钻孔灌柱桩技术在桥梁施工中的应用

王建军

（甘肃安达科技检测咨询有限公司，甘肃张掖 734000）

0 引言

钻孔灌注桩施工指的是使用钻机在已经设计好桩位的区域进行钻孔，并且在确认好桩孔的直径、深度及位置等数据后，与设计数据进行比对，经对比数据无差异，进行钢筋笼吊放工作，继而将混凝土材料灌注其中，形成实体柱，作为桥梁上部结构的有效支撑体。目前，钻孔灌注桩技术已得到广泛应用。不过为了达到更好的施工效果，要结合实际工程情况探究该技术的最佳应用策略，以更好地发挥该技术的价值。

1 工程概况

某高速公路桥梁左线起讫桩号Z3K30+975—Z3K31+198，总长度为216m，右线起讫桩号为K31+025—K31+336，总长度为306m。桥跨布置为7×30m预应力混凝土T 梁，共35 片，桥面宽度为统一数值12.75m，桥墩的高度有所不同，其中左线数据最小为3.036m，最大为15.689m，右线数据是最小为2.203m，最大为22.045m。

2 钻孔灌注桩技术应用

2.1 施工前准备工作

第一，实施钻孔灌注桩技术之前，相关工作人员要调查好施工地的实际施工条件，并总结工程的实际需求，同时需要做好施工场地的平整，以及施工通道的修筑工作。第二，合理建立测量控制网，完成具体的测量放样工作，明确各中心柱的坐标、方位角等信息，并将相应的数据打印出来或通过网络文档的形式发放到每一位施工人员手中，使其能精确掌握这些重要数据，避免施工中出现偏差。第三，柱位测量工作应严格按照设计方案进行，且要采取一定的加固、防护措施，检查放样点位置和距离是否符合要求，并根据检测结果计算放样点位误差[1]。第四，施工所需材料的检测工作应在现场进行，并建立相应的工作总结表格，落实不同时段的检测工作，其间需要将符合标准的材料放置到定点位置，之后做好防雨和防潮等防护工作，若发现存在不符合标准的材料，应按照标准的工作流程对其进行处理。

2.2 钢护筒的制作和安装

第一，需要根据施工现场软弱土层的实际情况，确定钢护筒的壁厚、长度以及直径。在该工程中，钢护筒的壁厚设置为20mm，长度设置为3m 左右，直径比柱径大一些，约30cm 左右，接头和接缝部位较结实，且无漏水现象。如果施工地点有水塘，需要适当增加实际的埋置深度，以提高钢护筒的稳定性。第二，已经制作完成的钢护筒，需要使用吊车进行放置，放置过程中要保证钢护筒的中竖直线与桩基中心线处于垂直重合状态，一旦出现偏移，需要人工或者吊车辅助调整。第三，将钢护筒放置到合适的位置后，要对其周边的土壤进行调整，将事先挖出的土壤填充到钢护筒周围，并通过器械或人工的方式将其压实，压实处理后还要对钢护筒进行检测，倾斜度偏差不超过1%，钢护筒中心和柱位中心偏差不超过50mm 视为合格。其间若发现偏差较，要及时进行调整[2]。

2.3 设置钻机

首先，当地面情况有所不同时，桩基的布设也有所不同，例如，当地面的坡度较大时就需要在高处，其坡顶或坡的中间地段设置，一定情况下也能够使用“之”字的方式进行设置。而当遇到施工现场的条件限制性较大时，可以使用放缓坡度或者延长便道的形式，以此为施工设备的运输、施工材料的运输行动提供便捷。其次，在选择钻机时要以现场的地质情况、桩径为主要的参考依据，以本文的施工现场为例，需要选择BG25、BG36 旋挖钻机，其钻杆上要标记好一些重要的数据，并反复测量钻杆被放下之前的长度，确保钻孔深度符合施工流程中已经固定好的、科学的数据要求。而施工过程中还要注意的是，施工现场的土层容易出现不均匀沉降，这主要是因为钻机强荷载作用，而为了减少该情况的出现，需要施工人员将钢板铺设在地面上，其工作原理就是将均匀铺设的钢板起到分散作用力的作用有效利用起来。再者，在施工场地的钻机操作室内设置专门的仪表，一些施工过程中产生的运行数据能够通过仪表来反映，相关人员需要在设备使用的过程中实时监控好仪表上的数据，因为这些数据都是可以有效反映出当前实际作业的具体情况的数据，根据这些数据就能较为精准地判断当前相关作业是否在正常进行中。

2.4 钻机开孔工作

第一，开孔工作。使钻头距离地面30cm，且要在真空泵中加入一定量的清水，以便后续负压泵能够产生负压，并让泥浆泵在一定时间内充满水，继而使钻机能够正常进行钻进工作。前期钻孔时，需将钻机的速度控制在3m/h，且成孔过程中应及时排除废渣，通过连续3min 的泥浆循环处理工作，排除孔底沉渣方可继续向下钻进。钻进到钢护筒下2m 时，相关人员需要对钻进情况进行检查，确保没有任何失误或容易导致后续工作出现偏差的变量，方可继续钻进，同时将钻机的速度调为7m/h 左右。第二，钻进和终孔工作。使钻机保持在相对稳定且静止的状态，然后再开展3min 的泥浆循环处理工作，去除沉渣后将钻头提升到固定位置，且要与孔底之间保持10cm 的距离，之后检查是否残留钻渣，以此判断是否可以停止钻进工作。在钻头停止工作后，相关人员需要合理进行成孔检查，并做好清孔工作，需达到如下标准：无2～3mm颗粒，沉渣厚度不超过20cm，含砂率＜2%，泥浆比重1.05～1.1，黏度17～20s[3]。

2.5 钢筋笼相关工作

钢筋笼的吊装工作（见图1）。第一步是在孔桩的左侧区域准备好汽车吊，这是吊装钢筋笼的重要工作，第二步是长骨架的焊接支撑工作，以防止吊装过程中出现变形等意外情况。整个吊装过程中，需要时刻关注相关设备的工作情况，以有效避免产生不必要的误差。吊点一共有两处，分别是长骨架的下部分，长骨架的中部到上部的三分点之间。吊装过程中，这两点的吊装时间和速度都要保持一致，这样才能将钢筋笼顺利地吊放到合适的位置，避免第二节段吊装工作出现意外。

图1 钢筋笼吊装工作图图示

定位入孔和第二节段吊装工作。钢筋笼需要处于垂直状态，为避免角度偏差，需要专业人员仔细进行角度调整，并将其慢慢下降到事先打好的孔中。整个入孔过程中要确保钢筋笼处于稳定状态，在完全入孔且无发生碰撞的情况下，可以将临时支撑物撤出，然后开始第二节段的吊装工作。该环节需要将两节钢筋笼对准，用滚轧螺纹进行连接，焊接地钢筋和声测管，并将钢筋笼准确放置到定点位置，随后需要将事先准备好的两根枕木支撑在顶吊圈下方的定位骨架上。

吊筋工作。布设好六个吊点，吊环采用φ28mm的HPB300 钢筋材质，同时应根据钢筋笼笼顶长度、焊接长度和定位架高度确定吊筋的长度。

2.6 二次清孔和灌注水下混凝土工作

开展二次清孔工作是为了将前期施工过程中可能落入孔中的杂物进行清除，为后续混凝土灌注施工打下基础。清孔采用气举反循环方式，即利用空气压缩机产生一部分压缩空气及冲击力，让一些处在孔底的杂物悬浮上来，并逐渐从孔中排出。

灌注水下混凝土。第一步，按照试验结果确定原材料的配合比，同时确保混凝土初灌量达到实际要求，并根据工程钻孔灌注桩的孔径确定混凝土的实际流动性。首批混凝土灌注完成后不能立即停止，要使用小漏斗继续工作，保持作业的连续性和稳定性。第二步，在灌注期间，用测锤探测混凝土面的高度以及顶面下方的孔深。一般情况下，灌注顶面要超过设计高程1m 左右。第三步，将最后一节导管提升上去，提升过程要保持相对缓慢且稳定的速度，但不可太缓慢，也不可出现停顿，同时应确保在混凝土初凝前将之拔出，然后及时用清水对其进行冲洗，并将之整齐地堆放在安全的施工区域[4]。

3 钻孔灌注桩施工问题以及相关措施

3.1 桩孔偏移或倾斜问题

为避免柱孔偏移或倾斜的问题，施工管理人员需要组织施工人员严格按照作业计划实施作业流程，并重视作业细节，如定期检查钻杆中心、低速度缓慢钻进，以及在合适的时候调整钻头、钻进速度等，往往是遇倾斜的软、硬地层时要低速钻进，若钻进深度范围内存在孤石要将钻头调整为合金钢钻头，这样才能有效完成后续的钻进工作。需要注意的是，所有步骤尽量采用人工辅助，同时经反复确认无误才可以进行后续工作，这样才能将施工问题的发生率降到最低。此外，必要时可以利用上下反复扫孔等方式，将倾斜的位置调整回正常的状态。对于明显的倾斜状况，可以采用回填土的方式，使一些重要位置变紧实，缓解倾斜问题，便于继续开展钻进工作。

3.2 卡钻、埋钻或掉钻问题

为避免钻进过程中出现卡钻等问题，需要事先做好检查工作，主要是从转向装置的整体运转灵活度、钢丝绳的结实程度等方面入手，若是检查出问题需要及时更换或维修设备。如果出现非器械设备问题导致的卡钻问题，可以使用正反旋转的方式将钻头提出，检查具体的卡钻原因并及时解决，之后可继续钻进。遇到埋钻问题时，需要先停止相关设备的工作，并分析具体原因，如果是坍孔原因，可以使用高压空气吸泥机器清理孔内泥沙，然后去除钻头。有时也可以使用压缩空气吹散钻渣，解决埋钻问题。需要注意的是，进行机械检查时要确保机械完全停止工作，避免出现安全事故。此外，遇到掉钻问题时，要使用打捞叉和钩等工具进行问题处理，切勿盲目使用工具，否则可能导致更加严重的问题。

3.3 钢筋笼上浮问题

在桥梁施工过程中，如果遇到钢筋笼上浮问题，不要着急将钢筋笼按压回原位，而是要逐渐减慢混凝土灌注速度，然后再解决问题。为了避免出现钢筋笼上浮问题，建议从主筋延伸程度、导管埋入深度等方面，提前做好准备，同时为了减少钢筋笼在下放过程中受到的冲击力，要控制好导管底口和钢筋笼底端之间的距离。此外，混凝土超过钢筋笼面后，需要及时提升导管，为避免钢筋笼上浮，导管提升过程中要保证导管底口和钢筋笼底端始终保持合适的距离[5]。

3.4 坍孔问题

施工过程中遇到坍孔问题时，应使用预先安排好的吸泥机器处理孔中的泥土，同时安排相关人员将一些重量较大且承担较重要工作的器械移送到距离吸泥机器一定距离的安全位置，以减少对吸泥机器运作可能产生的不利影响，防止问题恶化。如果使用吸泥机器未能有效解决坍孔问题，则需要启动备用方案，即拔出孔内导管和钢筋笼，重新填土并重新开展钻孔工作。虽然这样会浪费一定的时间和人力物力，但是为了保证工程的整体施工质量，必须采取此方式。总之，切勿为了节约时间或者人力物力，而忽视对坍孔问题的有效处理，否则可能引发更严重的工程事故。

4 结语

综上所述，合理利用钻孔灌注桩技术，能一定程度上提高桥梁的整体质量。为了切实发挥钻孔灌注桩技术的应用效果，需要施工单位重视整个施工过程的安全性和作业细节，通过全面、严谨、科学的管控，减少不必要的失误，切实提高施工效果。