钻孔灌注桩施工技术在市政道桥工程中的应用

王 红 山西机械化建设集团有限公司

1 前言

在社会经济日益发展、公路车流量持续增加的趋势下，各界对道路桥梁的建设质量提出更高的要求，以期建成的道路桥梁能够有效维持稳定，提供安全、舒适的车辆通行环境。在道路桥梁的施工中，钻孔灌注桩因具有承载力高、适应性强、便捷高效等特点而取得广泛的应用，而钻孔灌注桩施工技术涉及的作业要点较多，因此需加强技术分析，理清思路，把握要点，妥善将施工技术应用到位。

2 钻孔灌注桩技术的主要特征

市政道桥工程的建设具有复杂性和不确定性，对施工技术的应用水平提出更高的要求，对于钻孔灌注桩施工技术而言，需要确定一套科学可行的施工方案，使现场施工人员便捷地将工作落实到位，建设质量可靠的钻孔灌注桩。钻孔灌注桩施工对周边环境较为敏感，需有效优化周边环境，结合实际环境富有针对性地改造施工技术。参建人员要全面掌握钻孔灌注桩施工技术的应用要点，尤其是其中的重难点内容，提前探寻解决措施，为正式施工消除阻力。

3 工程概况

太原师范学院新校区桥梁工程施工项目，主桥拱形结构桥宽45m，长150m；西桥预制箱梁板桥结构桥宽15m，长度134m；东桥现浇混凝土箱梁桥桥宽15m，桥长136m；景观桥钢箱梁结构桥宽8m，长度160m；以上四座桥均采用钻孔灌注桩进行地基处理。洛阴大街为园区次干路，建设长度3.071km，北起洛阴北街，东至314 省道，红线宽度28m。道路布置为一块板型式，中间建设16m宽的机动车道，于两侧分别设置侧分带（1.5m宽）、非机动车道（2.5m宽）、人行道（2m宽）。

4 钻孔灌注桩施工工艺流程

4.1 施工准备

钻孔灌注桩施工前，先清理现场的杂物以及各类障碍物，待其保持洁净后，做平整硬化处理，目的是给钻机以及其他机械设备的运行提供良好的条件，避免出现失稳现象。

4.2 测量放线

以业主提供的控制点坐标为准，由专员测放出桩位。联合应用到导线与三角测量的方法，建立控制网。各控制网点均要得到有效的防护，并在施工期间及时安排复测，若实测结果存在偏差，则予以修正，以免影响施工精度。对于设置在现场的临时水准点，也需得到有效的防护。

4.3 钻机就位

根据工程要求适配钻机，检验其运行性能，确认无误后安排入场。钻机移动至桩位旁，调整钻头的姿态，使其对准桩位标注点。条件允许时，尽可能缩回桅杆，以减小钻机提升下降脉动压力和自重对桩位的影响。

4.4 泥浆护壁

本工程桩体施工采用到旋挖钻机，取土界面与孔内泥浆互不掺泥，用泥浆达到护壁的效果，以免孔壁坍塌。工程施工中，固壁泥浆用量较小。

4.5 护筒的埋设

钻孔前，将护筒埋设到位。护筒由8mm 钢板为原材料制作而成，长度大于2.0m，根据现场地质条件的变化灵活调整护筒的长度，钢护筒用角钢加固，保证稳定性。护筒与坑壁间存在空隙，该部分用黏土做分层回填、夯实处理，使其具有严密性。

4.6 成孔

钻进成孔的钻头为回转钻头，用于破碎设计深度范围内的岩土，同时将钻进产生的渣土装入钻斗内，在提升装置和伸缩钻杆的共同作用下提出孔外，卸至指定位置，按照该方法循环作业，直至钻进深度达到设计值为止。

4.7 清孔

旋挖钻机运行中，直接用钻斗取出泥土，无需用泥浆携带泥土，在不改变清孔泥浆比重的前提下即可有效完成清孔作业，沉渣厚度可被控制在许可范围内。

4.8 终孔验收

钻进至设计孔深处时，先安排自检，再由监理验收，要求孔位、孔的垂直度、孔径、孔深均满足要求，若某项或多项指标超出许可范围，则及时采取修整措施，直至实测结果达标为止。

4.9 钢筋笼的制作与安装

主筋接长时，根据设计要求严格控制接长量，采取闪光对焊接长的方法，螺旋筋和主筋以电弧点焊的方式连接，加强箍筋的焊接方法为双面搭接焊。钢筋分节制作，现场作业人员严格控制钢筋间距、长度等关键尺寸，保证实测偏差在许可范围内，具体如表1所示。

表1 钢筋笼制作允许偏差

钢筋连接成型后，必须由监理工程师检验，若无误则安排钢筋笼吊装作业。吊装环节的设备为25t吊车，主副钩三点起吊，人工辅助，精细调整钢筋笼的姿态，使其有效入孔，而后检测顶部标高。

4.10 导管的设置

导管采用的是双螺丝方扣接头导管，其优势在于不易卡挂钢筋笼，结构的严密性较好，且拼接速度通常比普通导管快1倍。导管最大外径250mm，按不低于0.3MPa 的压力组织水密封试验，据此检验导管的严密性，确认无误后可安装到位。

4.11 混凝土灌注

导管埋深控制在2m～6m，初灌量按如下公式计算而得：

V初=k·π/4·D2(H1+H2)

k：经验系数，取1.15～1.25；

D：桩孔平均直径；

H1：导管距孔底距离；

H2：导管初灌埋深。

混凝土灌注环节，按照混合料拌和、浇筑的流程有序进行，且保证每个环节、每道工序的施工质量。混凝土拌和时，根据配合比精准控制各材料的用量，经过充分拌和后，得到均匀性较好的混凝土。其中，水泥用量在370kg/m3以上；粗骨料的最大粒径需在导管内径的1/6以内，且需小于40mm；水灰比约为0.55，坍落度19cm～21cm，扩散度35cm～37cm。混凝土拌和后及时运输至现场，做二次拌和，而后方可用于浇筑施工。

5 钻孔灌注桩施工质量的控制措施

5.1 桩位的控制

（1）建立并实行报验签证制度，精准测量放样，于合适的位置施工钻孔灌注桩。

（2）按设计要求制作钢护筒，将其埋设到位、调直，期间加强对钢护筒中心的检测与控制。

（3）钻机精准就位，而后加强复检，有偏差则及时调整。

5.2 桩斜的控制

（1）钻机就位后，灵活调整转盘底座水平，并在钻进期间定期校正，要求重机轮缘、固定钻杆的卡孔、护筒中心线共处相同的直线上。

（2）若存在地下障碍物，先探明情况，合理优化钻进参数，不可盲目钻进。

5.3 桩径的控制

（1）钻进时加强对钻头的检查，判断外径是否合理，是否有磨损的情况，若有外径超标或严重磨损的情况，则及时更换钻头。

（2）钻孔时，严格控制泥浆的质量，依托泥浆静水压力作用，在孔壁形成具有防护功能的泥皮，阻止水的渗流，实现对孔壁的有效防护，防止其发生坍塌。

5.4 桩长的控制

（1）准确测量钻杆、钻头尺寸，完整记录数据；根据钻机机高的测量结果和桩的标高加以换算，进而在主动钻杆上做好控制记号，以便有效控制桩长；

（2）钻孔到达中风化岩层后，视实际情况确定适宜的孔底标高，有效控制桩基深度。

5.5 钢筋笼上浮的控制

（1）遵循“少灌勤提”的原则，且必须以相对缓慢的速度提升导管。

（2）随着混凝土灌注量的增加，待实测混凝土面接近钢筋笼时，导管需保持足够的埋深，同时缓慢灌入混凝土，在此方式下，以免混凝土从导管底口涌出后产生过强的冲击力。

（3）混凝土面进入钢筋笼1m～2m后，根据现场灌注情况适当向上提升导管，但要保证导管埋深不小于1m。

6 钻孔灌注桩施工期间的常见问题及应对措施

（1）钻进时漏浆。钻进成孔遇到本就存在于施工现场的旧基础时，可能漏浆。针对漏浆问题，先投放泥球，尽快安排补浆，保证浆液注入的有效性。在孔内搅拌泥浆，向孔壁块石的间隙中填充稠泥浆，起到屏障作用，阻止渗漏的发生，有效维持孔壁的稳定性。经过处理后，若漏失停止，经现场检查确认无误后，随即恢复钻进。

（2）卡钻、难以正常钻进。钻孔时遇到石块杂填层，可能有卡钻事故，若程度轻微，可强制性提升钻杆，以便将钻头提起；若有严重的卡钻现象，挖除导致钻头卡死的石块杂填层，或是用冲锤破碎，而后将钻头提出。

（3）孔斜。钻孔时需有效控制垂直度偏差，即该值必须在1%以内，但在部分工程中有孔斜的情况，具体与如下几方面有关：①地层的软硬程度不均，钻头受力缺乏均匀性，导致孔斜；②在软弱岩层交界部位、岩土换层处、岩层面倾斜处钻进时，钻头的受力缺乏均匀性；③钻机的现场准备工作未落实到位，即钻机底盘不平整。

针对孔斜问题，采取如下防治措施：①全面整平施工现场，钻架到位后调整钻盘与底座水平，并在施工期间定期检测、校正。②钻孔作业人员密切关注现场的地质条件，对于有倾斜状的软硬土或岩层变化部位，则以相对较慢的速度钻进，或是在斜面处填入适量的片石，用冲锤先处理斜面，待其具有平整性后，方可恢复钻进。③若钻进时遇到孤石，先将其清理干净，而后方可继续钻进。

（4）桩身夹泥。导管密封性不足时，泥浆经由导管的缝隙进入导管内，或是导管栓塞有脱落的异常情况，此时均易导致桩身夹泥。针对该问题，需及时提出导管加以处理，而后再继续组织混凝土灌注作业。

（5）卡管。

①混凝土的坍落度偏小、集料离析、初灌时隔水栓卡管等均是关键的原因。为此，用长杆冲捣导管内的隔水栓，或是适当抖动导管，借助此类措施使隔水栓或混凝土下落，若采取该方法仍无法取得良好的处理效果，则将导管提出，做全面的清理，而后再重新吊装。

②混凝土在导管内停留过长的时间，该部分发生初凝，后续灌注的混凝土在下落过程中遇到较强的阻力，出现混凝土被堵在管内的情况。为此，在灌注混凝土前先详细检查灌注机械，以便正常作业；混凝土拌和阶段，可掺入适量缓凝剂。若已经卡管，则用振动器予以处理，将导管内的混凝土振出。

（6）坍孔。钻孔护筒内水位有先升高后下降的异常变化时，可能有坍孔问题，工程人员应予以高度重视。针对坍孔问题，需要先查明原因，再采取适宜的应对措施，适当加大水头，以免坍孔现象的发生。坍孔不严重时，适当加大混凝土埋深，通过混凝土的注入，将坍孔产生的泥砂挤出；若有严重的坍孔，则随即暂停灌注，将导管拔出，回填黏土，再由专员结合现场情况商定技术方案，有效处理。

（7）埋管。施工中加强对导管埋深的控制，不可超过6.0m，提升导管时不宜过快。针对已经出现的埋管事故，视实际情况采取针对性的处理措施。混凝土面距桩顶不深时，对原护筒做接长处理，并将其沉入混凝土面以下，做充分的抽水、排渣处理。

（8）浇短桩头。混凝土浇筑作业即将结束时，适量加注清水，通过水的注入稀释泥浆，并用探测器检查，以便明确混凝土面的标高。针对已经存在的问题，则接长护筒，抽水、抽渣，确认无误后方可继续浇筑混凝土。

7 结束语

综上所述，钻孔灌注桩施工技术在市政道路桥梁施工中具有举足轻重的地位，经过本文的分析后，提出成孔、泥浆护壁、清孔、钢筋笼制作与安装、成桩等各关键环节的作业要点，并阐述质量控制措施和常见问题的防治措施，希望所提内容可作为同仁的参考，以便在路桥工程中高效施工钻孔灌注桩，为工程后续的施工打好基础。