市政桥梁工程基础钻孔灌注桩施工技术研究

赵佳康

（秦皇岛市政建设集团有限公司，河北 秦皇岛 066000）

0 引言

随着钻孔灌注桩基础技术在市政技术中的不断应用，钻孔灌注桩基础技术的施工技术日趋成熟。在具体的施工过程中，建筑资源的利用也较高，施工速度比其他技术快。对于技术含量大、规模大的城市桥梁，有利于快速、有序地完成工程，使桥梁基础更加稳定[1]。建设一个项目的成本在一定程度上降低了。与传统施工技术相比，在相同的投资条件下，钻孔技术可以延长工程工期，提高工程质量。

在市政桥梁施工中，应用钻孔灌注桩技术，能够实现与其他施工环节的无缝对接，大大提高了施工工程的整体承载力。此外，在基础土层连接处设置钻孔灌注桩，还能够有效地实现土层与上部桥梁之前的衔接，能够为上部桥梁提供良好的地基承载力，从而进一步加强上部桥梁的安全性能，提高其抗拉强度。

1 市政工程采用钻孔灌注桩技术进行施工

1.1 施工准备与定位

首先，要保证根据地的环境清洁有序，清除根据地的泥沙垃圾，保持地面平整。在施工开始前，必须仔细阅读有关资料，如建筑行业水文地质条件、地下管线布置等，用人工程序确定地下管线的位置信息，确保钻孔深度大于3 m，并保证施工安全，采用钻孔法测量3 m以下的深度，用全站仪等工具确定杆位，用钢丝绳检查杆位纵横坐标，保证钻孔位置与设计杆位偏差大于50 mm。进行骑马桩位置定位和进行日常维护施工效果更佳。

1.2 钻孔护筒埋设

在护筒埋设的过程中，可以采用人工辅助小型挖掘机的作业形式进行施工[2]。需要注意的是，所挖出的圆坑深度必须大于护筒深度的0.3 m～0.5 m，在圆坑直径方面，也应该超过护筒直径的0.4 m～1.0 m。在筒坑挖掘完毕后，需要在坑底填充泥浆并夯实，同时还应该在坑底钻孔的位置进行标记，然后将护筒放到挖好的坑底，然后再用十字线加线坠标出护筒的位置，为了保证护筒中心与坑底中心点相一致，需要不断地对护筒放置位置进行微调[3]。

1.3 泥浆制作

预拌砂浆的泥浆量应该事先进行检测，合理选择，以保证泥浆量是桩混凝土用量的2倍，同时应考虑根据不同地层调整泥浆比重。

1.4 冲击钻进成孔

1.4.1 靠近护筒钻孔

在进行钻孔作业时，应该将密度为1.4～1.5的泥浆填充到护筒内，同时要注意进尺。在护筒刃脚钻孔时，需要采用短冲程钻孔的方法，为刃脚处的坚固提供保障。当钻孔深度超过一定的高度范围后，就可以按照正常冲程根据土壤条件进行作业。

1.4.2 砂岩层的钻孔

泥质砂岩层的钻探应该采用低压锤冲击。应该考虑侧刃的高冲击力。冲击波高度应尽量增大，在不影响设备能力的情况下，尽量用相对密度为1.1～1.2的泥浆填孔。每推进2 m，就需要采集钻孔钻渣，确定土壤类型，保证数据记录要准确，及时清理钻孔，更换泥浆，更换正常的锥体作业。

1.5 验孔与清孔

在探测钻孔时，首先在螺栓孔的顶部绑上测井绳，然后用钢丝慢慢固定螺栓钻孔装置。锚钻到井底后，用米尺量出桩心与钢丝之间的距离，并记录下测井绳读数。利用绳索测定桩基的标高。保证钻进中心平面位置在50 mm以内，倾斜角度大于1%，设计桩孔径大于50 mm且不小于50 mm的设计桩深。

采用平均转速，将污泥比重控制在1.03～1.10，满足胶体率大于98%以上的条件，一般换浆后取3%～5%的试样进行试验，以确定试样在试样区域中的黏度是否小于2%，含砂量是否小于2%。

1.6 钢筋笼制作及下放

对钢筋笼的制作，应参照有关规定进行制作。对于接合部位需要错开的，还应注意同一缝线区内评定断面总断面的不得超过1/2。

钢筋笼吊放步骤有以下7点：1） 应根据孔顶标高在钢筋笼的顶部设置吊筋。2） 在起吊时，要在直径的方向上拴牢吊点，为了避免钢筋笼发生形变，吊起后需要使钢筋笼保持平直状态。3） 在钢筋笼吊装时，对孔要轻放、慢放。如果遇到阻碍，则随起随落，正反旋而下。4） 不高起猛落，用力下坠，以免碰到孔壁造成塌孔。5） 下料时，对孔内水位情况进行时刻监测，如有异常，立即停止施工，检查是否存在塌孔问题。6） 将混凝土垫块绑扎在钢筋笼骨架外侧，垫块应该布置均匀，一般设置8处，垫块之间的间隔2 m，以此来对混凝土保护层厚度进行控制。7） 钢筋笼下降到标高之后，应该检查其是否为中心偏斜。

1.7 安装导管

在安装管道时，要确保管道内部平滑，一致的内径和固定的接口。并且在使用前要进行测试，例如试拼或连接拉力等，并给它编号。装配完毕后应注意，偏差不得超过0.5%，且不得﹥10 cm。

1.8 灌注混凝土

1.8.1 首批封底混凝土

在第一遍混凝土灌注中，需要根据护筒埋深（≥1.0 m）和导管底部填充时的参数进行设定混凝土灌注数量，具体可以通过式（1）进行计算。

式中：V为首批混凝土灌注所需数量，m3；D为桩孔直径，m；H为桩孔底至导管底端间距，0.4 m；H2为导管初次埋置深度，m；d为导管内径，m；h为当桩孔内的混凝土达到埋深H2时管内混凝土柱的要求高度，m，由管外压力来平衡。

在该基础上，对钻孔底部沉降层的地层厚度进行了再测量。如果厚度符合设计要求，应该立即灌注混凝土。

1.8.2 水下混凝土浇灌

水底浇注混凝土时，钢网应放在混凝土储液罐内，防止管路堵塞。在第一次灌装时，将漏斗填满，然后浇注材料，保证第一次灌装完成。在浇注时要避免钻底混凝土脱落，确保灌装结果的准确性，同时要时刻注意管路中混凝土的起落情况及管路内水位的变化，及时安装，以更好的拆除和提升管路。

1.9 泥浆处理与桩基检测

钻孔桩施工过程中会有大量的泥浆产生，为了保持施工区域环境整洁，必须通过污泥分离器处理后，将其运至专用储存场贮存。

2 钻孔灌注桩施工质量控制

质量控制标准见表1。

表1 质量控制标准

3 工程概况

该工程的总长为44.65 km，填方32.87万m3，路基挖路4.21万m3，共有2座大桥、1座小桥、涵洞3道，长、中、短隧1座。其中，桥梁上部为预应力混凝土小箱梁，桩身为单柱式、双柱式桩身及钻孔灌注桩（134根）等，桩身结构为“U”形扩宽肋式桩身和肋式桩身。项目于2015年5月开工，2019年1月正式竣工。

3.1 施工前准备

为钻孔灌注桩基础的施工提供更多的方便，施工单位在施工之前，应该对施工区域的环境、地形、水文以及气候等进行彻底勘察，然后根据勘察结果判断施工方案和图纸是否有缺陷，在方便后期施工的同时，对施工图纸和方案的可行性进行验证分析。严格按照施工要求对现场垃圾、杂草、碎石块等进行全面清理。如果有软土路基，就需要进行加固处理，可以采用强夯技术进行加固；对施工过程中所用设备和材料进行检查，确保二者符合施工要求，减少后期施工因设备或材料停顿或质量下降的可能性；根据施工图纸和方案，明确各桩位的具体位置，做好检查工作，避免放样错误；采用全站仪辅助钻机定位，定位后要用水平尺和定位锤来检查，从而保证后期施工顺利进行，如图1所示。

3.2 护筒制作和埋设

护筒埋设具有确定桩位的作用，一般情况下，护筒内径应大于桩直径，二者之间相差20 cm左右，将护筒高度控制在3 m左右，如果桩所在位置地质条件较差，可以适当增加护筒高度；为了方便泥浆循环，在护筒顶部，需要设置高35 cm，宽18 cm的出浆口，在护筒埋设上，其埋设方式以挖孔模式为主。在孔深达到规定要求后置入护筒，将讲护筒上部位置与地下水位的间距控制在1.6 m左右，用黏土填塞护筒壁与基坑之间的空隙，然后检查桩位，桩位偏差应该＜4 cm，倾斜度为0～1.2%，当护筒埋设位置在水中时，需要使用专业的机械设备将其置入河床，以此来减少在后期钻孔施工中护筒漏浆或塌陷问题的产生概率。

3.3 钻孔施工

在施工之前，要检查钻机是否平滑，各部分是否完好，运转位置是否灵活，润滑油是否充足，确保钻机不会发生塌方和移位。在钻孔前检查无误。具体钻孔作业中，应注意以下几点：控制冲击锤钢丝绳与护筒中间线位置的偏差为0 cm～4.5 cm；冲孔时，在钻孔时，需要每钻2 m的深度就对钻机垂直度进行一次测量，以此保证钻孔过程中的垂直程度，避免过大误差出现，为了便于连续钻孔，需要在钻进过程中做好相关记录，同时要定时检测钻孔泥浆的性能，如有不符合规定的现象，应立即更换；保证护筒底口位置低于水头，2个护筒之间的距离应在50 cm左右。

图1 钻孔灌注桩基础施工流程图

3.4 成孔和清孔

成孔后，就可以进行清孔作业，用34 cm～45 cm的小冲程搅动孔底沉渣。搅拌沉渣后进行第一次清孔，完成时需要提升钻机锤头高度，并将其与孔底间距控制在8 cm～16 cm。该工艺要求泥浆始终处于正循环状态，然后压入纯度较高的泥浆，取代孔洞内的泥浆；在浇注混凝土之前，还要对孔洞内的泥浆进行二次清理，使其泥浆比重为1.00～1.18，含砂率小于1.72%，如图2所示。

图2 循环排渣示意图

3.5 钢筋笼放置

安装钢筋笼前，必须严格地检查钢筋笼的质量、性能等，如有问题，请用吊车吊到指定位置。钢筋笼安装完毕后立即置入孔洞中，应检查其安装位置、水平度和垂直度等，确保钢筋笼底面高程偏差小于50 mm。在达到规范要求后，用2 m左右的加强箍对钢筋笼进行加固处理；此外，还需要合理地设置防浮管，以减少后期灌注施工时钢筋笼出现上浮的可能性。

4 结语

综上所述，结合实际情况，严格管理和控制各施工环节，不断创新和优化市政工程基础工程的施工工艺，是今后市政工程建设和发展的必然趋势。所以对于市政工程关键领域的钻孔灌注桩施工技术，相关部门需要更加重视投资，不断优化投资结构，从而保证市政工程基础工程实现稳步发展。