公路桥梁钻孔灌注桩施工工艺研究

史亚平

（中国水利水电第八工程局有限公司，湖南 长沙 410000）

1 公路桥梁钻孔灌注桩施工特点

1.1 不影响周围环境

钻孔灌注桩施工过程中不会产生很大噪声。施工机械设备振动频率不高，在建筑物相对集中的地区施工不会影响周边居民的正常生活。

1.2 全面提高工程质量

钻孔灌注桩施工技术在使用过程中必须保证入土深度符合要求，以全面提高桩基础的平稳性。采用桩身扩挤施工方法可提高侧向桩体的承载负荷力。同时，钻孔灌注桩施工技术中桩长设置方法具有很强的灵活性，可有效控制桩的不规则沉降，全面提高建设质量，最终达到理想的桩基础施工效果。

2 公路桥梁钻孔灌注桩施工工艺

2.1 工程概况

本文以150m长的公路桥梁工程为研究对象。该公路桥梁上部采用纵向应力结构，箱梁采用单箱结构拼接组成，桥梁下面的架状结构主要为桥墩。但在整个结构中，它是以拼接形式呈现的，起着基础作用。其他两侧的结构为桥墩，是一种远端、实体结构的桥墩。由于该工程涉及许多有关桩孔的施工，因此，施工单位经过综合考虑后慎重选择，在施工中采用灌注桩桩体。

2.2 钻孔灌注桩施工工艺

2.2.1 护筒的制作和埋设

在公路桥梁工程施工中，为了使钻孔灌注桩能够垂直钻孔，同时避免在孔口周围施工时产生较强的荷载和冲击力而导致孔洞塌陷，必须在钻孔前安装钢护筒。护筒埋设时，先根据护筒的大小用挖掘机挖出相应的坑。使用旋挖机钻孔时，必须保证钻孔超过钻头直径20cm，护筒的长度需根据水位情况与桩位处地质情况进行综合考虑后确定。护筒顶部与地面之间保持0.3m以上的距离，以保证孔内泥浆面始终高于孔外水位。护筒埋设桩位的允许偏差要小于5cm，埋设斜度小于1%。当灌注桩的混凝土强度占设计强度比例超过25%时，可拆卸护筒。

2.2.2 成孔工艺

该工艺主要包括泥浆护壁工艺、钻孔施工和严格检验孔径与桩孔的垂直度。

①泥浆护壁工艺。泥浆护壁的施工规律：泥浆护壁工艺是指在孔内放进相应密度的泥浆，因孔壁受到静水压力的影响会出现一层泥皮，能够加大对孔壁的保护力度，避免孔壁坍塌，所以，如果需要在砾石土、砂类土、黏砂土和卵石土的夹层中钻孔时，需要使用泥浆加强对孔壁的保护。根据泥浆的性能，在钻孔灌注桩成孔施工过程中要严格泥浆的配合比例，并且在施工过程中要及时检测泥浆指标，如果泥浆指标与要求不相符，则需要进行调整。表1为泥浆的性能指标。

表1 泥浆性能指标

②钻孔施工。当采用泵吸反循环成孔时，如果钻机可以正常推进，则孔中不会出现大量钻渣。施工完成后，施工人员可轻易地清理孔渣。当钻孔与施工设计要求、有关标准相符时，需要立即停止施工，同时向上微微提起钻杆，确保钻头与孔底之间保持10cm的缝隙进行空转，泥浆密度控制在1.05～1.15为最佳。施工人员也可在最大泵量循环约20min后终止清孔操作，最后用标准测量绳测量空沉渣。如果沉渣测量结果不符合相关标准，则必须持续操作直至沉渣达到相关标准，才能完成施工，转移钻机。

③严格检验孔径与桩孔垂直度。钢筋笼吊放之前，必须严格检测桩径和桩孔的垂直度。该施工过程主要采用以下几种方法检测桩径和桩孔的垂直度：一是重新定位钻头，保证钻头的垂直度，然后将钻头从桩顶垂直插到底，如果在插进过程中没有遇到阻碍，表示桩孔和孔径的垂直度与要求相符，如果遇到阻碍，则需要深入分析原因，再重新钻孔。二是在检验前根据桩径长度制作一个长度相同的钢筋笼，用吊车将其吊放其中。在试验期间如果没有遇到阻碍，表示孔径和桩径的垂直度与要求相符，如果钢筋笼不能放进其中，表示发生缩颈现象。

2.2.3 钢筋笼制作及安装

①钢筋笼制作平台。钢筋笼平台制作时，第一步需要硬化场地，第二步用钢筋焊接成简单支架。

②钢筋笼的吊装。本工程施工过程中，钢筋笼不是在施工场地加工。为了能快速将钢筋笼运到施工现场，可将钢筋笼分为两个部分进行制作，等运至施工现场后，使用机械将其连接到一起。此工艺可全面提高施工效率、减少钢筋笼的安放时间、降低塌孔发生的概率。

③吊筋的布置与计算。钢筋笼的吊筋一般使用HPB235圆钢，直径为6mm，具有良好的可焊性。经过计算，6mm圆钢的起吊能力大约为15 260.4N，与钢筋笼吊放的要求一致。吊筋需设置在加强箍上，采取双面焊方法在钢筋笼的主筋上牢牢固定。吊筋的另一端应焊接成圆环，便于后期转运。

钢筋笼吊装时应使用25t汽车吊，吊放设置双吊点。在起吊过程中需要在加劲箍位置设置吊点。钢筋笼吊装时要瞄准孔位，同时严格控制钢筋笼的垂直度，徐徐下落，不能强行放入钢筋笼，以免造成钢筋笼变形。

2.2.4 选择旋挖桩清孔工艺

该工艺主要包括首次清孔工艺、二次清孔工艺和第二次清孔选择。

①选择首次清孔工艺。首次清孔工作未对沉渣厚度提出严格要求，主要是排出孔中的颗粒状物体，采用正循环清孔工艺严格控制泥浆密度在1.2～1.4之间，使其符合相关要求。图1为正循环清孔施工图。

图1 正循环清孔

②二次清孔。当泥浆比例降至1.1～1.2时，可进行二次清孔。本工程主要采用气举型反循环、正循环和泵吸反循环3种方式进行二次清孔，深入分析其清孔效果，通过对比检测结果，选择合适的清孔工艺。表2为清孔方式对比检测结果。

表2 清孔方式对比检测结果

通过对表2数据的详细分析可知，该工程通过对直径为1 200mm的旋挖桩采用正循环清孔方式进行5h的清孔，检测后得知沉渣厚度大约是70mm，与旋挖桩清孔的要求不一致；根据表2的统计结果可知，采用气举反循环清孔工艺和泵吸反循环清孔工艺检测获得的沉渣厚度均小于50mm，与旋挖桩清孔质量的要求相符。另外，气举反循环清孔技术和泵吸反循环相比，不仅能减少时间，而且沉渣厚度不高。结果表明，气举反循环清孔的质量更好，且清孔速度非常快。

③第二次清孔选择。气举反循环和泵吸反循环两种清孔工艺符合清孔质量要求。经过比较，泵吸反循环能够减少清孔费用，且具有非常高的安全性。根据安全性与造价等因素，可以采用泵吸反循环清孔工艺进行施工。图2为泵吸反循环清孔施工流程。

图2 泵吸反循环清孔示意图

在进行二次清孔时，不仅要求沉渣厚度符合质量要求，而且要注意泥浆的性能指标，终止清孔泥浆指标相对密度一般控制在1.05～1.10之间，含砂率低于3%。如果沉渣和泥浆的各项指标达到质量要求时，必须立即进行水下混凝土灌注施工。

2.2.5 声测管安装

公路桥梁桥墩钻孔桩的桩长度一般超过40m，所有桩基均采用声波透射法检测。每根桩基需在桩底埋设3根声测管，无钢筋笼段，与声测管相对应的桩主筋与加强箍筋必须延伸到桩底，以便于对声测管进行固定。固定的主筋中有一根为接地钢筋，需要做相应标记。声测管安装的技术要求主要包括以下几方面：

①声测管为金属材质，通常内径应超过40mm、壁厚大于4mm。声测管运至施工场地后，必须严格检查其韧性、强度和刚度，符合要求后才可使用。

②主筋内侧采用绑扎形式固定，确保声测管在保持垂直的前提下相对平行。间隔一个定位钢筋骨架焊接一个声测管定位环，定位环直径应超过声测管外径10mm，声测管应使用套管互相连接。

③声测管的上端加盖、下端封闭，管中不能出现任何杂物。两个声测管相连处应保持光滑，不能漏水。另外，声测管需要保持高度一致，超过桩顶面最少30cm。

在检测过程中，接受检验的桩基混凝土强度应高于设计强度的70%，桩身强度要高于15 MPa。检测工作完成后，需要彻底清理钢管中的水，同时注入水泥砂浆，规定填充的水泥砂浆必须比桩身混凝土强度高。

2.3 基坑支护

2.3.1 选择基坑支护形式

公路桥梁工程选择基坑支护的类型时，需要结合工程的地质条件和周围施工环境，根据不同支护类型施工的特征，综合考量造价等因素。由于该工程的工期较短，基坑深度较小，施工场地受到限制，因此使用钢板桩支护工艺。

2.3.2 基坑支护设计

该工程以桩承台基础为主，因对该工程下河道截流时使用的是涵管，筑岛底标准高度与原来的河道河床标准高度一致。本工程是原状人工素填土和粉质黏土开挖，开挖到条形承台底为4.5m。在这个范围中，使用长度为拉森Ⅳ型钢板桩垂直支护方法。

3 结语

钻孔灌注桩施工作为公路桥梁建设中不可缺少的内容，决定着公路桥梁的建设质量。施工人员通过学习，熟练掌握钻孔灌注桩施工技术要求，严格按照要求检测验收工程质量，及时解决工程项目存在的问题，可以实现理想的钻孔灌注桩施工效果，防止公路桥梁存在质量问题，保证公路桥梁结构的平稳性和牢固性，减少维修费用，延长公路桥梁的使用寿命，同时为车辆的安全通行提供有力保障。