桥梁钻孔灌注桩施工技术及质量控制分析

杨 志

(长治市协成公路养护工程有限公司，山西 长治 046000)

1 工程概况

某公路桥梁改建工程位于山西省境内，公路设计荷载为Ⅱ级，等级要求为三级公路，桥梁设计50年基准期，桥面横坡双向2.0%，宽度为(防撞护栏)净-7.5 m+2×0.5 m，安全等级设计标准为一级。目前上部桥梁结构是T梁预制矮型8～8 m，净宽为4 m,桥梁总宽为5 m，下部桥梁结构为桩柱式台、墩，基础采用钻孔灌注桩，桩径长12 m。

根据SQKHJ-ZK01勘探孔显示的地质情况，从上到下依次为圆砾、强风化泥灰岩、中风化泥灰岩、中风化泥岩，桩基地质勘探孔地质分层情况如表1所示。该项目影响水系主要为该河流，近年来最高水位为64.75 m，最低水位为62.395 m，年平均水位为62.7 m。

表1 桩基地质勘探孔地质分层情况

2 钻孔灌注桩施工技术

2.1 护筒埋设

钻孔前，为了确保机械设备能够垂直钻进，避免出现塌孔现象，需提前安设钢护筒。护筒埋设时，利用挖机先将护筒坑挖好，钻孔则采用旋挖机施工，根据桩位所处地质、水文等条件确定护筒长度。护筒顶部应略高一些，确保孔内泥浆面在孔外水位之上。但在施工当中，必须控制好护筒埋设桩位的误差，不得超过5 cm。护筒拆除时，保证灌注桩混凝土强度达到设计规定。

2.2 成孔施工

为了确保钻孔桩施工安全，避免出现塌孔，本工程决定采用泥浆护壁成孔工艺，根据现场地质条件、孔位等准确确定泥浆材料。根据地质勘探结果及桩基的参数，同时考虑钻机的钻进能力和施工效率。采用型号为ZJD-4000回旋钻机作为首桩的主要钻孔设备，其性能参数详见表2。

表2 ZJD-4000回旋钻钻机性能参数表

若所处地质较为复杂，具有较厚覆盖层，护筒下沉难度大，无法到达岩层时，一般可采取PHP泥浆。钻孔时，需控制好钻进速度，不宜太快，还要检测泥浆指标，若指标与规定不符，需及时调整，确保桩基的成孔质量。泥浆的各项指标调整见表3。

2.3 钢筋笼安装

施工人员在钢筋笼的制作过程中，从材料质量入手严格控制施工质量，按照设计图纸明确钢筋规格、长度、直径，本工程所使用的钢筋长度及直径控制在9～5 cm之间。制作完钢筋笼后对现场进行彻底清理， 注意堆放钢筋笼区域需处于整洁干净状

表3 强风化泥灰岩层钻进过程中泥浆性能指标

态，采取平卧方式合理堆放，控制堆放层高低于2或等于2层，验收钢筋笼制作工序施工质量时，先设计标高，再对钢筋笼长度进行检查测量。施工人员操作钢筋笼的安放过程中，采取必要的绑扎措施，落实此环节的标准规范，完成绑扎工作后向运输车内放进钢筋笼，可避免钢筋笼运输时破坏其完整性，通过专业运输车辆进行安全高效运输。钢筋笼到施工现场进行卸载时，施工人员先检查完整性是否良好，将十字钢筋按照每4 m设置1个的标准在场地中进行安放，完成此步骤后，基本上钢筋笼自身形状难以出现较大改变。本工程运输钢筋笼和安装环节，施工人员考虑到钢筋笼吊点处于最大作用力的承载状态，因此采取加固此处箍筋的方法，避免吊点钢筋质量受到影响。

2.4 清孔施工

相比泵吸反循环、气举反循环清孔工艺，正循环清孔工艺成本较低。加上旋挖桩清孔并非一次完成，需进行二次清孔，且第一次清孔对于沉渣厚度并没有太多要求，这种情况下，基于经济性原则，本工程第一次清孔决定采用正循环清孔工艺，以便排除孔内的颗粒物，要求在本次清孔时，将泥浆密度控制在1.1～1.4之间，从而满足施工要求。清孔后的泥浆指标详见表4。

表4 清孔的泥浆性能指标

二次清孔时，泥浆比重应有所下降，可控制在1.1～1.2之间。为了确定二次清孔工艺，本工程对三种不同清孔工艺在孔深15 m左右的I、II桩号的清孔时间和沉渣厚度情况进行了对比分析，对于正循环清孔，I桩的清孔时间为5 h，沉渣厚度为69 mm；II桩的清孔时间为5 h，沉渣厚度为71 mm；对于泵吸反循环清孔，I桩的清孔时间为0.5 h，沉渣厚度为32 mm；II桩的清孔时间为0.5 h，沉渣厚度为30 mm；对于气举反循环清孔：I桩的清孔时间为0.3 h，沉渣厚度为17 mm；II桩的清孔时间为0.3 h，沉渣厚度为16 mm。

从上面的数据可以看出，无论是在清孔时间，抑或是沉渣厚度方面，正循环清孔工艺均比其他两类较差，且在二次清孔沉渣厚度不大于50 mm的规定下，正循环清孔不符合规定要求。基于此，决定从泵吸反循环、气举反循环清孔工艺当中选择，由于气举反循环清孔工艺在清孔时间、沉渣厚度方面更具有优势，最终决定采用气举反循环清孔工艺进行二次清孔。

在二次清孔当中，不仅要确保沉渣厚度符合规定要求，还需要检测泥浆的性能指标，保证始终满足要求，一般来讲，清孔结束时泥浆指标不宜过高，比如，含砂率控制在3%以内，粘度为16～20 s之间。待各项指标均符合规定后，才能进行下一工序施工。

2.5 沉渣检测

在完成清孔作业后，还需进行沉渣厚度检测，在整个检测当中，需保证选取的方法合理、有效，确保沉渣厚度符合规定要求。根据工程实际情况，决定采用吊锤测绳法进行测定。首次测量时，在孔内放入3 kg的测量锤，将锤慢慢放置到沉渣层顶面位置，此时需对沉渣厚度的测量与记录。二次测量时，再次下放测锤直至达到孔底，并做好深度测量与记录。通过两次测量结果的计算，可以得出最终沉渣厚度，经计算，35 cm为本工程沉渣厚度，可达到规定要求。

2.6 混凝土浇筑施工

经检测，二次清孔后，沉渣厚度为35 cm可满足规定要求，此时便可进行水下混凝土浇筑施工。根据施工规定要求，可采用C30水下混凝土进行施工，并做好坍落度控制。浇筑前，还需控制好混凝土导管底部与孔底之间的距离，不得大于30 cm，同时，第一批灌注混凝土导管埋设深度必须超过0.8 m，使用导管前，需提前拼装，并做好水密试验。

根据计算可知，本工程混凝土初灌量为3 m3，按照桩长的实际情况，可能会有略微浮动。在整个灌注过程当中，需精确计算导管的长度，从而确保混凝土的质量，并合理控制导管埋设深度，可控制在2～6 m之间。在水下混凝土浇筑施工当中，必须做好混凝土灌注速度控制，保障水下混凝土的成桩质量。

3 质量控制

3.1 管道阻塞控制

此问题常见于路桥梁工程钻孔灌注桩施工环节，引起阻塞的原因并以单一，包括混凝土离析、混凝土受管道水流作用出现流动异常、导管法兰盘发生漏水现象、混凝土受导管空气间隔作用出现流动异常等，需根据具体原因采取相应的解决策略。比如针对因混凝土自身性能不佳出现离析情况造成的管道阻塞，在处理过程中可通过严格管控混凝土材料进行有力防控。

3.2 钻孔偏斜控制

引起钻孔偏斜的原因主要是钻孔设备自身存在局部弯曲情况、钻头在倾斜角作用下不均匀受力所致。板工程施工单位重视现场施工平整性，保证平稳安装钻机，钻孔作业时加强对钻杆、钻头等相关构件的检查力度，发现弯曲马上调整，针对已经存在的钻孔偏斜情况，严格控制钻孔实际钻进速度，对钻孔进行有效修正。

3.3 钢筋笼上浮控制

现代公路桥梁工程钻孔灌注桩施工中，钢筋笼的使用已经非常普及广泛，一旦发生上浮情况，很容易严重影响工程整体质量，本工程分析了多种钢筋笼上浮的引发原因，包括泥浆过大比重所致等等，在制定防控策略时根据不同原因而行。比如，解决由于过大泥浆比重导致的钢筋空上浮情况，严格规范施工人员测验泥浆性能的程序，在满足施工标准前提下方可进行钢筋笼制作和安放。

3.4 混凝土卡管问题

混凝土卡管的主要原因是施工人员违章操作，没有按照相应的操作规程和施工规范操作。比如浇筑混凝土时，没有做好混凝土搅拌，这不仅会影响混凝土的性能，还会导致导管的气密性不足，从而导致浇筑过程中混凝土堆积堵塞的问题。如果施工人员未能及时解决这类问题，因为混凝土卡在管道中，施工将无法顺利进行。为此，操作者需要取出导管并疏通。如果问题没有得到有效解决，需要停止工作进行检查，并采取具体措施解决。

3.5 断桩问题

在钻孔灌注桩施工技术应用于桥梁工程施工过程中，灌注桩是由砂石结合混凝土等材料浇筑而成，为后期施工进行保障，但由于部分施工人员操作失误等因素，浇筑过程会受到影响而中断，由此增加断桩风险问题出现的概率，会对工程后期施工及运转等方面造成影响。同时，由于部分施工单位管理人员忽视钻孔灌注桩施工技术的重要性，在施工时依旧采用传统技术、工艺，再加之部分器械设备存在老化问题，导致施工过程精度不足，同样会导致断桩问题的出现，从而影响现代桥梁工程正常的施工建设。

4 结束语

综上所述，钻孔灌注桩是公路工程桥梁建设中重要的组成部分。抓好钻孔灌注桩的施工过程控制，能够有效提高钻孔灌注桩的施工质量，增强公路工程桥梁建设的整体施工质量和使用安全。特别是在钻孔桩施工完成后，要做好验收工作，检查钻孔桩施工质量是否达标。如果达标，可以继续后续施工；如果有相应的质量问题，需要处理；如果无法补救，必须重新进行施工。