桥梁钻孔灌注桩施工技术及其在桥梁基础中的应用研究

摘要：以肯尼亚蒙巴萨旁城公路项目KBUNDANI（基甘博尼）桥为研究对象，详细探讨了钻孔灌注桩施工技术在桥梁基础中的应用。针对项目要求，重点介绍了护筒制作与埋设、钻孔施工、清孔与检查、钢筋笼制作与安装、混凝土灌注等关键施工环节的技术要点和创新措施，并进行了工艺检测及应用效果分析。研究结果表明，桩基的完整性、承载力和位置精度均达到或超过设计要求，充分证明了所采用技术的可靠性和先进性，为今后类似工程的实施提供了有益参考。

关键词：桥梁基础；钻孔；混凝土；灌注桩；

0" "引言

随着交通基础设施建设的快速发展，桥梁工程在数量和规模上都有显著增长。作为桥梁结构的重要组成部分，基础工程的质量直接关系到桥梁的安全性和耐久性。在众多基础形式中，钻孔灌注桩因其适用性强、承载力高、对周围环境影响小等优点，被广泛应用于桥梁基础工程中。

然而钻孔灌注桩施工技术的应用仍面临诸多挑战，如地质条件复杂、施工精度要求高、质量控制难度大等问题。因此探讨钻孔灌注桩施工技术在桥梁基础中的应用，对提高桥梁工程质量和效率具有重要意义。本文以肯尼亚蒙巴萨旁城公路项目KBUNDANI桥为例，详细介绍了钻孔灌注桩施工技术的应用过程及其创新点，旨在为类似工程提供借鉴和参考。

1" "工程概况

肯尼亚蒙巴萨旁城公路项目是由Kenya National Highways Authority（肯尼亚国家公路管理局）主导的重要交通基础设施工程，总长6.864km，起点为K12+900，终点为K19+764。该项目采用沥青混凝土高速路标准，双向四车道，标准路面宽为22m。

在KM19+762处设置基KBUNDANI（基甘博尼）桥，采用日本设计标准，为两跨40m T型预应力简支梁结构，采用C60混凝土。桥梁采用桩基础，下部结构为混凝土扩大基础承台。1#墩采用墩柱盖梁设计，0#和2#采用混凝土墙身，两侧采用MSE（加筋混凝土挡墙）设计，中间填筑透水性材料。项目地处沿海地区，气候湿热，年降雨量约1059mm，全年气温20～34℃。施工过程中充分利用现有道路和当地资源，配备了必要的电力和水资源保障。此项目的建成将显著提升区域交通能力，有效缓解蒙巴萨市区交通压力，对当地经济发展具有重要意义。

2" "桥梁钻孔灌注桩关键施工技术

2.1" "桥梁基础设计

2.1.1" "钻孔灌注桩基础设计

KBUNDANI（基甘博尼）桥采用钻孔灌注桩基础，每个桥墩下设置16根直径为1.2m的桩，桩长为20.0～20.5m，单桩竖向极限承载力标准值为2500kN。桩基平面布置和竖向承载力设计参数如表1所示。

2.1.2" "桩基沉降设计

根据工程设计要求，设计桩基沉降参数如表2所示。根据地质条件和荷载特点，选用钻孔灌注桩基础能有效满足工程要求。桩基平面布置时考虑到桥梁跨径和荷载分布，竖向承载力和桩长的确定基于地质勘察报告和计算分析。沉降验算结果表明，桩基沉降量和沉降差均在允许范围内，满足工程要求。

2.2" "护筒制作与埋设

本次施工采用钢制护筒，长度为8m，壁厚为12mm，直径为1300mm。护筒制作采用自动焊接设备，确保焊缝质量，焊缝抗拉强度不低于370MPa。埋设时，先用测量仪器精确定位，然后使用振动锤将护筒压入地面2m深度。为提高埋设精度，采用激光定位系统，控制护筒垂直度偏差在0.3%以内。

埋设后，采用混凝土填充护筒与周围土体间隙，强度等级为C20，厚度不小于200mm。通过优化工艺，将单个护筒平均埋设时间控制在2h内，较传统方法提高效率30%。同时，采用超声波检测仪对护筒进行质量检查，确保无变形或裂缝，提高后续施工的安全性和质量可靠性。

2.3" "钻孔施工工艺

本项目采用先进的旋挖钻机进行钻孔施工，结合智能化控制系统，实现了高效率、高质量的桩基施工。钻进工艺根据地层特性（地表下0～5m为红黏土层，5m以下为白色珊瑚岩）进行了优化：采用Φ1200mm旋挖钻头，0～15m段使用普通螺旋钻头，速度为0.5～1m/min；15～20m段采用岩石钻头，速度为0.3～0.5m/min；20～23m嵌岩段使用金刚石钻头，速度为0.1～0.2m/min。

同时，针对不同地层制定了最佳钻进参数模型，如黏土层钻压设20～25kN，转速设为15～20r/min；珊瑚岩层钻压设为30～35kN，转速设为10～15r/min；风化岩层钻压设为40～45kN，转速设为5～10r/min。为防止塌孔，全段采用膨胀泥浆护壁，泥浆比重1.15～1.25g/cm3，黏度为18～22s，含砂率＜4%。

为确保施工质量，项目实施了严格的控制措施。具体如下：垂直度每5m测量一次，累计偏差小于1%；采用超声波测径仪控制孔径，每米测量一次，确保实际孔径在1.2m范围内；使用声呐检测仪控制沉渣厚度小于300mm。通过钻机智能控制系统实时监测钻进参数，自动调整钻进工艺，显著提高施工精度和效率。

优化后的工艺使单桩平均成孔时间控制在8h内，较常规工艺效率提高30%；桩基垂直度偏差降低20%，成孔质量一次性合格率提升至100%。

2.4" "清孔与检查

本工程采用机械清孔与人工清孔相结合的方法。首先使用清孔器进行机械清孔，清孔器直径为1.15m，略小于桩径，以确保有效清除孔壁附着物。机械清孔后，采用特制长柄工具进行人工清孔，重点清理孔底沉渣。清孔过程中，严格控制泥浆比重在1.15～1.25之间，以保持孔壁稳定性。清孔完成后，采用测绳法检查成孔深度，允许误差控制在±50mm内。同时，使用超声波检测仪对桩孔进行垂直度检查，确保桩身垂直度偏差不超过1%。

为确保清孔质量，本工程实施了严格的检查制度。每根桩进行不少于2次沉渣厚度检测。采用测沉仪测量孔底沉渣厚度，要求最终沉渣厚度不超过50mm。此外，利用水下摄像机对孔底进行全方位检查，确保无局部凸起或软弱夹层。

2.5" "钢筋笼制作与安装

2.5.1" "钢筋笼制作

钢筋笼一次成型，全绑扎工艺，除定位筋外，不得使用焊接和机械连接，绑扎时的钢筋搭接长度需满足40d。箍筋与主筋交叉点采用JX-630型钢筋绑扎机进行绑扎，以提高绑扎效率和质量稳定性。为防止钢筋笼下沉，在底部每隔60°安装一个φ25mm的螺旋钢筋支撑架，长度为1.5m。

2.5.2" "钢筋笼安装

安装过程中，使用25t履带起重机配合专用导向器进行吊装。为避免碰撞孔壁，采用了“四点定位法”，即在钢筋笼顶部和底部各设置两组十字形定位架，定位架采用φ25mm圆钢制作，外端安装可调节的定位轮。

安装时，操作人员通过对讲机实时调整定位轮，保证钢筋笼与孔壁间隙均匀。同时，采用ZBL-P8型智能钢筋笼垂直度测试仪实时监测安装过程，当偏差超过设计允许值0.5%时，系统会自动报警并指导纠偏。在吊装钢筋笼时均匀安装声测管，用于以后的桩基完整性检测。声测管直径为5.0cm，壁厚为4.5mm，无缝钢管，底部采用焊接封堵。

2.6" "混凝土灌注

采用导管法进行混凝土灌注，使用C35自密实混凝土，将坍落度控制在220～260mm，初凝时间≥5h。灌注过程中采用智能化控制系统，实时监测导管埋深、灌注速率和混凝土面上升高度。导管采用φ300mm钢管，埋深保持在2～6m之间，初始埋深为6m，随灌注进行逐步提升。将灌注速率控制在18～25m3/h，确保混凝土面以0.8～1.2m/h的速度均匀上升。

为保证灌注质量，项目采用了先进的声波测桩仪进行实时监测。每灌注3m进行一次声波检测，以确保桩身完整性和均匀性。同时，利用压力传感器监测混凝土泵送压力，当压力突变时，系统会自动报警并调整灌注参数。通过优化工艺，将单桩平均灌注时间缩短至5～6h，较传统方法提高效率25%。灌注完成后，采用低速反转法处理桩顶，确保桩顶混凝土质量。

3" "工艺检测及应用效果

为了确保工程质量达到标准，此次工程检测项目包括桩身完整性、承载力和桩位偏差。桩身完整性采用声波透射法，对48根桩进行了检测，随机选取6根桩检测结果进行分析。承载力检测采用高应变法，结果显示单桩极限承载力均超过设计值2500kN，最大值达到2780kN。桩位偏差检测采用全站仪测量，12根桩的平均水平偏差为22mm，最大偏差为35mm，均满足规范要求≤150mm）。桩身完整性检测结果如表3所示。

检测结果表明，采用的钻孔灌注桩施工技术在本项目中取得了显著效果。桩身完整性检测全部达到I级，表明桩体质量优良；承载力检测结果平均超出设计值8.5%，为结构安全提供了保障；桩位偏差控制在较小范围内，为上部结构施工奠定了坚实基础。

4" "结束语

本文通过对肯尼亚蒙巴萨旁城公路项目KBUNDANI（基甘博尼）桥钻孔灌注桩施工技术的详细分析，展示了该技术在桥梁基础工程中的应用效果。通过采用先进的施工设备、智能化控制系统和优化的施工工艺，有效提高了施工效率和质量。

工程检测结果表明，桩基的完整性、承载力和位置精度均达到或超过设计要求，充分证明了所采用技术的可靠性和先进性。这些经验和创新做法为今后类似工程的实施提供了有益参考。然而，钻孔灌注桩施工技术仍有进一步优化和发展的空间，如进一步提高自动化水平、开发更高效的清孔技术、改进混凝土配比等。未来，随着新技术、新材料的不断涌现，钻孔灌注桩施工技术必将在桥梁基础工程中发挥更大的作用。

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