桥梁钻孔灌注桩施工技术及质量控制分析

龙开国

（贵州省镇远公路管理段，贵州黔东南州镇远县 557700）

0 引言

在我国经济水平不断提升的背景下，公路桥梁建设不断发展，施工技术取得较大进步。由于路基在桥梁工程中占据着重要地位，因此有关技术研发也在快速发展之中。钻孔灌注桩具有强度高、刚度大、沉降小、承载能力好等特点，在桥梁基础建设工程中得到广泛应用，能显著提高工程安全性、可靠性及稳定性。但是钻孔灌注桩施工中还存在着诸多不可控因素，为此有必要从施工工艺及质量控制方面研究钻孔灌注桩施工技术，以进一步保障施工质量。

1 工程概况

拟建仙人桥为改扩建工程，位于G320 国道上。桥梁起点桩号为K1804+199.194，中心桩号为K1804+242.694，终点桩号为K1804+288.194；设计桥孔和跨径（孔×m）为3×25m，桥长为89.0m，桥宽为9.0m；上部结构采用装配式预应力混凝土T 梁，简支转桥面连续；下部结构桥墩采用柱式墩桩基础；0 号台采用重力式台接桩基础；3 号台采用重力式台扩大基础；纵断面纵坡为0.5%。本工程的桥梁基础采用钻孔灌注桩施工技术，在施工过程中设备布设如图1 所示。

图1 钻孔灌注桩设备示意图

2 钻孔灌注桩基础施工技术

2.1 施工准备工作

2.1.1 施工方案编制和审核

桥梁钻孔灌注桩在施工准备阶段，主要是对施工方案进行合理地制定。施工方案要在对施工环境、设备状况、钻孔灌注桩的组织与管理、桩周地质及水文条件、施工组织方案等因素进行深入分析的前提下，寻求最适合的钻孔灌注桩基础施工技术与管理方法[1]。该合同段拟设置1 个预制场，如图2 所示。

图2 预制场平面图

2.1.2 施工机械设备的检查

桥梁钻孔灌注桩体积大、施工标准高，施工机械设备是公路桥梁建设的重要组成部分，必须确保在施工前彻底检查和维护机械设备，并在施工过程中定期对机械设备进行校准和检查，如有问题应立即修理或替换，保证施工顺利进行。要提供高效、专业的机械设备保证工程质量的稳定性，进而提升工程的经济效益。

2.1.3 施工材料检测

为保证钻孔灌注桩质量的稳定性，施工前应检测建筑材料，检测方法及操作程序应标准化。检测过程包括两个环节，一是采购环节，二是现场试验室对水泥材料级别及用量进行测试，判断其强度及性能[2]。

2.1.4 定位测量

定位测量前施工人员要做好现场全面清理工作，尤其是钻孔位置。测量开始前应先将测量设备标定好，拟定和确认测量方案，同时将桩坑中心位置以木桩或钢头设置标记，必须重复测量，以确保精准，如果出现错误则立即改正。经过测量后，会获得钻孔灌注桩的具体位置，浇筑混凝土加以固定，并将有关资料认真记录在案。

2.2 埋设护筒

埋设护筒是桥梁钻孔灌注桩施工的关键阶段，施工人员必须按规定做好埋设处理，才能够为后续施工奠定良好基础。护筒内径应比桩径大20～40cm，竖直线倾斜不得超过1%，与桩中心线重合，平面误差不应大于50mm，以保证桩位平面位置准确。护筒埋置深度一般为2～4m，高度应高出地面0.5m，或高出水面1～2m；当钻孔内有承压水时，应高出承压水位2m以上。为了防止地表水及地下水流入，应提高孔内压力，保证桩口在施工期间不会坍塌。

2.3 泥浆制备与使用

黏土在山区比较常见，可以作为泥浆制备原材料。经试验室系数测试后，将黏土搅拌均匀置于泥浆池内，利用循环泵使其循环流动。钻进时，为确保钻进效率，测试人员需要对泥浆相对密度、黏度及含沙量进行测试。泥浆能形成薄而硬的泥浆护壁，有效防止井壁坍塌，可应用于复杂地层，简化钻井结构和降低钻井成本。同时，泥浆具有一定黏性，在钻进裂缝性地层时能发挥良好作用，并且能有效防止回填渗漏。良好的泥浆能和循环泵协同作用，增加除渣能力，确保施工进度。对于钻进时产生的污泥，为保护环境和降低污染程度，可对污泥进行预处理后使用专用车辆运输至指定垃圾场。

2.4 钻孔施工

钻孔作业要求在施工之前对方案进行审核，并时刻注意工序中的各项细节，按照规章制度进行操作，并对坍塌现象进行有效预防。在进行具体作业时，应做到以下几点：一是施工人员应格外重视对施工环境的观察与把握，关注施工细节，精确运行设备并采用先进技术进行钻孔作业。二是施工单位要安排专业人员对孔位、孔形和泥浆进行实时观测，一旦发现问题，立即采取措施。三是钻孔时操作人员要以常速进行。尽管初期已确定钻孔位置及其他施工参数，钻进时仍应对钻孔尺寸及垂直度等进行检查，必要时对框架及钻孔水平位置进行调整，保证钻孔直径及垂直度满足要求。四是要实时关注钻孔地质情况。岩层与土层交叉处，钻进速度要减缓，要保证钻杆垂直度，钻进机械压力也要相应减小，若发生屈曲现象，要停钻进行调整，直至达到垂直度要求。五是要科学利用泥浆泵与空压机清除井底沉积物，使细砂黏附在循环泥浆中冲出井口，高效完成清淤工作。规范要求钻孔底部的沉渣厚度不应超过50mm，但实际设计往往比规范要求更为严格[3]。

2.5 钢筋笼制作与吊放

钢筋笼制作过程中，其规格尺寸应结合单元槽段、接头形式和设备吊装能力等因素确定。在相同截面、相同钢筋接头个数的情况下，要增设箍筋并与主钢筋相连，钢筋搭接示意图如图3 所示。

图3 钢筋搭接示意图

螺旋箍筋与主筋连接采取满绑，相邻两个绑扎接头成“八”字形，其中绑扎搭接处箍筋加密为@100。焊接所采用焊条应符合JGJ94—2003 钢筋焊接规程要求，采用E4303 以上焊条。要求保护层垫块每2m 安放一组，一组三块沿钢筋笼环形均匀布置，保护层垫块强度与桩体同强度，保护层厚度为50mm，如图4 所示，以此增大钢筋笼截面尺寸和提高钢筋笼刚度，避免吊装时钢筋笼发生形变。

图4 钢筋保护层同强度混凝土垫块安装示意图

钢筋笼制作完成后应及时进行吊放，不宜长期存放。起吊钢筋笼前应按顺序对各焊缝进行质量检查，如果发现问题则立即补焊。吊放钢筋笼时应细心观察，避免钢筋笼和井壁相撞。钢筋笼吊放到位之后，要调节钢筋笼保护层厚度，并将钢筋笼固定。在吊装过程中需要设置醒目的安全警示标识，并设专人进行指挥，以保证施工的安全性。

2.6 水下灌注混凝土

水下灌注混凝土之前，需要对孔底矿渣进行检测，必要时进行二次清孔，以避免矿渣混入混凝土影响桩体质量。混凝土运至现场后，需要对坍落度及均匀性进行检验。技术人员利用绳索对孔深进行测量，计算出导管需求量。导管下放时应避免与孔壁摩擦碰撞，导管底部与孔底之间的距离控制在30～50cm。混凝土必须具有良好的和易性，含砂率在40%～50%之间，精骨料粒径不大于3.8cm，水灰比在0.44 上下；可以在混凝土中掺入外加剂，如缓凝剂、塑化剂等。灌注混凝土时需要着重解决钢筋笼上浮、保护层厚度不足等问题。混凝土灌注收尾阶段，需要超量灌注以清除桩顶的浮浆，规范要求超量灌注高度超出桩头0.5m，实际工作中一般超出1m 左右[4]。

3 钻孔灌注桩基础施工质量控制措施

3.1 导管阻塞控制

导管发生阻塞可采取以下方式解决：一是提高混凝土和易性；二是提高混凝土灌注速度，以混凝土的冲击力克服泥浆的阻力；三是保持连续灌注，使混凝土始终保持流动状态；四是导管上部阻塞可利用钢筋进行疏通，下部阻塞可上下振动导管。

3.2 钻孔偏斜控制

钻进过程中，钻机局部变形、钻头受力不均匀等因素都会导致钻孔偏斜。针对此类问题通常采取以下措施：一是合理控制泵量，避免钻机振动幅度过大；二是钻具直径应与孔壁相适应，减少二者之间的环状间隙，进而减少钻具的径向振动；三是钻进工艺及技术参数应科学，做到定向准确、钻速合理、钻杆质量合格等；四是使用地锚紧固钻机底盘，使钻机始终保持平稳状态。

3.3 钢筋笼上浮控制

钻孔灌注桩施工中极易发生钢筋笼上浮问题，对整体工程质量造成严重影响。针对此类问题，可采取以下措施予以解决：一是在钢筋笼上施加重物；二是将钢筋笼焊接固定在护筒顶部的施工平台上；三是在钢筋笼上加焊防浮倒刺；三是在混凝土灌注到钢筋笼底部时，小幅度提升导管，并减缓混凝土灌注速度。

3.4 混凝土卡管问题

混凝土搅拌不充分不仅会对混凝土性能造成影响，也会造成管道密封性不足，造成混凝土卡管问题。其解决方案是，利用起重设备将被卡导管连同灌注料斗快速拆除，然后插入备用导管，将小型潜水排污泵从备用导管中放入已灌注的混凝土中，抽尽备用导管内的泥浆，取出排污泵后，采用“二次剪球法”灌注混凝土，利用混凝土的冲击力将卡管混凝土冲到导管外[5]。

3.5 断桩问题

针对断桩问题的常用处治措施包括接桩法、原位复桩法、桩芯凿井法、补送结合法、纠偏法等。其中，原位复桩法效果较好，但施工难度大、周期长、费用高；桩芯凿井法进度慢、施工难度大。这两种方法应结合工程地质条件和工期要求谨慎采用。接桩法、补送结合法、纠偏法应用较为广泛，可根据工程具体情况合理应用。

4 结语

综上所述，通过对钻孔灌注桩施工过程中的技术问题进行剖析，以重视工艺优化为重点，实施质量控制措施，提高人员、设备、物资等生产要素的调控管理能力，以匹配施工过程中各环节的技术及质量要求。同时通过做好技术管理工作，确保施工工艺的作用得以充分发挥，并以此提升钻孔灌注桩施工技术的应用价值。