道桥施工中应用的钻孔灌注桩技术研究

邹茂良 谢辉

沈阳诚达公路工程有限公司 辽宁 沈阳 110034

1 钻孔灌注桩技术特点

钻孔桩分为以下几个阶段：①使用根据地面特殊特性选择的钻具移除土壤；②通过去除土壤中的粗糙物质来“再生”泥浆（该过程称为“除砂”）；③钢筋笼插入钻孔中；④钻孔充满混凝土。

为防止表面附近的土壤坍塌，建议先插入直径略大于工具直径的同轴套管。套管的实际长度取决于在开挖的前几米土壤中遇到的土壤特性。通常使用钻机的旋转头或连接到维修起重机的液压振动锤将该临时套管打入地面[1]。

2 道桥施工中钻孔灌注桩技术的应用

2.1 挖掘

当在地下水位以下钻探松散的土壤或非常软的黏土时，使用特殊的膨润土或聚合物泥浆来稳定钻孔壁。由于膨润土泥浆与水相比具有更大的比重，其在井壁上可以形成防水层，当这些泥浆在水位以上时施用，有助于使轴防水，防止墙壁遭到破坏。无论是膨润土还是聚合物基钻井泥浆，都是使用特定的高湍流混合设备在现场生产的。使用以下数量的膨润土或聚合物制备浆液：膨润土：每千升水30～70千克；聚合物：每千升水0.5～3千克。

当工作面突然下降时，现场必须持续供应泥浆，如果遇到无黏性，尤其是松散的土壤或地下空腔，泥浆必须具有一定的流变特性，如密度，黏度和含沙量，以便有效稳定钻孔，并且这些参数在工作期间必须定期检查。一旦钻探作业完成，使用特殊的清洁工具清洁钻孔的底部，去除钻孔中的泥浆。将离心泵降到孔的底部并将浆液泵送到称为“除砂器”的特殊设备。在除砂器中，浆液通过一系列振动筛和水力旋流器进行供给，这些振动筛和水力旋流器在将其输送回钻孔之前将其与土壤残余物分离。该过程以连续的周期运行，因此钻孔中的泥浆保持在同一水平。

如果钻井液不能使用，钻孔可由临时套管支撑。前轴可以使用钻机的旋转头（最大15～20米）或连接到维修起重机的液压振动锤将临时套管打入地面。通常，上述技术在深度大于20米时无效，临时套管只能使用称为“套管式振荡器”的特殊液压设备驱动。

2.2 套管支撑

扇形套管用作临时或永久性支撑具有更不稳定土壤条件的钻孔打桩系统。它在钻井阶段使用，可以通过使用钻机或连接到钻机，服务起重机或电源组的振荡器进行安装和抽取。一个大的套管驱动板安装在旋转装置的下方，以连接第一个1.5米的套管部分。其中的土壤通过钻孔工具如螺旋钻或钻孔铲斗移除。使用机械接头连接部分必须达到所需的长度。

在混凝土浇筑阶段，套管分段收回，由打桩机和振荡器提取。节段套管法可应用于地基桩，割桩和连续挡土墙。在岩石或石块的土壤中推荐套管钻井，这些岩石或石块倾向于将钻杆从钻井轴线上移开，从而对其造成严重损害。有两种类型的套管：①临时套管：临时套管用于将钻孔的侧面保留足够长的时间，以便放置流体混凝土。临时套管保持到位，直到混凝土浇筑到足以承受地下和地下水压力的水平。放置混凝土后，套管被移除。②永久性外壳：其名称暗示使用永久性外壳；外壳保持并成为基础的永久部分。

2.3 插入钢筋笼

使用合适容量的维修起重机将钢筋笼插入竖井中。当它降下时，混凝土或塑料垫片被施加到笼子的外部以确保设计的混凝土保护层。为了保证在桩底部有足够的混凝土保护层，笼子被支撑并悬挂在孔底部15～20厘米处。根据要求，可以在内部安装铁管进行非破坏性声波测试。

2.4 浇注混凝土

钢筋笼安装完成后，将一根内径不小于250毫米的导管沿着轴的中心向下降。一般来说，弦线由2或3米长的部分组成，它们相互连接，直到到达距孔底0.3～0.5m处，导管内放入隔水栓，将一个漏斗放置在导管顶部，将首批混凝土倒入漏斗内。混凝土沿着导管流下，灌注首批混凝土必须保证将导管底部以上一米范围内全部充满混凝土。由于两种流体之间的密度差异很大，浆液不会与混凝土混合，而是被迫上升至收集在特殊泥浆坑中的表面，以备再次使用。当混凝土在井眼内上升时，绳索缩短以确保任何时候不超过2～6米的导管浸没在湿混凝土中。当混凝土达到设计高度后，继续浇筑混凝土直至混凝土面高出设计高度1米，停止灌注，拔出导管[2]。

3 道桥施工钻孔灌注桩的注意事项

①泥浆制备注意事项。泥浆可以选择优质黏土或膨润土造浆，正循环钻机钻孔和反循环钻机的入孔泥浆比重分别控制在1.1～1.3和1.05～1.1；泥浆制备过程中需要将砂率控制在4%以内，黏度控制在17～20s，pH不大于6.5。如果原土造浆无法满足施工要求时，可以选择膨润土或高塑性黏土，必要的时候也可以掺入化学制品，从而使泥浆性能得到有效改善。②吊装钢筋笼。在吊运过程中为了避免钢筋笼发生纵横方向的塑性变形，需要提前制定好起吊方法，严禁下端拖地，必要时可以选择措施临时加强刚度。起吊时最好选择两点吊法，第一吊点选定在骨架下部，第二吊点选定在在骨架长度的中点到上三分点之间。先提起第一吊点，待骨架稍提起时，开始同时起吊第二吊点，最终待骨架同地面垂直时停止起吊，检查骨架是否顺直，符合要求后解除第一吊点。③清孔。严禁以加深钻孔深度来代替清孔，并且在终孔后灌注砼前需要进行二次清孔。在起钻前基本清除沉渣后进行第一次清孔，清孔结束时要保证泥浆比重指标低于1.03～1.1的上限要求；二次清孔需要持续砼到场后结束。为了有效提高清孔效率，清孔阶段可以在泥浆泵周围（正循环）或泥浆回流槽内（反循环）用筛网对泥浆携带的细砂进行拦截。④水下混凝土灌注。混凝土灌注过程需要连续进行，待先灌入混凝土满足初凝时间前完成二次混凝土灌注，避免从导管中有先前灌入的混凝土流出而引发断桩现象。保证混凝土灌注在1.5h内灌注完成，避免掺加缓凝剂，从而有效提高混凝土灌注质量。灌注趋于结束时，严禁一次性全部将导管拆除，最好逐节快速拆除，拆除时间最好控制在15min以内。

4 结束语

在道桥施工中，钻孔灌注桩技术具有重要的作用，因此必须做好施工技术的质量控制，做到施工过程的规范性，减少工程风险。本文对道桥施工中钻孔灌注桩技术的应用程序进行了总结，希望能促进道桥工程施工质量的提升。

参考文献

[1] 付春莹.道桥施工中钻孔灌注桩技术的运用[J].科技展望,2015,(15):126.

[2] 刘万军.道桥施工中钻孔灌注桩技术的应用探析[J].科技创新与应用,2015,(19):48.