高速公路桥梁工程中的冲击钻成孔灌注桩施工

辛星

摘要：结合具体工程实例，介绍冲击钻孔灌注桩施工准备工作，对冲击钻成孔施工技术要点进行分析，详细探讨钢筋笼吊装及混凝土灌注技术措施，并提出了钻孔常见问题及处理措施，以提高冲击钻成孔灌注桩施工效率，确保桥梁工程整体施工质量。

关键词：桥梁工程；冲击钻成孔；施工技术

0   引言

近年来，钻孔灌注桩施工工艺因其施工简单、承载能力高、造价低廉等特性，而被广泛应用于公路桥梁工程中。钻孔灌注桩作业期间，因受多种因素干扰容易发生质量隐患，所有为了提高冲击钻成孔灌注桩施工效率，确保桥梁工程整体施工质量，必须加大对钻孔灌注桩施工工艺的研究力度。

1   工程概况

广佛肇高速公路广州石井至肇庆大旺段佛山段S3标段，项目里程桩号为K27+534～K35+112.5，总长7.579km，其中包括：特大桥4座，总长度为6758.5m；中型桥1座，桥长820m；互通立交桥2个、匝道桥6个，总长度为1054.9m；另有7个涵洞。其中新沙路互通总长820m，桩号为K28+562.5～K29+382.5。本工程桥梁桩基选择冲击钻成孔法进行桩基础作业。

2   钻孔灌注桩施工技术要点

2.1  鉆孔前的准备工作

2.1.1  场地整理

在施工之前，应根据不同状况收拾施工场地。钻孔桩在水中的基础均要搭建作业平台，鉴于桩基位于干旱地，先将杂物清理干净再夯实紧密便可。

2.1.2  制作泥浆池

储浆池和沉淀池采用钢板制作铁皮箱，整体吊装组合安装，以便重复利用，减少人工及材料费。冲击钻泥浆池规格为9.5m×4m×2m。

2.2  护筒埋设

为防止钻孔时出现沉降和歪斜，保证钻机底座水平与紧实，需提前对施工现场做好整平工作。通过监理当场检查合格后，将四根护桩采用十字线放出来，并以此为标准埋设护筒。

制造护筒使用10mm厚的钢板，并将加强筋与吊耳焊接在顶端，其内径必须比桩径大20cm以上，长度不小于400cm。选用机械挖掘进行护筒埋设，捣实护筒底端和土层连接的黏土，用黏土将护筒外侧塞满并捣实，防止地面水沿此处渗进。

按地质情况决定埋深，黏土应大于1m，砂土应在1.5m以上，在有冲刷的河床处应在护筒底部埋1～1.5m的冲刷线。护筒顶部应比施工水位高1.0～1.5m，超过地面不得小于30cm。

安装好钻机，将钻头置于孔中心位置，并确保护筒垂直，监理工程师批准后再进行钻孔。钻机钻心和钢护筒中央部位误差不能超过5cm，护筒斜度误差不能超过1%。

2.3  钻机施工

2.3.1  钻机就位

搭建完钻台后，把钻机转移到桩位处，钻机底座用钢枕，以保证底座稳定。使用倒链滑车将机座交错对称拽紧，以确保在钻孔及作业时无移动、下沉现象。钻架、钻杆应垂直，钻头、钻杆及钻径中央处于同一垂直线上，最大误差不能超过50mm，以确保孔位准确、钻孔平直。

调整钻机底盘使其保持水平且平稳，启动试钻。仔细将钻头与设计中心对齐，盖好密封板，试转几圈，对钻杆垂直度进行监测，确保钻机顶端的起重滑轮、转盘及桩孔中央处于一条直线。暂时移动钻架时，要做好标记，保证钻机回到正确地点，需要时要再次对正。

根据平台受力与支撑状况，合理安排钻机放置地点，统一计划开钻次序，以防相互影响。十字钻头常用于碎石土、岩石土，管式钻具常用于在软土、砂质土。钻机布置如图1所示。

2.3.2   钻进

桩基打孔选择冲击钻，打孔时将护筒底口部分打开，把约1：1的小片石与黏土结合物灌入护筒中，使用小冲程撞击。施工期间要留意维持重锤引导效用，确保成孔保持垂直。定期抽样检测钻孔泥浆，若其不合格应立即调节。为避免发生塌孔，使用重锤导向冲击法让砾石层变成坚固的孔壁，直至达到设计高程为止。

成孔用冲击法时，开孔宜选择小冲程，以保证初始成孔牢固、平直、光滑，起到引导和避免孔口塌陷的作用。钻进深度大于全部钻头高与冲程之和后，才可实施常规冲击。中、大冲程适用于坚固的浮、卵、岩石层，中、小冲程适用于疏松地层。预备替换钻头，轮流运用，钻头直径大于1.5cm磨损时，要立即替换和修复。

2.4   成孔、清孔

清孔应在成孔检验达标后进行。通常用换浆、吸浆、挖渣、空压机喷射等清孔方式。该桥清孔采用换浆方式。孔中泥浆指标和沉降厚均为清孔指标，实际施工中，确保泥浆密度在1.1以下，沉降厚摩擦桩不得超过30cm，即达到清孔要求。安装钢筋笼到设计设计高度后，若泥浆指标与沉降厚高于规定，要重新清孔，直到符合规定。钻孔灌注桩成孔质量标准如表1。

2.5   钢筋笼加工及安装

2.5.1   钢筋笼制作

进工地的钢筋应附出厂合格证及质量保证书，分别按尺寸、型号、批量将其分别放置，并根据规范进行抽样检测。请监理方和施工方一起当场目击采样，以书面形式将检测结果告知技术负责人，监理部门批准达标后才能生产。工地放置钢筋位置需要挂牌，以备检验。

钢筋笼采用在钢筋加工厂集中加工。在加工钢筋笼前，根据不同桩型将每根实样翻出，先将加劲箍和螺旋箍筋根据实样制造，使用钢筋笼滚焊机加工，采用螺纹套筒连接主筋。根据要求检验批号，采样送检达标后才能应用。

依照设计规定和真实桩长，在孔上进行配筋。主筋搭接下料期间，要确保搭接点的数目小于主筋的50%。制造加筋箍时，要保证桩主筋防护层在50mm以上。钢筋笼真实长大于30m时，要分段加工钢筋笼。加工时重叠的钢筋接头要彼此交错，交错长及数目要必须符合规定。加筋和主筋的焊接要符合相关规定。

2.5.2   钢筋笼吊装施工方法

完成钢筋笼施工后，选用起重机整体起吊，以保证起吊钢筋笼的安全性。采用三点起吊法，第一和第二吊点设在骨架上部，使用起重机大钩起吊。第三吊点设在骨架下部1/3处，使用起重机小钩。整个钢筋笼同时起吊，在空中竖起调整。

钢筋笼直径大于1200mm、长度大于6m时，对起吊点处予以加固。适当增加吊点处箍筋，控制焊接质量，以保证钢筋笼在起吊时不致变形或脱落。设置一个加劲筋于钢筋笼上端与主筋焊接牢固，用作吊桩支撑点。

钢筋笼为一节时，布置桩身钢筋笼时应选择一次整体起吊法。分节制造钢筋笼时，先把下一节钢筋笼吊起放在超过孔口约1.0m处，再起吊上一节钢筋笼。对齐主筋后连接，缠上螺旋箍筋，提起全部钢筋笼，将其缓慢放到孔中就绪[1]。

2.6   安装导管

认真检测导管焊接缝，并进行防水测试，15min内不渗漏即可。导管相连时，用橡胶圈封口，并拧紧导管连接处，避免导管浇筑混凝土过程中漏水[2]。

第一次浇筑混凝土时，确保导管悬高为25～50cm。确保分段导管容易拆卸、移动，且不能超过导管吊装机械的起吊高。每次使用完，均应检测导管有无漏水情况，橡胶垫有无老旧渗漏，若有要立即替换橡胶垫。若导管出现小洞，立即焊接修补。将一段已用过导管取出后，应马上用水沖洗洁净、堆放齐整，以便于下回使用。

2.7   二次清孔

在钢筋骨架及导管放下后，水下混凝土浇筑前，要对孔中泥浆指标及孔底沉降厚度进行重新检测。若其不满足规范，必须再次清孔，达到标准后才能浇筑水下混凝土。二次清孔后泥浆密度应为1.03～1.10，含砂率应＜2%，胶体率高于98%。

2.8   混凝土灌注

2.8.1   水密试验

对导管进行水密试验合格后方可用于灌桩施工。水密试验要求导管应能承受1.2～1.5MPa的压力。使用前需要检查导管是否漏气、漏水、变形，接头连接是否牢固可靠。定期进行一次水密性试验，试验压力为桩孔底静水（浆）压力的1.5倍。

水密试验方法如下：拼装好的导管，将两端封闭，在端口焊接进出输水管头。往管内注水，注满后封出水管头，加压注水，达到检测压力，经过15min不漏水即为合格。

2.8.2   混凝土灌注要点

在混凝土浇筑前，对孔底部泥浆沉渣厚进行检测，若其大于150mm应重新清孔。确保孔壁稳固，以免钻孔坍塌。对拌和料的均匀度、坍落度进行严格把控，将坍落度在18～22cm。混凝土浇筑期间，先将皮球置于料斗底部，待拌制好的混凝土填满料斗后，即可将球剪掉[3]。

确保混凝土浇筑不间断，并尽量减小导管拆卸的相隔时间。若导管中混凝土不足，要慢慢浇注，避免在导管中产生高压气袋，挤压掉密封垫片。

在浇注期间，保证孔中压力稳定，避免钻孔坍塌。采用测深锤及时对混凝土面高与埋设导管的深度进行检测，认真把控导管埋设深（以2～6m为宜），避免导管提漏或埋设太深无法拔出产生断桩。埋设导管深度根据混凝土表面浮渣厚来确定，有缓凝剂加入拌合料、浇注速度过快、导管较牢固且有充分提升能力时，可将埋设深度适量增加。

为了使混凝土冲击力降低，抑制钢筋笼上浮，在混凝土浇筑表面与钢筋框架接触时，最好增大导管埋深，并降低浇注速率。混凝土表面渗到钢筋框架特定深度后，将导管适当抬高，保证钢筋框架埋入导管下端一定深度。混凝土浇筑顶部标高要超过设计桩顶部标高至少80cm，以便将浮浆和桩头清除。

2.9   泥浆处理

塘边互通主线桥及匝道桥、西乐公路高架桥桩基泥浆采用泥浆分离机处理，泥浆分离机原理如下：泥浆在输料泵的压力作用下被送进各滤室，通过滤布将固体和液体分离。在滤布上形成滤渣，直至充满滤室形成滤饼。滤液穿过滤布，并沿滤板沟槽流至下方出液孔通道，集中排出。滤室过滤开始时，泥浆在进料泵的推动下，经止推板上的进料口进入各滤室内，并借进料泵产生的压力进行过滤。

3   钻孔异常处理

3.1  坍孔处理

在钻孔期间出现塌孔时，应找出起因并予以解决。为了提高孔壁构造治理，可根据具体情况将干燥木屑添加到泥浆内，并适当提高泥浆密度。待钻头全部没入泥浆后，以均匀速度下至孔底，保证每一次提钻的速度为0.3～0.5m/s。塌孔较厉害时，必须将孔回填后再次钻孔。

3.2   缩孔处理

若钻孔中出现弯孔、缩孔，通常应将钻头提至偏孔位置在来回扫孔，直至钻孔笔直。若出现弯孔厉害及探头岩，应使用小片石或砾石掺入黏土一起填充偏孔位置，待填充物沉实后进行钻孔校正。

3.3   埋钻和卡钻处理

埋钻的主要原因是一次进深过大或泥浆在砂层内下沉太快。卡钻得主要原因是钻头底闭合不良、钻孔期间砂砾落下等。出现埋钻或卡钻时，很多泥浆会沉积在钻头附近，产生极大侧向阻力，所以在解决时必须先将阻力解除，禁止强制处置，否则很可能导致钻杆断裂、动力头损坏[4]。

4   结束语

在高速公路桥梁钻孔灌注桩作业过程中，必须严格按规范标准进行施工，避免施工中产生质量隐患。在钻孔灌注桩施工过程中，必须严格控制施工质量，同时将成桩质量把控好，本文结合项目具体状况，对于可能产生的质量隐患拟定具体的施工计划，构建完整的质量控制体系，以保证桥梁钻孔桩的施工质量符合规定。

参考文献

[1] 胡跃华.公路桥梁项目中钻孔灌注桩施工技术分析[J].四川建材，2023（2）：121-122.

[2] 廉兆成.桥梁施工中钻孔灌注桩质量控制措施研究[J].工程建设与设计，2023（2）：134-136.

[3] 刘登.桥梁钻孔灌注桩施工管理分析[J].工程技术研究，2022（21）：121-123.

[4] 沈伟.公路桥梁钻孔灌注桩施工技术应用研究[J].工程建设与设计，2022（18）：158-160.