市政工程中钻孔灌注桩施工技术研究

杨详建+张广志

【摘 要】目前在市政工程建设中钻孔灌注桩技术应用较为广泛，可以有效的提高地基部分的承载能力，防止发生沉降。在灌注桩施工中会受到各种因素的影响，不利于施工质量的控制。因此，本文结合以往施工经验对影响钻孔灌注桩质量的几个因素进行了分析，并提出技术控制方法，为同类工程施工提供参考。

【关键词】市政工程；钻孔灌注桩；影响因素；施工

随着市政工程建设的不断发展，桩基在桥梁工程中得到越来越广泛的应用，其中钻孔灌注桩因其承载力高、稳定性好、沉降均匀且沉降量小、施工噪声低等优点，被广泛应用在各类桥梁工程建设中。钻孔灌注柱是采用不同的钻孔方法，在地层中按要求形成一定形状断面的井孔，达到设计标高后，将钢筋骨架吊入井孔中，再灌注混凝土（有地下水时灌注水下混凝土），成为桩基础的一种工艺[1-2]。

一、钻孔灌注桩施工质量影响因素

根据以往市政项目的设计及现场服务施工的经验教训，初步归纳出以下八个钻孔灌注桩的质量影响因素：

1.钻孔桩的垂直度：根据规范要求，钻孔灌注桩成孔的垂直倾斜度不得超过1%。

2.钻孔的深度：孔深是直接影响钻孔灌注桩承载力大小的决定性条件。

3.钻孔的直径：钻孔的直径将直接影响桩的截面面积与成孔的大小，进而影响钻孔桩的承载力与钢筋笼保护层厚度，因而影响钻孔桩的质量。

4.泥浆：孔壁稳定的关键取决于泥浆的粘度，影响桩侧摩阻力大小的关键取决于泥浆的比重。

5.桩底沉渣：钻孔灌注桩承载力的大小与桩底沉渣的多少密不可分。对于端承型钻孔灌注桩，规范规定桩底沉渣厚度≤100mm；摩擦型钻孔灌注桩，规范规定桩底沉渣厚度≤300mm。

6.制作与吊装钢筋笼：钢筋笼是钻孔灌注桩的主体，其质量直接影响钻孔灌注桩的承载力。

7.灌注混凝土：灌注混凝土是钻孔桩施工过程中极其关键的一道工序，灌注混凝土质量将直接影响成桩的质量。

8.桩头质量：桩头的质量，主要取决于最后一次灌注混凝土的量，为保证桩头的质量，规范规定最后一次灌注混凝土的量必须高于设计标高50mm～100mm。

二、钻孔灌注桩的质量控制

（一）施工机具的选择

选取钻孔桩施工机具时，应根据地质情况、设计桩长、桩径以及施工条件同时兼顾施工工期、经济成本等对工程的影响综合选择：

1.根据工程项目所处的地质水文条件，选取合适的钻机功率和类型，以保证钻机扭矩足够大，成桩过程顺利无阻。

2.不应选取较小的钻杆直径，以避免当钻杆在承受压力时容易产生弯曲变形，进而造成孔壁不垂直；且钻孔太窄不满足设计要求，也会导致桩底残余大量的沉渣，难以保证成桩的质量。

3.导管的直径，应根据桩体的容积与规范来合理选取。一般应使导管的外径不小于钢筋笼直径的0.1m，灌注混凝土时，要保证导管距浇筑面大约0.5m，并保证导管接头严密。

（二）桩机就位

樁机安装定位的原则，一是确定钻桩位在工程场地平面的准确位置，二是确保钻孔垂直以满足设计要求。钻孔桩施工前，必须作好施工场地整平和“三通一路”就绪，其次应建立测量的平面控制网和高程控制网，然后利用经纬仪或者全站仪准确确定出施工桩位在平面中的位置，并对桩位进行复核，以保证精准偏差在可控范围内。

（三）泥浆制备与使用

泥浆对孔壁的稳定性非常重要，控制泥浆在合理范围内可以有效地防止孔壁坍塌，还可以为机具的润滑和冷却提供便利。泥浆最重要的三大指标是比重、粘度与砂率[3]，因此，要想制备满足成孔所需要的泥浆，必须使其三大指标在合理的范围内，即应将泥浆比重控制在1.0～1.15的范围内，泥浆粘度为18～22s，泥浆的砂率≤4%。制备泥浆的材料包含水、粘土（或膨润土）和添加剂等，然后按照适当的比例混合制备而成。

（四）钻进过程控制

1.把握稳中求快的基本原则，避免孔壁坍塌等事故。

2.根据地层的位置与钻进速度，调整钻进过程中的泥浆循环量，从而控制进尺速度与泥浆的粘度比重。

3.在钻进的过程中，要及时排渣、提钻、除土，以保证泥浆比重和粘度在合理的范围内。

4.终孔阶段，必须复检钻孔的直径、钻孔的深度、孔壁的倾斜度等，满足终孔要求后，方可进行终孔。

（五）清孔

1.清孔的目的首先使孔底、孔壁干净无沉渣，进而使灌注的混凝土与孔壁岩土体完美接合，是确保成桩质量的关键步骤。

2.当钻孔达到设计标高后，应对孔径、孔深、孔位、垂直度等进行检查，确认钻孔合格后，应立即進行清孔工作。

3.清孔应满足以下标准：孔内排出或抽出的泥浆手摸无2～3m m颗粒，泥浆比重≤1.1，含砂率小于2%，黏度17～20s，严禁采用加深钻孔深度的方法代替清孔。

4.待清孔达到设计标准后，应尽快吊装下沉钢筋笼，并同时进行水下灌注混凝土。在浇注混凝土之前，应采用射水或射风的方式对桩底或桩壁进行3～5min的沉淀物清除，其目的为将孔底的沉渣翻动上浮，以保证成桩质量无缺选，射水或射风压力不应大于0.05Mpa。

（六）钢筋笼

1.钢筋笼在钻孔桩中主要承受拉应力，规范中明确指出，必须选用热扎型钢筋制作钻孔桩的钢筋笼。

2.在制作钢筋笼时，必须严格遵循设计要求，主筋的位置用钢筋定位支架控制等分距离，钢筋的接头必须设置在弯矩或者剪力为零处。

3.为保证钢筋笼的最小保护层厚度满足设计要求，钻杆的直径与钻头的质量必须符合相关规范要求，主要为制作钢筋笼的主筋的长度不应大于9m，超过时要将钢筋在受力较小处截断。

4.钢筋在起吊、运输、下沉的过程中，要防止其發生较大变形；在灌注混凝土时，要保证混凝土浇注面的标高与导管的埋置深度，严禁因浮笼问题将导管拨出混凝土面。

（七）水下灌注混凝土

水下灌注混凝土是采用竖直的导管、利用混凝土自重、在水下进行灌注混凝土的施工工艺，其所用的各种材料（包括水泥、砂子、石子、水与外加剂等）除符合相应规范规定外，一般还应符合下述要求：

1.混凝土的初凝时间：为保证水下灌注混凝土的质量满足设计要求，应确保灌注混凝土的初凝时间大于或等于设计混凝土初凝时间的2倍。

2.混凝土的工作性：水下灌注混凝土要求混凝土具有良好的流动性，含砂率控制在40～50%之间，宜选用≤38mm的卵石作为粗骨料，水灰比应控制在0.4～0.6范围内，塌落度在18cm-20cm范围内，并可在混凝土中掺入缓凝、塑化等外加剂。

3.在水下灌注混凝土前，必须检查钢筋笼与钻孔的中心位置是否准确，桩底沉渣的厚度与泥浆的三大指标等是否满足设计要求，在灌注第一次混凝土之前，应先配制0.1～0.3m3水泥砂浆，并放入灌注混凝土的导管与漏斗中。

4.埋管的深度一般应根据灌注混凝土的速率控制在2～6m的范围之内，当观察到泥浆不再从钻孔内冒出时，应立即将导管缓慢提升0.5～1.0m，然后再进行水下灌注混凝土。

5.为确保灌注桩顶质量，应控制最后一次灌注混凝土的方量，使其灌注量高于桩顶设计标高不小于500mm，桩顶混凝土强度达到设计强度的70%时，将其浮浆面凿除。

三、结束语

钻孔灌注桩是市政桥梁桩基施工中的重要环节，其质量对工程稳定性有直接影响，因此，在钻孔桩的整个施工过程中，必须严格遵照相关施工规范要求，并确保各类施工材料符合相应质量要求；为保证钻孔桩的施工质量，必须加强现场管理人员的责任心，以防为主，以控为纲，对桩基的各个施工环节要充分重视，并精心施工，以避免各类施工质量事故。

参考文献：

[1]丁健伟.公路桥梁施工中钻孔灌注桩质量控制探析[J].江西建材，2016，03：194+197.

[2]叶志峰.市政桥梁工程的基础钻孔灌注桩施工技术探究[J].江西建材，2016，17：156+159.

[3]焦洋，牟春龙.探讨桥梁工程基础钻孔灌注桩施工技术[J].科技视界，2015，06：79+237.endprint