浅析公路桥梁钻孔灌注桩的施工及控制技术

张 帅 白露露

尽管钻孔灌注桩在公路桥梁中是关键结构，但在实际施工操作上却是十分方便的。施工单位只需将人员、设备安排到位，然后则可以开始施工。一般单桩施工时间短、承载能力强，在其他工程方面的运用也很广。钻孔灌注桩施工最大的难点在于其属隐蔽工程，施工期间会受到地质水位、天气、机械状况、混凝土供应等因素的影响，这就需要施工人员能控制好施工环节，把握好各方面施工质量，对钻孔灌注桩可能发生的质量事故采取必要的防范策略。

1 工程实例

某桥梁是一座简支梁桥，形式为2跨20 m钢筋混凝土，每台(墩)φ1500桩基8根(共计24根)。设计桩为端承桩，桩尖嵌入中风砂岩层(持力层)大于2 m，桥长19 m～21 m。从现场勘查的情况看，施工现场内各土层界线十分清晰，层厚变化幅度较小，未出现异常地质状况。这一工程整体施工条件简单，地区地下水对混凝土未能造成侵蚀问题。从多个角度考虑之后，决定选择MT-150全护筒钻机成孔。

2 钻孔灌注桩的施工技术

2.1 成孔

1)监理人员对桩轴线检查之后则安排钻孔设备，其通常用吊车配合安装第一节护筒，然后根据结构需要调整。2)结合钻机前部液压装置在钻进粘土层、砂夹石层、强风化砂岩层过程中把其压入护筒，再结合抓斗把护筒内泥土抓出来。考虑到液压装置在进入中风化砂岩层时难以压入护筒，此时可结合冲击锤把孔底岩石击碎，再结合抓斗把泥土抓出。当2号台1号桩钻进并距孔底达4 m之后，孔底岩石则很难击碎了，工程相关部门应在现场勘查商讨，及时制定有效的方案处理，一切施工方案都必须符合工程建造标准要求。

2.2 制作钢筋笼

1)考虑到保证和护筒内径大小相同，此次工程经监理、业主、设计部门共同研究后决定，将墩台桩钢筋笼外径从1390 mm调整为1300 mm，无需钢筋定位，剩下钢筋尺寸则需有效地调整即可。2)把整节钢筋笼制作为需要的形状，这样可以避免焊接过程中出现主筋和骨架筋扭曲问题，不仅要结合地坪，还要制作合适的定位夹具，在焊接完成钢筋温度达到正常温度之后再松开。3)待钢筋笼检查合格之后才能实施吊装。另外，还要选择20 t吊车大小钩完成作业，各自吊一端(大钩吊顶端)，先一同升起，保证了钢筋笼平离地面，然后当其到达相应的位置后再做调整。

2.3 灌注混凝土

1)为了避免钢筋笼上浮，在钢筋笼吊入孔内后必须检查并校对它在顶端的位置并定位。2)试拼导管，在检验水密性达到标准之后，将漏斗底口用砂袋封住，记住要在砂袋上预留一根绳子。使用吊车将导管下入孔内，导管底端离孔底距离40 cm，灌注漏斗底口与孔内水位高度相差4 m～6 m，逐一将导管的长度和根数记录下来。3)第一批灌注混凝土的数量必须满足以下要求:掩埋导管的深度要超过1 m和导管内要留有一定量混凝土，导管埋深应低于 4 m。经过计算得出:Vmin=2.86 m3，Vmax=8.16 m3，在现场实际灌注用量为3 m3～5 m3能轻易满足要求。4)将混凝土坍落度严格控制在18 cm～20 cm之间，先装满漏斗，再将混凝土灌注吊斗装满，将吊斗底口与准漏斗上口相对准，将漏斗底口的砂袋迅速提出，此时快速将漏斗内混凝土注入孔底，在漏斗内留有一定量后，打开吊斗通过漏斗连续注入混凝土，将底部沉渣顶出去。

3 施工中的控制技术

3.1 粘钻或卡钻

3.1.1 原因

1)受到钻头异板阶梯形方齿因素的影响，在正循环螺旋钻头对土层钻井期间，常常会发生粘稠泥浆粘钻等不利现象，使吊装钻进速度与标准情况不一致。2)钻进过程碰到各种杂物，如:碎石，这就会造成孔内形成梅花孔眼，阻碍了钻进的有序进行。3)因钻头尺寸存在差异，导致了最终的钻头卡壁尺寸不达标。

3.1.2 控制技术

1)根据钻头异板阶梯形的具体位置，选择合适的焊粗钢筋头，从而把原先的钻头调整成针刺形钻齿的螺旋形钻头以处理好上卡现象。

2)使用上下提升、摇动、拔移等方案处理上卡问题。当下卡操作无法顺利进行时，则应采用卷扬机提拉外，或者采用千斤顶等设备进一步处理，把各类障碍物彻底清除之后，则能运用梅花孔眼以提升钻井效率，维持钻井过程的顺利进行。

3.2 孔壁坍塌

3.2.1 原因

1)若操作人员在施工中出现失误，如提降钻头冲抓锤、掏渣或下放钢筋笼时碰撞孔壁。

2)护筒没有按照标准埋至密实硬土层以下50 cm～100 cm深度，同时封填土不密实导致漏水松软使筒体不固定。

3)泥浆水位高度达不到标准，在孔壁压力上不足。4)松软砂层的钻进速度过快，且进给深度控制不佳。5)向孔内加水的流速过大，对孔壁造成巨大的冲击。

3.2.2 控制技术

1)施工单位应做好操作人员的专业培训，提升他们钻孔施工的技能。同时根据操作规程详细施工，维持桩机的稳定进行，确保转盘水平符合标准要求。

2)焊接钢筋笼时应维持各节笼体处于标准位置，对前后左右选择垂球吊线定位，下放钢筋笼则选择3根～4根定位护壁钢管，经过这样处理后可避免碰撞孔壁。

3)对粘质土层稳定性强的砂砾土层钻进时，则要选择反循环回转钻机钻进，或者选择清水提高水头(≥2 m)维护孔壁，以保持正常的钻进速度。

4)对于地理位置复杂的区域，施工过程中要保持地下水位与标准状况一致，对于可能出现的异常问题提前处理。若有需要则应添加PHP高粘度泥浆，维持孔壁处于稳定状态后持续进行。

3.3 扩孔及缩孔

3.3.1 原因

1)若施工人员在作业期间没有对泥浆护壁实施牢固处理，造成机械设备作业时出现孔壁坍塌。

2)钻杆中心达不到标准状态，在钻进期间发生失衡现象。

3)缩孔问题造成钻孔难以持续进行，此问题多数是因为钻锤补焊不及时、磨耗后的钻锤直径缩小、地层中夹有软塑土等因素造成。

3.3.2 控制技术

1)在扩孔作业里存在失稳现象后，应不断改变钻孔位置，控制好粘土回填扩孔的操作，这些问题处理之后才能继续作业。

2)对缩孔一般采取上下反复扫孔的方式加大孔径。若孔径调整难度较大时，则应对孔内的杂物清理。

3.4 钻孔偏斜

3.4.1 原因

1)钻孔土层软硬不均，内含大孤石或探头石，导致钻头钻进时局部受阻，不垂直而偏位。

2)钻机架不稳，机件磨耗松动，导架钻杆不垂直。

3)钻孔土层遇到较坚硬的倾斜基岩下卧层。

4)扩孔较大处，钻头摆动偏位。钻杆弯曲或接头不正。

3.4.2 技术控制

1)夯实加固整平钻机架下土基，垫稳方枕木，必要时在桩基定位后在机架管承支座与枕木间加打削尖木楔，确保钻机牢固稳定，另外对导架钻杆的水平和垂直度进行校正，一般采用水平尺检验转盘面是否水平，控制钻杆采用吊线锤校正导架。

2)孔内藏有探头石或孤石时，可采用冲孔机低锤击碎。对于倾斜基岩，可用低标号混凝土(一般用C20)填平待凝固后(为设计强度的80%时)再钻。

3)扩孔较大处，为避免钻头摇摆偏位，拟采用碎石粘土填实重钻。

4 结语

钻孔灌注桩时桥梁工程的重要结构，在施工过程中应掌握好每个环节的控制，确保各部分施工达标后才能继续完成后期施工。

[1]路桥集团第一公路工程局.公路桥涵施工技术规范[M].北京:人民交通出版社，2005.

[2]文德云.公路施工技术[M].北京:人民交通出版社，2004.

[3]陈新梅，王庆柏，杨道敏，等.浅谈钻孔灌注桩施工中常见质量问题的原因及对策[J].治淮，2006(11):26-28.

[4]张振明.桥梁工程大直径嵌岩钻孔灌注桩施工技术探讨[J].山西建筑，2010，36(19):314-315.