浅析市政桥梁钻孔灌注桩的施工质量控制要点

王立刚

摘 要：钻孔灌注桩具有承载力强、沉降量小等优点，在市政桥梁建设领域中被广泛应用，该类桩基的设计难度不大，主要为复核桩径、桩长、桩间距等，现场施工时，由于作业环境不同，施工质量不易保证。文章在总结大量桩基设计及施工经验的基础上，得出影响钻孔灌注桩质量的八个主要因素，并着重探讨了钻孔灌注桩在施工过程中的各项质量控制要点，为今后钻孔灌注桩的设计及施工提供参考意见。

关键词：市政桥梁；钻孔灌注桩；质量控制

1 概述

随着市政工程建设的不断发展，桩基在桥梁工程中得到越来越广泛的应用，其中钻孔灌注桩因其承载力高、稳定性好、沉降均匀且沉降量小、施工噪声低等优点，被广泛应用在各类桥梁工程建设中。钻孔灌注柱是采用不同的钻孔方法，在地层中按要求形成一定形状断面的井孔，达到设计标高后，将钢筋骨架吊入井孔中，再灌注混凝土（有地下水时灌注水下混凝土），成为桩基础的一种工艺[1-2]。

2 钻孔灌注桩的施工流程

钻孔灌注桩的施工过程大致可分为以下三个阶段：（1）成孔阶

段；（2）清孔阶段；（3）水下灌注混凝土阶段。施工工艺流程如下：场地整平→测量定位→埋置护筒→桩机就位→成孔→提升钻头→一次清孔→检查钻孔→制作、吊放钢筋笼→放入导管→二次清孔→灌注水下混凝土→拔出导管、护筒。为确保钻孔桩的施工质量满足设计要求，施工时须严格按照钻孔桩施工规范进行标准化操作，并应加强质量管理。

3 钻孔灌注桩的质量影响因素

根据《城市桥梁工程施工与质量验收规范》（CJJ 2-2008）与《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）等相关规定，结合以往市政桥梁项目的设计及现场服务施工的经验教训，初步归纳出以下八个钻孔灌注桩的质量影响因素：

（1）钻孔桩的垂直度：根据规范要求，钻孔灌注桩成孔的垂直倾斜度不得超过1%。

（2）钻孔的深度：孔深是直接影响钻孔灌注桩承载力大小的决定性条件。

（3）钻孔的直径：钻孔的直径将直接影响桩的截面面积与成孔的大小，进而影响钻孔桩的承载力与钢筋笼保护层厚度，因而影响钻孔桩的质量。

（4）泥浆：孔壁稳定的关键取决于泥浆的粘度，影响桩侧摩阻力大小的关键取决于泥浆的比重。

（5）桩底沉渣：钻孔灌注桩承载力的大小与桩底沉渣的多少密不可分。对于端承型钻孔灌注桩，规范规定桩底沉渣厚度≤100mm；摩擦型钻孔灌注桩，规范规定桩底沉渣厚度≤300mm。

（6）制作与吊装钢筋笼：钢筋笼是钻孔灌注桩的主体，其质量直接影响钻孔灌注桩的承载力。

（7）灌注混凝土：灌注混凝土是钻孔桩施工过程中极其关键的一道工序，灌注混凝土质量将直接影响成桩的质量。

（8）桩头质量：桩头的质量，主要取决于最后一次灌注混凝土的量，为保证桩头的质量，规范规定最后一次灌注混凝土的量必须高于设计标高50mm～100mm。

4 钻孔灌注桩的质量控制

4.1 施工机具的选择

选取钻孔桩施工机具时，应根据地质情况、设计桩长、桩径以及施工条件同时兼顾施工工期、经济成本等对工程的影响综合选择，可根据以下四个方面进行选取：

（1）根据工程项目所处的地质水文条件，选取合适的钻机功率和类型，以保证钻机扭矩足够大，成桩过程顺利无阻。

（2）不应选取较小的钻杆直径，以避免当钻杆在承受压力时容易产生弯曲变形，进而造成孔壁不垂直；且钻孔太窄不满足设计要求，也会导致桩底残余大量的沉渣，难以保证成桩的质量。

（3）为保证钻孔符合设计要求，规范要求钻头的直径应比设计的桩径小50～60mm，钻头锥尖的角度≥120°，且均匀对称无出厂缺陷。

（4）导管的直径，应根据桩体的容积与规范来合理选取。一般应使导管的外径不小于钢筋笼直径的0.1m，灌注混凝土时，要保证导管距浇筑面大约0.5m，并保证导管接头严密。

4.2 桩机就位

樁机安装定位的原则，一是确定钻桩位在工程场地平面的准确位置，二是确保钻孔垂直以满足设计要求。钻孔桩施工前，必须作好施工场地整平和“三通一路”就绪，其次应建立测量的平面控制网和高程控制网，然后利用经纬仪或者全站仪准确确定出施工桩位在平面中的位置，并对桩位进行复核，以保证精准偏差在可控范围内。

4.3 泥浆制备与使用

泥浆对孔壁的稳定性非常重要，控制泥浆在合理范围内可以有效地防止孔壁坍塌，还可以为机具的润滑和冷却提供便利。泥浆最重要的三大指标是比重、粘度与砂率[3]，因此，要想制备满足成孔所需要的泥浆，必须使其三大指标在合理的范围内，即应将泥浆比重控制在1.0～1.15的范围内，泥浆粘度为18～22s，泥浆的砂率≤4%。制备泥浆的材料包含水、粘土（或膨润土）和添加剂等，然后按照适当的比例混合制备而成。

4.4 钻进过程控制

（1）把握稳中求快的基本原则，避免孔壁坍塌等事故。

（2）根据地层的位置与钻进速度，调整钻进过程中的泥浆循环量，从而控制进尺速度与泥浆的粘度比重。

（3）在钻进的过程中，要及时排渣、提钻、除土，以保证泥浆比重和粘度在合理的范围内。

（4）终孔阶段，必须复检钻孔的直径、钻孔的深度、孔壁的倾斜度等，满足终孔要求后，方可进行终孔。

4.5 清孔

（1）清孔的目的首先使孔底、孔壁干净无沉渣，进而使灌注的混凝土与孔壁岩土体完美接合，是确保成桩质量的关键步骤。

（2）当钻孔达到设计标高后，应对孔径、孔深、孔位、垂直度等进行检查，确认钻孔合格后，应立即进行清孔工作。

（3）清孔应满足以下标准：孔内排出或抽出的泥浆手摸无2～3m

m颗粒，泥浆比重≤1.1，含砂率小于2%，黏度17～20s，严禁采用加深钻孔深度的方法代替清孔。

（4）待清孔达到设计标准后，应尽快吊装下沉钢筋笼，并同时进行水下灌注混凝土。在浇注混凝土之前，应采用射水或射风的方式对桩底或桩壁进行3～5min的沉淀物清除，其目的为将孔底的沉渣翻动上浮，以保证成桩质量无缺选，射水或射风压力不应大于0.05Mpa。

4.6 钢筋笼

（1）钢筋笼在钻孔桩中主要承受拉应力，规范中明确指出，必须选用热扎型钢筋制作钻孔桩的钢筋笼。

（2）钢筋原材料的出入场合格证明，是保障钢材质量的先决性条件，规范对钢材强度、规格质量、箍筋间距、焊接点搭接长度、焊条质量等，均有严格的控制要求。

（3）在制作钢筋笼时，必须严格遵循设计要求，主筋的位置用钢筋定位支架控制等分距离，钢筋的接头必须设置在弯矩或者剪力为零处。

（4）为保证钢筋笼的最小保护层厚度满足设计要求，钻杆的直径与钻头的质量必须符合相关规范要求，主要为制作钢筋笼的主筋的长度不应大于9m，超过时要将钢筋在受力较小处截断。

（5）钢筋在起吊、运输、下沉的过程中，要防止其發生较大变形；在灌注混凝土时，要保证混凝土浇注面的标高与导管的埋置深度，严禁因浮笼问题将导管拨出混凝土面。

4.7 水下灌注混凝土

水下灌注混凝土是采用竖直的导管、利用混凝土自重、在水下进行灌注混凝土的施工工艺，其所用的各种材料（包括水泥、砂子、石子、水与外加剂等）除符合相应规范规定外，一般还应符合下述要求：

（1）混凝土的初凝时间：为保证水下灌注混凝土的质量满足设计要求，应确保灌注混凝土的初凝时间大于或等于设计混凝土初凝时间的2倍。

（2）混凝土的工作性：水下灌注混凝土要求混凝土具有良好的流动性，含砂率控制在40～50%之间，宜选用≤38mm的卵石作为粗骨料，水灰比应控制在0.4～0.6范围内，塌落度在18cm-20cm范围内，并可在混凝土中掺入缓凝、塑化等外加剂。

（3）在水下灌注混凝土前，必须检查钢筋笼与钻孔的中心位置是否准确，桩底沉渣的厚度与泥浆的三大指标等是否满足设计要求，在灌注第一次混凝土之前，应先配制0.1～0.3m3水泥砂浆，并放入灌注混凝土的导管与漏斗中。

（4）埋管的深度一般应根据灌注混凝土的速率控制在2～6m的

范围之内，当观察到泥浆不再从钻孔内冒出时，应立即将导管缓慢提升0.5～1.0m，然后再进行水下灌注混凝土。

（5）为确保灌注桩顶质量，应控制最后一次灌注混凝土的方量，使其灌注量高于桩顶设计标高不小于500mm，桩顶混凝土强度达到设计强度的70%时，将其浮浆面凿除。

5 结束语

钻孔灌注桩是市政桥梁桩基施工中的重要环节，其质量对工程稳定性有直接影响，因此，在钻孔桩的整个施工过程中，必须严格遵照相关施工规范要求，并确保各类施工材料符合相应质量要求；为保证钻孔桩的施工质量，必须加强现场管理人员的责任心，以防为主，以控为纲，对桩基的各个施工环节要充分重视，并精心施工，以避免各类施工质量事故。

参考文献

[1]丁健伟.公路桥梁施工中钻孔灌注桩质量控制探析[J].江西建材，2016，03：194+197.

[2]叶志峰.市政桥梁工程的基础钻孔灌注桩施工技术探究[J].江西建材，2016，17：156+159.

[3]焦洋，牟春龙.探讨桥梁工程基础钻孔灌注桩施工技术[J].科技视界，2015，06：79+237.