钻孔灌注桩在高速公路桥梁工程中的应用

闫 真

（中交西北投资发展有限公司，陕西 西安 710065）

0 引言

钻孔灌注桩在加固桩基、提高工程经济效益等方面均具有显著的应用优势。作为施工单位，需对钻孔灌注桩施工技术有准确的认识，以合理的方式做好钻孔灌注桩的建设工作。

1 工程概况

连霍高速渭南西出入口连接线改造工程朝阳路B型单喇叭互通CYK0+271.366立交桥上部结构为预制箱梁形式，下部基础采用钻孔灌注桩，按照桩径140cm的标准建设，桩长视实际情况调整，最大40m。全桥总长82m，桥面宽30.50m。

2 钻孔施工的主要内容

2.1 测量放样及场地处理

为给后续施工提供基准，需组织测量放样作业，以明确桩基平面位置和高程的具体情况。根据现场情况采取填筑、平整等相关处理措施，形成具有稳定性的钻孔平台，为钻孔成桩施工提供安全可靠的作业空间。结合现场情况，以施工区域内的最高水位为基准，要求顶面高程至少高于该值1.0m。

2.2 钢护筒的制作及埋设

以厚度为8mm的Q235C钢板为基础材料，经卷制后制得钢护筒，顶、底口10cm范围内需加强处理。制作钢护筒时，需在顶部预留300mm×300mm的溢浆孔，并按照对称的原则布设4个吊环，以利于后续的吊装作业。

测放桩位是钢护筒埋设的必要前提，而且在明确桩孔位置后，需在其四周依次布设定位桩，作为钢护筒埋设过程中的校正基准。定位桩采取混凝土桩结构形式，应稳定打入土内。护桩利用混凝土加固，施工期间加强防护，避免结构受损。

通过挖埋法将成型的钢护筒埋设到位，先由人工开挖，待达到特定深度要求后方可埋设钢护筒。为保证钢护筒的稳定性，需根据实际情况调整钢护筒埋设的深度，通常应达到1.5m的埋深要求，超出地下水位线至少1.0m，超出地面部分应达到0.3m或更多。根据前期施工内容可知，钢护筒已经设置有4个吊环，因此可快速起吊。根据需求及时移动钢护筒，利用全站仪检测，确保钢护筒中心竖直线与桩中心线始终维持重合的关系，倾斜度偏差＜1%。待钢护筒埋设位置满足要求，在钢护筒四周回填适量黏土并夯实，以提高钢护筒的稳定性。

2.3 制浆工艺及钻机就位

配置泥浆循环净化系统，按照特定的质量控制标准制浆，具体要求如表1所示。

表1 泥浆性能指标

钻机精准就位，调整钻机姿态，保证其底座完全与地面贴合，顶部利用揽风绳拉紧，确保钻进期间设备可维持稳定的状态，钻机支撑点需与桩位保持合适的安全距离。

钻架位置的调整较为关键，重点考虑钻架吊点中心，该处需与孔位中心共处相同垂线上，否则易出现孔位偏差。卷扬机试运行，分析导向滑轮等各子系统是否可维持正常运行状态。钻进期间应加强对基座的检测，每间隔4h组织1次，以保证钻机不发生沉陷、偏位等异常现象。

2.4 钻进作业

本工程所选择的钻机为冲击式钻机，利用卷扬系统提升冲击锤的上下反复作用，劈裂钻孔中的土石，使得破碎的土石挤入孔壁内部，并利用泥浆悬浮钻渣，实现对新土层（岩层）的冲击；通过正循环的原理排出钻渣，发挥护壁作用；此外，带有钻渣的泥浆净化后可再使用。其中，需注意如下施工要点。

1）钻孔工作量较大，宜分班有序完成。每钻进2m后，均要及时在施工现场捞取渣样，分析具体情况并完整记录数据，将所得结果与地质剖面图对比分析，以此为依据合理调整钻孔作业参数。

2）钢护筒水位下降时，需启用泥浆泵，以便快速抽出泥浆，同时向钢护筒内注入适量新鲜泥浆。对于钢护筒水位升高的情况，需抽出泥浆，并向主泥浆池补充。为确保施工质量和现场的安全性，要求孔内水位应稳定在地下水位上方1.5～2.0m的位置，但还需要参照钢护筒顶面，低于该处0.3m，否则容易串浆。

3）护壁泥浆制备时应加强对相对比重、含砂率等指标的控制，每3h组织1次泥浆性能检测工作，及时判断其浓度、黏度的具体情况。遇石质地层时，需要重点检查孔口浮出的石子钻渣粒径，若实测值为5～8mm，说明施工所用泥浆的浓度合理；反之，若钻渣粒径偏小，表明施工所用的泥浆存在浓度偏低的情况，需补充适量质量达标的泥浆。

4）根据实际土层情况将冲程控制在合理范围。在钻孔作业时，要根据不同的土层情况来控制冲程，通常情况下，坚硬密实的卵石层和漂石类的岩层的最佳冲程为4～5m，最大冲程必须小于6m，从而避免出现卡钻、冲坏孔壁等问题。如果钻孔内的岩层表面有一定起伏，可先加入黏土和小片石，平整表面后再进行钻进作业，以避免出现斜孔和坍孔情况。

在正式进行冲击钻进作业时，要先往钻孔内灌注泥浆，保证护筒刃脚以下2m都覆盖了黏土，接着再选择中冲程模式，上下反复冲击造浆，严格控制冲程，将冲程控制在1～2m，科学配比，保证泥浆相对密度达到1.3。

当冲击锥进尺达到一定深度后，即深度大于钢护筒刃脚2m，可结合地质勘察报告来决定进入淤泥层的相关参数，冲击锤继续选择中冲程模式，严格控制冲程和泥浆配合比，保证冲程小于2m，泥浆相对密度达到1.2。

2.5 检孔

随钻孔作业的逐步推进，达到设计高程后，需全面检查施工质量，涉及钻孔规格（孔径、深度、孔形）、倾斜度及沉渣厚度，需保证投入使用的检孔器等装置具有较高的精度，且需在施工前检验，检孔器外径需与设计孔径等值。

通过钻杆测斜的方式检测垂直度；通过标准锤完成孔底沉渣和孔深两项指标的检测工作。装置方面，测锤以锥形锤较为合适，锤底直径为13～15cm、高为20～22cm，测绳在使用前必须校核，确保测量精度。

2.6 清孔

结束终孔质量检查，并且检查结果合格后，即可进行清孔作业。清孔是为了置换原钻孔内的泥浆，从而减小泥浆的相对密度、黏度等参数。及时清除孔内钻渣，还能够避免钻孔孔底沉淀过厚而影响桩的承载力。此外，清孔作业还能够提高测深的准确性，为灌注水下混凝土奠定良好基础，防止发生断桩等质量事故，提高施工的安全性。

清孔分2个阶段依次完成，可采用换浆法。待钻进深度达到设计要求后，钻头暂不提出，需在距孔底1.5m高度范围内上下移动，期间掺入适量清水，以降低泥浆比重，此环节持续时间约2h。检测泥浆，待各项指标均满足要求后，方可将钻头提出，将经过校核的检孔器置入其中，若检测结果满足要求，可有序将钢筋笼和导管（用于灌注混凝土）埋入其中，进入到第2次清孔环节。

第2次清孔时，应确保导管与孔底紧密接触，盖上闷头，紧密连接泥浆管，在确保无误后启用泥浆泵，经过持续性的泥浆循环后，使沉渣厚度减小至许可范围内。

3 钢筋笼制安

钢筋笼分为2～4个9m长的节段，根据施工要求依次编号，以便运抵现场后可快速接长。

首节钢筋笼稳定置于孔内，将工字钢穿过加劲箍，以便挂住钢筋笼。再吊放第2个钢筋笼节段，通过机械连接的方式将其与首段稳定接合，按照此方式重复操作。需注意的是，钢筋笼下放应遵循缓慢的基本原则，且不可发生偏位现象。

按照上述方法将钢筋笼吊装到位后，需利用预先设置的护桩恢复桩中心，根据检测结果调整钢筋笼，消除偏差后采取焊接固定措施。经检测后，若泥浆性能指标和沉渣厚度均可满足要求，即可进入后续施工环节，否则需再次清孔，直至各方面均达标为止。钢筋笼吊装如图1所示。

图1 钢筋笼吊装

4 水下混凝土浇筑

料斗安装到位后，应在底口处涂抹适量黄油并设置薄膜，随后再通过塞子封堵出料口，保证其具有严密性。由罐车将混凝土运抵现场，待料斗混凝土装满后，取出预先设置的料斗塞子。随着料斗混凝土的持续下落，罐车视实际情况及时投放料，在灌注施工期间需避免料斗漏空现象。

按上述方法连续灌注施工，原则上中途不可停顿，同时应严格控制导管埋置深度，使其稳定在2～6m。施工期间应密切关注桩孔混凝土的实际情况，并以此为依据合理调整导管的埋深。若因特殊情况导致灌注施工中断时，需每隔15min串动1次导管，以达到翻浆的效果。拆管前做全面的检查，根据导管长度展开计算，确定合适的导管埋深控制标准，再进一步确定拆除导管的长度，避免施工期间发生导管悬空现象。随着灌注施工的逐步推进，到达桩顶处时需要反复起落导管，通过此举提高混凝土的密实度。

5 结语

钻孔灌注桩在桥梁等工程项目中得到广泛应用，其具有奠定性作用，该处的施工质量将直接影响桥梁的整体通行服务能力。因此，必须采取科学的施工技术，落实各项工作，保证钻孔灌注桩的施工质量，提高其在工程项目中的应用水平。