市政道桥施工中钻孔灌注桩施工技术的应用分析

何川

摘 要：桥梁工程是重要的基础建设形式，随着我国经济快速发展与市政工程的进步，各种施工技术在基建施工中扮演了重要角色。钻孔灌注桩施工技术自提出以来不断完善发展，已经成为市政桥梁工程施工中常用的施工技术。文章以钻孔灌注桩施工技术为研究对象，简要分析施工技术要点，并通过工程实例运用分析该技术的具体应用，以供参考。

关键词：桥梁施工;钻孔灌注桩施工技术;技术特点

中图分类号：U415 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2022）04-0-03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2022.04.006

1 钻孔灌注桩施工技术概述

1.1 技术发展与现状

我国早在1963年就已经开始应用钻孔灌注桩施工技术，随着建筑技术和机械设备的发展成熟，钻孔灌注桩施工技术也得到了不断发展。采用钻孔灌注桩施工技术的施工过程较为简单，可简化为钻孔、灌注两个环节，与其他成桩形式相比，不需要大面积开挖和支护，能够减少工程中对大型机械的应用[1]。

在应用钻孔灌注桩施工技术的初期，使用人工或外力带动钻头的形式钻孔，而后采取机械设备钻孔。钻孔灌注桩施工技术存在多种不同的成桩方法，如正循环回转钻、反循环回转钻、人工挖孔、旋挖钻、潜水钻等，对应不同的需求和使用场景。

1.2 技术优势

与其他技术形式相比，钻孔灌注桩施工技术具有很多优势：

第一，能够适应多种施工环境，普通陆地施工和水富集区均适用该技术，受气候、温度的影响较小，对土体土质的要求不严苛。

第二，可成桩尺寸多样化，承载力强，对于常用的桩长度和桩直径等均能适用，也可根据实际需求灵活选择尺寸，方案更改和后期加固也可采用该技术。

第三，施工成本更低，在施工过程中流程较短，不需要进行大面积开挖，也没有大体量的模板工程和临时措施，可以降低综合施工成本。

第四，产生的建筑垃圾少，材料浪费少，环境污染小，且在控制污染物与噪声方面具有技术优势。

2 钻孔灌注桩施工工艺流程与要点

钻孔灌注桩施工中会有多个工序的参与以保证施工质量和安全，其具体流程形式为钻孔、护壁、清理、钢筋安装、灌注等步骤，各个步骤均有相关技术要点和质量控制要求，以保证施工质量。

2.1 钻孔

钻孔是钻孔灌注桩施工的第一步，在钻孔前要做好场地勘察及确定钻孔位置、钻孔尺寸等准备工作，这些指标的确定与结构设计有密切关系。钻孔的施工质量和施工规范性对于工程质量具有决定性作用，所以要密切关注施工质量并做好验收工作。

第一，钻孔的垂直度控制。一般而言，钻孔要与地面完全垂直，施工过程中要严格把控钻孔指标，通过多种手段控制钻孔的垂直度，不能出现倾斜、偏差等问题。

第二，钻孔大小与位置正确。在施工阶段，钻孔位置有明确的施工技术指导，严格按照技术交底内容钻孔即可。钻孔大小主要与所需荷载有关，在设计阶段完成。

第三，避免塌孔、偏移问题。塌孔、偏移的问题大都由于未按照规范施工所致，在施工过程中要注意工艺与操作形式，借助标准化技术指导，避免质量问题。

第四，孔深正确。孔深对最终施工质量和结构强度有较大影响，要注意深度的准确性。在施工前和施工过程中，要明确标高，建立严格的参照体系，避免因标高设置不正确造成的深度不足或钻孔过深。

第五，设备合格。成孔过程大都采用钻孔设备，钻头的型号和规格会决定孔的直径，钻机对于钻孔的连续性会有影响。对此，施工时应选择合适的设备，能够避免在钻孔中出现塌陷、孔径错误、孔深不足等问题。

2.2 护壁

护壁是在钻孔之后使用水泥砂浆或其他泥浆保护钻孔的四壁，避免因雨水、外力或其他因素造成孔洞塌方、變形等问题。护壁过程一般不可省略，对于钻孔后的稳定性和灌注过程质量控制很有必要。

护壁使用的砂浆原料对于护壁质量有很大关系，需要与孔洞周围的土壤紧密结合，且不能流淌至孔洞底部，在配置过程中优化配置和试验，确定最适宜该工程的配比。

施工过程中要注重操作手法与工艺，规范泥浆护壁施工流程，避免遗漏护壁，避免大量砂浆脱落对孔深造成影响。

2.3 清理孔洞

孔洞清理主要是提高质量的工序，在正式灌注前清理孔洞，主要清理杂质、脱落土体、砂浆等，更好地保障施工质量。清理工作并没有严格的工序要求，要把握清理时机，可与钻孔工序同时进行，或与护壁工序同时进行。可通过抽浆、换浆等手段，在推进工作进展的同时将孔洞中的杂质清除干净。孔洞清理并没有严格的工序要求，在钢筋安装后可再清理一次。孔洞中的杂质越少，对于施工质量越有保证。

2.4 安装钢筋笼

钢筋是桩工程强度和稳定性的保障，钢筋的强度和正确设置在一定程度上决定了桩施工后的结构稳定性。为确保混凝土浇筑后的强度和结构稳定，大部分混凝土工程在浇筑前需要钢筋工程的参与。对于钻孔灌注的施工方式，一般将钢筋笼在外部绑扎完成，而后将钢筋笼放置到孔内。

在工程设计阶段，一般要明确钢筋的尺寸、规格等，采购钢筋时要严格按照设计标准，对于要求不明确的应及时与设计方核实钢筋规格。钢筋绑扎按照结构设计图规范进行，明确要求钢筋的长度、位置、间隔、连接形式等，且对于浇筑后效果和钢筋笼的稳定有影响。

2.5 灌注

灌注是施工技术的最后一个步骤，是准备工作完成后将混凝土灌注在孔洞内的过程，待混凝土凝固并达到足够强度后，该桩即施工完成。灌注环节对于最终桩的结构强度、使用性能起决定性作用。

桥梁工程多采用商品混凝土，采购时要严格控制混凝土原料的质量，使用性能优良、强度达标的水泥材料。在拌和过程中注意符合配比要求。浇筑过程中要注意混凝土的可操作时间，确保在初凝前将混凝土浇筑完成。浇筑过程中要注意钢筋笼位置是否偏移、孔洞的稳定情况等。

3 桥梁钻孔灌注桩施工中的主要问题及质量控制

3.1 断桩问题及解决方式

3.1.1 断桩问题及成因

断桩指混凝土桩断开的问题，可能是完全脱离成两段，或者在桩之间存在薄弱点，导致桩的有效长度缩短[2]。断桩问题的常见原因有导管提起、浇筑过程不连续、漏水问题等。浇筑要从下至上逐层浇筑，且浇筑过程应连续不断开。

实际工程操作中，如果因为导管不畅或多孔洞内部情况判断错误，导致浇筑过程中出现断开问题，而后处理完成后再浇筑。如果在断开过程中出现漏水或其他杂质掉落的情况，再次浇筑后就会出现不连续的问题。混凝土浇筑间隔时间较长，表面混凝土凝固后，再灌注新的混凝土，造成初凝时间不一致，从而出现断桩问题。

3.1.2 断桩问题解决方式

断桩问题能够通过规范化施工进行预防和避免。混凝土拌和阶段，可通过增加外加剂的形式改变混凝土的初凝时间，增加可操作时间。即使在施工过程中出现特殊情况要断开施工，混凝土也不会立即凝固;即使浇筑不连续也不会发生断桩。在浇筑过程中原料要准备充足，尽可能确保施工过程快速且连续[3]。

防止因水和杂质影响浇筑过程进而发生断桩问题，可在浇筑前进行可靠的护壁工作并清理孔洞，钢筋笼的安装和绑扎后也要检查孔洞情况[4]。此外，缩短工程施工全周期，能够减少孔洞的变形和塌陷问题，避免发生断桩。

3.2 斜孔问题及解决方式

3.2.1 斜孔问题及成因

钻孔过程中，重要的控制点之一是保证孔洞绝对垂直，其垂直的参照系是建造后的桥面。垂直孔洞能够保证桩基础的垂直，确保承载力足够。钻孔时发生孔洞垂直度不足的问题即为斜孔问题。在操作和勘察正确的前提下，斜孔的成因与施工设备和地质情况有关。

施工设备上，主要因为设备故障、钻头磨损、固定程度不够的问题，造成钻孔过程中无法保持稳定的垂直度，进而发生钻孔倾斜。地质情况上，一般是因为地下坚硬岩石的影响，导致钻头方向被外力改变而发生倾斜，进而造成斜孔。因孔洞较深，一般地下钻头位置的细微改变无法体现在地面位置。斜孔问题一般无法避免，但要控制质量，保证孔洞倾斜在合理范围内。

3.2.2 斜孔问题解决方式

确保钻机和钻头处于正常状态，防止因松动导致的钻孔倾斜问题。钻头零件发生磨损时要及时更换。在地质条件方面，应在作业前了解土体情况，如果土体不满足施工条件，应采取其他措施进行钻孔工作。在钻孔完成之后进行钻孔倾斜度检查，如果钻孔完成后又检查出倾斜度过大的问题，可以在进行可靠回填后重新钻孔。

4 钻孔灌注桩施工技术应用实例

4.1 工程概况

该案例位于合肥市交通要道的市政道路桥梁，案例设计标准与国家标准一致，无特殊施工需求。桥梁位于河流沿线，根据实际工程需求对该工程的桩基础进行初步设计，拟采用钻孔灌注桩施工形式，桩径为1.5 m，桩长为54 m。该案例无特殊施工要求，施工设备齐全，技术要求明确。

4.2 钻孔灌注桩施工方案

根据实际需要和地质情况，钻孔设备采用冲击钻机为主要钻孔设备，使用旋挖钻机为辅助钻孔设备。围堰方式为常规围堰，采用开挖土及沙袋的形式。护壁过程采用黏土泥浆。柱内部植筋，植筋方式与常规工程类似，均采用外部绑扎后安装的形式。对于材料规格型号、钻孔位置和孔深孔径已进行前期设计，且方案能够满足工程要求。各种材料均为正规渠道采购的合规产品并通过质量检测。钢筋笼在场外绑扎，绑扎完成后运送到现场并安装。灌注过程混凝土采用商品混凝土，直接购买后运输至现场。

4.3 钻孔灌注桩实际施工

该工程实际的施工工艺顺序为钻孔—护壁—钢筋安装—灌注，清孔工作贯穿施工全流程，重点关注钢筋安装前后的清孔工作。

4.3.1 钻孔

正式钻孔前要调试设备、确定钻孔位置[5]。由专业技术人员按照设计方案在现场确定钻孔位置，因施工场地范围较小，所以采用全站仪测定位置，使用白石灰标注每个钻孔位置。设备调试工作同时进行，主要检查设备的保养周期、钻头质量、设备固定可靠性能。

准备工作完成后，进入正式钻孔流程，将钻机运输到钻孔位置，调平和垫起钻机。钻机在运行过程中要承受较大的荷载力，钻机要支撑于可靠的土壤之上并调平。该施工场地欠平整，在钻机安装过程中要进行人工平整，并使用坚实土壤回填。而后调整位置，钻头中心应与钻孔设计中心对齐，而后开机、钻孔。

钻孔过程中，观察孔位、孔径、孔深、倾斜度、泥浆指标等，根据上述指标调整设备和工艺，直至孔洞钻至目标深度，经测量深度合格，进行下一个孔洞的钻孔工作，直至所有需要钻孔的位置完成。

4.3.2 护壁

该工程处于滨水区域，护壁工作要立即进行，综合考虑泥浆护壁。孔洞内含水量较大，经综合考虑，最终确定使用的泥浆密度为1.15 g/cm，规范化控制其他指标，通过添加外加剂的形式增加泥浆强度。泥浆拌和过程中要控制黏土中砂含量，确保泥浆黏合度和强度足够。

4.3.3 孔洞清理

除在钻孔过程中及时清理，护壁工作完成后要彻底清理，主要是置换内部泥浆。该工程的操作是钻头空转而后注入泥浆的形式将内部杂质和砂石置换出来，通过置换方式减少孔洞内杂质。清理过程可根据置换出的泥浆判定置换效果。测量孔洞偏差、倾斜度、深度。该工程所有孔洞误差符合要求。

4.3.4 钢筋笼安装

钢筋笼在场外严格按照设计方案安装，经验收合格运输至现场，采用吊装设备将钢筋笼放置于孔洞中，确保钢筋笼居中，距离周边的最小距离应大于50 mm作为保护层厚度。安装完成后进行二次清孔，主要清理泥沙、杂质等。

4.3.5 混凝土灌注

该工程使用外采成品混凝土的形式灌注，混凝土拌和站距离工程7 km，运输时间25 min，考虑运输时间和现场停留时间与拌和站沟通在不影响强度和性能的前提下添加混凝剂。运输至现场后，验收合格后使用。为防止混凝土的析出和分层，要进行现场的二次拌和工作，并进行骨料密集度篩选。

钢筋笼安装后进行孔洞清理工作，清理完成即进行灌注工作。灌注过程中计算每个孔洞需要的混凝土量并进行一次性灌注，混凝土标高要高于孔洞标高。在混凝土达目标强度后，剔除高于桩设计标高的位置。至此，施工完成。

5 结语

钻孔灌注桩施工技术在市政桥梁施工中的应用较为广泛，该工程技术因适用性广、施工安全性高等优势在市政工程领域得到迅速发展。钻孔灌注桩施工技术在施工过程中的技术要点很多，在施工过程中要严格把控各个技术要点，才能确保施工质量稳定。随着市政工程的发展和技术的革新，钻孔灌注桩施工技术未来将有较大的发展空间，为打造高品质道桥工程赋能。

参考文献

[1] 宋云财.钻孔灌注桩施工中质量缺陷的预防与处理[J].铁道建筑，2006（8）：33-34.

[2] 张晖，张旭.浅析钻孔灌注桩施工质量通病与防治[J].中国科技信息，2010（2）：69-70.

[3] 王健.钻孔灌注桩施工技术在房屋建筑工程中的应用[J].中华建设，2012（9）：320-321.

[4] 张磊.钻孔灌注桩施工技术在公路桥梁施工中的应用探析[J].江西建材，2015（3）：160.

[5] 张立群.钻孔灌注桩施工技术在公路桥梁施工中的应用分析[J].中国房地产业，2017（4）：188.