公路工程钻孔灌注桩施工技术及质量控制分析

袁 锋

（廊坊市交通技术咨询监理公司，河北廊坊 065000）

0 引言

随着工程建设的不断发展，公路工程项目日益增多。钻孔灌注桩作为使用广泛的施工技术，在公路工程施工中得以广泛应用。在钻头钻进后，将钢骨架放置在钻孔中，利用钻孔中的导管直接在孔内完成混凝土灌注，从而形成圆柱形桩基础。钻孔灌注桩技术成本低，适用性强[1]。某公路工程A 标段中某处出现软土地质，经现场勘测和专家讨论后，决定采用钻孔灌注桩对其进行施工。

1 施工准备工作

公路工程基础钻孔灌注桩施工开始前，应做好前期准备工作。在前期阶段应充分掌握施工现场工程地质与水文地质情况，充分了解地下管线布局等信息，对施工过程中所需原材料与机械设备进行质量检查。施工开始前，需确保相关技术文件与施工方案编制全部完成并通过审核，混凝土配合比设计完成并通过审批，施工技术人员及操作人员全部到位，并进行技术交底，还要对工程质量、安全、工期与环保等要求充分明确[2]。施工场地准备过程中，应确保施工场地平整，同时要保证桩基所在位置的整洁度，对场地内杂物进行清理，开展钻孔桩桩位放样，可以采用全站仪坐标法对桩位坐标加以明确，并做出相应的标记。

2 埋设护筒

护筒在钻孔灌注桩施工过程中的作用主要包括固定桩孔位置、保护孔口、隔离地表水、防止塌孔与提高孔内水压力等，并对钻头进行有效导向。护筒的制作材料一般包括钢材与钢筋混凝土材料两种，应根据工程具体需求作出合理选择，在护筒上部应设置1～2 个溢浆孔。护筒内径应确保大于钻孔桩设计直径200 mm，其中在采用旋转钻机钻孔时护筒内径大于钻头直径200 mm；采用冲击钻钻孔时，护筒内径大于钻头直径400 mm。护筒的埋设过程中，埋设深度一般在1～2 m，还应充分考虑公路设计要求以及桩位的水文地质条件。为了防止孔口周围受到水浸导致塌孔，护筒顶面应超过地面0.2～0.5 m，高度上应满足孔内泥浆面高度要求。埋设护筒时可以采用挖埋、锤击、振动、加压等埋设方法，埋设过程中应避免孔口的开裂与倾斜问题，埋设结束后要对孔口周围进行分层填压夯实。

3 泥浆制备

钻孔灌注桩施工过程中，采取泥浆护壁对于提升桩基施工质量具有显著效果。钻孔过程中根据具体的造孔方法和地质情况采用不同比重的泥浆，泥浆性能对成孔至关重要。进行泥浆制备时，需要对泥浆的组成成分进行准确控制。泥浆的制备原料主要包括水、黏土与添加剂。其中制备用水的pH 值应在7～8 之间，并控制好杂质含量。相对密度在1.1～1.5 范围内。添加剂可以选择纯碱、栲胶液等，能够起到促进颗粒分散、防止凝聚下沉、降低黏度等作用。制备过程中水土比例通常在1∶1 左右。泥浆制备完成后应做好比重、黏度与含砂量的检测，确保符合工程要求。黏度上一般地层应在16～20 s，松散地层为18～28 s。

4 钻孔及清孔施工

4.1 钻孔

在钻孔施工开始前，应事先安装好钻架与钻机。钻架要有足够的强度，并保证钻孔过程中成孔中心能够对准桩位中心，同时保持钻架的稳定性，避免施工过程中出现沉降或位移。钻架安装就位后，应将底座用枕木塞实，顶部采用缆风绳进行固定。钻孔施工技术可以根据施工工艺分为冲击钻机钻孔、全套管冲抓成孔、正循环钻孔、反循环钻孔、旋挖钻机钻孔等技术类型。具体施工过程中应根据土质条件对成孔方式与所用设备作出合理选择[3]。

钻孔施工过程应根据施工工艺的差别选用不同的质量控制方法。例如，在应用冲击钻成孔技术时，需要采用低锤密击施工方法，保持孔内泥浆面稳定，并采用必要措施防止扰动孔壁，造成塌孔、卡钻等事故。每钻进4～5 m 应进行一次验孔，同时在更换钻头前以及容易发生缩孔位置也应进行验孔并记录。冲孔时如果出现斜孔、塌孔等情况，应在处理完成后才能继续进行施工。而在应用正、反循环钻孔时，应根据泥浆循环情况控制钻进速度，并保持钻机稳定。在钻孔深度达到设计要求后，进行孔底沉渣厚度测量，以达到设计要求为准。设计未作要求的情况下，按照规范要求执行，端承型桩沉渣厚度控制在100 mm 以内；摩擦型桩沉渣厚度控制在300 mm 以内。

4.2 验孔与清孔

开展验孔工作时，需将测量绳捆绑于栓孔器顶部，并利用钢丝将栓孔器放入井底下方，在栓孔器到达井底后通过米尺对桩基中心与钢丝间距离进行测量，再除以测绳读数求出孔斜率。其中，要利用钢尺确定桩基平面位置，确保孔中心平面位置不超过50 mm；倾斜度＜1；孔径应大于设计桩径，孔深超过设计深度50 mm 以上。在验孔合格后可以采用换浆法进行清孔工作，向孔内压入比重为1.03～1.10 的泥浆，对原有泥浆进行置换，并保证置换后泥浆黏度在17～20 s，胶体率＞98。置换过程一般需要3～5 h，最后应对比重进行检测，确保含砂率＜2。清孔完成后需要立即进行钢筋笼下放施工。

5 钢筋笼制作与安装

为了保证钢筋笼在运输和吊放过程中不产生变形，在钢筋笼制作过程中，为每道加强箍筋处设置三角撑。钢筋笼四周设置非金属定位装置，以确保保护层厚度满足要求。而长桩钢筋笼加工完成后需对钢筋笼进行分节、分类编号。

声测管按设计图纸的位置固定在钢筋笼内侧，接头连接采用钳压式连接。钢筋笼对接好之后严格检查接头连接质量，钢筋笼下放过程中，应及时拆除笼内加固支撑。声测管保证其完整性，重点检查接头位置是否严密，防止水泥砂浆和泥浆渗入管内。在钢筋笼安装过程中用水管向声测管内注入清水。下放到设计标高后，检查其平面位置并进行固定。

6 混凝土施工

桩基钢筋笼下放到位后，进行二次清孔。同时，对灌注混凝土前的准备工作进行检查。混凝土运输采用混凝土搅拌车进行，现场配置混凝土料斗配合进行灌注。灌注过程中要保持导管埋深，一般控制在2～6 m，终灌标高高于设计标高0.5～1 m。

6.1 首盘混凝土方量的计算

首盘混凝土方量按公式（1）进行计算：

式中：V 是首盘混凝土所需数量（m3）；D 是桩孔直径（m）；d是导管内径（m）；h1是管内混凝土面高度达到埋置深度h2时，导管内混凝土柱平衡导管外（或泥浆）压力所需的高度（m），即h1=HWγW/γC；HW是孔内泥浆的深度（m）；γW是孔内泥浆的重度（kN/m3），取值11 kN/m3；γC是混凝土的重度（kN/m3），取值24 kN/m3；h2是导管初次埋置深度，一般不小于1.5 m；h3是桩底至导管底的间距，一般为0.3～0.4 m，取值0.4 m。

6.2 导管试验及安装

导管一般采用螺纹接头导管加防松脱装置，若法兰盘接头则要配合锥型活套使用。在安装前进行试压和试拼、长度测量。进行试压的水压为孔内静水压的1.5 倍压力。导管安装时，导管位置保持桩孔中心，避免导管移位，对钢筋笼和导管造成损坏；导管底部到孔底距离一般控制在0.3～0.4 m。导管安装完毕，计算出导管底部位置，并作好记录。对孔深及孔底沉渣厚度进行测量，若沉渣厚度达不到相关要求，利用导管进行二次清孔，直至孔底沉渣厚度符合要求。

6.3 混凝土灌注

在混凝土供应量满足注存量后，进行首盘混凝土的灌注。灌注时对导管埋深进行计算和测量，检查导管内是否有水。灌注过程中，根据混凝土计算并测量混凝土面的上升高度，二者进行对比，并适时进行拔管，同时保证导管埋深。混凝土面标高以测量为主，用混凝土灌注量计算值进行校核。导管的埋深一般控制在2～6 m。在每次起升导管前，探测一次管内外混凝土面标高。拔管过程中控制导管轴线位置处于桩孔中心，竖直向上逐步拔管。如拔管过程受阻，禁止用力拔管。可转动导管，检查导管接头是否与钢筋笼卡住。若不是则要分析找出原因，施以对策。随着孔内混凝土的灌注，逐节拆除导管，测量其长度并做好拔管记录。

7 结束语

总之，钻孔灌注桩技术的应用要求满足钢骨架运输环节的安全性、护筒到位的精准度。在实际施工中，包括护筒埋设、钻孔、钢筋笼安装等施工环节，每个环节的施工质量必须符合工程施工标准，以确保整个项目的施工质量。