道路桥梁工程灌注桩施工技术要点研究

覃文武

(广西壮族自治区航务工程处，广西 南宁 530021)

0 引言

灌注桩施工技术具有施工难度较小、施工工程周期较短及成本投入较低等优势，在道路桥梁的施工中被广泛运用。在施工技术开展的整个周期中，需要采用钻孔方式实施灌注桩施工，以便保证道路桥梁工程建设的顺利完成。本文结合实践经验对道路桥梁灌注桩施工的技术要点进行分析。

1 道路桥梁灌注桩施工技术概述

灌注桩施工技术工艺成熟被广泛认可，在工程建设中占据着重要的地位。该技术不受灌注桩孔深的限制，且对于非常复杂的地势同样适用。目前，灌注桩施工技术主要可以分为四种：(1)人工挖孔施工技术，主要由人工开展施工，这对于淤泥地区是显然不适用的，需要进行规避；(2)回旋钻施工技术，该技术成孔的质量一般比较好，固定结实，且不容易受外部环境破坏，但是其技术在复杂地形条件下不能适用；(3)旋挖钻孔技术，此技术成孔速度快，施工效率一般是比较高的。但该项技术在实施前需要投入大量成本对地形进行探测了解及分析，成本较高；(4)冲击钻施工，对于各种地形都是比较适用，成孔的旋转速度一般比较快，但是在成孔过程中会出现大量的泥浆，降低施工的效率。

1.2 灌注桩施工技术的重要性

道路桥梁灌注桩技术伴随着国家的发展也在不断地进步，工程技术人员在历经实践过程中不断总结和探索，成熟的灌注桩施工工艺可以有效降低施工成本，提高施工质量。灌注桩技术大大推动了社会的进步与发展，在现阶段道路桥梁工程项目建设过程中具有举足轻重的作用。

2 道路桥梁灌注桩施工技术的要点分析

本文以某高速公路某大桥桩基施工对道路桥梁灌注桩施工技术的要点进行分析，并提出了施工过程所需要注意的事项。

2.1 项目概况

本桥左线桥梁中心桩号K79+876，桥跨为4×25 m PC连续T梁，桥梁全长107.5 m，平面位于R=4 200的圆曲线路段上，纵断面位于-1.5%下坡段上；右线桥梁中心桩号K79+838.5，桥跨为7×25 m PC连续T梁，桥梁全长182.5 m，平面位于R=4 200的圆曲线路段上，纵断面位于-1.5%下坡段上。上部构造主梁直梁设置，桥面纵横坡通过盖梁、台帽横坡及桥面铺装的厚度共同调整。桥墩采用柱式墩，基础采用灌注桩基础。桥台采用U型台、柱式台。基础采用灌柱桩基础两桥台处设置D-80伸缩缝，分联墩处设置D-160伸缩缝，左幅终点台、右幅起点台处设置L=8 m搭板，左幅起点台、右幅终点台处设置L=5 m搭板。

本桥上跨村道改造路，村道两侧均设置防撞护栏，并在对应的桥跨设置集中排水。本桥位处构造剥蚀丘陵沟谷地貌区，区内丘顶标高约390～410 m，丘顶平缓，丘脊多呈尖棱状，丘陵间凹沟呈枝丫状发育。拟建桥位跨越一小型河沟，河沟宽2～4 m，水深0.2～0.5 m，两侧桥台坡度约25°～35°，坡面多被开垦为阶梯状，为蜜柚种植区。桥址区处构造剥蚀丘陵斜坡地貌区，桥址区未发现新近构造活动迹象，区域稳定性好。桥址区无各种不良地质现象，场地稳定性良好，适宜公路桥梁工程建设。

桥址区环境类型为Ⅱ类。地下水主要包括赋存于岩层风化带中的裂隙水。主要接受大气降水补给，受裂隙开启性及充填物等因素制约，渗透性较差，水量贫乏。桥址区地下水对混凝土结构具微腐蚀性，对混凝土中的钢筋也具有微腐蚀性。

2.2 前期准备工作

各项工序在施工前都应当做好各项准备，才可以保证施工的效率、质量，保证施工人员的安全。施工企业在施工之前对将要施工的地形进行全面的勘查，相关人员需要根据现场的地形作出详细的地形分析报告。对于管道水电及勘查报告等，则应按照施工参数及施工合同的相同规定，选出合适的施工机械设备及建设施工中的各种材料，并做好应对风险的应急方案及各项工作：(1)对钻孔桩位进行确定，提升钻孔的准确率及保障施工项目的顺利进行；(2)若发现钻孔位置处于干旱地区且施工环境的地下水位置位于原地面参照物以下1 m，则应当对地理环境进行填埋处理，全面更换软土，将场地整平；(3)若发现钻孔地区位于坡道，则应将场地弄平整，挖成平坡，以便为钻孔做好充分的准备。

进场后对施工中涉及的工程材料进行现场调查，并结合工程规模和施工进场安排确定仓储数量，选择好的供应商和生产商，落实好材料管理中“源头把关，过程控制”的各个环节。建立工程材料管理台账，记录材料的生产厂家、出厂日期、进场日期、数量、规格、批号及使用部位。材料验收合格后，根据材料的性能和用途合理选择存放场所，规范码放。灌注桩桩基施工材料见表1。

表1 灌注桩桩基施工材料一览表

根据地勘钻孔柱状图资料揭示，全线桥址范围地质分布大致为素填土、粉质黏土、中砂、全风化粉砂岩、强风化砂岩、中风化粉砂岩。借鉴以往类似施工经验，采用SR280RC8-SR型旋挖钻机钻进成孔方式施工。SR280RC8-SR型旋挖钻机工作重量72 t、最大钻孔深度84 m、动力头扭矩285 kN·m。其性能可靠性高、稳定性高、高效率且强入岩，适应地质复杂条件施工。桩基钢筋普遍长度均在30.0 m以上，总重4.5～7.4 t不等。通过比较，为保证吊装高度和重量，选用QY25K型汽车吊，其起吊高度为39 m，起吊重量为25 t，满足要求。其它主要机械设备投入见表2。

表2 拟投入桩基施工设备一览表

注：未进场设备根据现场施工情况选择合适时间进场

2.3 施工准备工作

施工前应平整钻机工作平台，夯填密实。由于采用SR280RC8-SR型旋挖钻机，其自身重量达到90 t以上，为保证钻机安置于密实的平台上，钻孔前应在平台上铺设3 cm厚钢板，避免发生不均匀沉降，造成桩孔倾斜。针对大桥有涉水、临水施工，施工前先要搭设施工平台。平台搭设应先施工围堰，围堰采用“U”型钢板桩围堰，围堰内侧填充黏土，起到隔水效果。拉伸钢板桩选用FSP-IV型，选用Z550液压振动打桩插打，钢板桩长度选择9 m，打入深度不低于桩长1/2。为保证施工平台的整体稳定性，在钢板桩上端头距离顶部20 cm处架设一道横檩，横檩选材采用双拼25B工字钢，同时在施工平台上下游两端将围檩与既有驳岸线内侧钢板桩焊接牢固，以保证整体的稳定性。在桩基础施工的同时，于施工平台铺设3 cm厚钢板，减少局部压力对围堰的冲击，临水一侧加设高1.2 m的钢管围栏(见图1)。

图1 钻孔灌注桩施工立面示意图(单位：m)

图2 混凝土灌注桩施工工艺流程图

2.4 施工流程

钻孔桩施工顺序为：测量定位→制作、埋设护筒→制备泥浆→钻机就位→钻进→清孔→检测→吊装钢筋笼→吊装导管→灌注水下混凝土→开挖基坑、处理桩头→桩基检测。具体的施工工艺见图2，各项工序见表3。

表3 各项工序一览表

图3 泥浆池工作区示意图

2.5 泥浆准备

在灌注施工的过程中，泥浆是一种非常重要的施工材料，需要切实做好泥浆的各项准备工作。桥梁承载力及施工环境的不同对泥浆的需求是不同的。相关专业人员应根据桥梁的各项参数及地形所在地区的气候天气进行一个综合的考量，估量桥梁承载力对泥浆的需求，尽可能符合施工的要求。在泥浆的配置过程中，应按照国家标准用料及标准的流程进行搅拌、加水和使用合格的添加剂等。泥浆配置完成后应进行泥浆成品的检验，成品通过检测之后才可以正式用于桥梁的建筑中。泥浆配备完成，要进行灌注桩的造浆处理，确保泥浆的指标达到实际灌注桩的需求，确保工程质量(见图3和表4)。

表4 泥浆质量指标表

2.6 护筒的埋设

此项工程主要是为灌注桩施工打下扎实的基础。在选择护埋参数时，一定要保证内径不得小于桩径，具体数值要根据钻机类型确定。为确保护埋的质量及施工的质量，护筒埋设的深度要分旱地或浅水、深水、河床软土、淤泥层、河卵石层等分别设置，一定要>150 cm，同时要满足护筒刚度和强度的要求，多节护筒连接时接缝处要牢固、不漏水，筒内连接处无突出物。不同的地形护筒埋设的要求是不一样的，旱地、岸滩、表层土地松软地区是各不相同的，对此专业人员需要根据地形的需要做好护埋的工作，以便达到护筒四周回填黏土，同时做到分层务实。吊放钢筋笼及灌注水下混凝土时不得撞击护筒。

2.7 钻孔

钻孔是灌注桩施工技术的关键工序。在钻孔前，专业的工程师需要对地质层进行各种参数的分析，以便根据考量结果选定合适的钻头、钻进压力、钻速及泥浆比重等。钻孔一旦开始则应持续进行，并时刻保证有相应的人员对此进行监督，以防出现人为或是自然环境的意外因素对工程质量造成影响。对此，钻孔工程需要分班进行，时刻保持对钻孔泥浆与钻机对位情况的检测，及时发现地表层出现意外情况或是其他问题，并得到及时有效的解决。

2.8 清孔

钻孔结束，可以利用电子孔斜仪或检孔器等各种准确合格的仪器对钻孔进行各项参数的检查，在符合相关要求之后则应及时卸下钻孔机，实施清孔的工作，避免出现重新扫孔的问题。钻孔过程中需要对地形进行填埋或扫平等处理的工作后再开发孔洞。在清孔时则需要保证在孔内加入新鲜的泥浆或者清水，以便可以保证孔内水位达到相关的要求。

2.9 钢筋笼的制作及安装

钢筋笼的制造需要统一在钢筋加工场地完成，并且需要对材料进行严格的筛选，切实保证制作材料不仅符合国家的规定，还应当符合地形的需求。钢筋笼制作的每一个步骤都应按照国家的标准流程执行。钢筋笼制作完成之后在下放的过程中一定要对下放速度进行严格控制，不得对孔壁造成损害，否则有可能会造成钢筋笼的变形，进而缩短道路桥梁的使用寿命，更严重的是在投入使用之后会影响人民的生命及财产安全。

2.10 钻孔灌注桩混凝土灌注

主要应做好三个方面的工作：(1)安装导管。在灌注桩施工的过程中，为保证质量的安全一般会选择有厚实度的螺旋丝扣导管。导管在正式投入使用前需要对导管的性能进行检测，并注意做好试拼导管的工作；按照钻孔深度等相关的参数确定导管的拼接长度，注意导管下放的安全，同时注意控制导管与孔底之间的距离。(2)灌注水下混凝土。需要在拆管之前对混凝土面的深度进行检测，以便可以确保导管埋入混凝土面以下约2～6 cm处。浇筑前则是需要确保孔底沉渣厚度符合标准，并且需要将隔水塞放入倒漏斗中，再灌注混凝土，混凝土的量足够则可连续进行浇筑工作。(3)破桩头及桩基的检测。这项工作主要是利用空压机配风镐，由外向内进行。混凝土浇筑合格之后进行桩基的检测，测量标准如下：确保护筒坚实可靠，不出现漏水的情况；钢筋位置固定且结实；灌注水下混凝土时则应确保导管出料口埋于混凝土2 m以上。

3 灌注桩施工过程的质量控制措施

3.1 风险控制

道路桥梁在灌注桩施工的过程中必然会面临各种人为及自然环境造成的风险，在项目施工之前应当做好强化风险的管控工作，将可能出现的风险控制至最低，主要是控制灌注风险。要应对这一风险的出现则需对泥浆的质量进行严格检查，在泥浆的配置过程中切实做好监督检查工作，泥浆搅拌的时间严格按照国家标准执行，并且使用合格的添加剂。在灌注的过程中一定确保是专业的人员进行操作，灌注的速度需要匀速进行，不损害孔壁。现场技术人员应按照相关的施工要求保障自身安全，同时不得做出危害他人的举措。

3.2 注意事项

道路桥梁灌注桩施工过程中是比较容易出现人身伤害的，施工安全管理人员需要事先对相关施工人员做好安全培训工作，每个工程环节都应需要按照规范的流程进行。在钻孔的过程中，根据成孔方式的不同，可以将灌注桩分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩、爆扩灌注桩等。灌注过程中都是需要遵循一定的流程规律实施完成，各个流程之间也是需要紧密地结合。除上述因素，专业施工团队需要不断加强道路桥梁的安全管理。管理人员需要对施工人员的工作进行大力度的管理，保证各个施工队伍在项目开展的过程中听从指挥，人员之间可以做到相互照应，避免出现人员伤害的事件。同时，对于施工过程中出现的事故，相关人员在事后需要对事故进行紧急及系统的应急管理，及时安置受伤害的人员，找出发生事故的原因及可能对施工项目造成的损害，并尽可能将损害降至最低，避免处理不当对施工单位造成不良的影响和此类事件的再次发生。

4 结语

综上所述，道路桥梁施工项目是关乎民生及社会发展的重大事件，相关施工技术人员需要切实做好灌注桩的作业，确保工程质量。笔者通过某高速公路实际案例分析，充分做好灌注桩的准备工作及施工技术指导的工作，对工程进行有力度的监督，以便施工的顺利完成。