公路软土段钻孔灌注加固技术研究

范文清

（河北建工集团路桥工程有限公司，河北唐山，063600）

本文以位于湖北省荆州市荆江河段沙市河湾的荆州长江公路大桥为例，对公路软土段钻孔灌注加固技术进行分析和研究。荆州长江公路大桥全长4117.6m，由9段不同类型的桥梁段组成。通过对公路软土段钻孔灌注加固技术的应用，以及对大粒径卵石层中深孔桩的施工技术的实践，在荆州长江公路大桥的施工中取得了较为宝贵的实践经验。在国内外有着较高的应用推广价值。

一、工程概况

公路软土段钻孔灌注加固技术一般都会应用在较为复杂的地质情况下。荆州长江公路大桥有着较为复杂的地质状况，其地表覆盖层是第四系松散的堆积层，而地表以下的部分是从粗到细的河流沉积物，该沉积物具有韵律性，其上部是粘性的土质或者是砂性的土质，而中下部则是砂砾还有卵石及角砾土层等，其厚度是130米。下伏基岩是第三系的杂色泥岩、砂岩，其容许的承载力是 160-180kPa，卵石土及角砾土层厚度达到61米，并且有着疏密交替的极为复杂的特点，而且还有较大的孔隙率，透水性强，容许承载力的最大值在 700-800kPa。而卵石的最大粒径也超出我们的想象，达到了53cm*28cm*16cm，只有克服该层复杂地质产生的影响，才能顺利达到实施对于大粒径卵石层的钻孔桩上面的施工，这对于荆州长江公路大桥的施工是极为关键的[1]。

荆州长江公路有着软弱的地基，基岩埋得很深，地理位置也相当的特殊。而为了找到最佳的施工方案，更合理的进行施工，就要对钻孔的设备、泥浆中性能指标、工艺及防患应变的措施进行研究与优化，从技术上改进严重漏浆、踏孔和防汛等，并对该公路中大口径深孔钻孔桩实行优质施工工艺，以更完善的技术来保障公路的质量与安全，缩短工期，节省资金。

二、钻孔灌注加固技术在工程中的应用

（一）钻孔桩试桩试验的方案设置

在试验中选取北滩桥路段，因为其接近桥墩，能达到试验的目的。这个地方地面标高为39.82m，试桩是一根1.5m直径、80m深、砼强度为25MPa的钻孔灌注桩，也是摩擦桩。锚桩是两根有着2m直径、30MPa的钻孔桩，对反力梁来说，其是现浇钢筋混凝土的横梁，其在外形尺寸为16.4cm*3cm*5cm，砼强度为 25MPa。在进行钻孔桩施工的过程里工艺上的试验也随之完成。成桩之后进行的是静载试验，这可以通过对试桩中桩顶沉降进行观查和测量，并得出桩身内力分布、桩底应力的测量数据。在这些工作做好之后，需要对锚桩在上拔时的位移和受力情况进行测量及相关的分析，从而对这些数据进行统计和观察，更全面地分析出桩基在单根垂直极限上的合理荷载取值。随后进行的是水平推力上的试验，这要观察测量的也是试桩的水平上的位移，以及桩身弯矩的分布值，从而得到单桩水平极限荷载的确切数值。最后一个进行的是动力上的试验，这个较之前的试验而言，较为简单，只需对试桩和锚桩在桩身上对其质量进行无损的检测就可以了。

（二）试桩在工艺上的试验

1. 正确选择钻机、钻头

试桩这个工程及其在地质上都具备鲜明的特点，特别是对于深孔直径很大的试桩其穿过厚卵石层这个过程是极具特点的。通过对之前施工经验的良好结合，便可以进行正确的钻机型的选择。而郑州产的 Q1250型的钻机是较好的选择，当然在钻头上也存在差别，有笼式钻头和牙轮钻头两种类型。

在实施试桩钻孔技术时，要充分了解牙轮钻头，这种钻头其特殊之处在于是把普通的滚齿牙轮钻头作为基础并对其进行适当的改进，让钻头在钻孔的时候形成牙轮磨损较为均匀，并能够很好地对较大块头的砾石和卵石进行破碎，当然其在钻机钻孔中也表现得较为平稳[2]。缺点是因为其单排的碴管在排渣方面表现出的效果并不是很理想，由此便会在进行气举反循环的施工时造成钻杆在内径上偏小，使成孔的速度也会受到影响。

2. 进行成桩施工

首先制作钢筋笼，由于其试桩钢筋要达到61m的长度，要形成双层的结构，其还有由32根无缝钢管做成的布设预应力筋管道，这样其重量可想而知很重了。为此，要通过将其分成7节段来现场进行预制吊装，其最重的节段也达到了8.2t。

进行钢筋笼吊装，需要对轨道进行成形，这是在预制的过程中完成的。用卷扬机来进行牵引，并顺着轨道滑移来到达孔位的附近。接着便是用 60t的起重龙门吊来进行骨架上端的提调，而其下端可以用16t的吊车[3]。还要注意的是在吊点处要进行稳定性的加强处理，这里所用到的是型钢和加劲钢板箍材料。

钢筋笼下井的工作要做的是在龙门吊和吊车进行作业的配合时，等到钢筋笼渐渐由水平变为垂直之后，松下端吊点，让龙门进行骨架下井的控制。并按照设计及规范上的搭建要求，对上下两节进行长度的焊接。而在下井的时候，需要 4台电焊机来共同完成操作过程。

水下砼灌注的完成也是很重要的一个过程，在成孔后进行清孔的操作之后，还要进行沉淀厚度的二次检查，如果其符合要求就可以进行砼的灌注。在运用上试桩 25号砼和锚桩 30号砼也都是运用的泵送砼的技术。

（三）检验试桩施工质量上得出结论

其主要是对成孔和成桩进行检测。在成桩质量检测上可以采用声波透射法、低应变反射波法以及高应变动力测试法来进行检测，在结果上可以表明，桩身砼其结构完整，是I类桩的质量等级，桩的极限承载力达到了64MN。

三、主墩基础的施工

在进行施工平台的搭设时要进行钢管桩与贝雷桁架片的利用。对钻机的选择是很重要的，对于主墩桩基的钻孔，这采用的是 QJ250型钻机和 KP3500型钻机。而后来发现 QJ250型钻机钻杆直径过小，并且没有足够的刚度，其成本过大，所以用2台KP3500型钻机可以极为顺利的完成这个过程。

泥浆是用水、粘土、碱料和钠质膨润土等作为原料进行制作。粘土朔性指数是 18-20，其有着较强的造浆能力[4]。在施工过程中可以表明在泥浆的浓度超过1.12时，其气举反循环钻孔时，出喳在效率上较为低；而当其浓度小于 1.07时，会表现出护壁效果差，漏浆很容易出现。在不一样的地质情况下，钻孔方式对泥浆也会进行不同的技术上的指标控制。

泥浆要保障储备量的同时，还要在施工中注意造浆池的专门化布置，进行1台GPS150型钻机的配备造浆。造浆池和排碴池要分开来布置，这样可以保障施工孔位的同步相连通。

对于地质覆盖层则采用较为普通的四翼笼式的钻头，卵石及砾石层需要运用牙轮钻头。而大粒径卵石层的处理，适合使用自行研制的改进版的对称双排碴管组合的牙轮钻头。牙轮钻头具有较高的科研含量，并具有推广应用价值[5]。

在钻孔的过程中，对于不同的部位采用的技术也是不一样的，对于覆盖层其可以使用正循环钻孔技术，而气举反循环则应用于砾石卵石层，这样更有助于操作，工程专业技术人员可以通过控制钻孔进度和机械运转上的状况以保障钻孔的质量[6]。具体体现在三个方面：一是钻孔倾斜的控制，需要经常检查钻头的牙轮磨损情况及对称状况；二是预防堵管的发生。保证大卵石能被破碎，不会造成大块钻碴无法排出而停止送气；三是漏浆的预防和处理。这种情况要在护筒内进行膨润土、锯末的适当投放，来进行孔壁孔隙的及时填充，使泥浆拥有足够的泥浆储备，并适当降低孔内水头。

四、结语

钻孔灌注桩施工在公路上的应用，取得了很大的成功，这离不开试桩工作不断的总结和提高，钻机钻头的研制和选择，以及技术人员对于钻孔灌注技术的不断探索，也正是由于这些努力，形成了一套后层大粒径卵石层下钻孔的施工经验，使得对称双排碴管组合牙轮钻头在研制中取得了成功。通过荆州长江公路大桥上钻孔灌注桩施工中的实践，凸显出了钻孔灌注加固技术所带来的良好的经济和社会效益，这也为在相似的地质条件下进行深孔大直径桩基的设计和施工技术提供了极为宝贵和有意义的实践经验。

[1]郑卫平.谈告诉公路钻孔灌注桩施工技术[J].山西建筑，2013，5（13）：35-37.

[2]班小丰.公路桥梁钻孔灌注桩施工技术[J].交通世界，2013，3（12）：29-36.

[3]沈洪.谈公路工程钻孔灌注桩施工技术与应用[J].黑龙江科技信息，2013，9（35）：53-56.

[4]朱伟胜.浅议公路桥梁钻孔灌注桩施工技术[J].城市建筑，2013，6（22）：12-15.

[5]刘阳.对钻孔灌注技术质量的深入分析[J].科技创新与应用，2013，2（22）：32-39.

[6]陈传胜.钻孔灌注技术在公路桥梁施工中的应用[J].科技与企业，2013，7（22）：66-69.