果土质过于松软，就要保持孔内的水位高于地下水位1.0 ～1.5 m 才能够进行灌注。此外，需要考虑的因素还有很多，如拨入检查导管的封闭性、是否需要采取连续灌注的方式钻孔、能否配合混凝土罐车使用等[4]。

2 基础钻孔灌注桩施工技术在桥梁工程中的应用

在道路桥梁工程建设中，为了充分满足施工设计要求，既要严格按照施工设计进行施工建设，又要科学建构，与施工现场周围的环境相协调。在桩基础桥梁工程中，施工方法多采用泥浆护壁法。该桥梁的施工程序为平整场地→泥浆制备→埋设护筒→铺设工作平台→安装钻机并定位→钻进成孔→清孔并检查成孔质量→下放钢筋笼→灌注水下混凝土→拔出护筒→检查质量，正式施工时需要做好以下准备工作。

2.1 施工前的准备

桥梁工程师要保证施工现场的桥梁工程技术标准，并且与工人严格地检查具体的施工方案，从开始到具体的施工，每一个环节都不能出现错误。需要和事先预定好的图纸相吻合，在容易出现问题的施工节点预先设计好应对方案，确保能够及时解决遇到的问题，避免影响整体的桥梁工程进度和质量。

在建筑材料的采购上也要提前打量，所需要的材料要提前采购，并对其进行质检，只有合格的建筑材料才可以运用到工程中。使用的材料都要有合格证明，通过严密的承压测试保证泥浆能够正常循环[5]。不仅如此，还要对承建厂商的放样工作进行监督和审查，尽量减小桩位孔的偏差。在钻孔前，要确定护筒的埋设位置，经检查确定无误，保证护筒的稳定性，并确保钻杆处于垂直状态。

2.2 主要过程

2.2.1 护筒埋设

第一步是进行护筒埋设。针对护筒的基础填埋和设置，首先要保证埋设深度达到相应的要求，同时还要保证护筒的稳定性和准确性。最好的护筒是法兰质地的钢护筒，使用这样的护筒在埋设的过程中能够精准地找到水平位置，缩小误差的范围，控制误差＜5 cm，同时比施工的最高水位高出1 m 左右。这种情况下埋在水下的护筒能够顺应向导，借助射水、锤击和振动等方法将钢护筒下降到稳定的深度。

2.2.2 制备泥浆

将护筒完全埋设好之后，第二步是泥浆灌注。在配置泥浆的时候，需要结合具体施工材料和现场条件来配置泥浆浓度，要充分打碎黏土，放到护筒内，再用冲击锤进行冲击。此时泥浆就制备完成，可以进行下一步的钻孔施工[6]。

2.2.3 钻孔

第三步是钻孔，除了特殊地质条件这一天然原因影响成桩质量之外，起决定性作用的就是在成孔工序和浇注工序中的质量控制。钻孔机在安装就位时必须保证稳定，不得出现偏斜、移动。同时为了精确掌握钻进深度，要在机架上或机管上做出质量控制的标尺，以便于在施工中进行观察和记录。

成孔时，钻头位置准确、保证机器水平，并且将钻机稳固在转盘中心。为了减少误差，要让中心点连成线，机架中心和护筒中心应保持在一个水平面上，使偏差减少到20 mm。同样需要注意钻孔速度，钻孔速度不应过快，应严格控制。要保证钻头进入的速度和送浆速度以及排渣速度保持相对平衡，只有这样才能同时进行施工。

为了保证施工安全和防止出现堵塞情况，钻孔速度应该略小于排浆速度，避免发生掩埋钻头的情况。钻孔的过程中不得出于任何原因停钻，如果必须停钻，首先要对泥浆的护壁进行保护，然后将钻杆提升，避免将所钻的开孔堵死或者造成坍塌。在钻孔过程中要及时通知管理人员进行深度核验，反复确认以后确定深度。钻孔完毕再进行丈量，确定最终孔深。

施工时要结合实际情况选择钻头。工程师不仅要根据施工现场的地理条件和环境进行分析，而且要对钻具的强度进行考量，依据这两点来确定钻头的力度和回转的扭矩作用力，充分发挥击破岩石的作用。

综合来看，钻孔的效果和钻头的形式密切相关。在钻孔的过程中，要保证匀速钻动，协调泥浆投入浓度，调整钻进速度，在碰到难以钻进的情况时应排除钻进困难因素，适当调钻孔方式，同时不断地清洗钻头。第一次清孔的时候要不间断地补充泥沙，不仅能够将性能较差的泥沙置换出来，还能够循环地用泵吸清孔。在一系列操作完成后，要对钻头进行检测，测量长度，避免出现用过深的坑来弥补孔底淤泥的现象。

（1）清孔。清孔环节无法一次完成，要根据孔眼的大小和深度进行不断调整和改进。首先是第一次检查，当钻孔的深度达到设计的初步要求时，要进行第一次检查。这是为了检验钻孔的深度，进行清孔之后才能对其进行观察和测量。然后安放钢筋骨架，并且浇筑混凝土。接着进行第二次检查，检查钢筋骨架的牢固程度。

在清孔的过程中，容易出现问题的点在于沉渣的厚度。如果沉渣的厚度过薄，则会影响桩的承受力；而如果沉渣厚度过厚则会无法安置桩。根据最新的验收标准，沉渣的厚度不得＞50 mm。因此为了保证沉渣厚度能够达到标准，一般都需要进行二次清孔，清孔结束后，才能放置钢筋笼。清孔实际上就是利用所冲击的泥浆动能撞击底部的沉渣，泥浆本身是胶体，会将孔位底部的岩石废料和砂粒带出桩孔，从而完成清孔。

（2）成孔施工。一是确定将垂直线的钻孔和中心线对准，在进行钻孔工作之后要进行相应的数据录入工作，而在地层变动时，应进行取样录入。二是保证在施工钻孔周边混凝土的停留时间保持在24 h 以上，并且在钻孔中遇到石头等障碍物时要进行回填处理，以防出现弯孔的状况。

2.2.4 放置钢筋笼

第四步是放置钢筋笼，钢筋笼的强度直接影响灌注桩的稳定性。在制作钢筋笼的时候，务必要将钢筋的铁锈除尽，确保不会进一步锈蚀钢筋。弯曲等要按照相应的操作来进行。钢筋作为灌注桩的主要结构，要承托混凝土的厚度和强度，在放置时要确保牢固性，对准孔位，一步一步地下放，保证钢筋笼的四周不会受到压迫而变形。

在钢筋笼制作和安装工程中首要是做好安全防护措施。在准备安装钢筋的时候需要进行调直，此时需要清场。起落时要提前检查各个设备的连接处是否妥当。施工人员要严格按照施工规定穿戴好防护用品、安全帽等，随时保持高度警惕，检查操作是否规范。在吊臂起落时，确保地面范围内没有人员走动或者进行其他作业。

3 钻孔灌注桩的质量控制

3.1 基础桩的成孔质量控制

钻孔灌桩的质量需要严格控制，不仅施工过程中要严格按照桥梁工程的标准来进行，而且在钻孔成孔后，也要对清理完毕后的钻孔进行测量，包含但不限于钻孔的深度、钻孔的倾斜度和形状、灌注桩的大小以及泥浆所占的比重。只有在每一项都达到要求和标准后，才能进行下一步的质量控制测试。

3.2 成孔质量的控制方法

成孔是混凝土灌注桩施工中的一个重要组成部分，质量控制不好，可能会引起塌孔、缩径、桩中偏斜以及桩端达不到设计支持力层要求、强度降低等，还会直接影响桩身质量。因此必须着重进行以下管理工作：第一，选择合理桩距，避免塌孔和缩径；第二，钻孔要保证连续性，必须按照地层变化调节钻孔速率，软黏土的钻孔速率≤0.2 m/min，粉起砂现象的钻孔速率通常≤0.015 m/min；第三，钻孔的允许偏差也应当符合规定。

3.3 钢筋笼的安装过程控制

保证基础钻孔灌注桩的质量达到标准的要求，就要对相关的钻孔条件进行控制，安装钢筋笼就是其中的一个方面。为了保障钢筋笼的安装能够完全符合标准，需要对灌注桩进行质量抽检。在钻孔成孔后，要对所钻孔的完整性、形成的泥浆比重以及钻孔孔底内的沉渣进行严格的筛查和检查，确保没有任何问题后再安放钢筋笼，这样才能保证安装后符合相关标准要求。

在吊装钢筋笼时，要求不能产生任何偏移或者发生任何倾斜，安装完成后要使钢筋笼能够准确地安放在标高位置。在吊装过程中，要对钢筋笼的焊接质量和绑扎质量进行检查，如果发现焊接不合格的地方，就要立即进行补焊和绑扎，避免对桩身质量造成严重影响[7]。

4 基础钻孔灌注桩施工问题与解决对策

4.1 市政桥梁工程钻孔灌注桩施工问题

根据上述钻孔灌注桩技术的施工工艺特征，在桥梁工程施工中，钻孔灌注桩施工比较常见的问题有孔壁坍塌、钻孔倾斜以及清孔不彻底等，对整体施工开展和质量具有较大的不利影响。桥梁工程钻孔灌注桩施工时，在原设计桩位置进行钻孔施工的孔洞深度变化较大，而对于较深孔洞的钻进施工，要求进行孔室防护和密封处理。但在实际施工中，往往因为工艺创新以及钻孔附近地层黏度大会造成钻进孔壁发生倒塌，进而影响后续工程建设，同时也会对钻孔灌注桩的施工品质和效益造成一些不良影响。

4.2 桥梁工程钻孔灌注桩施工质量控制措施

第一，为避免钻孔施工中发生孔壁坍塌，应结合导致孔壁坍塌的主要原因，注意在钻孔施工中采取积极有效的预防措施。钻孔施工中，孔壁保护砂浆的配制不仅要严格遵循有关配套规定，防止因砂浆配制效果差导致出现孔室塌陷，而且必须做到对钻孔浇筑完毕后钻孔提拉速率的严格限制，防止因钻孔提拉速度过快而导致孔室塌陷。第二，关于钻孔倾斜和清孔工作不彻底的问题，需要在钻孔进行前做好钻孔现场处理作业，并保证钻孔杆垂直。