铁路桥梁钻孔灌注桩施工技术

姜 浪

（中铁十六局第一工程有限公司，北京 101300）

在我国铁路网快速扩张的大背景下，钻孔灌注桩的优势逐渐凸显，被广泛应用于铁路工程建设中。在长期的发展中已经具备了大直径、长深度的特征，其优良的承载能力，可以提升桥梁、房屋等工程结构的稳定性，同时施工难度较小，施工效率较高。对此，必须不断完善相关技术体系，切实保证桥梁基础的安全性、可靠性，为我国交通运输行业健康发展保驾护航。

1 钻孔灌注桩技术在国内的应用情况

自20世纪60年代我国成昆铁路建成后，钻孔桩基础得到了广泛应用。目前，经50年的发展，水中钻孔灌注桩施工技术逐渐成熟，并且已在诸多水文地质复杂的地区得到成功应用。

在本文所探讨的南京长江二桥项目中，将群桩作为桥梁的主墩结构，单个围堰均设置了21根桩基，其规格均为3.0m，长为83，113m，下达基岩；2005年建成的东海大桥是我国第1座外海大桥，采用了大口径超深钻孔灌注桩施工工艺，主通航孔钻孔桩直径2 500m、桩长110m；2010年建成的石武客专郑州黄河公铁两用桥主桥桩径1.5～2.0m、桩长80～95m，为确保松软的粉、细砂层成桩质量，钢护筒采用6m高导向架1次下放就位；2014年建成的贵广铁路北江特大桥243号和244号主墩各采用了18根钻孔灌注桩，桩径3.0m、桩长116～122.5m，施工水深12～17m。

总之，在桥梁建设中，水下桥基施工直接影响整座桥梁的质量与安全。就近年来钻孔灌注桩技术的应用广泛性来看，有必要加强对其的相关研究。

2 铁路桥梁钻孔灌注桩施工技术

2.1 施工准备工作

1）开工前，全面掌握设计文件，明确所需施工规范，做好技术交底。

2）组建测量队，精确开展桩位、高程测设、放样等工作；进场后测量工程师与技术人员开展接桩复测，主要桩位设护柱，加密临时水准点。

3）根据施工组织设计要求安排原材料进场，做好抽检工作，确保原材料质量满足要求，同时做好分类堆放保存。

4）根据设计文件与现场情况，科学确定水下灌注混凝土配合比。

2.2 施工流程

钻孔灌注桩施工工艺流程如图1所示。

图1 钻孔灌注桩施工工艺流程

2.3 常用钻进方法与施工平台、深水围堰

2.3.1 常用钻进方法

1）正、反循环回转钻 ①正循环 利用高压将泥浆泵压入孔底，底部钻头回转时将钻渣带出护筒，经过滤净化后的泥浆可重复循环利用；②反循环 泥浆从钻杆外流入井孔，借助真空泵、空气吸泥机等吸出钻渣，由于钻杆内径比井孔更小，故钻杆内泥水上升速度快于正循环，在桥梁钻孔桩施工中应用较多。

2）冲击钻 工程选用的是冲击式钻机设备，同时引入卷扬机进行辅助作业。具体为:首先需将钻头提升至一定高度，而后基于自由下落的形式将钻头垂落至土层，以此起到冲击的作用，此时部分碎渣与泥浆在压力作用下进入孔壁，基于泥浆循环的方式将其排出。此方法在实际应用中，不同地层宜选用不同钻头，如对于碎石类土层结构，应采用十字形钻头为宜；而对于砂砾石结构，应采用管形钻头。

3）旋挖钻 旋挖钻的适用范围广泛，可根据不同土质条件合理选择相应钻头，常见钻头有短螺旋型、岩心螺旋型等。具体方式为:基于桅杆的导向作用可实现钻杆的下落，此时钻头通过回转的方式对岩土进行破碎处理，此过程钻头将随之钻入，而后提出孔外，并以此顺序进行循环作业。

2.3.2 常用施工平台

在铁路桥梁工程中，钻孔灌注桩施工必须严格根据经济、工期、技术等诸多因素，合理搭建水上钻孔平台，主要分为浮动式、固定式2种。

1）浮动式施工平台 常用于船只及舟桥浮箱的搭建作业，其占用面积大、可承载荷载较小，但施工快捷、方便。

位场转换是磁测数据的一种常用处理方法，为了查明测区深部和浅部的磁场特征，对测区的磁测数据进行向下、向上延拓处理，向上延拓处理主要用于削弱浅部干扰异常，反映深部异常[8-9]。根据本次工作需要，对ΔT异常数据分别进行了高度为200m的上延处理，得到ΔT上延等值线平面图，作为测区的区域磁异常平面图。向下延拓主要是区分叠加异常，突出浅部矿体的异常范围[11]，将向下延拓的ΔT常值作为局部磁异常值，反映浅部的异常。

2）固定式施工平台 此平台可进一步分为桩柱式、围堰式2种，前者分为钢管桩单独搭设平台、打入的钢护筒配合钢管桩搭设平台2种，结构稳定；后者具有优良的承重性能，此时钢箱和围堰均是主要的承重结构。

2.3.3 常用深水桥梁基础围堰

近年来，铁路桥梁钻孔灌注桩施工常面临深水作业的情况，其关键在于防水、防土、防冲刷，防水围堰的施工必不可少，不同的桥梁地质、水文、施工条件等均存在较大差异，常用的有钢板桩围堰、钢壁围堰、钢吊箱围堰等，对实际情况进行分析而做出针对性选择。

3 实例探析铁路桥梁施工中钻孔灌注桩技术的应用

3.1 工程概况

本项目为新建成都至贵阳铁路乐山至贵阳段站前工程CGZQSG-8标段，起止里程D1K217+648.586—D4K252+265，全长34.367km。其中，双线特大桥9 145.92m/9座，大桥1 539.18m/6座，中桥253.98m/3座，框架桥27.15m/1座。本标段桥梁基础根据地质条件采用钻孔桩基础、挖孔桩基础和明挖基础。

3.2 钻孔灌注桩技术方案

在本项目中，钻孔灌注桩是桥梁的核心基础结构，桩径涉及范围广，直径有100，125，150cm 3种形式。根据桩孔的分布、本标段地质条件、设计桩径、桩长等情况，钻孔桩基础可采用冲击钻、旋挖钻钻进。

当桩基对应的水深高度不超过2m时，宜采用草袋围岩筑岛的施工方式；当超出2m而不大于3m时，宜采用钢板桩围岩的施工方式。新坝双线特大桥施工时，5，40，51号墩基础采用钢板桩围堰；4，6，41，42，50号墩基础采用编织袋围堰。桥梁桩基施工泥浆沉淀后运至弃土场，及时按设计要求施工弃土场支挡防护。

3.3 岩溶地区钻孔灌注桩施工措施

1）已探明较小封闭型溶洞 钻孔前注浆加固。

2）未探明岩隙 钻孔时孔内泥浆面缓慢下降时，使用优质膨润土+5%CMC外加剂+锯木灰，冲程控制在1.0～1.5m，堵住岩石裂隙，防止泥浆漏失。

3）未探明小溶洞 钻孔时孔内泥浆面快速下降时，使用小片石+黏土（1∶1）回填，使用小冲程，并做好补水。

4）较大封闭型溶洞 孔口附近备足块石、黏土、水泥等，洞顶打穿后若出现漏浆的情况，应立即填堵，以免塌孔。

5）单级串通型溶洞 以规格为12mm厚的钢板为原材料，对其进行加工，从而形成双护筒。其中，大护筒需跟进至溶洞顶岩石，而小护筒则需跟进至溶洞下方0.5m处。

6）多级串通型溶洞 采用多级护筒跟进方法。

3.4 其他技术措施

1）注浆凝固后方可冲击成孔，等待时间约10d。

2）冲孔前做好相关备用工作，包括黏土、水泥、片石等，若出现泥浆泄漏情况，可在第一时间封堵，确保冲钻顺利进行。

3）选用优质泥浆，适当掺入水泥、烧碱、锯末，提高泥浆胶体率，保证悬浮能力良好。

4）当岩面倾斜较大时，钻头摆动撞击护筒或孔壁，对此可回填片石，孔底出现1个平台后正常冲孔。

5）对于靠近岩溶的区域，需采用轻锤冲击的方式进行施工，并提升泥浆密度，以此避免出现卡钻等现象。

4 结语

钻孔灌注桩作为目前铁路桥梁主要基础形式之一，其施工质量对桥梁的安全至关重要。在工程实践中，应充分考虑钻孔所处的地质条件及桩基深度，选择相应的钻进方法，并合理确定钻头、钻速等，做好全面质量检测工作，涉及准备、成孔、灌注等工程环节，需合理应对各种地质问题，切实保障桥梁的整体质量。