试论市政工程中钻孔灌注桩施工工艺的要点

李海斌

（太原市政建设集团有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

各类深基础形式中，混凝土钻孔灌注桩应用最为广泛，能够适用于多种复杂的地质条件，如软土、富水含砂地质以及岩溶地质等，其基本工艺流程为机械钻孔、安放钢筋笼、灌注混凝土，成桩后能够显著提升地基承载力。同时，混凝土钻孔灌注桩施工机械化程度高、施工效率高、周期短，相较于预制桩整体施工成本更低。目前，混凝土钻孔灌注的施工技术以及相关质量检测技术已较为成熟，并且大量的工程实践也证明了混凝土钻孔灌注桩的优越性，但是在具体施工过程中仍要加强对关键施工环节的控制以及对施工质量的管理。

1 钻孔灌注桩的主要优缺点

钻孔灌注桩的主要优势体现在如下5 点：①钻孔灌注桩的适用地质条件较广，不仅可以广泛应用于软土地区，在硬土地区也可以应用，而且实施效率较高。②钻孔灌注桩在桩孔的选择上，其桩径及桩长都是比较灵活的，相应承载力的取值范围比较大。③钻孔灌注桩的桩身抗弯性能较好，使钻孔灌注桩能够承受较大的荷载。④钻孔灌注桩一般为非挤土桩，挤土效应较小。⑤钻孔灌注桩的施工工艺成熟，施工条件要求简单，对施工机械的要求更低，一般施工机械水平完全可以满足使用需要，不需要额外准备过多的机器即可以完成施工。

钻孔灌注桩的主要缺点：首先，在桥梁工程项目施工时，由于不同土层受到的影响因素不同，施工过程中面对的情况比较复杂，因此，很有可能发生扩径、缩径、断桩等钻孔灌注桩身质量缺陷。其次，当钻孔灌注桩用作端承桩时，如果基岩是持力层，则很难控制钻孔灌注桩端承桩的桩底沉渣，这对于基桩承载力的发挥有较大的影响。另外，钻孔灌注桩的桩身侧壁泥皮质量较难保证，一旦侧壁泥皮质量不过关，就会显著降低基桩的侧阻力，对整个建筑物的基础造成巨大影响[1]。最后，对于坡地及持力层坡度较大的桩，施工中会发生滑桩现象；钻孔灌注桩的泥浆护壁在施工过程中会对周边的环境有一定影响。

2 钻孔灌注桩施工工艺要点

2.1 钢筋笼加工检测

项目单位应在已经硬化好的钢筋场所提前预制施工所需的钢筋笼。每套钢筋笼预制完成后，应交由专业的质检员进行检测，确保其质量达标后，交由监理工程师审批，审批通过后，运送至施工现场。质检员检验钢筋笼，检查项目包含主筋搭接焊的同心度、焊接饱满度、焊接长度、钢筋骨架长度、直径大小、保护层厚度、声测管顺直度等。还必须如实记录所有检查数据，以便日后查阅。

2.2 护筒的制作和埋设

在公路桥梁工程施工中，为了使钻孔灌注桩能够垂直钻孔，同时避免在孔口周围施工时产生较强的荷载和冲击力而导致孔洞塌陷，必须在钻孔前安装钢护筒。护筒埋设时，先根据护筒的大小用挖掘机挖出相应的坑。使用旋挖机钻孔时，必须保证钻孔超过钻头直径20cm，护筒的长度需根据水位情况与桩位处地质情况进行综合考虑后确定。护筒顶部与地面之间保持0.3m以上的距离，以保证孔内泥浆面始终高于孔外水位。护筒埋设桩位的允许偏差要小于5cm，埋设斜度小于1%。当灌注桩的混凝土强度占设计强度比例超过25%时，可拆卸护筒。

2.3 钻机安装和定位

在钻孔灌注桩施工过程中，钻机是关键的施工设备，它的质量及性能会对施工效率产生较大的影响，对此，施工者应对钻机安装及定位加以关注。正式进行施工前，应让专业工作者对有关的流程和技术方案开展科学分析，接着根据施工地点的具体状况来明确钻机的位置和实际安装流程，确保精准安装，防止产生偏移及倾斜的问题，全面突显钻机对钻孔灌注桩施工的作用。若是钻机类型存在差异，那么对应的安装方式也是不同的，应根据自身性能开展全面分析，若运用钻塔钻孔机开展施工，应根据钻孔机动力及周围的地笼，以此明确钻杆的位置，接着结合实际状况运用千斤顶来开展调整。

2.4 钢筋笼施工

在钻孔灌注桩施工过程中，钢筋笼是非常关键的部分，具体开展施工操作时，其中包含的内容和环节非常复杂。对此，应使用专业的制作平台，实现构件的有效制作，以确保构件质量满足工程的实际标准。在开展焊接工作过程中，应全面根据规定标准来完成，防止错误操作对工程整体质量造成不良影响。一般情况下，对于制作价签的距离，应尽可能地掌控在2~3m，基于支座架上放置完成的主筋。为确保钢筋笼后续作业有序完成，应基于加工结束之后，对其开展定期检查及管理工作，强化钢筋笼的养护，防止因为外部因素的作用而产生质量问题。

2.5 钻进成孔

冲击钻机运行时，钻机的底座和顶端均要保持水平、稳定的状态，按钻进标准进行两个邻孔的钻进，经检查，确认相邻钻孔的混凝土抗压强度超2.5MPa 后具备钻进的条件，以此来保证邻孔孔壁的稳定性。钻进过程中加强监控，若有位移、沉陷现象，随即暂停钻进作业，查明原因并处理。孔内无水时，直接灌注泥浆即可；孔内有水时，先投入黏土再用冲击锥处理，全程做多次的小冲程冲击造浆。钻孔过程中，操作人员及时检查孔内水位，始终超出地下水位1.55～2.0m 并在钢护筒顶面以下0.3m 内。钻进深度范围内的岩层特性存在差异，以地质特性为参考调整钻头冲程，在特定地质条件下完成冲击钻进作业[2]。例如，钻进深度内存在黏土层和淤泥层时，以1.0～2.0m 的中冲程冲击。操作人员频繁检查泥浆指标，存在泥浆损耗或土层特性发生变化时，随即补充泥浆，并在既有作业参数的基础上加以调整。以进尺速度为准，操作人员灵活收放主钢丝绳，每次钻进时钢丝绳保持拉紧状态，不可少放或多放。钻头的最大冲程始终在0.6m 以内，具体根据岩层性质做适度的调整。于钢丝绳上以喷红色油漆的方法设置长度标志，作为钻进的参照基准，以便更加精准地钻进成孔。

2.6 声测管安装

公路桥梁桥墩钻孔桩的桩长度一般超过40m，所有桩基均采用声波透射法检测。每根桩基需在桩底埋设3 根声测管，无钢筋笼段，与声测管相对应的桩主筋与加强箍筋必须延伸到桩底，以便于对声测管进行固定。固定的主筋中有一根为接地钢筋，需要做相应标记。声测管安装的技术要求主要包括以下3 个方面：①声测管为金属材质，通常内径应超过40mm、壁厚大于4mm。声测管运至施工场地后，必须严格检查其韧性、强度和刚度，符合要求后才可使用。②主筋内侧采用绑扎形式固定，确保声测管在保持垂直的前提下相对平行。间隔一个定位钢筋骨架焊接一个声测管定位环，定位环直径应超过声测管外径10mm，声测管应使用套管互相连接。③声测管的上端加盖、下端封闭，管中不能出现任何杂物。两个声测管相连处应保持光滑，不能漏水。另外，声测管需要保持高度一致，超过桩顶面最少30cm。在检测过程中，接受检验的桩基混凝土强度应高于设计强度的70%，桩身强度要高于15MPa。检测工作完成后，需要彻底清理钢管中的水，同时注入水泥砂浆，规定填充的水泥砂浆必须比桩身混凝土强度高[3]。

2.7 混凝土灌注施工

保证钻孔与安装合适之后，观察导管通畅情况，再继续开展灌注桩施工。在正式开展施工建设之前，应先对混凝土开展搅拌作业。为提升其和易性，应使用絮凝型减水剂进行施工。

（1）细骨料细度模数要处于2.4~2.8，粗骨料粒径保证为4.75~37.5mm。结合配合比试验等，确定和易性与凝结情况。水泥初凝通常要超过2h。充分控制拌和时间，在常规时间上增加1.5 倍。并且，检测沉淀层厚，判断是否满足相关要求。

（2）通过喷射手段对孔底进行喷射，并保证连续喷射3~5min，确保沉渣全部悬浮，在第一时间开展混凝土灌注作业，继而加强灌注效果，使其满足桩基质量标准。制作导管，应该着重把握的是，导管要尽可能坚固，内壁没有局部凹凸情况。实施承压、水密等试验时，全面查看导管质量和规格。在此过程中，重视水压力选取，要超过井孔水深1.3 倍。在灌入至底部之后，应该落实好该项工作，也就是探测混凝土面高度。据此管控埋深，使其维持在2~6m，灌注要避免中途停工。

（3）灌注施工期间，应该把握以下要点：杜绝拌和物溢出的情况，如果发生，应及时调整。重视混凝土下降及水位情况。按照相关要求进行导管提升，应该使轴线处于居中处，并均速提升。精准掌握拆除时间，要确保拆除时间低于15min，并且将管节保存到位（及时清洗、堆好）。混凝土面上升至骨架部位，应尽量避免被顶托上升。在灌注至标高时，管控搅拌量。灌注完成，凝结之前，挖掉多余桩头，桩头需保留100mm，低于200mm。在灌注时，桩要留取2 组试件；桩长超过20m 的，要留取3 组；在桩径较大、浇筑过久时，要留取4 组。

3 钻孔灌注桩施工质量控制对策

3.1 施工准备环节

在混凝土钻孔灌注桩施工准备环节，为确保施工质量，需要重点做好以下4 个方面工作。

（1）做好技术准备工作，包括熟悉施工图纸和施工工艺等，尤其是做好钻孔施工、钢筋笼制作、吊装以及混凝土灌注施工等关键施工节点的技术交底工作，确保施工人员掌握施工要点。

（2）做好物资准备工作，包括施工材料和机械设备等。混凝土钻孔灌注桩施工不仅需要大量混凝土和钢材，同时也需要多种机械设备协同施工，因此在施工前需要确保各项材料准备充分，各种机械设备准确就位且性能良好，这直接关系到后续的施工进度与施工质量。

（3）做好施工组织工作，包括施工过程中的技术管理、质量监管以及安全管理等，明确各岗位职责，确保各个岗位各司其职、高效配合。

（4）做好试成孔工作，充分、详细记录相关数据，包括泥浆比、承载性能以及混凝土灌注时间等，为后续正式施工活动提供参考依据[4]。

3.2 强化材料质量的管控工作

在开展钻孔灌注桩施工时，其中运用的原材料质量，会对工程施工效率和结构质量造成较大的影响，目前我国大部分施工团队都缺乏对材料质量的管控，不能确保材料质量的性能满足工程的实际标准。对此，有关工作者应提高对材料质量的管控力度。正式进行施工前，应先对材料质量和价格开展科学选择，对多方面因素开展全面分析，选用高性价比的材料，唯有如此，才能确保施工材料的性能满足工程的标准，并允许其进入施工场地。

3.3 确保清孔工作完成度

清孔是钻孔灌注桩施工中非常关键的一个步骤。因为如果沉积物发生堆积，势必会在施工过程中造成桩体承载能力的下降，对工程质量造成影响，对工程安全性产生威胁。对孔内进行清理一般需要进行两次，通常是在钻孔完成之后首先进行第一轮清理，然后在吊放钢筋之后，再进行第二次清孔，以保证清孔的效果。因此，对于相关施工规范中泥浆的控制指标：含砂率不超过6%；胶体率不低于90%等，在钻孔灌注桩的施工过程中需要严格把控，如果没有就地取材，则需要经过专门进行的泥浆配合比设计，一般采用高塑性泥浆以及膨润土，并且需要严格按照施工机械、工艺流程和穿越土层条件进行配合比设计。

3.4 钢筋笼上浮控制

混凝土灌注期间产生顶托力，此类力的作用迫使钢筋笼上浮。为此，采取如下控制措施：将钢筋笼上端在孔口处与护筒稳固连接，为减小钢筋笼的顶托力，还需保证导管底口与钢筋笼底端有较大的间距；随灌注的进行，灌入量逐步增加，混凝土进入钢筋笼后适当提升导管，将导管埋深稳定在2～6m；若由于导管埋深过大而引起钢筋笼上浮现象，现场作业人员及时发现问题，尽快起拔拆除部分导管，再沿上下方向适当活动导管，在此过程中每进行一次导管提升作业后，均有一定的抽吸作用，抽吸会促进钢筋笼的自然回落，根据回落情况做多次的运动，直至钢筋笼完全回落到位为止；检测并控制混凝土的坍落度，利用优质的混凝土进行施工，其中导管底口上混凝土的坍落度不可过小[5]。

3.5 开展质量验收工作

为了确保该项施工技术能够充分发挥出自身的优点，在验收时一定要严格控制工程各个部分的质量，确保建筑工程整体的作业质量。例如，在检查的过程中，施工人员应该开展认真全面的检查工作，针对成孔的直径以及灌注桩的硬度都要进行明确的检查，在确保符合我国标准并且质量较为良好的情况下，才能够开展后续的工作活动。施工单位的验收人员针对这一问题，一定要提高重视程度，毕竟工程质量验收工作会关系到工程后期的接收情况。

4 结语

若想从根本上控制好建筑工程中钻孔灌注桩施工质量，首先就要了解钻孔灌注桩施工技术的内涵以及优势，并且从施工准备、埋设护筒以及配备泥浆等多个方面进行分析，获得施工过程中的有效控制。