公路桥梁工程中钻孔灌注桩施工技术措施

杨忠武

摘要 文章对公路桥梁工程中钻孔灌注桩进行探讨，结合工程实际案例对相关施工技术进行分析和要点总结，了解各类指标参数，获取固定的参数，结合实际做好施工准备处理工作，并开展荷载控制以及布局优化，最后结合实际制定实施规划方案，完善后续钻孔的加固处理，有效解决公路桥梁施工承载力不足的问题，从而保证项目的建设质量。

关键词 公路桥梁工程;桩基施工;钻孔灌注桩施工技术

中图分类号 U445.551 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）03-0156-03

0 前言

随着科学技术的不断发展，公路建设的各项技术日益成熟，但钻孔灌注桩施工也可能存在风险，如人员、结构、工艺、处理等仍然存在问题，工程在投入使用后难以满足标准要求。为进一步提高公路桥梁工程质量，对公路桥梁工程中钻孔灌注桩施工技术进行分析和探索，根据工程自身的特点合理选择施工技术，做好后续的处理等工作，为行业发展提供有效推动力。

1 公路桥梁工程中钻孔灌注桩分析

1.1 公路桥梁工程概况

新疆生产建设兵团第一师十团—十二团大桥项目为区域内的重点工程，起点与北岸阿拉尔市主城区规划环城东路连接，终点在南岸与第一师阿拉尔-上游水库公路相接，项目区多为广阔平坦的荒漠戈壁或农田区，部分荒漠地段因受塔克拉玛干沙漠的影响，分布有不多的新月形低矮风积沙丘、沙垄和沙包，其高度一般在5～10 m，多有植被覆盖，基本稳定，整体坡度<1%。工程桩基桩长主要为60～74 m（0#、29#设计为42 m），11#墩原地面距桩顶约10 m，其余桩位2～5 m，桩基施工孔深约为62～84 m，属于深孔桩，钻孔灌注桩施工易引起垂直度难以保证，沉渣厚度大、塌孔、缩颈或其他问题发生;且均穿越粉细砂土层（地面20 m范围砂层呈液化状态、砂层为中密-稍密状态），地表水较浅、渗透系数较高，地质复杂，对钻机及钻头的性能要求均较高，为此在实际建设中对桩基础工程加大了关注力度，结合当前现状制定了有效的措施，符合既定要求。

1.2 钻孔灌注桩施工分析

该项目工程起讫桩号为K0+500.00～K3+500.00，路线桥梁全长3.0 km，设计速度80 km/h，主线路基及桥梁标准段宽度32 m，由于填料性质差异大、级配相差大，桩基施工承载能力不足，最终出现了沉降的问题。不同工程选用的路基填料有所不同，单路段桥面宽31.5 m双向4车道。为此该工程对施工加大关注，主桥主墩（11#墩）采用直径Φ2.0 m桩基;辅助墩（10/12#墩）采用直径Φ1.8 m桩基;（9/13#墩）选择直径Φ1.5 m桩基，桩体沉入土中的深度为1.5～2.0 m，然后通过松夹具上升后夹紧再施工，以此避免沉降问题的出现。

1.3 钻孔施工原则编制

钻孔施工需要贯彻“安全第一、质量为本”原则，预先了解合同文件，通过现场踏勘获取相关参数信息，随后绘制出工程图纸送审，在编制中必须进一步加强监控量测和信息反馈，用科学数据指导施工，全过程坚持规范化管理、标准化作业，保证公路桥梁工程设计与实际需求相符合。同时，推广应用“四新”成果，严格执行新疆生产建设兵团第一师建设行政主管部门下发的有关工程施工的安全、文明、环保、卫生健康等管理条例，确保工程质量全面创优。施工全过程考虑本标段工程特点和周边施工环境，要求完善项目的管理方法、施工机械设备、施工工艺和方法，从而避免后续施工建设发生风险。

2 公路桥梁工程中钻孔灌注桩施工要点

2.1 施工准备工作

新疆生产建设兵团第一师十团—十二团大桥项目，在图纸设计中桩基设置为半笼，底部悬空18 m，主筋顶部锚入承台1.2 m，上部23 m主筋规格为40Φ28（HRB400），下部24 m主筋规格为20Φ28（HRB400），呈正方形对称布置，提前进行勘察获取地质数据，包括水文信息、气候、地理条件等方面，项目区地层为第四系全新统Qhal+ch 冲积、化学堆积层，主要由黄色（上部）～灰色（下部）粉土、粉质黏土、粉砂、细砂、中砂等构成，厚度达150 m以上，主要分布在塔里木河流域范围，最佳桩端持力层的侧阻力特征为120 kPa，要求强度较低的区域不可作为地基持力层。该工程在落实基本持力层的选择以技术条件为基础，最终选用了Ф400桩径的预制管桩，以此保证建设工程的整体稳定性[1]。

2.2 深孔桩基施工

工程中0#、29#设计为42 m，桩基桩长主要为60～74 m，桩基施工孔深约为62～84 m，钻孔灌注桩施工易引起塌孔、缩颈等问题，且由于区域地表水较浅、渗透系数较高，10 kN·m以下的钻孔桩施工难以达到施工要求。为此根据相关施工经验及地层特点，工程拟采用GF-400车载反循环回旋钻机进行施工建设，套选用Φ325&16高强度螺纹连接钻杆，钻头选用三翼合金钻头，钻头锥角≥120°，从而避免发生钻杆断裂、掉钻事故。

2.3 灌注钢筋笼控制

灌注桩长40～74 m，桩基钢筋笼总长为29～53 m，灌注过程中为了避免发生上浮现象，现场拟采用两根Φ22作为钢筋笼吊筋，要求材料含砂率宜采用40%～50%，吊筋一旦上升随即停止现场浇注并上报，确保混凝土连续供应，混凝土坍落度为180～220 mm。同时，需要优先选用初凝时间较长的水泥品种，将导管埋深控制在2～6 m，在灌注至钢筋笼底约1 m时恢复灌注速度。

2.4 桩基荷载控制

桩基荷载控制十分重要，需要预先判断当前区域的稳定性，如工程施工地点位于塔里木河流域冲积平原上，区域整體地形开阔、地势变化较小，海拔在1 008.00

～1 010.00 m之间，为此桩基要求预先进行触探试验，将原始数据引入到预测系统进行处理，后续在基面设置了2%的排水横坡，使沉降速率能够符合<10 mm要求，便于范围内的水及时排走。同时，桩基钢筋笼拟采取陆上一次性制作成型、分段吊装下放方式，笼与笼之间采用直螺纹机械连接，用平板式振动器进行振捣，混凝土层做出2%～4%横坡排水，提高工程的整体施工质量[2]。

2.5 护筒埋设控制

护筒埋设控制对于公路桥梁工程项目十分重要，考虑到本地区地质条件复杂，要求建设中所采用钢板卷制内径必须超出设计桩径20～30 cm，并适当加长钢护筒壁厚，结合地下水位埋深浅，确定护筒保持圆筒状≥10 mm。同设计桩径相比，旱地或水深小于3 m且无软弱土层时采用明挖法施工，在水深>3 m时利用工作平台和导向架辅助，河滩范围内直径2.2 m桩采用≥3 m长钢护筒，填黏性土必须分层夯实;11#主桥墩钻孔桩钢护筒加长到设计钻孔桩的桩顶以下不少于0.5 m，初步设计4 m长钢护筒，要求底脚能够高于地下水位1.5 m。

2.6 桩基护筒控制

公路桥梁桩基需要预先进行分析，利用扩展计算方式明确情况，对负荷承载下的矩形基础比值进行计算，要求结合实际灵活安装不同直径的钢护筒。如预先根据简化的弹性理论法计算出位移情况，在振动锤和钢护筒重力的作用下，获取深基础高承台下的群桩参数，注意周围剪应力变化，最终明确基础底面位置。履带吊吊挂电动或液压振动锤夹持护筒，采取“十”字线交叉的方式进行对位，关注钢护筒插入到预定的深度，浇筑完混凝土后2 h左右开始拔护筒，中心和桩位中心的偏差应≤50 mm，总体抗力平衡公式为：

λT=（Rck+Rfk）/（Fck+Ffk）=1                                           （1）

其中Rck是核心筒承载力;Rfk是框架柱总承载力特征值;Fck是核心筒标准组合值;Ffk是外框架标准组合值，确定不同指数下群桩桩基沉降的量化关系，修正墩基础的参数值，避免护筒出现沉降的情况。

3 公路桥梁工程中钻孔灌注桩施工技术应用

3.1 钻孔灌注桩施工

3.1.1 钢筋笼制作

该工程桩长40～74 m，桩基钢筋笼总长为29～53 m，采用C15混凝土硬化长30 m×宽8 m，模具采用两块长2 m、宽1.5 m、厚1.5 cm钢板制作，两块钢板采用锁扣连接。在钢板半圆内逐一标记出主筋位置，在固定钢板上的锁扣位置安裝主筋，钢板在拼接后形成一封闭的圆，根据所画标志绑扎螺旋筋，加工平台如图1所示。

3.1.2 声测管安装

为确保灌注混凝土声测管不变形，将声测管对称设置在钢筋笼上，桩基主筋钢筋随声测管加长至桩底，在加工钢筋笼时需要加大对声测管的关注力度，要求底节声测管底端用Φ70×4 mm 厚钢板焊接封堵，桩径≤1 500 mm采用3根，桩径>1 500 mm采用4根，呈正方形布置，具体如图2所示。

3.1.3 灌注混凝土

灌注桩混凝土强度等级为水下C35抗硫混凝土，混凝土拌和采用强制式搅拌机拌合，水泥<±2%，砂石料<±3%，控制混凝土配合比及和易性。根据混凝土灌注情况，初凝时间≥12 h，坍落度值控制在180～220 mm。灌注混凝土前必须进行二次清孔，确保混凝土能够连续供应且速度符合施工建设要求，按下式计算：

V=D2（hc+h）+d2h1                                                                       （2）

在该式中V为初灌量，m3;h为导管埋深;hc为导管底口距离孔底的距离，m;h1为压力平衡高度;D为桩直径，m，准确测量混凝土面高度时，应灌至自然地面标高以上2 m，以进一步提高施工效果。

3.2 灌注桩桩基检测

桩基础施工荷载向深处高承载力土层的有效传递，桩顶附加荷载作用下，地基竖向附加应力Q会随之变化，为此需要对桩头检测加大关注，基本单元附加应力的公式为：

Q'z.sr=K'sr                                                      （3）

式中Q'z.sr为应力计算点附加应力，kl为分布阻力，dkl为均化系数，如在设计标注以下应注意处理，保证桩体长度符合要求，且主筋与承台钢筋必须进行绑扎焊接，上述工程在施工后由监理单位进行一次审核，然后委托检测单位开展工作，最后未发现任何违规问题。

3.3 桩基沉降处理

预制管桩考虑安全性及受力的合理性，在沉降处理中需要合理利用水泥浆液进行封堵，让其能够充分渗透到桩基的内部，通过完成填充、挤密提高土体在应用中的承载力。同时，在10#及12#桥墩沉降段的加固施工中，需要将原桩基与新增加桩基连接，在原桩基桩侧面增设钻孔桩，以承台为基础开展施工作业，从而保证钻孔灌注桩受力性能的稳定性。

4 结语

为促进我国公路桥梁工程建设行业发展，结合新疆生产建设兵团第一师十团—十二团大桥项目实例，对当前存在的相关问题进行分析，注重施工准备、深孔桩基施工、灌注钢筋笼控制、桩基荷载控制、护筒埋设控制与桩基护筒控制，结合现状进行优化，在钻孔灌注桩施工中需要结合我国建设标准不断优化和完善施工方案，要求预先从钢筋笼制作、声测管安装、灌注混凝土方面入手，使承载力能够满足后续投入使用需求。未来公路桥梁工程钻孔灌注桩施工，仍然需要强化检测与沉降处理内容，从而避免建设发生风险。

参考文献

[1]施峰雷.公路桥梁工程施工中的钻孔灌注桩技术研究[J].中小企业管理与科技，2019（28）：161-162.

[2]张彦文.钻孔灌注桩施工技术在公路桥梁施工中的应用[J].四川建材，2021（7）：132-133.