桥梁施工中钻孔灌注桩质量控制措施研究

陈浩东、罗强

（岳阳市交通公路工程建设有限公司，湖南岳阳 414000）

0 引言

当前，桥梁施工中经常使用钻孔灌注桩技术。有效提升钻孔灌注桩施工质量和效率，能够降低桩基质量问题发生概率，桥梁的使用寿命也能得到进一步延长。因此，要使桥梁施工质量得到有效提升，必须加强对钻孔灌注桩施工技术的研究和创新，如优化施工流程和工艺参数，重视质量控制问题，以有效提高施工效率和质量。

1 钻孔灌注桩质量控制的意义

相比其他类型的桥梁施工技术，钻孔灌注桩技术具有较为明显的使用优势。该技术具有极强的地层适应力、较为合理的工程造价、无挤土效应、无震害和承载力高等优点，因此得到了较为广泛的推广和应用[1]。目前，南方地区在桥梁施工中使用该项技术的概率更高，主要是因为南方地质比北方地质更加多样化和复杂化。

在具体的桥梁施工中，倘若目标施工地区的地质条件比较差，加之钻孔灌注桩施工质量控制不到位，必然会影响桥梁结构的安全性，很容易出现桩基质量事故，不仅会影响后续施工的正常开展，甚至可能造成一系列负面影响，为施工企业带来无法挽回的经济损失。因此，如何提升钻孔灌注桩施工质量，进而提高桥梁工程质量，成为施工企业当前比较关注的问题[2]。

在钻孔灌注桩施工过程中，进行质量控制可以大幅度降低基础结构出现沉降位移的概率，保证施工过程的安全性，也有助于提高桥梁的使用质量和寿命。可见，在桥梁施工过程中进行钻孔灌注桩质量控制有重要意义。

2 钻孔灌注桩施工质量问题

2.1 出现钻孔坍塌现象

在钻孔灌注桩施工过程中，很容易出现钻孔坍塌问题，会影响整体施工进度。在该环节的施工中，泥浆的密度和稠度往往难以把控，如果砂层过于松软，且施工人员不能有效控制在松软砂层中的钻孔速度，孔壁很可能出现渗水问题。如果在钻孔阶段，机械设备的停留时间过长，或者钢筋笼碰到孔壁，可能导致钻孔灌注工作无法正常开展，钻孔区也会出现塌陷问题。

2.2 桩孔垂直度不理想

在钻孔灌注桩施工环节，桩孔易出现倾斜问题，该问题会直接影响桥梁施工质量[3]。出现这类问题主要是因为开孔后未复测桩孔中心点、钻机基座倾斜问题未能得到解决、地质软硬不均却没有采取适宜的钻头或钻孔方法、地层中存在孤石、成孔后未用探孔器检测垂直度、钢筋笼未居中、未设置保护层钢筋或垫块、混凝土浇筑过快导致钢筋笼上浮倾斜等。

3 钻孔灌注桩施工技术要点

3.1 放样准备技术

在钻孔灌注桩施工过程中，需要有效提升放样准备工作质量[4]。为此，施工企业需要根据原有的施工图纸和交桩成果，建立更为精准的高程和平面控制网，完成桥梁控制点、桥梁中心线等关键位置的校对工作，以降低基础中心的偏差和排桩中线的偏差。在桩基放样的过程中，需要通过互校放样的方式控制桩号和坐标。在这一过程中，需要使用全站仪，并在距孔心3.5m 左右的地方设置十字护桩，确保桩的位置更为稳固，即便出现突发情况，位置也不容易发生偏移。

3.2 钻孔清理技术

钻孔施工结束后，要及时进行清孔工作[5]。清孔的目的是通过抽、换孔内泥浆，清除孔内的钻渣和沉渣，减少桩孔底部的沉渣厚度。清孔工作能为水下混凝土灌注提供良好的施工条件，提升测深精准度，使灌注施工更加顺利，进而保证桩基质量。若是清孔不到位，会产生如下后果：

其一，孔底沉渣过厚，影响桩基承载力或导致桩基沉降。

其二，孔内泥浆的性能不达标，如稠度低，灌注桩基混凝土时，钻孔中的钻渣便容易在混凝土顶面沉积。钻渣沉积过厚会导致混凝土无法顶升，或者混凝土冲破沉积层，造成桩基夹泥断桩等问题。

其三，泥浆比重过小，有可能导致塌孔现象。

其四，泥浆含砂率高，稠度大，且钻孔施工时间长时，会在孔壁上形成较厚的泥皮，其厚度超过4mm 会大大降低桩侧摩阻力。据相关测试报告，严重不合格的泥皮可使桩侧摩阻力降低50%以上。

因此，在钻孔清理的过程中，施工人员需要尽可能保证孔位不出现塌落现象，并且需要及时按照原有的清理程序，实时检测清理工作的完成度[6]。在钻孔清理过程中，需要确保孔底沉渣厚度应小于10cm（摩擦桩）或5cm（端承桩），且施工人员应控制孔内的泥浆性能，确保泥浆比重在1.03～1.1 范围，黏稠度在17～20Pa·s 范围，含砂率小于2%。

钻孔清理主要有以下方法：

3.2.1 抽浆法

抽浆法清孔比较彻底，适用于多种工况，但采用该方法对孔壁易坍塌的钻孔进行清孔时，操作要格外小心，以免出现坍孔现象。

3.2.2 换浆法

采用泥浆泵，通过钻杆以中速向孔底压入相对密度1.15 左右，含砂率＜4%的泥浆，将孔内悬浮钻渣多的泥浆替换出来。采用正循环回转钻，不需另加机具，且孔内仍为泥浆护壁，不易坍孔。但该方法也存在一定的缺点：

首先，若有较大泥团掉入孔底很难清除。

其次，相对密度小的泥浆是从孔底流入孔中，轻、重泥浆在孔内会产生对流运动，要花费很长时间降低孔内泥浆的相对密度，清孔时间较长。

最后，若是泥浆含砂率较高，不能用清水清孔，以免砂粒沉淀，达不到清孔目的[7]。

3.2.3 掏渣法

主要针对冲或冲抓法所成的桩孔，采用抽渣筒进行抽渣清孔。

3.2.4 砂浆置换法

该法操作较复杂，因此除了在一些有特殊要求的桩基中使用，实际工程中较少应用。

3.3 混凝土灌注

在混凝土灌注阶段，施工人员需要对已灌注完的混凝土进行顶面标高和导管埋深方面的数据测量，以此来精准判定是否出现了塌孔现象。大多数情况下，混凝土的灌注导管直径应当控制在250～300mm 之间，且导管底部和孔底的距离需要控制在300～500mm 之间。并且，在混凝土灌注施工环节开始之前，施工人员应进行导管的水密试验，检查导管的质量是否符合要求和标准。例如，混凝土的埋管深度不小于1m，灌注过程中导管埋入混凝土的深度应控制在2～6m 左右。

为了让混凝土浇筑工作能够尽快开展，在浇筑之前，施工企业还需要尽可能地多准备一些混凝土罐车，确保每个灌注桩的浇筑时间控制在4～5h。混凝土浇筑工作开始后，中断时间不得超过0.55h。与此同时，施工人员应尽可能上下活动导管，确保导管的活动幅度得到全面控制，否则在混凝土灌注过程中，导管很容易拔出混凝土面[8]。

4 钻孔灌注桩施工质量控制优化策略

4.1 合理完成资源准备方面的工作

开始钻孔灌注桩施工之前，需要及时清理地表杂物。如果地表土层不均匀，施工人员需要先压实土层或通过换填压实的方式加固土层，完成基层处理方可安装钻孔灌注桩。施工过程中，各项机械设备是保证施工平台结构更为稳定的重要前提，也是钻孔灌注桩施工顺利进行的基础。施工人员还需确定桩柱位置，严格按照规划和设计图纸进行勘测和放线，并进行反复核对确认（见表1）。

表1 桩位偏差值范围一览

进行钻孔灌注桩施工时，施工人员需及时检查钻机的工作状态，若钻机出现问题将影响后续施工进程[9]。同时，选择钻进技术时，技术人员也应慎重考虑。在钻进环节，需要严格控制孔内水头的位置，以保障钻孔的稳定性。在施工过程中，还需重视材料运输和储存方面的问题，并聘请有丰富桥梁工程施工经验的人员参与监管，确保桥梁钻孔灌注桩施工的各个流程都顺利推进。

4.2 合理完成钻孔进尺控制工作

在具体的钻孔过程中，施工人员应合理控制进尺速度，如果进尺速度超出额定界限会影响施工质量。为了让进尺速度达到额定标准，施工人员需要提前做好勘察工作，根据现场施工的实际情况制订施工计划。此外，在钻孔施工过程中，把控钻孔垂直度和深度是保障钻孔质量的重要措施。

在钻孔施工过程中，如果钻孔深度超出了钻头长度，施工人员便可按照正常速度进行接下来的钻孔工作；如果出现了泥浆质量损失或渗漏问题，应立即停止工作，并按照既定方案流程完成泥浆补足方面的工作；如果出现了护筒漏浆方面的问题，需要提起钻锤，让泥浆先注入孔中，待泥浆在钻孔中稳定方可继续使用钻孔完成接下来的施工。

4.3 合理进行成桩清孔质量控制

在钻孔灌注桩施工中，最终的成桩质量会直接受桩身的垂直度、钻孔的直径位置以及孔形的影响[10]。为了保证成桩质量，需要在钻孔过程中进行必要的观察监测，及时记录当前钻孔的位置、深度以及孔径。为了顺利推进钻孔工作，该项工序开始后，施工人员就需要提前清孔，清除桩底的残渣，尽可能降低沉淀泥浆对钻孔灌注桩承载力的影响。

但需要注意的是，采用不同类型的钻机需要使用不同的清孔方式。并且，在清孔过程中，施工人员需要严格控制泥浆指标。

4.4 合理完成钢筋笼制作安装工作

钢筋笼制作安装工作是钻孔灌注桩施工环节不可或缺的重要流程。为了确保钢筋笼的使用质量达到理想效果，需对按要求对钢材原材料及焊接件进行检测，确保钢材的各项使用性能满足钻孔灌注桩的施工质量要求。

完成清孔后需立即吊装钢筋笼，否则沉渣厚度超过既定标准，钢筋笼吊装质量就会受到影响[11]。在钢筋笼制作的过程中，施工人员应根据实际情况，选择整体或分节方式完成钢筋笼的制作。焊接工作完成后，施工人员需要检查钢筋笼的焊接接口，确保其达到规定的使用标准。在焊接过程中，施工人员需要合理检查钢筋笼的吊环长度，根据护筒高程与钢筋笼顶高程的数值差异，合理控制钢筋笼的吊环长度。想要让钢筋笼吊装工作顺利开展，需要格外注重钢筋笼的放置位置，确保在钢筋笼放置过程中不与孔壁发生碰撞，否则钢筋笼很容易出现形变问题，影响钢筋笼最终的使用性能。与此同时，施工人员还在钢筋笼吊装过程中，使用分段吊装的方式，让上段和下段均完成顺直焊接，否则钢筋笼主筋保护层的厚度可能无法达到标准[12]。此外，在主筋每隔2m 左右的方位应当设置4 个位置对称的“钢筋耳环”，这样能降低钢筋笼吊笼问题出现的概率，确保钢筋笼安装工作顺利完成。

5 结语

总的来说，在桥梁施工过程中，对钻孔灌注桩的质量控制工作十分必要，不仅能延长桥梁的使用寿命，还能降低坍塌事故的概率。从各个方面出发，优化落实钻孔灌注桩质量控制策略，能进一步发挥钻孔灌注桩施工的优势。