桥梁施工中钻孔灌注桩技术的应用研究

吕勇平LV Yong-ping

（广州市高速公路有限公司，广州510310）

0 引言

钻孔灌注桩是桥梁下部结构与地基连接的重要形式，钻孔灌注桩的稳定性，将直接对桥梁结构的稳定性有着直接影响，只有夯实桥梁工程质量，提升钻孔灌注桩的施工质量，基于技术视角，强化影响因素、技术要点、注意事项分析，加强工程质量控制，以确保桥梁钻孔灌注桩施工技术得到高效应用。

1 桥梁钻孔灌注桩的技术因素

在桥梁桩孔灌注桩施工中，影响质量的技术因素较多，在施工之前，必须加强对其的重视，以确保桥梁工程桩基质量得到保障。第一，桩基荷载带来的影响，桥梁结构在承受荷载时，不仅有永久荷载，还有可变荷载，在施工中考虑可变荷载的影响，除永久荷载带来影响外，还有偶然荷载也会带来影响。可变荷载受到车辆制动、牵引形成的作用力。偶然荷载则是指自然灾害给钻孔灌注桩带来的影响。桥梁钻孔灌注桩承受的荷载较大。第二，负摩擦力。若钻孔灌注桩周围的地层出现了沉陷，就在地层桩体中出现向下滑动的位移，在位移过程中，位移量大于桩基下沉的位移时，桩基侧土将对钻孔灌注桩形成向下的作用力，这个力就叫作负摩擦力，在施工时精确计算负摩擦力，降低负摩擦力带来的影响。第三，桩的间距也会带来影响，科学确定相邻桩之间的间距，将群桩效应引发的负面影响降低。此外，当桩间距较小时，就会对施工带来障碍，亦或是导致承载力下降，最小间距为桩头直径的3.5 倍。

2 桥梁钻孔灌注桩的技术要点

桥梁钻孔灌注桩施工时，严格按照图1 所示的流程进行施工，以下对其关键环节的技术要点进行分析。

2.1 放样定位 在钻孔灌注桩放样定位时，施工人员加强设计图审核，紧密结合施工图，在施工现场做好桩位坐标计算、复核，将数据上报给测量监理人员，在核准后方能使用。在桩位放样时，加强全站仪的应用，对其放样点位精度有效控制，在钻孔灌注桩中心位置做好相关标示。

2.2 埋设护筒 在完成放样定位之后，护桩埋设，做好放样结果的保护。施工现场护筒用厚钢板制作，采用定位控制桩，对埋设护筒中心位置确定，护筒底部则是标注十字线，将护筒位移之后，对其位置调整，保证其中心与中心孔的位置刚好重合，再到护筒周边均匀回填，确保护筒不倾斜。在完成埋设护筒之后，顶部比施工地面高出30-50cm。注意的是，在放线定位之后和钻孔之前，根据桩位开挖桩孔的表层土，做好护筒的埋设，在护筒的上部设置1 到2 个溢浆孔。护筒采用4 到8mm 厚钢板制作，内径大于钻头直径20cm，利用护筒对桩孔位置进行固定，确保孔口得以保护，避免地面水进入孔内，降低孔内水压力，避免出现塌孔，在钻孔时对钻头方向起到引导作用。

2.3 泥浆制备 在泥浆制备过程中，严格控制泥浆的含沙量和泥浆比重与泥浆粘度。泥浆池采用两个排桩并共用，按照就近布置、兼顾环保原则，采用挖掘机开挖泥浆池和沉淀池，确保泥浆池与沉淀池分开，二者之间相互连通，再到护筒口部位开挖泥浆沟直至沉淀池。泥浆的各项性能指标达标。比如在容易坍塌的地层中，采用相对密度在1.02 到1.06 之间，粘度在16 到20 之间，含砂率不超过4%，打碎制备泥浆所需的粘土，搅拌成浆液之后，在降低成浆时间的同时促进泥浆质量的提升。把粉碎后的粘土投入套管之后，利用冲积锥进行冲击制浆，当粘土冲搅为泥浆时，通过实验确定泥浆配比，以确保性能指标达标。

图1 桥梁钻孔灌注桩工艺流程

2.4 钻孔与清孔作业 在钻孔灌注桩钻进施工过程中，要做到钻进平稳，切勿突然变速，若需发生变速亦不能过快，以预防出现孔壁和护筒被撞击的情况出现，孔口周边存在的安全隐患要清理，确保施工现场的安全。钻孔过程严格控制中线和垂直度，在钻进过程中随时对成孔存在偏斜与否进行检查，并及时纠偏。在清孔作业中，钻孔深度、直径、位置、孔形等均与成桩质量、桩身的曲直有着直接的联系，不仅在钻孔过程中加强对其的观测和监督，在确保钻孔符合设计深度的基础上，根据地质情况判断符合终孔条件，检查其孔位、孔深、孔形、孔径等技术参数。当终孔完成检查达标后，做好孔底清理工作，预防泥浆沉淀导致钻孔坍塌的情况出现。若摩擦桩的孔壁容易出现坍塌，在水下砼灌注之前确保沉渣厚度在30cm 之内，孔壁不容易坍塌的话，沉渣厚度则在20cm 之内。如果是柱桩，在射水或者是在射风之前，确保沉渣厚度在5cm 之内，清孔中采用的钻机不同时则灵活地应用，常见的清孔方法主要有正、反循环旋转钻机清孔与抽渣筒清孔。在抽孔内泥浆时，孔内所抽泥浆的粒径在2mm 以下时方能停止，相对密度不大于1.1，含砂率不大于2%，黏度在17-20s 之间。完成钻孔作业之后，采用钢筋制作的探孔器进行检查，保持外径和桩径一样大，长度是桩径的4-6 倍。在检测过程中，对其进行起吊，保证孔中心、钢丝线所在位置相同，再与钻孔中心对准之后，缓慢下放。只有在上下畅通的情况下，才说明孔径与倾斜度满足质量要求。

2.5 钢筋笼施工要点分析 在钢筋笼施工中，严格按照公路桥涵施工规范，结合实际需求针对性地确定配筋方式。比如在弯矩最大的部位进行配筋作业，或者是将钻孔灌注桩的主筋插入桩底之中。这两种方式结合实际确定。其中，前者比后者具有较强的安全性和合理性，后者比前者具有较强的便利性。在制作钢筋笼时，选取专业的钢筋加工基地进行，确保其制作质量达标，对每个钢筋笼做好编序，将其按照序号摆放，便于后续施工使用。加强对连接钢筋的质量控制，有条件的可采用专用套筒连接，若采用焊接方式连接，必须保证焊接质量，采用双面焊接，搭接长度不小于5 倍钢筋直径。在钢筋笼的下入环节，利用吊车两点起吊的方式，把骨架下端设为首个吊点，骨架中间往上的三分之一处作为其第二吊点，在钢筋笼下放之前在主筋与箍筋上绑扎钢筋砼垫块，将钢筋笼保护层厚度增加，在下放钢筋时，做好下放速度的控制，预防出现孔壁被钢筋笼撞击，确保孔的稳定性得到保障。

2.6 浇筑混凝土 在混凝土浇筑之前和清孔结束之后，安装砼漏斗和隔水胶球，把导管提升距孔底50cm 处，在砼初灌量控制时，要确保埋设导管的80 到130cm 处。在每次浇筑混凝土时，根据规定对坍落度进行测试，对孔口进行随机取样后留置试块，在试块上将桩号和日期以及混凝土的标号等标注后，放入标养室中养护4 周。浇筑至桩顶标高时，大于设计标高50-100cm，每浇筑50m3就要有一组试件，当桩的体积小于50m3时，每根桩都要设置一组试件。当完成混凝土浇筑之后，将吊筋隔断，在空孔部位做好回填，对混凝土的坍落度进行检查。

3 注意事项

掉钻、孔壁坍塌、钻孔偏斜、断桩等技术质量问题是钻孔灌注桩施工中较为常见的问题，须在施工中加以重视，在下列技术问题方面经常忽视，笔者将其进行简要分析。

一是在竖向浇筑混凝土灌注桩时，深度线性的增加导致极限端阻力被增加。加上持力层埋设的深度又直接对桩长度带来影响，在持力层施工时，确保其满足单桩承载力的施工要求，确保安全度，加强对其沉降量的控制，差异沉降与规范要求相符。但是不同的钻孔灌注桩类型在持力层方面的要求也有所不同，加上从持力层好坏也具有相对性，结合实际加强对其的优化和完善。以施工荷载为2000kN 为例，若为钢筋砼预制桩，在硬塑残积土层中就不能采用，若为人孔扩底沉管灌注桩，其在硬塑残积土层中就具有较强的适力，得到的持力层较为理念，在持力层施工时紧密结合施工技术特点，分析其在不同类型的持力层中的成桩可能性。必要时采取人工的方式对持力层所处的状态优化，比如采用强夯法，以及采用灌浆固结等方式，以满足实际需求。二是在配筋质量和布局方式确定时，配筋质量与布局方式将对钻孔灌注桩浇筑质量带来直接影响，在钻孔灌注桩配筋施工过程中，把钻孔灌注桩竖向钢筋从顶部深入最大弯矩部位，预留钻孔灌注桩钢筋锚固的长度，采取此类方式布置，在穿入夹心层时快速又准确，对于钻孔灌注桩施工质量与效率的提升有着十分重要的意义，特别是现在很多桥梁工程在软基中，采取的方式能有效地促进钻孔灌注桩稳定性的提升和优化。三是在抗震施工时，尤其是基础施工，使之达到整体施工的科学性与合理性，在发生地震时能满足抗震的需要在钻孔灌注桩抗震施工时，保证其完整性与合理性，即增强钻孔灌注桩抗震的稳固性，使其布局更加合理。提升其整体抗侧压力，在增强钻孔灌注桩抗震整体抵御能力的基础上避免中心位置出现偏移，确保桥梁整体抗震性得以提升。

4 结语

综上所述，钻孔灌注桩的施工技术问题较多，也是控制技术质量的关键，除了注意掉钻、孔壁坍塌、钻孔偏斜、断桩等技术质量问题，为夯实其质量，在施工中注意其影响因素，做好对其的钻孔、钢筋笼、竖向布置、配筋布置以及抗震等方面的施工工作，强化质量控制，提升施工水平。