钻孔灌注桩施工技术在城市道路工程中的应用研究

2023-01-08周宏喜

交通世界 2022年13期

关键词：严格控制护筒灌注桩

周宏喜

（石家庄市公路桥梁建设集团有限公司，河北石家庄 050021）

0 引言

道路工程作为城市发展过程中重要的建设项目，其承载能力和安全性逐渐被人们所重视，而钻孔灌注桩施工技术能满足城市道路工程的技术要求，对道路结构的舒适性与安全性具有重要作用，需对其工艺流程进行深入探讨，从而保证道路工程的质量。

1 钻孔灌注桩施工技术的优势

钻孔灌注桩施工技术主要具有以下优势：

（1）根据施工设计需求，可将工程结构与地基进行紧密连接，对地基的承载力起到重要的加固作用，进一步保证工程的整体稳定性，提高工程的抗震性。

（2）钻孔灌注桩施工技术已逐步成熟，相较于其他的施工技术，该技术可以保证工程质量、提高资源的利用率、有效节约投资成本、保证工程企业的经济效益。

（3）城市道路工程受地质条件及交通等因素影响，对承载力具有较高的要求，通过增大桩截面积，可以有效保证工程地基的稳定性[1]。

（4）该技术具有适应性强的优势，对气候环境、地质条件等因素没有具体要求，打破传统的施工限制，为道路工程的施工质量提供重要保障。

2 工程概况

某市政道路工程全长2 312m，宽度为35m，道路等级为城市主干道，工程主要包括三条匝道，对承载力要求较高，道路呈东西走向，A匝道为单向双车道，宽度在10.2m，长度在623m，B匝道为单向双车道，全长约为750m，C匝道为单向双车道，长度为939m，引道长约5.2m，在三处匝道内设有桥梁，采用1.5%直线形路拱。为保障该道路工程的整体性能和质量，结合工程的实际情况决定采用钻孔灌注桩施工技术。

3 施工方案确定

根据对工程周围地形、地质、水文等情况的勘测，岩土分层主要包括人工填土、冲积土、残积亚黏土，地下水位在1.4～3.6m，位于交通较密集区，确定采用搭设钢栈桥、钻孔灌注桩的方法进行施工，为避免出现断桩、孔壁坍塌等情况，要对各个施工流程进行严格控制，根据实际情况调节护筒高度。具体施工流程为：护筒埋设→制备泥浆→钻进成孔→终孔清孔→制作钢筋笼→安装导管→二次清孔→成桩养护。

4 钻孔灌注桩施工技术重点内容

4.1 准备工作

（1）在施工前必须对施工现场进行勘察，了解周围环境，将道路上的杂物和积水进行处理，保证施工场地的清洁度和平整度，确保后续工程的顺利开展；因钻机设备较重，在对地面进行清理的过程中，如发现软土地层，为提高地面的承载力，避免出现沉陷的问题，可以在地上铺设钢板来增加承载力。

（2）施工材料和施工设备的质量必须严格控制，将运输车、搅拌设备以及压路机等施工设备放在指定位置；按照钻机钻杆的中心线，将其与护筒中心线保持一致，做好钻机的就位工作，保证定位的准确性，对混凝土等施工材料进行检查，确保其质量符合施工需求。

（3）在施工前要做好测量放线工作，利用全站仪将一根钢筋插入到桩位的中心位置，并在其周围做好保护措施，避免设备在施工的过程中出现破坏桩点或桩点移位的情况，为后续施工提供保障，保证工程顺利开展。

4.2 护筒埋设

在完成施工准备工作后，要做好护筒埋设工作。因其对桩位有固定的作用，保证整个工程的稳定性，因此在对其进行埋设时，要对水位的情况进行严格控制，避免出现坍塌的情况。

（1）护筒尽量选择钢制护筒。将护筒内径控制在10～20cm，厚度控制在3～8mm，确保桩中心线与护筒的中心线二者一致，误差小于5cm，倾斜度偏差不超过1%，并在护筒内外分别设置防护，避免在施工过程中受外力因素影响出现变形的情况[2]。

（2）严格控制护筒与地下水位之间的距离，为提高孔内水压力，护筒的高度要高于地下水，护筒底部要低于淤泥层，护筒顶的高度要高出钻台30cm，并利用黏性土进行填埋固定。

（3）对埋设过程进行严格控制。因其施工主要是利用旋挖钻机进行施工，施工前，要将钻机就位，保证后续埋设工作的便利性，并在此基础上，借助钢套筒驱动套来进行钢护筒的埋设工作，在埋设后做好桩位中心引回工作，再利用黏性土进行填埋固定。

4.3 制备泥浆

在制备泥浆前，因泥浆材料对钻孔的质量具有直接影响，因此必须对其严格控制。确保材料符合使用标准，要选择优质黏土，在进行造浆试验时，可选用膨润土、水、分散剂等作为原料，在对泥浆进行调制时，膨润土与水的比例控制在1∶0.06～1∶0.10，避免出现泥浆黏稠度低的情况，使地基与桩结合的难度增大。为保证黏度与胶体率符合施工标准，可以对泥浆酸碱度进行调节，进一步对护壁达到保护的效果，提高钻机的工作效率。在对泥浆进行制备时，要根据地质条件，对不同时期的泥浆进行测试。在备钻桩旁桩位设泥浆循环池，选择合适的钻机，借助冲击锤以小冲程的方式进行造浆，并将其灌注到孔内，因其流入钻孔主要是经泥浆沟流入，因此必须对泥浆沟的长度和质量进行严格控制。另外，在制作泥浆的过程中，要避免泥浆中出现杂质，影响钻孔的质量和效率，对于出现的杂志要及时进行清理；灌注结束后，对泥浆的比重及含砂率等情况进行详细记录，为后续工作提供便利，并将废弃的泥浆及时进行清除，保证施工环境的清洁度。

4.4 钻进成孔

通过对该工程的地质条件进行分析，主要采用正循环回转钻孔的方式进行施工，最大限度地避免孔壁出现坍塌的情况。

（1）在钻孔前，借助GPS 仪器对具体位置进行定位，保证其在一条垂直线。在桩孔内放入适量的水和黏土，保证钻机不处于空转的状态，并借助钻头对泥浆进行搅拌，将其运输到循环池内，待泥浆注满后，方可将泥浆和转盘启动进行钻进。

（2）利用投桩机将黏土投入到护筒中，根据土层的实际情况严格控制造浆冲击力度与泥浆的黏稠度，在一定时间后，利用掏渣筒将孔底的钻渣取出，为保证水头高度，及时将泥浆和清水填入孔内；钻孔速度要严格控制，不得过快，并对孔内水位的情况进行认真观察，为保证孔型，在钻孔的过程中要定时利用检孔器对其进行检测，如出现不符合要求的情况，及时对其进行调整，在分析原因并有效解决后，方可重新进行施工，避免出现塌方的情况[3]。

（3）在停止钻进时，要及时将钻机移离，避免钻孔机停放在孔底超过12h，出现钻头被泥浆埋没的情况，并根据工程的实际情况，将钢护筒接长，为保证泥浆的浓度符合施工需要，可以在泥浆中适当添加砂土。

（4）做好后续的验收工作，为确保孔径、垂直度符合相关规范要求，可以利用钢筋笼对其进行测量。由于本工程的地质条件较为特殊，在不同的土层中要采取不同的速度进行钻孔，避免出现缩径的情况，保证孔径大小符合设计要求。

4.5 终孔清孔

土层和岩层的变化是在钻孔过程中要密切注意的因素，对终孔的标高起着决定性的作用。因土层不同其承载力也不同，当地层承载力超过设计的桩尖持力层的承载要求时，需相应地提高终孔标高，但如果标高已经符合需求，但承载力不符合需求，则需要重新进行钻进，直到孔径、深度符合要求后，方可进行初次清孔。保证孔径和倾斜度符合验收标准，一般孔的中心位置控制在±100mm，倾斜度不超过1%。主要操作流程是在钻孔完成后，将钻头提起，一般距离孔底20cm 左右，采用空压机喷射法、抽浆法、换浆法对孔内进行清除。如将密度小于1.2 的泥浆代替原孔内密度大的泥浆，需要保证孔底清理符合施工标准要求，可以采用泥浆泵进行清理，如此可避免出现塌孔的情况，可以对孔内水头情况进行严格控制。在清理完毕后，做好后续监理验收工作。

4.6 制作钢筋笼

在制作钢筋笼时，要对其钢筋材料进行严格控制，对进场的钢筋质量进行抽查，在确保材料质量符合施工需求后方可投入使用。在具体制作时，采用焊接的方法将钢筋与箍筋进行结合，并确保结合的位置一一对应，所使用的焊条与钢筋等级要匹配，保证钢筋笼的制作质量。在对主筋进行接头时，可以采用双面贴角焊的方式进行焊接，对于特殊连接点采用绑扎的方式进行固定，保证主筋与加强箍焊接的牢固度，并在螺旋筋与主筋间采用间隔电焊，确保其倾斜度为±0.5%，对于钢筋笼的各方面偏差要严格控制，保证钢筋笼制作效果，避免出现变形的情况。在对其进行安装时，要先借助吊机将钢筋笼进行吊放，在利用吊机上的卷扬机械控制滑轮上的钢丝绳，并将孔位对准，保证钢筋笼轴线与其重合，下放速度要慢，避免出现碰撞孔壁的情况，造成钢筋笼弯曲、变形，在下完第一节后用槽钢或木方固定，再采用两点吊的方式进行吊装，保证工程质量[4]。另外，在进行吊装时，钢筋笼顶端要焊吊挂筋，确保其高度在钢护筒之上；在吊装结束后，要将吊挂筋放在护筒顶的枕木上，避免将其放在护筒上；在钢筋笼加劲箍上每隔2m均匀设置定位筋，并保证混凝土层的厚度。

4.7 安装导管

在安装导管前，要先做好导管测试工作，对导管接头抗拉部位的水密性进行试验，确保水压超过1.3倍孔内水深压力。在试验通过后，可方进行导管安装。

（1）在下管前检查导管是否有漏气、漏水的情况，对其焊接位置进行严格检查，在确认无误后将水下混凝土灌注在直径200mm、长度3～4m 的导管中，并再次对其焊缝位置进行检验。

（2）将导管借助吊车放入到指定位置，一般高于孔底0.5m左右，确保导管的直径、长度与孔的直径、深度一致。

（3）导管要按照施工顺序依次进行下放，在初次进行下放时，要将其放入到孔底，测量好深度后，将其提起300～400mm，并保证导管埋深在2～6m，以确保导管的稳定性。

4.8 二次清孔

在进行二次清孔时，可以采用气举反循环工艺进行清孔。在对导管下放深度进行严格控制时，对风管的下放深度进行掌握，气浆混合器至泥浆面距离与孔深一般为0.55～0.65m；空压机的风量控制在6～9m3/min、导管出水管直径控制在200mm左右、送风管直径控制在25mm，并在一定范围内打好排孔，在送风时要提前进行补浆，停止清孔时要遵循先关气后断浆的要求，清孔的过程中，要对补浆量进行严格控制，避免出现浆液不足引起塌孔的问题[5]。另外，在应用该方法进行清孔时，要准确掌握送风量的大小，严格按照从小到大的原则进行送风，并根据实际情况，适当调整送风量，例如当孔底出现沉渣较厚、较多的情况时，要加大送风量，将沉渣排出，为后续混凝土浇筑奠定良好的基础。

4.9 成桩养护

在钻孔结束后，为保证钻孔灌注桩的质量，可采用混凝土浇筑的方式进行操作，根据工程的实际情况，本工程部分桩基需要采用二级防护措施。首先，为保证工程的质量，要对混凝土的质量以及配比情况进行严格控制，并明确浇筑时间，一般混凝土浇筑时间控制在2h；为避免出现断桩、堵管的情况，要对灌注导管和相关器械设施进行全方位检测，确保混凝土搅拌均匀，将混凝土的塌落度控制在18～22cm，及时对导管内的泥浆进行清除；在接近钢筋骨架浇筑时，为减少对钢筋笼造成影响，要适当减缓浇筑速度，保证导管的埋深；在混凝土越过钢筋骨架时，要适当提高导管，避免出现泥浆侵入导管的情况，并且对导管的埋置深度随时进行检查，保证埋深在2～6m。在进行混凝土浇筑时，必须连续作业，如遇特殊情况必须中断时，中断时间不得超过30min，并做好相应的记录工作，为后续工作提供便利。