钻孔灌注桩施工技术在公路桥梁施工中的应用研究

龙开林

（贵州省公路建设养护集团有限公司,贵州 贵阳 550001）

0 引言

随着公路桥梁建设的发展，钻孔灌注桩施工技术水平越来越高，其在公路桥梁施工中起到了至关重要的作用，可以使公路桥梁的承载能力和稳定性得到持续的加强，从而提高公路桥梁的安全性能。在公路工程中，钻孔灌注技术是一项重要的施工技术，其施工质量对整个结构的影响较大[1]。该技术具有一定的隐蔽特性，在地表或水上进行施工，其施工技术也较常规的方法更为复杂。施工过程中若不进行有效的管理，将会对整个公路桥梁的安全运行产生不利的影响。为防止桥面坍塌等事故的发生，必须对钻孔灌注桩的施工工艺进行科学、合理的应用，并严格按照施工工艺规范和程序，保证施工过程中的每个环节都能有效地完成。

1 钻孔灌注桩施工原则

（1）在对桥梁工程地基进行选型时，应对其地质特征、气候环境等进行深入的分析，并始终坚持合理化、科学化的原则，以保证所制定的工程建设方案的合理性。同时，在具体的施工中，可以依据桥面的结构特性来确定其安全级别，并依据其承载能力的特性，进行相应的设计工作，这样才能使工作的整体质量得到改善。

（2）在具体应用施工工艺时，要根据周围的环境条件，制定合理的施工方案，以改善钻孔灌注桩的施工效果。

（3）在采用钻孔灌注桩施工技术时，要针对现场环境特点，采用相应的工艺技术，制订合理的设计方案。

（4）在公路桥梁工程中，应防止钻孔出现倾斜，并及时清除路面上的杂物，保证道路处于平坦状态。然后搭建施工作业平台，选用合适的工程材料，进行钻孔灌注桩施工，增强技术应用效果。综上所述，钻孔灌注桩能够很好地适应我国桥梁工程的施工工作。

2 钻孔灌注桩在公路桥梁建设中的应用要点

2.1 护筒埋设

在整个钻孔过程中，为了确保所用的桩机设备能保持与地面垂直施工，防止因机械运转冲击而导致钻孔周围土层塌陷等施工事故。一般情况下，护筒的内径要比桩直径大30 cm，防止护筒拉出时出现严重的挂钢筋笼等问题。在埋设护筒时，应确保管身垂直，并使其倾斜误差在1%以内，其最大误差为桩身的1%。同时，在护筒的上部、下部各加钢筋。护筒的埋入深度应超过1.5 m，在安装护筒时，必须在护筒的上端预留溢浆孔，这也是钻孔施工的关键。在安装完毕后，将护筒调整到适当的位置，再用混凝土进行充填，并将其紧固[2]。

2.2 钢筋笼的制作

钢筋笼的制作必须在坚固平坦的地面上进行，然后将钢筋笼运输到工地。为了提高工作效率，一般会将钢筋笼分成多段，然后在工地上采用更加方便的机械装置将钢筋笼连接起来。在实际工程中，钢筋笼通常没有统一的尺寸规范，其长度的计算公式是：有效桩长度+搭接长度+锚固长度。在施工过程中，为了保证钢筋笼的尺寸与所处的孔径相符，采用8 mm的钢筋制作骑马筋，在钢筋笼外侧每间隔2 m环向增加四道定位钢筋，保证钢筋笼在孔中居中且有足够的保护层。

2.3 泥浆准备

泥浆的配制直接关系到桩基与施工的质量，所以在进行泥浆准备工作时，要对各种材料的配比进行严格试验，并对其进行取样，按施工需要记录并进行大量的泥浆搅拌。泥浆的黏性可以用膨润土来提高，其他集料的粒度应按施工场地和土壤的性质来确定。在制作泥浆护壁时，应注意泥浆面高度，以保证泥浆表面高于地下水位1.5 m左右。

2.4 成桩

在清孔完毕后，进行钢筋骨架的安装。导管必须完全居中，与基部间隔约30 cm，并在交界处放置隔水球。在进行混凝土浇注之前，必须掌握准确的混凝土比例，一般要求水灰比在0.5以上，增加混凝土和易性，但不能超过0.6。在浇注之前，对导管进行润滑，以改善混凝土在导管中的流动性，避免出现水泥沉淀、凝结等问题，从而影响工程质量。一般情况下，混凝土的初凝时间约为3 h，对于较大的桩孔和较深的桩基，应加入缓凝剂，以保证其固化质量。

3 钻孔灌注桩基础在公路桥梁工程中的应用

3.1 工程概述

贵州省某跨江大桥，全长580 m，桥面宽30.8 m，设计车速80 km/h，桥体上部为现浇预应力混凝土箱梁，下部为钻孔灌注桩，钻孔桩直径1.8 m，共48根桩。采用钻孔灌注工艺，因现场地质条件复杂，钻孔施工困难，在工程实践中，对钻孔灌注桩的施工工艺提出了更高的要求。

3.2 桥梁钻孔灌注桩施工

3.2.1 施工准备

首先，在施工之前，施工单位要组织施工人员对施工场地进行勘察。勘察的内容主要包括地质、水文条件等，并依据勘察资料编制施工方案和施工技术的试验资料，编制出的施工方案需具备可行性，并附有审查过的图纸。其次，在勘察现场时，应对地下管线、构筑物进行勘察。例如高压线、排水管道、电缆等，对地下构筑物，明确各管线、构筑物的归属，并做好协调搬迁或维护工作，以防止管线、构筑物在施工过程中受到破坏。最后，根据现场勘察情况，制订相应的应急预案，以便在钻孔或地基工程中发生突发事件时，能采取紧急处理措施，使灾害影响降至最小[3]。

3.2.2 埋置护筒

该工程中钻孔灌注桩采用厚10 mm钢板卷的钢护筒，内径为2.1 m。护筒必须具有足够的刚性和强度，并且在连接处不能渗漏，能够经受多次重复使用。护筒按桩位置埋好，并保持竖直。将护筒安装好后，在四周对角埋设钢筋，方便孔桩的定位，并使用经纬仪和钢尺测量护筒中心与桩位中心的误差。一般情况下，护筒的埋入深度应严格控制在进入密实土层以内。如果护筒的基坑土壤质量比较差，或基坑易渗漏，应先进行换土分层夯实，然后再进行护筒安装。当护筒安装就位后，还要对周围进行分层填筑，并对其进行加固。为了防止护筒产生位移，在夯击时，应保证其均匀、对称。在夯击完成后，应对各项技术参数进行重新测试，通过测试确定符合要求后，才能进行下一步的施工。已埋好的护筒，其上部要稍高于地下水位，以防止雨水从地表渗入保护管。

3.2.3 泥浆准备

（1）护筒埋好后，进行泥浆料的配制，并进行泥浆护壁，浆料配制时应结合施工现场地质条件按比例配制。泥浆制备是在泥浆池中进行，将适量的黏土投入池内，然后用机器进行振动搅拌，按需要添加水，延长水泥浆成型时间，并对其各项性能进行测试[4]。

（2）泥浆制好后，其比重为1.1～1.3，泥浆含沙量小于4%。各层所选用的泥浆黏度也有差异，一般底层的黏度为18 s，疏松地层的黏度为25 s，通过机械将配制的泥浆泵入护筒，待注满后即可进行钻孔作业。

3.2.4 成孔

该工程中的钻孔灌注桩主要采用孔内自然造浆，外围拌制泥浆进行补充。在正循环法施工中，由于泥浆上浮缓慢，对钻孔液指标的要求较高，需要充分注意这一问题。在钻孔过程中，每隔2 h就要进行泥浆指标的监测，同时要密切关注土层变化。根据与地质图的对照，合理调整钻孔速度、钻孔压力等技术参数。在钻孔初期，要使用低速挡，以保证刀脚处的粘合牢固，充分发挥护壁的功能；在钻入到护筒底部1 m处后，根据土层情况，按常规速度进行钻孔。钻孔结束后，钻孔与桩底面保持50～80 mm的距离，然后开始启动泥浆泵，使冲洗液在一定的时间内循环。周期结束后启动钻机，将钻头缓缓插入钻孔底，在一定的压力下，再逐渐增加旋转速度和压力，并合理地控制钻速。在常规钻孔时，要合理地调整各种钻孔参数，不要随便改变钻具。在实际使用中，要经常测量钢丝绳的松紧度，并根据现场的地质情况随时进行技术指标的检验。钻孔时，泥浆密度不得大于1.15，黏度为18～22 s。从桩孔中喷出的泥浆浓度不得大于1.30，黏度控制在20～26 s之间。成孔必须一次成型，中间不得有任何停顿，为了确保成孔的顺利进行，必须严格防止设备失效，需要提前在工地准备各种配件。

3.2.5 钢筋笼的制作与安装

（1）成孔后进行钢筋笼的制作和安装，钢筋笼的制作是在加工厂进行，钢筋在加工之前必须检查钢筋的质量和尺寸，不合格的钢筋禁止使用。钢筋的加工按照设计要求进行。钢筋连接部位应采用双面电弧焊接，焊接长度为5 cm，焊在主筋内侧，相邻主筋的搭接长度应大于30 cm，焊缝部位不能有贯通缝，主筋必须达到100%焊接。

（2）将焊接完毕的钢筋笼用平板车运送到工地进行吊装，采用两点吊装方式，第一个吊点设在钢筋笼骨架的下方，第二个吊点设在钢筋笼骨架的中部。钢筋笼的吊点部位用木桩固定，防止在吊装时钢筋笼发生变形。吊起后的钢筋笼在半空中转动，放下时不得强行插入。为了防止钢筋笼的上浮，在吊装完毕后，要对吊装质量进行检验，验收合格后，立即进行清孔和混凝土浇筑[5]。

3.2.6 混凝土灌注

（1）在钻孔灌注桩施工中，混凝土浇筑是最后一步。为了确保注浆质量，该次施工所采用的混凝土坍落度应控制在180～220 mm之间，并在混凝土中加入粉煤灰、缓凝型减水剂，以改善混凝土的和易性。石料的直径为5～30 mm，可防止由于颗粒尺寸过大造成的管内堵塞，经搅拌的混凝土由运输车辆运到工地进行浇筑。

（2）采用导管进行混凝土灌注，并在全过程中持续进行。为了保证第一批混凝土的灌浆量，可以通过测定混凝土上表面到护筒顶部的间距，测定导管的埋设深度，确保导管的埋设深度为4～6 m。在灌浆时边提升导管边放混凝土，在提升导管时要缓慢、均匀地进行，直至浇筑到设计桩顶1 m以上，确保桩头的质量。

（3）在混凝土浇筑期间，现场施工的温度应保持在5～30 ℃，如果工地气温低于5 ℃，可以采用保温措施；如果工地气温超过30 ℃，尽可能在夜间低温时进行浇筑。对于灌浆形成的桩头，必须在承台施工之前凿掉，凿除后的桩头必须密实坚固。

3.3 注意事项

3.3.1 孔壁坍塌

在工程建设中，孔壁坍塌是钻孔过程中的常见问题。孔壁坍塌的主要原因是水分含量高、土壤疏松，而且在钻孔施工中容易发生震动，从而导致孔壁坍塌。针对此类问题，必须严格按照施工方案和程序进行施工，合理地选用护管的埋设方法，保证钻孔施工的正常和平稳进行。同时要确保埋设地的土壤密度，必要时进行换土回填重新钻孔，或用混凝土对坍塌的部位进行填筑，重新钻进。

3.3.2 钻孔变形

通常钻机的安装不够稳定，如果在组装过程中，基准线布置不够合理和精确，都会造成钻头偏移。此外，施工地质突变、施工震动以及一些不可避免的岩石和突变土层，都会造成钻孔主线的倾斜。因此，在进行钻孔施工的过程中，一定要做到钻孔对称。如果钻孔太大或太深，都会影响到钻孔作业的稳定性，从而影响整个工程的效果。另外，在正式开始施工之前，还要对施工设备进行仔细检查，从而确保钻头的工作性能达到施工要求。同时，在进行施工作业时，如遇大块孤立硬岩，应减缓钻孔速度，直至将孤岩碾碎，再加快钻孔速度。为了确保孔桩的倾角完全符合要求，在利用黏土等材料进行回填后，要对钻孔深度和尺寸过大的问题进行处理。

3.3.3 做好技术交底

为了提高施工技术水平，需要加强技术交底，确保项目建设的质量。技术交底是技术人员编制施工流程中的技术要点，技术交底工作是在总工同意后进行。在技术交底后，应清楚自身的工作职责和任务，熟悉并掌握已批复的施工方案，才能确保施工人员的技术水准。

4 结语

随着公路桥梁等交通设施的不断完善，钻孔灌注桩在工程中得到了广泛的应用。在工程建设中，必须全面把握设计意图，对施工方案进行持续的优化与完善，以达到科学合理、技术先进、经济实用的目的。为此，有关技术人员应对钻孔灌注桩的技术进行深入的分析，并加强施工管理，将其与实际情况相结合，合理运用，提高公路桥梁工程的整体质量。