市政桥梁钻孔灌注桩基础施工分析探讨

郝付东

摘 要：近年来，随着经济社会的不断发展，桥梁技术在不断的发展和更新，然而在桥梁施工建设过程中，桥梁桩基础是整个桥梁的关键组成部分，稳定夯实的桥梁桩基础对整座桥梁起到了十分重要的支撑作用，桥梁桩基础的质量好坏对整座桥梁的工程质量具有十分密切的影响。为此，本文从桥梁桩基础钻孔灌注桩的施工准备、钻进成孔、清孔、灌注水下砼等几个方面详细分析了桥梁桩基础钻孔灌注桩施工的相关技术，以供广大同仁参考借鉴。

关键词：钻孔灌注桩；桩基础；施工技术

引 言：

桩基础是一种历史悠久而应用广泛的深基础形式。近年来，随着工程建设和现代技术的发展，桩的类型和成桩工艺、桩的承载力与桩基础的应用更加广泛，更具有生命力。尤其在桥梁工程中，由于桩基础具有较好的适应性，被广泛应用。

1、钻孔灌注桩及适用条件

钻孔灌注桩是用钻孔机械在土中钻进，边破碎土体边出土渣而成孔，然后在孔内放入钢筋骨架，灌注混凝土而形成的桩。钻孔灌注桩的特点是施工设备简单、操作方便，适应于各种砂性土、粘性土，也适用于碎、卵石类土层和岩层。但对淤泥以及可能发生流沙或承压水的地基，施工较困难，施工前应做试桩并取得经验。总之，灌注桩具有如下优点：

1.1施工过程没有大的噪声和震动；

1.2可以根据土层分布情况任意变化桩长；

1.3可以穿过各种软、硬夹层，将桩端置于坚硬的土层和嵌入基岩；

1.4桩身钢筋可根据荷载及荷载沿深度的传递特征，以及土层的变化配置。

2、桥梁桩基础钻孔灌注桩施工的前期准备工作

2.1场地及机具选择

选择一块平整开阔的施工场地，对钻孔灌注桩来说显得十分重要，以便安装钻机。若桥位1到4#墩位于水中，且水深常年在4到6m左右，需要利用土袋围堰筑岛，随后用砂性土修筑一条E形岛，（长约80m，顶宽约9m）努力壓实。平台要高于长年最高水位1.5m，在外部按1：1.5的比例放坡填土并用编织袋装砂性土进行填筑，以免砂土被冲刷，然后在1#台和2#台之间留一条5m宽的泄水渠道。目前，施工常用的钻孔器具主要有旋转钻、冲击钻、冲抓钻三种。

2.2安装钻机

安装钻机是施工准备工作的最关键的一步，钻机成孔中心应对准桩位中心，保持钻机平稳，在钻机安装后，需要仔细测量放样，且钻机底座应用枕木垫实塞进。

2.3埋置护筒

埋置护筒是施工准备工作的重点环节之一，要切实采用钢板制作的护筒，该护筒要耐用、坚固、不变形不漏水，装卸方便并且能重复使用，这样才能满足施工要求。在埋置护筒时应使护筒直径为1.5m，每节护筒长度不超过2.5m，护筒平面位置埋设要相当准确，偏差保持在50mm以内，护筒顶部标高至少要高出地下水位和施工水位1.6～2.5m，护筒顶要高出地面0.2～0.5m，护筒埋置深度至少要超过3m。

2.4制备泥浆

修建泥浆池是桥桩基钻孔灌注桩施工中的必要步骤，最好要使用优质纯粘土或膨润土，以保证泥浆的优良性能。倘若桥桩基处于卵石及岩层中，可以考虑使用比重在1.1—1.4之间的泥浆，该泥浆粘度在22—30Pa/S之间，含砂率要小4%。在具体的钻孔过程中，泥浆能够在孔内产生较大的静水压力，能有效防止塌孔，加之泥浆不断向孔外土层渗透，使得孔壁表面形成一层胶泥。因此，具有良好的护壁作用，泥浆又及时阻断孔外水流，最终起到稳定孔内水位的作用。

3、钻孔

目前，我国多采用旋转钻进成孔法，利用钻具旋转切削土体钻进，并同时采用循环泥浆的方法护壁排渣。

3.1正循环，即在钻进的同时，泥浆泵将泥浆压进泥浆笼头，通过钻杆中心从钻头喷入钻孔内，泥浆挟带钻渣沿钻孔上升，从护筒顶部排浆孔排出至沉淀池，钻渣沉积到沉淀池而泥浆仍进入泥浆池循环使用。正循环成孔设备简单，操作方便，工艺成熟，但是当桩径较大时，钻杆与孔壁间的环形断面较大，泥浆循环时反流速度低，排渣能力弱。

3.2反循环，泥浆从钻孔与孔壁间的环状间隙流入孔内，来冷却钻头并携带沉渣由钻杆内腔返回地面的一种钻进工艺。反循环成孔效率高，但是排除较大钻渣的能力较弱。

4、清孔

清孔目的是除去孔底沉淀的钻渣和泥浆，以保证灌注的钢筋混凝土质量，确保桩的承载力。清孔的方法有：抽浆清孔、掏渣清孔、换浆清孔等。

4.1抽浆清孔，用空气吸泥机吸出含钻渣的泥浆而达到清孔的目的，这种方法适用于孔壁不易坍塌，各种钻孔方法的端承桩和摩擦桩。

4.2掏渣清孔，用掏渣筒掏清孔内粗粒钻渣，适用于冲抓、冲击成孔的摩擦桩。

4.3换浆成孔，正反循环钻机可在钻孔完成后不停钻、不进尺，继续循环换浆清渣，直至达到清理泥浆的要求。它适用于各类土层的摩擦桩。

5、灌注水下混凝土

目前我国多采用直升导管法灌注水下混凝土。将导管居中插入到离孔0.30-0.40m（不能插入孔底沉积的泥浆中），导管上口接漏斗，在接口处设隔水栓，以隔绝混凝土与导管内的水的接触。在漏斗中存备足够数量的混凝土后，放开隔水栓使漏斗中存备的混凝土连通隔水栓向孔底猛落，将导管内水挤出，混凝土沿导管下落至孔底堆积，并使导管埋在混凝土内，此后向导管连续灌注混凝土。导管下口埋入孔内混凝土1-1.5.m深，以保证钻孔内的水不可能重新流入导管。随着混凝土不断由漏斗、导管灌入孔内，钻孔内灌注的混凝土及其上面的水或泥浆不断被顶托升高，相应的不断提升导管和拆除导管，直至灌注混凝土完毕。

最后一节漏斗顶端应比桩顶（桩顶在水面以下时应比水面）高出至少3m，以保证在灌注最后部分混凝土时，管内混凝土能满足顶托管外混凝土及其上面的水或泥浆重力的需要。

6、钻孔过程中容易发生质量问题和处理方法

在钻孔过程中应防止塌孔、孔形扭歪或孔偏斜，甚至把钻头掉进孔内等。

6.1塌孔，在成孔过程或成孔后，有时在排除的泥浆中不断产生气泡，有时护筒内的水位突然下降，这是塌孔的迹象。如发生塌孔，应探明塌孔位置，将砂和粘土的混合物回填到塌孔位置1-2m，如塌孔严重，应全部回填，等回填物沉积密实后再重新钻孔。

6.2缩孔，缩孔是孔径小于设计孔径的现象，是由于塑性土膨胀造成的，处理时可反复扫孔，以扩大孔径。

6.3斜孔，桩孔成孔后发现较大垂直偏差，是由于护筒倾斜和位移、钻孔不垂直、钻头导向部分太短、导向性差、土质软硬不一或遇上孤石等原因造成。斜孔会影响桩基质量，并造成施工上的困难。处理时，可在偏斜处吊放钻头，上下反复扫孔，直至把孔位校直；或者在偏斜处回填砂粘土，待沉积密实后再钻。

7、灌注水下混凝土注意事项

灌注水下混凝土是钻孔灌注桩施工最后一道关键性的工序，施工中应注意以下几点：

（1）混凝土拌合必须均匀，防止混凝土离析而发生卡管事故；

（2）灌注混凝土必须连续作业，一气呵成，避免任何原因的中断；

（3）在灌注过程中，要随时测量和记录孔内混凝土灌注高程和导管入孔长度，提升导管时控制和保证导管埋入混凝土面内有3～5m深度；

（4）灌注的桩顶高程应比设计值超灌一定高度，此范围的浮浆和混凝土应凿除，以确保桩顶混凝土质量。超灌高度一般为0.5-1.0m，深桩应酌量增加。

8、结语

总之，我们要充分利用钻孔灌注桩施工技术的优点，切实加强对施工过程的质量控制，以此提高桥梁桩基础的施工质量，保证桥梁工程建设的顺利完成。

参考文献：

[1]彭淑娟.桥梁钻孔灌注桩施工技术和质量控制问题探析[J].应用技术，2016（08）.

[2]李伟明.桥梁灌注桩施工技术探析[J].中国新技术新产品，2015（12）.