钻孔灌注桩基础施工技术在高速桥梁工程中的应用

赵金秋

（中铁十九局集团广州工程有限公司，广东广州 510000）

1 工程概况

本桥梁工程全长2252.94 m，为五指山至保亭至海棠湾高速公路工程中K63+160—K75+665.193 标段，占路线总长的18.02%，建设内容包含大桥、中小桥、互通立交及天桥。桥梁工程中，桩基础采用的是钻孔灌注桩，桥墩为柱式墩、花瓶墩，桥台为环保台、柱式台，上部结构以预应力混凝土小箱梁为主，跨径含18 m、20 m、30 m 三种形式。

2 钻孔灌注桩基础的施工要求

钻孔灌注桩是现代桥梁结构体系中的关键组成部分，其具体结构如图1 所示。不同于常规的桩基础，此处所提的钻孔灌注桩基础对骨架、护筒均提出特殊的要求。

（1）骨架。制作成型的钢筋骨架应存放在具有平整性、干燥性、稳定性的地面，并做好铺垫，以免钢筋骨架与地面直接接触。按顺序依次摆放，以便后续可以根据需求及时取用。运输阶段，骨架的保护为重点工作，以免因碰撞而出现变形等异常现象[1]。

（2）护筒。护筒埋设工作中，护筒平面位置、垂直度均要满足要求，同时护筒底脚等部位均要具有足够的防水能力，以便抵御水的侵蚀。

图1 钻孔灌注桩结构

3 钻孔灌注桩基础施工技术的应用要点

高速公路桥梁工程的现场地质条件复杂，含软土、高液限土及花岗岩残积土等，施工期间易发生岩土体崩塌等事故。遇强降雨天气时，易加剧岩土体的滑动，对桥梁的施工质量提出较高的要求。在桩基础施工中，采用的是钻孔灌注桩的方式，以保证基础结构的稳定性，给桥梁后续建设工作的开展创设良好的条件。关于具体的施工内容，做如下分析：

3.1 施工准备

根据设计要求规划施工场地，界定范围，平整该区域，修筑泥浆池、沉淀池，适配全站仪；引入坐标法，精准测定钻孔桩的具体位置，并将预制成型的护筒埋设到位，在周边设置中心定位桩，刷涂红油漆，形成醒目的标记[2]。

3.2 孔口护筒

护筒内径略大于桩径30 cm，同时在护筒周边增设加劲筋，于上端增设1 道溢浆口。孔口护筒采用的是稳定性较好的钢板护筒，板厚8 mm，于顶部以焊接的方法设置加强筋，通过此举提高筒顶的刚度。结合现场作业条件，将其深度控制在1.5 m 以内，顶部超出地面的部分约0.3 m。护筒施工中，加强对其中心的检测，确保其与设计桩基础中心的误差在50 mm 内，倾斜度需在1%以内，否则不满足要求。

3.3 泥浆护壁

根据需求制备泥浆，用于悬浮泥渣以及保护孔壁。泥浆的性能为重点控制对象，需根据现场实际情况合理制备，动态化调整泥浆的比重。在本项目中，原材料选用的是优质黏土或膨润土，也可在此基础上掺入适量小片石；以孔外水位或地下水位为参照基准，要求泥浆始终高出（1～1.5）m。在制备泥浆时，相对密度、黏度等均是关键的控制指标，且各项指标在不同地层条件下的要求不尽相同，需差异化对待，具体如表1 所示。

表1 泥浆性能指标技术要求

3.4 钻孔、清孔及检孔

（1）钻孔。钻孔施工采用的是冲击钻孔的方法，遵循连续作业的原则，钻孔期间定期取碴，用于判断岩层和土层的实际特性，根据所掌握的数据绘制地质柱状图，供分析所用。此外，工程还采用泥浆护壁的方法，以黏土、水、添加剂为主要材料，按特定的配比制备泥浆。在前期准备工作中，已经准确确定开孔位置，因此可根据各孔位有序向下钻进，期间启用泥浆泵，同步循环钻进[3]。

（2）清孔。钻孔期间所产生的杂物将大量堆积至孔内，需做好清孔工作，将孔内沉渣量减小至许可范围内。清孔采用的是二次清孔的方法，首先用钢筋笼检孔器检查，根据所得结果利用掏碴法清理，后续在灌注混凝土前需再次检测孔内沉渣厚度并清理，期间严格控制孔内水位的高度，以免出现坍孔现象。

（3）检孔。经钻孔、清孔后，做全面的质量检查，指标包含孔位、孔深、孔径、垂直度等。

3.5 钢筋笼制安

钢筋笼的体积较大，为便于施工，普遍采取分段制作、统一拼接的方法。钢筋笼制作应由专业人员完成，保证操作的规范性以及最终产品质量的可靠性，例如尺寸精度、焊接质量等均要满足要求。钢筋笼成型且通过质量检验后，将其安装至孔内，此过程中应严格控制垂直度，对准孔位后再缓慢向下放置，且不可出现钢筋笼与孔壁碰撞的情况，否则易加剧钢筋笼的变形。钢筋笼下放到位后，对上端和护筒采取焊接处理措施，以构成完整的整体，消除混凝土上升所产生的顶托力，以免出现钢筋笼上浮的情况。在本项目中，提前将各分段钢筋笼制作成型，用汽车吊吊装入孔，逐段焊接。

3.6 灌注水下混凝土

施工采用的是导管法，导管选用的是Φ219 mm 快速卡口接头导管，在使用前组织水密承压试验和接头抗拉试验，用于分析导管的质量情况。下放导管时，底部预留30 cm 的空隙，确保首批混凝土能够以较快的速度冲下。灌注施工全流程中，用测绳及时测量混凝土面的高程，导管埋入混凝土的深度以（2～6）m 为宜，不可出现断桩等异常现象。桩顶高出设计标高的部分需超过1 m，以便根据实际施工情况适时清理疏松的混凝土，使桩顶混凝土的强度可满足要求。经水下混凝土灌注施工后，做超声波检测，用于判断成桩的质量情况。若对质量问题存在疑问，则进一步钻芯取样，直至给出准确的判断结果为止。

4 钻孔灌注桩的常见问题分析及解决对策

4.1 孔壁坍塌

（1）原因分析：泥浆浓度偏低，护筒埋置深度未满足要求，钻孔作业的速度偏快，施工现场地质条件欠佳等。

（2）解决对策：于松散砂土处组织钻进作业时，应严格控制速度，并制备高黏度的泥浆，以改善护壁效果；随钻进作业的持续推进，应适时补充孔内泥浆。

4.2 卡钻

（1）原因分析：钻孔的速度过快，岩面发生倾斜现象，存在孤石、溶洞等特殊的地质条件。

（2）解决对策：以施工规范为准，合理钻孔，若钻孔期间遇岩面倾斜的情况或是存在溶洞，需做全面的检查，采取针对性的处理措施。

4.3 孔斜

（1）原因分析：岩面倾斜时，若其存在软硬相间的情况，则容易由于各处的硬度不均衡而出现孔斜问题。

（2）解决对策：吊住钻杆，严格控制钻进速度，向孔内填入适量的片石，先用冲击桩机处理斜面硬层，将该部分冲平后，再启用回转钻机，缓慢钻进。

4.4 断桩

（1）原因分析：混凝土的质量不达标，例如坍落度偏高或偏低，骨料的粒径偏大；灌注施工中未及时提起导管，导致导管堵塞；供料能力不足，导致施工进程被迫中断，间歇时间过长；在提升导管时未控制好导管的姿态，导致其与钢筋笼碰撞，掉落的土体混入混凝土内，影响桩体的成型质量。

（2）解决对策：加强对混凝土的检测，保证其在均匀性、坍落度等方面均可满足要求；浇筑施工中，加强对混凝土顶面高度的测量，经计算后确定埋管深度；按需生产混凝土，提高供应能力；储料斗的体积需与首批灌注混凝土量相同或适当增多。

5 结语

钻孔灌注桩施工技术被广泛应用于桥梁建设中，为充分发挥出钻孔灌注桩的应用优势，工作人员需高度重视钻孔灌注桩的质量问题，视实际施工条件合理应用施工技术，加强质量控制，采取预防措施，以免出现孔壁坍塌、断桩等异常现象。若存在质量问题，则需及时查明成因，做针对性的处理，减小不良影响，尽快恢复至正常施工状态。