市政桥梁工程基础钻孔灌注桩施工技术的应用分析

李 文

（广州市第三市政工程有限公司，广东 广州 510000）

0 引言

现阶段市政桥梁工程项目施工建设中，如何提高基础结构的稳定性十分关键。钻孔灌注桩施工技术是目前桥梁工程施工中常用的桩基础施工技术，这取决于钻孔灌注桩施工技术的优势。为了明确钻孔灌注桩施工技术在市政桥梁工程中的应用价值，笔者采取文献研究、案例分析等方法，以问题为导向，剖析钻孔灌注桩施工技术的应用，提出常见问题的应对措施，凸显技术价值。

1 钻孔灌注桩施工技术的优势

钻孔灌注桩施工技术具有很强的隐蔽性和复杂性，而且工序比较多，需要施工单位高度重视每道工序施工质量。和其他基础施工技术相比，钻孔灌注桩施工技术具有显著优势，主要体现在以下几个方面：

（1）可有效提升桥梁工程结构的总体抗震性。在桥梁工程施工中应用钻孔灌注桩施工技术，可保障桩体结构和桥梁整体结构形成一个有机的整体，以提升桥梁工程的总体抗震性，保证施工质量。

（2）可大幅度提升桥梁工程的承载力。近年来，我国社会经济高速发展，私家车的数量与日俱增，使得桥梁工程承受的压力也在不断提升。钻孔灌注桩具有很强的承载力和稳定性，能够将桥梁上部的荷载更好地传递到地下，从而提升桥梁的承载力和使用寿命。

（3）具有更高的性价比。钻孔灌注桩施工技术具有很高的机械化水平，无需投入大量的人力，可降低施工人员的劳动强度。而且后期使用中沉降也不明显，可保障桥梁的稳定性，延长使用寿命，从而获得更大的经济效益。

（4）成桩质量好，污染小。和其他基础施工技术相比，钻孔灌注桩对地层的扰动比较小，且孔壁泥皮比较薄，孔壁摩擦系数大，可有效提升桩侧的摩擦阻力，从而更好地保障桩基础设计承载力，而且孔底的沉渣相对少，清孔方便，可有效提升桩端的承载力。钻孔灌注桩施工中泥浆可实现回收再利用，对周围环境造成的污染比较小，施工过程噪声比较小，即便是在繁华的城市中心也可以很好地应用。

2 工程概况

兴业大道（新光快速路至新火车站）工程（近期V标）及电力隧道工程位于广州市番禺区钟村镇及南村镇，为钟村镇及南村镇辖区内。起点接已建兴业大道西延线，向西止于已建兴业大道，新光快速路节点跨线桥是兴业大道上跨新光快速路的一座大桥，桥梁位置线路分叉设计，左右幅桥梁相距大约30m，两幅桥梁总长为1170m，其中左幅桥梁全长600m，右幅桥梁全长570m。

主桥副墩采用矩形扩头墩身，基础为4根Φ150cm的钻孔灌注桩。桩基按端承桩设计，桩尖嵌入微风化岩不小于2.0m，桩底沉淀土的厚度不大于5m。主桥主墩采用矩形实体墩，基础为6根Φ200mm的钻孔灌注桩。主墩桩基按端承桩进行设计，桩尖嵌入微风化岩不小于4.0m，桩底沉淀土的厚度不大于5m。根据钻探揭露，沿线分布的地层主要有第四系全新统人工填筑土层(Q4ml)、第四系全新统冲积层（Q4al）、第四系坡积层（Qdl）、第四系残积层（Qel）、下伏基岩为燕山期(γ53)花岗岩。

3 市政桥梁工程基础钻孔灌注桩施工技术的应用

3.1 施工准备

3.1.1 场地准备

场地准备是桥梁施工中的关键环节，应确保做好场地准备各项控制工作。首先需要将施工现场进行平整处理，将杂物全部清除，同时将软土部分替换，并将回填土夯实。其次，平整处理完成后，测量放样工作人员需要将桩位位置放出，并做好保护桩处理和测量复查工作，将测量数据完整记录。最后，根据施工方案规划做好行车路线处理，并保证便道与钻孔保持一定的距离，防止出现孔壁不稳定的问题，钻机底盘不能直接放置于不够密实的填土上，防止出现塌陷问题，在软土区域需要铺设钢板，从而为钻机作业提供基础，钻机安装位置不能对出土清运造成影响[1]。

3.1.2 桩位放样

按照施工规划方案，采用先整体后局部的放样顺序开展桩位放样工作，并采用同排桩位跳仓施工，以便于整体开展桩体施工，避免后续桩基施工对已成孔桩基造成影响。在钻孔标高放样工作中，需要对标高数据进行多次复查，确保桩中位置标高无误，并采用全站仪对所有桩点位置进行校对，确保放样水平误差在规定范围之内。在施工前，对钻机的机械状况进行检查，确保钻机满足施工需要，防止后续施工出现经常性检修问题[2]。

3.2 护筒埋设

钻进作业时护筒具有定向作用，在开孔施工时作为钻孔护壁使用，降低钻孔钻进和后期混凝土施工的垮塌率，同时能够避免旋挖钻在混凝土施工时出现漏浆等多种问题。

该工程在埋设护筒时，先在桩位处挖出比护筒外径大80～100cm的圆坑。然后在坑底填筑30～50cm左右厚的黏土，分层夯实，然后安设护筒，周围用黏土填筑，钢护筒高度根据不同桩位处地质情况确定，其埋置深度为2～4m。护筒顶面宜高出地面0.3m或水面1.0～2.0m，当孔内有承压水时，应高于稳定后的承压水位2.0m以上。水中墩则在钻孔平台上采用振动锤搭设钢护筒，并根据水位及地质条件确定搭设深度。钢护筒内径比桩径大20～40cm，由8～10mm钢板制作，护筒上部留有350×350左右的进出浆口，并焊有吊环。护筒要坚固、不漏水。护筒平面位置正确、满足技术规范要求。准确定位后安装护筒定位的导向架，并准确测量定出桩位中心，保证护筒的中心、垂直度和埋置深度。

钢护筒允许偏差：平面位置为5cm，护筒倾斜度为1%。

3.3 泥浆池设置

设置施工泥浆循环系统，包括供水系统、泥浆池、制备泥浆的原材料等。泥浆材料宜采用优质黏土，条件允许时优先采用膨润土造浆，可适当加一定量的火碱或碳酸钠，膨润土用量一般为水的8%，对粉质黏土层，用量可降低到3%～5%[3]。泥浆的性能指标控制如下：

一般地层：泥浆比重1.05～1.20，黏度16～22s，含砂率8%～4%，胶体率≥96%，pH值8～10；

易坍地层：泥浆比重1.20～1.45，黏度19～28s，含砂率8%～4%，胶体率≥96%，pH值8～10。

地下水位高或其流速大时，指标去高限，反之取低限。

3.4 钻孔作业

3.4.1 钻机就位

施工人员要对钻机性能进行全面检查，同时，要做好钻机就位对中校正作业，确保采用的钻机性能始终处于良好状态，保证后续施工作业稳定开展。开展钻进作业期间，要先将枕木铺垫在钻孔平台上，利用汽车吊将钻机吊装到指定位置处，然后架设调整钻架，钻头与钢护筒对齐，将钻头吊入到钢护筒内。在施工期间，需要对钻头位置进行调整，同时要对准桩基中心线，对轴线偏差进行合理控制，偏差需要控制在2cm以内，一旦发现偏差过大，要查找引起偏差的原因，及时完成相应处理。

3.4.2 钻进与成孔

依据设计要求与建筑工程的实际需求，采用整套冲击钻机设备开展相应的施工作业，对于施工中采用的钻机，可以采取滑动拖拉法将钻机移动到指定位置处，然后对中校正钻机。冲击钻进期间，要确保钻机能够平稳钻进，施工中的底座与顶端都要保持水平，而且对相邻的两个钻孔，在钻进作业时也要严格依据钻进标准完成相应钻进作业。钻进作业开展前，要对相邻钻孔混凝土抗压强度进行检查，需要在混凝土强度超过2.5MPa后，才可以开展钻进作业，以免由于冲击振动而对相邻孔壁造成破坏而发生坍塌事故，对最终建设的桥梁工程质量造成不良影响。如果在钻进期间发生沉陷或位移现象，需要及时进行检修，做好相应维护作业。钻进工具开展工作前，施工人员要对钻孔情况进行检查，如果发现钻孔内有水，可以直接将黏土投入，然后利用冲击锤，通过小冲程状态多次冲击，完成造浆；如果孔内没有积水，在施工时，可以直接将泥浆灌入。施工人员在钻进期间，需要时刻检查孔内水位情况，确保孔内水位始终都超出地下水位1.55～2.0m，不得超过钢护筒顶面，通常来说，需要控制孔内水位与钢护筒顶面距离，距离需要始终都在0.3m以内。具体施工时，需要依据遇到的岩层性质的不同，对钻头冲程进行适当调整，完成冲击钻进作业。例如，在施工作业期间遇到了黏土层和淤泥层，对于施工中的钻头，应当将其调整到1.0～2.0m冲击模式。

在具体钻进期间，施工人员需要对泥浆的具体指标进行全面检查，如果出现泥浆损耗、土层变化、漏失等情况，需要及时进行补充，同时，要对各项参数进行调整。施工人员要依据进尺速度对主钢丝绳的收放情况进行适当调整，确保钢丝绳每次钻进时，都可以处于拉紧状态，以免发生少放或多放等各种不良情况，对施工造成不良影响。需要注意的是，无论施工时遇到何种类型的岩层，钻头最大冲程都不得超过6.0m。此外，施工人员可以采取绑扎布条或喷红色油漆等方式，在钢丝绳上进行长度标记，提高钻进作业的可靠性与科学性。

3.5 清孔

在进行灌注混凝土施工前，需要做好钻孔的清理工作，保证钻孔内部清洁较好。当成孔深度和地质满足设计要求，并得到现场监理人员确认后，即进行清孔工作，初步清孔采用抽渣筒清孔，掏到用手摸泥浆无2～3mm大的颗粒后，再采用换浆法清孔，抽渣及吸泥应及时向孔内注入清水或新鲜泥浆，保持孔内水位，避免塌孔。当钢筋笼安放好后，再进行二次清孔，以确保孔底沉淀厚度不大于技术规范及图纸要求。清孔时，注意保持孔内水头，以防塌孔。清孔后，泥浆的稠度应达到规定的要求。成孔后应立即用测绳准确测量钻孔深度H1，二次清孔后再用同样的方法测量清孔后的深度H2，沉淀厚度h=H2-H1。若沉淀厚度大于设计规定值时，应继续清孔，不得安装钢筋笼和进行水下混凝土灌注。

3.6 安装钢筋笼

在钢筋笼制作之前，需要对所用的钢筋进行矫直、除锈处理。由于案例工程钻孔深度较深，需要按照设计图纸的要求进行分段制作，每段的长度控制在6～8m，在主筋连接时，尽量选择焊接的方法，控制好焊接质量，焊接接头需要相互错开，以提升钢筋笼结构的稳定性，控制变形。每隔2～2.5m布设一道加强筋进行固定。制作好的钢筋笼需要进行全面检查，保证各项标准都达到设计要求后才能进行安装。钢筋笼的焊接、绑扎必须牢固，应保证焊缝长度和饱满度。桩身钢筋笼分段制作完后，吊运至现场边下放边连接。分段制作时采用搭接焊，两钢筋搭接端部应预先折向一侧，使两接合钢筋轴线一致，接头的长度单面焊不小于10d，双面焊不应小于5d。焊缝要求清除焊渣、焊缝饱满。

该工程在安装钢筋笼时，由于钢筋笼的体量比较大，采取吊装一次入孔的方法，为保证吊装质量，还要在钢筋笼的内侧布设临时固定杆，以提升入孔的效率，吊装结束之后再拆除杆件。在一些地段可能一次入孔难度大，此时就需要选择分段入孔的方式，在保证施工质量的基础上，减少入孔段数，缩短吊装时间。在进行分段下放时，既要做好临时固定杆的辅助，也要保证焊接质量，对接的两个钢筋笼其中心线要保持一致，并做好检查工作，保证钢筋笼底部标高和设计要求的偏差在±5cm之内。

3.7 安装导管，灌注混凝土

导管是钻孔灌注桩施工中用于灌注混凝土的主要工具，以保证混凝土灌注质量，避免在灌注时发生渗漏浆液问题。该工程在安装导管时进行了试拼和试压，保证每根导管无破损，管轴顺直，并具有良好的密封性。施工人员可以根据钻孔的深度确定导管的长度，尽量选择螺旋丝扣型的导管接头，从而保证导管连接较为牢固，避免出现导管连接松动的情况。

在灌注混凝土时，需要按照钻孔灌注桩的混凝土强度要求，做好配比试验和拌合工作，控制混凝土的强度不低于42.5MPa，且初凝时间不小于2.5h。为混凝土灌注提供足够的时间，尽量选择粒径合适的卵石集料，混凝土的水灰比控制在0.5～0.6之间，水泥用量控制在350kg/m3之间，坍落度则要控制在18～22cm之间。在灌注混凝土时要保证灌注的连续性，尽量缩短灌注时间，以免影响混凝土的置换效率，控制导管到孔底的距离为4m左右，避免发生储灌未封底的问题。灌注一定量的混凝土之后，将导管缓慢下放1～2m，以提升导管的埋设深度。为保证混凝土灌注的均匀性和密实性，需要严格控制好灌注的时间和进度，并适当提升导管，控制埋入混凝土的导管深度在2～6m之间，达到设计高度时要继续灌注，高出设计高度0.5～1m，以保证桩头质量。

4 钻孔灌注桩施工常见问题的解决措施

4.1 卡钻

在应用钻孔灌注桩施工技术时，卡钻是最常见的问题，引起卡钻问题的成因比较多，可能是钻头卡到岩层中，也有可能是钻进设备的钻进力度不足。针对这些问题，在钻孔灌注桩施工中，必须保证钻机钻进的均匀性，按照地层地质条件和岩性的不同及时调整钻进参数，控制好钻头的压力，以减少发生卡钻的概率，保证钻孔工作能够顺利完成。

4.2 偏差

偏差也是钻孔灌注桩施工中常见的问题之一，引起偏差的原因较多，但主要原因是在钻孔施工中，压力过大，遇到不同土层来不及调整施工参数，从而引发偏差问题。所以，在具体施工中，如果钻孔深度已经达到岩层，就容易发生钻孔灌注桩倾斜问题。或者在施工之前没有对施工场地进行平整处理，也会引起桩基底部发生一定的偏移，影响钻孔灌注桩的承载力。所以，在应用钻孔灌注桩施工技术之前，需要对施工场地进行全面的整平处理，并对钻架进行精确调整，保证钻架的稳定性，避免在钻进时发生位移，以保证钻孔灌注桩的垂直度。

4.3 护筒脱落

护筒脱落对钻孔灌注桩施工的安全性、质量都有很大影响。在桥梁工程施工现场条件复杂，机械碰撞、地质变形等都会引起护筒脱落，一旦发生护筒脱落问题，就会对钻孔灌注桩施工的进度、质量等造成严重影响。所以，在具体施工中，一旦发生护筒脱落问题，要立即停止施工，及时检查施工设备，清理掉现场杂物之后，重新安装护筒后再继续施工。

5 结束语

综上所述，钻孔灌注桩施工作业开展的环节十分复杂，而且施工容易遭受到外界因素影响，施工难度大。因此，在施工时，施工人员要针对桥梁工程具体情况对采用的施工技术进行确定，控制好桩基础钻孔灌注桩施工质量，提高桥梁工程整体质量，改善交通环境。