市政桥梁工程基础钻孔灌注桩施工技术刘中华

市政桥梁工程基础钻孔灌注桩施工技术刘中华

刘中华

刘中华

中国水利水电第五工程局有限公司四川成都610066

摘要：市政桥梁项目是现代城市化建设中极为重要的组成部分，维系着交通系统的正常运行，但是由于施工难点众多，在项目工程具体施工中会因受到不同因素的影响。其中市政桥梁项目建设中极为重要的一个环节为钻孔灌注桩施工，钻孔灌注桩技术应用施工质量的好坏，将会对桥梁整体的可靠性和稳定性产生直接的影响。基于此，本文针对市政桥梁基础设施建设项目工程中钻孔灌注桩技术进行了分析，对该技术应用的优势以及在工程建设中具体应用进行了相关的研究，旨在为后期市政基础类桥梁工程的施工提供基本的理论基础。

关键词：市政桥梁；基础；钻孔灌注桩；施工技术

引言

城市化发展步伐的逐渐加快使基础类路桥工程的建设规模得到了扩大，所涉及到的桥梁工程项目数量也逐渐的增加，在这样的形势下，针对项目工程施工技术水平的要求也得到了提升。钻孔灌注桩施工技术因其高度安全性、承载力及施工噪音对周边环境影响等优点得到了广泛的应用，为了使桥梁基础建设质量得到基本提高，需要对钻孔灌注桩桥梁施工技术进行积极应用，针对各个施工环节，对质量进行相应的管控，保证桥梁施工的整体质量，为后期桥梁的正常使用提供基本的保障。

一、市政工程采用钻孔灌注桩技术进行施工的优势

1.1具有较高的性价比

市政项目中对钻孔灌注桩基础技术的不断运用，使得该技术施工工艺变得越来越成熟，在进行具体施工的过程中对于建设资源的运用利用程度也较高，施工速度与其他技术相比较快，对市政桥梁这种工程量和规模都较大的项目而言，利于工程的快速、有序完成，进而使桥梁类基础工程可以得到尽快的使用，在一定的程度上也减少了工程项目建设的成本造价。另外，与以往传统形式的施工技术相比，资金投入相同的基础之下，运用钻孔灌注桩技术可以使项目工程的使用年限更长，且质量更好。

1.2具有更强的抗震性

市政项目桥梁施工环节对钻孔灌注桩基础技术进行运用，可以实现与地基施工的有效融合，对地基结构的整体性和承载力进行综合的提高。另外在地基土层环节进行灌注桩的设置，可以实现土层和上层桥梁基础结构之间的有效结合，从而使桥梁结构和水下地基的结合，致使上层桥梁的基础结构可以通过地基提供更好的承载力，使其抗震性可以得到进一步的增强。

1.3具有良好的适用性

钻孔灌注桩技术对于施工的地域以及天气环境并没有特别的限制，而且针对地质情况也没有特殊的要求，具有非常好的适用性，在施工的过程中可以得到充分的利用，因此在施工中也得到了越来越广泛的应用。

1.4具有较大的承载力

市政桥梁基础类工程，在施工的过程中会遇到众多特殊的环境、地质条件和天气，例如，在河床和海床施工中，无法对桥梁项目基础施工提供一定的承载力和基本稳定性，所以实现对桥梁基础承载力的增强，保证桥梁基础施工的稳定成为了施工的关键。钻孔灌注桩技术的合理应用，可以最大程度上对桥梁项目基础施工提供基本的承载力，而且在具体施工环节，还可以与施工的实际情况进行有效的结合，对灌注桩桩身进行加强，或者是对桩截面进行增大，从而在根本上对桥梁稳定性进行保障。

二、桥梁工程钻孔灌注桩的重要施工步骤

2.1埋设护筒步骤

在埋设护筒过程中，应注意护筒的内径应大于桩径20cm~40cm，而且护筒中心线应该和桩中心线重合，误差应控制在50mm左右，竖直线的倾斜度要小于1%。在旱地或者筑捣处应该选用挖坑埋设的方法，并且护筒底部与周围所填充的粘土要结实严密，护筒应超出地面30cm左右。在埋设深度上要依据桥梁的相关设计要求或桩位的水文地质特征确定，一般应在2m~4m。

2.2制浆、钻孔步骤

在钻孔过程中，应该选用由水、粘土与添加剂按一定的比例混合而成的泥浆进行护壁。钻孔时要先明确与定位开孔的具体方位，在开钻时应慢慢钻进去，与此同时还要开动泥浆泵进行循环，等到泥浆混合均匀后方可进行钻进。钻进中要注意控制进尺的速度，尤其是在护筒的底部，要选用低档慢速钻进，等导向部分与钻头一并进入地层后这时可选取快速钻进的方法。对于钻孔的排渣、出土以及因故需停钻时一定要注意使孔内维持到所要求的水位与泥浆密度数值之处。

图1埋设护筒

和其他灌注桩施工明显不同，钻孔是旋挖钻孔灌注桩独有的施工方式，它也是整体施工质量的有效保障机制。因此，在施工开始之前务必要使各个准备工作都科学到位，并按照规定要求就绪。此外，在钻孔施工中，施工人员应该仔细记录出成孔中的各种参数，比如钻进的深度数、地层的特征等，这些工作做得井然有序的话会对后去施工工序的顺利实施打下坚实的基础。

当所有的准备工作完成而且钻机到位后，钻孔工作就可以实施了。在钻孔时，钻机应该保持平稳状态。在钻进的过程中，应该按照成孔的具体规定进行钻机速率的有效控制。如果钻头是从较硬地段向较软地层进入时可以使钻进的速度加快，相反的话，则要减缓钻进的速率。旋挖钻孔选用的是切削、提升上屑的原理，这与我们平常碰到的回转钻进的正、反循环成孔的切削、提升方式有着天壤之别。旋挖钻孔主要是通过钻斗将孔底原状土切削成条状后装入钻斗内提升出土，而且底部面比较平缓。钻斗设计标高对土的干扰性比较不明显，没有聚淤漏斗，因而要强化稳定液的管理，严格把控固相的含量，增强粘着度，避免迅速沉淀，此外，还应调整钻孔前两钻斗的旋挖量。

因为不同施工地点所处的地理条件存在差异，所以，在进行具体钻孔过程中，要按照当地的地形地貌，选择适宜的钻孔方法。当地质条件为比较稳定的底层时，可以选择干式或者清水钻进的程序，不必用泥浆进行护壁处理，直接用钻孔钻到所规定的深度就可完成。当处在较为坍塌、松散或腐殖质含量高等地质条件稳定但却不是很理想的地层段时，采用泥浆进行护壁是必不可少的中心环节，以此来提升孔壁的稳定性能，以便进行更好的钻进工作。钻孔工作全部结束时一定要对钻孔质量进行细致严格的检查，与所规定的要求相吻合后方可进行后续工作的开展。表1就是钻孔质量中各项目所允许的偏差范围。

2.3清孔工作

对钻孔的深度、孔深、孔径进行仔细检查后，达到规定的要求与标准后才能进行下一步的清孔工作。清孔的方式是各式各样的，像换浆法、抽浆法、抽渣法、空压机喷射法等，但不管选用何种方式，一定要重视孔内水头，避免出现塌孔现象。值得重视的一点是在清孔中不能采用加深钻孔的方法进行清孔，而且在清孔后要从孔底抽提出泥浆试样进行泥浆性能指标的初步试验。

2.4钢筋笼制作、吊装工作

钢筋骨架的制作要满足一定的设计理念，长骨架应该分段进行制作，分段的具体长度要按照运输与吊装条件加以确定，接头处应该相互交错。在骨架的外侧要设置一定厚度的垫块加以保护，间距竖向应控制在2m左右，横向四周应多于四处，骨架的顶端要安装吊环，钢筋制作与吊装组装完毕后，要达到以下几个标准与要求：主筋间距±10mm，箍筋间距±20mm，骨架顶端高程±20mm，外径±10mm，倾斜度±0.5%，骨架保护层厚度±20mm，骨架中心平面位置20mm，骨架底面高程±50mm。变截面桩钢筋骨架吊放根据设计相关要求进行施工。

图2清孔工作

2.5导管安装步骤

导管安装之前，应首先对导管的水密承压与接头抗拉部位进行试验，不能用压气进行试压。在进行水密试验时水压应大于孔内水深1.3倍的压力，而且也不能小于导管壁与焊缝所承载灌注混凝土最大内压力的1.3倍。

2.6混凝土的生产及灌注步骤

在混凝土的调配上，应严格按照所规定的要求进行混凝土的配合比，并按照配合比的材料与数量进行搅拌均匀。对于水泥来说，它的初凝时间应大于2.5h，强度等级要控制在42.5以上。集料应首先选取的是卵石，而且集料的最大粒径应该小于导管内径的1/6~1/8与钢筋最小净距的1/4。细集料最先选用的是级配优良的中砂，此外混凝土的坍落度应控制在180mm~220mm，水灰比控制为0.5~0.6，每立方米混凝土的水泥用量应该在350Kg以上，如果加入减水剂或粉煤灰的话，要在300Kg以上。在桥梁工程进行混凝土灌注中，应该选用汽车泵运送混凝土进行灌注。

第一批混凝土灌注成功后，不应中断，要持续不断的进行灌注。在灌注中要避免混凝土拌合物从漏斗的顶部遗漏出来，使得泥浆内因为水泥的存在而变粘稠并凝结成块，测量时出现误差。要及时准确的测量孔内混凝土的高度，使导管的深度维持在合理状态。测量孔内混凝土面高度的次数应多于所用导管的节数，并且在每次起升导管之前，测量一次管内外混凝土面的高度，此外，还要重视孔口返水情况，并做好必要的记录工作。在提升导管过程中，应使轴线处于竖直状态并居中，逐步进行提升，当导管被钢筋笼卡住时，可转动导管，让其脱离钢筋笼，并移至钻孔中心，孔内混凝土上升的同时要逐节或两节的拆除导管。在拆除导管时动作要迅速到位，拆下之后立刻冲洗干净。应将钻孔灌注桩实际灌注高度高出设计桩顶高1m以上，从而有效的提高设计桩顶标高以下的混凝土的强度与密实度。

三、桥梁工程基础钻孔灌注桩施

工中的常见问题与解决方法根据以往的工程实践可了解到，对于桥梁基础钻孔灌注桩的施工中，我们常常会碰到一些难题，像桩孔的偏斜现象、孔壁的坍塌等情况。以下是出现这些问题的具体原因并针对这些问题提出了有效的解决方案。

3.1孔壁坍落的原因与预防解决方案

造成孔壁坍落的主要因素有以下几方面：第一，护壁泥浆比重不足，这达不到护壁的效果。第二，护筒埋深位置不当，埋设在砂或粗砂层中。第三，成孔速率过快，在孔壁上还未形成泥膜，孔内水头高度不合理，降低了静水压力。第四，安放钢筋笼时触碰了孔壁，导致泥膜损坏等。

孔壁坍落的预防方法。如果在松散砂土或流砂中钻进时，应控制进尺的速度，选择优质的泥浆。当地下水位变化幅度大时，要通过升高护筒、增大水头等方案。成孔速度要按照当地的地质特征选择。在钢筋笼的绑扎、吊插与定位垫板的安装等步骤中都要予以重视。孔壁坍落的解决方案。出现坍塌时，首先要了解坍塌的具体方位，然后将砂和粘土混合物回填到坍孔1~2m以上，如果坍孔较大的话，要全部回填，直至全部填充密实后方可进行钻孔。

3.2桩孔偏斜的原因及预防解决方法

桩孔偏斜的原因：钻杆弯曲或连接不到位，使得钻头与钻杆中心线不在一个中心轴上。钻孔时遇到较大的弧石等使得钻杆偏离原来的方位。钻头受阻力不均匀而导致的偏斜现象。地面不平或不均匀沉降导致钻机底座的偏斜。桩孔偏斜的预防与解决方法。首先要使场地保持平整，钻架就位后要及时调整，使得钻盘与底座保持水平状态，要经常进行检查与调整。其次初步探明地下障碍物的具体情况，并提前处理干净。然后当遇到要从倾斜状的软硬土层钻进时，应严格控制进尺的速率。最后要对钻杆、接头处进行仔细的检查，存在问题及时更换与调整，在桩孔偏斜部位吊住钻头，多方位重复扫孔，保持孔径竖直状态并回填粘土，等沉积密实后进行钻孔。

3.3避免钻孔深度和孔径误差的有效措施

在施工过程中，应将数值换算在同一单位中，以防出现钻孔深度的误差，此外在孔深测量时要选用丈量钻杆的方法，将钻头的2/3长度处切除并作为孔底终孔界面，不要用测绳来测定孔深。钻头直径小于设计桩径30~50mm是切实可行的。每根桩孔开孔前，应该先检查钻头的规格是否符合要求，满足后方可办理签证手续。

3.4防止灌注过程中混凝土堵管的预防措施

灌注导管安装前应有专人检查，可采用肉眼观察和敲打听声相结合的方法进行检查，检查项目主要有灌注导管是否存在孔洞和裂缝、接头是否封闭、厚度是否合格。灌注导管使用前应进行水密承压和接头抗拉试验，严禁用气压。进行水密试验的水压不能小于孔内水压1.3倍的压力，也不应小于导管壁和焊缝能承受混凝土灌注时最大压力的1.3倍。严格按照规范的要求进行混凝土的拌合、运输等，防止混凝土由于塌落度过小、流动性差、夹有大卵石、拌合不均匀以及运输过程中离析等造成因混凝土本身质量问题而引起卡管事故的发生。灌注混凝土前要仔细检查机械设备，并做好机械设备储备，防止混凝土灌注时间和在导管内停留的时间过长。

3.5防止桩身混凝土夹渣或断桩的预防措施

导管的埋置深度控制在2~6m之间，混凝土灌注过程中拔管应有专人负责指挥，并分别采用理论灌注量计算孔内混凝土面和重锤实测孔内混凝土面，取两者的低值来控制拔管长度，确保导管的埋置深度大于1.0m，单桩的灌注时间宜控制在1.5倍混凝土初凝时间内。

3.6混凝土灌注过程因故中断的应对措施

（1）若刚开始灌注不就，切孔内混凝土较少，可拔起导管和吊起钢筋笼，重新钻孔至设计标高，吊入钢筋笼和重新灌注混凝土。

（2）将导管拔出，清理干净导管内剩余的混凝土和检查导管密封性后，重新安装导管和隔水栓，然后按初灌的方法灌注混凝土，在隔水栓排出导管的同时，立即将导管插入原混凝土内，此后便可按正常的灌注方法灌注混凝土，此法的处理过程必须在混凝土的初凝时间内。

（3）混凝土灌注过程中因故中断后拔出钢筋笼，待已灌注的砼强度达到0.15MPa后，先用同直径的钻头重新钻孔，并剔除原灌注混凝土表面的浮浆，再用φ500钻头在桩中心钻进300~500mm深的孔洞，这样就完成了接口前的处理工作，然后按规范重新灌注混凝土。

四、结束语

综上所述，在市政桥梁基础类项目工程基础建设中，钻孔灌注桩技术因具备自身独特的优势，而在市政工程中应用的越来越广泛。结合市政工程项目的基本情况，对施工的各个环节进行严格的管理和控制，对基础项目工程相关的施工技术进行不断的创新和优化，将成为市政项目建设发展的大趋势，因此，针对市政项目重要的钻孔灌注桩施工技术需要相关部门对其投入更多的关注，使其不断优化，进而保证市政基础项目建设实现稳定的发展。

参考文献：

[1]谢晨光.桥梁工程中钻孔灌注桩基础施工技术的探讨[J].中国公路,2018(05):116-117.

[2]王洪.水利桥梁工程软土基础钻孔灌注桩施工技术及质量控制[J].治淮,2014(10):32-33.

[3]姜文斌,翁辉.桥梁工程基础钻孔灌注桩施工技术[J].中华民居(下旬刊),2014(05):337-338.

[4]张志金,王颖玮.有关桥梁工程中钻孔灌注桩基础施工技术探析[J].科技创新与应用,2014(06):213.

[5]刘红峰.公路桥梁工程钻孔灌注桩基础施工技术分析[J].河南科技,2014(01):139.

[6]杨宝宁.市政桥梁基础钻孔灌注桩项目的施工技术[J].黑龙江科学,2013(12):52.