市政路桥工程建设的钻孔灌注桩施工技术

朱立地

（安徽省公路工程建设监理有限责任公司，安徽 合肥 230051）

引言

随着我国经济的迅速发展，城市人口的不断增加，对市政路桥工程的建设也产生了极大的影响，而在高速发展的条件下，上部结构所承受的荷载不断增加，对地基的施工提出了更高的要求。钻孔灌注桩是一种用于桥涵的深层基础，其与其它基础形式如扩大基础、沉井基础、地下连续墙等一起组成了基础工程。但由于工程质量、进度、工程成本等因素的影响，对桩基施工技术进行深入的探讨，已成为工程质量、进度和工程成本的必然选择。基于此，本研究将开展对钻孔灌注桩施工技术的研究。

1 市政路桥工程建设的钻孔灌注桩施工

1.1 施工准备

在进行钻孔灌注桩时，应严格遵守有关施工规范，并充分掌握技术施工要点，以保证其施工工艺得以全面实施。

在前期准备阶段，必须对工程桩身在施工中的位置进行定位，确定每个桩的具体位置，确保位置精准后，再进行钻孔[1]。

试制泥浆是工程准备工作中必不可少的一项工作，通过此项工作，可以防止泥浆浓度太高或太低，从而避免由于工程材料造成的施工效率低和施工质量不达标。

在具体的施工中，要按照工程的施工要求，选用黏土、水等各种助剂，并按不同的配比进行适当的投入[2]。一般情况下，钻孔灌注施工对水泥配合比的要求较高，必须保证水泥的粘结性在29 以上，其中胶体率的含量在95%以上（在进行泥浆试配时，应根据有关资料的特定要求进行试验）。完成水泥材料的制备后，可通过以下公式，计算胶体率。

式中：k 代表胶体率，%；α 代表胶体成分体积；β 代表总体积。

完成材料的准备后，进行机具的选择，见表1。

表1 钻孔灌注桩施工机具选择

根据现场的实际需求，选用适用性较强的钻具进行施工。

1.2 埋设护筒、钻机钻进

在钻孔施工之前，必须先埋护套管，从而保证成孔的垂直度，并有效地控制成孔桩直径。阻止地下水渗透到钻孔中，防止内部静压平衡被打破。

在埋设钢护套时，要尽可能使护套中心线与桩孔中心线保持在一条线上，除非另有特殊规定，否则孔中心位置的误差不得超过50 mm，钢护套的倾斜不能超过1%，有必要的条件下，护套底部及周围的黏性土壤要分层夯实[3]。钢质护套应在离地0.3 m 以上。当钻孔中有压力水时，必须比后稳定的压力水平高2 m（护套的埋深应按设计和桩的水文地质条件来决定）。护筒埋设方式见图1。

图1 护筒埋设方式

在桩位测量完成后，采用交叉法进行定位，接着对桩位进行复核，复核后再进行钢护套的埋设[4]。在此基础上，进行钻机的定位，检查钻机的底座是否稳固，并对钻头的竖直度进行调整，达到规定后，即可进行钻进施工。

在钻孔过程中，为了避免桩身垂直度出现偏差或桩体结构出现倾斜，通常采用电子控制法辅助人工校正法进行追制度的控制。在使用电子控制法进行垂直度检测时，可通过现场采集的数据，按照以下公式，进行垂直度的计算。

式中：m 代表护筒垂直度；χ 代表露出结构的偏移量；δ代表护筒高度。

在钻孔施工中，当从硬岩层到软岩层的情况下，可以适当提高钻速；若从软地层打到硬地层，应适当减速；在遇到砂层时，应加大泥浆的比重、黏性，并采取缓慢方式进行钻进施工。

1.3 安放钢筋笼

使用钢筋箍筋成形，以此制作钢筋笼，钢筋圈设置在钢筋内部，并标注其位置，注意在制作中对钢筋骨架型号和位置的设计要精确钢筋笼成型后，要检查钢筋笼的多项技术指标，确保钢筋笼的制造达到设计要求[5]。吊放的钢筋笼结构见图2。

图2 钢筋笼结构

在施工现场搬运、吊装钢筋笼时，要避免钢筋笼的变形，在安装时要对好孔，缓慢地放低，不可触及孔壁。钢筋笼的安装应使用小型吊车进行。

钢筋笼放入孔洞后，应对下部钢筋笼进行加强，确保其定位与规范要求一致[6]。钢筋笼的加固能有效地避免后期在安装导管、清孔、浇筑混凝土时发生钢筋笼的上浮和位移。

1.4 清孔与混凝土浇筑

完成上述研究后，进行清孔处理，处理工艺见图3。

图3 清孔处理

在此基础上，进行混凝土浇筑，针对混凝土的初步灌注量计算可通过以下公式实现。

式中：V 代表混凝土的初步灌注量；D 代表桩孔直径；H1代表管道埋深；H2代表导管探出长度；d 代表连续灌注时间；h1代表导管内径。

在灌注过程中，除非出现极特殊情况，否则不可在灌注中出现中断现象[7]。在灌注中，要根据实际情况，进行灌注量的测量，如果出现灌注中的中断现象，需要仔细检查浆口，是否存在反浆情况，并及时根据现场情况对施工做出反应，以防止出现沉渣或塌孔事故，至此完成施工[8]。

2 施工技术应用分析

上述论述提出了一种全新的钻孔灌注桩施工技术，为实现对该施工技术应用可行性以及具体应用效果的直观分析。选择以某正在进行施工的市政路桥工程项目作为依托，针对该工程项目中的桩结构，采用新的钻孔灌注桩施工技术完成施工。该建设项目设计桥宽为32 m，桥梁结构分为左右两侧，桥墩采用C40强度等级的混凝土材料，下部结构采用整体墙式桥墩。路桥工程整体安全的等级设置为一级，基准使用年限为100 年。在按照本研究上述提出的施工技术完成施工后，首先从桩结构完整性角度对施工技术可行性进行分析。图4 为该市政路桥工程建设项目中，桩基布设示意图。

图4 市政路桥工程建设项目桩基布设图

从工程当中随机抽取8 根桩结构，对其完整性进行检测，并将检测结果记录，见表2。

表2 钻孔灌注桩结构完整性检测结果记录

结合表2 中的检测结果得出，在采用新的施工技术进行钻孔灌注桩施工时，随机选择的8 根桩结构中，编号GZZ-03、GZZ-04 和GZZ-07 的桩结构完整性检测结果为基本完整，其余桩结构具备良好的完整性。基本完整的桩结构是由于其本身桩等级较低所致，与施工技术关联性不大。因此，综合得到的检测结果能够证明，在应用本研究提出的施工技术可保证桩结构的完整性，为施工质量提供有利条件。

从承载力的角度，对施工技术的应用效果进行二次验证，针对上述随机选择的8 个桩结构，按照下述公式，计算得出其对应的承载力。

式中：W 代表桩结构承载力；N 代表桩顶部轴力大小；χ 代表系数；f 代表负摩擦阻力；M 代表桩基总重量；Mk代表桩基扣除重量。根据该工程项目的建设要求，钻孔灌注桩结构的承载力应当超过2 000 kN。根据这一要求，将上述8 个桩结构承载力与这一要求标准进行对比，并得到图5 所示结果。

从图5 八个桩结构承载力连接成的图形可以看出，各个桩结构承载力均超过规定要求的2 000 kN，充分符合市政路桥工程建设项目对桩结构承载力提出的要求，因此进一步证明施工技术的可行性。

图5 新施工技术应用后桩结构承载力统计表

3 结论

通过一系列研究，提出一种针对市政路桥工程建设项目的钻孔灌注桩施工技术，在研究中得到如下几点结论：

（1） 在不同的施工地质情况下，采用旋转式和冲击式钻机进行了比较，可适应多种地层，而且不会造成噪音污染，在施工中更加安全。

（2） 详细分析了新施工技术应用后桩结构的完整性和承载力，实现了对新施工技术应用可行性的验证。

（3） 在成孔期的控制中，浆液的各项性能指标是影响其质量的重要因素。在成桩过程中，应根据需要进行配比，并对钻井液的各项性能指标进行控制。在初期和钻孔过程中，其相对密度应设置为1.05 g/cm3，黏度为17～22 s，砂粒含量不超过3%。

（4） 通过合理的施工技术、合理的施工参数和科学的施工组织和管理，可以有效地保证成桩质量。

（5） 为了保证施工质量，在施工准备、成孔、成桩等各个施工阶段都要采取相应的施工质量控制措施。