探讨公路桥梁钻孔灌注桩施工技术和质量控制

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摘要：本文结合笔者多年施工经验就钻孔灌注桩施工技术在桥梁施工中的应用进行了分析，以供同行参考。

关键词：桥梁；钻孔灌注桩；施工技术

1 引言

截至现在，各种铁路和公路桥梁以及其他桥梁的建设过程中都会用到钻孔灌注桩技术，就目前而言，钻孔灌注桩技术是一种基础形式的技术，原因在于此种技术能将水下施工有效的转变为水上作业从而在很大程度上缩短了施工的工期以及降低了工程的造价成本。另外在施工的时候中使用的都是较为简单的设备，操作起来很便利。不过它仍存在一个较为严重的问题，那就是对施工质量的控制。如果发生事故其后续的处理是相当困难的，所以怎样通过提高施工工艺水平来防止并消除质量事故，保证桥梁施工正常进行是工程技术人员必须解决的一个问题。

2项目简介

有一高速公路全长50.12km，这一项目共签订了12合同段，其起点桩号为K0+000（ZK0+000），终点桩号为K4+800（ZK3+691），合同段内主要的构造物包括一座大桥，两小桥，总长为800.30 m，以上三座桥梁的上部结构都主要采用的是25m，30m的预应力混凝土中小箱梁先筒后支连续结构以及20m的预应力混凝土空心板；其下部结构的中桥墩主要采用的是单、双柱式墩，然后采用钻孔灌注桩施工技术，而桥台主要采用的是U形台扩大基础、柱式台桩基础等结构。

3进行钻孔灌注桩操作

此合同标段里共标注的钻孔灌注桩121根，它们的长短不一，其中1.2m的有37根，1.5m的有12根，1.8m的有56根，2.0m的有16根。依照此土建工程的地质情况及桩基设计的特点，在施工中对所有的钻孔灌注桩要采用冲击或回转钻机进行。具体的施工流程参照图1。

图1钻孔灌注桩工作步骤

4埋设护筒过程

选择钢护筒，其钢板壁的厚度应在6mm到8mm之间，钢护筒的高度为4米，再将其做成整体圆形。我们可以在护筒的上端位置、下端位置以及中间位置的外侧分别焊接一道加劲肋，这样可以降低变形问题出现的概率。在埋设护筒的时候要将护筒的埋深控制在3.5米，要求其顶部要比地面高出50cm，而且在埋设时要把周围0.5m-1.0m范围内的全部挖除，对粘土进行分层夯填，厚度为护筒底部的0.5m。

若桩位在岸滩上，此时黏性土应大于1米，砂类土应大于2米。如果表层土有松软的现象出现，那么护筒应埋设在比较坚硬的土层中，埋深控制在0.5m，再对其四周进行黏土的分层夯实。

但如果是砂性土或者是流塑淤泥质粘土，在钻进的过程中就必须要依据筒的埋深以及具体厚度对护筒的长度进行适当的增加，但是如果对地下空洞没有进行填充，这时就要采取套筒跟进的施工方式来有效的避免塌孔现象的产生。

5泥浆的配制

在配制泥浆的时候应选择那些塑性指数不小于25，粒径在0.005mm以内并且颗粒含量超出总量一半的粘土。若此类粘土比较稀少的话，我们可以在那些相对略差的粘土中掺加十分之三的塑性指数在25以上的粘土。配制泥浆时可以直接把粘土放入钻孔中，利用钻锥形成的冲击来调制泥浆。

6冲击反循环钻机成孔

进行挖掘操作前必须灌注泥浆，孔里面要是有水就能直接粘土，灌注的时候应该选择小冲程，确保成孔竖直圆顺，防止发生孔口坍塌。当钻进的深度比钻头的全高还要高的时候应该慢慢加快冲程，且当高出护筒底2m-4m的时候恢复到开始冲程。

进行钻进过程中必须严格调控松绳的程度，防止打空锤问题出现。土层如果松软的话，每次应该松绳大约5cm-8cm，土层如果坚硬的话，每次应该松绳大约3cm-5cm。除此之外，较为松软的土层必须选择中冲程，较为坚硬的土层必须选择高冲程。

因为受到冲击，则会形成一些钻渣，有些钻渣会和泥浆进入孔壁，剩余的钻渣则会被清除。一般情况下较为坚硬的土层，当钻进5m-10cm的时候就应该去清理钻渣；较为松软的土层，当钻进不超过15cm-30cm范围的时候就应该清理钻渣。

7具体的施工过程

（1）钻孔施工。在选用冲击法进行钻孔的时候必须要降低受冲击振动而导致邻孔孔壁发生坍塌的情况出现。为了加快钻孔的施工进度，我们可以采用多机同时进行多孔的开钻。我们要求钻孔必须保持连续，不能出现中断。在采用回旋钻进行钻孔时，要尽最大可能的降低其所承受的压力，钻进速度一定要慢，这样就能减轻其承受的压力，避免塌孔现象的发生，进而有效的对孔底土层的地质环境进行了保护。工作人员在施工中如果一味的为了赶进度而加快钻进速度的话，这样会出现很多的问题，这样做是不合理和不科学的。我们要试情况而定，例如在对软土地段进行钻孔的时候，我们要对地基进行适当的加固，让钻孔设备保持较好的稳定性，从而确保了钻孔孔位具有较高的准确性；例如在对粉性土地段进行钻孔时，我们应控制好钻孔的速度来提高泥浆的相对密度，并将黏度保持在23～25Pa・s之间；例如在对粘土地段进行钻孔时，我们应将钻孔的速度保持在中等来减小泥浆的相对密度；若是直径为2.2m的桩基，我们则要采用低速进行钻进操作并且控制钻头的转速，一旦钻孔桩的桩径过大，就极其容易发生塌孔，这就要求我们要对泥浆和泥块的排出情况进行时时刻刻的关注，找出容易出现塌孔的位置，适当的调整泥浆的相对密度；我们也可以提前向孔内投入一定量的羧甲基纤维素，这样可以有效的提高泥浆的黏度，从而快速的形成孔壁薄膜，降低失水率，避免塌孔的现象出现。

（2）清孔施工。钻孔在符合了设计所规定的深度后必须要马上进行清孔的操作。但在实际的施工过程中，一部分的单位常常是先放置钢筋笼然后再进行清孔的操作，这种施工方式是不可取的。在进行清孔的时候，为了避免塌孔现象的发生，我们要将孔内的水位保持在当地地下水位以上的1.5m-2m之间，然后再将护筒壁上残留的泥浆和孔中残留的沉淀物全部清理干净。通常在完成基础钻孔工作之后要进行两次的清孔操作。

（3）在钻孔后应及时拔出钻具，运用专门的仪器测量孔径的大小、孔的形状以及倾斜度的大小。一旦有中心线不符合设计标准、截面形状呈椭圆形以及漂石等问题的出现，必须立刻采取措施对其进行处理。在进行下一道的施工工序前，必须要对其进行检验，保证其符合标准。

（4）在混凝土灌注前，我们应将桩的钢筋骨架整体放置到孔内。如果在完成上道工序之后没有及时的将钢筋骨架放入到孔内，这时就需要我们对钻孔的完整性及其他情况进行重新的检验。另外，钢筋骨架一定要具有内撑架，防止在运输和放置的过程中出现变形，为了避免在混凝土灌注操作的时候有上升的现象发生，在顶面要采取一定的措施进行固定。另外在钢筋骨架上面还需放置垫块，并且沿桩长的间隔距离应控制在2m以内，底面高程的偏差应控制在50mm以内。

（5）对水下混凝土的灌注

在对水下混凝土进行灌注施工前一定要做好相关的准备工作，所需的应急设备及施工材料一定要配备齐全，要确保浇筑时间≯8小时，如果有必要还需在混凝土中掺加一定量的缓凝剂，以保证混凝土浇筑的顺利进行。

选择卡扣式导管，其内径确定为25cm，分节长度为3m，最下节的长度为6m，而且导管必须保持坚固顺直。每一节的导管内径都要保持一致，若有偏差一定要控制在2mm以内。在导管下放的时候一定要尽量居中，避免出现与孔壁碰撞的现象。另外，在进行水下混凝土的浇筑施工之前，必须要再次检查泥浆的沉淀厚度情况，以确保能够满足施工的要求。

整个浇筑过程必须在先前完成浇筑的混凝土内的导管口进行，埋深要在1.5m以上，从而有效的避免泥浆冲入到导管里面且埋深要小于5m。

8预防通病使钻孔灌注桩钻孔的质量得到保证

8.1钻进的坍孔

钻孔过程中，如果钻孔里面的水位发生下降，孔口会冒出水泡，则表示发生坍孔现象。如果发现出渣量明显变多，并且钻头不能够进尺，钻孔的负荷将会加大，从而使泥浆泵的压力增大，导致憋泵。如果发生坍孔，钻孔操作将会受到影响，从而发生掉钻、埋钻等问题。

防治措施：

如果是在流砂中进行钻孔，需要选用粘度相对较大的泥浆。通常在制作泥浆时会选择质量优良的黄泥，要求黄泥无杂质，并且塑性指数在22以上。放慢钻孔进尺的速度，尽量控制在6-7m/d之间，也可以适当的掺入一些粘土掺片石，将其挤入到孔壁中以起到稳定孔壁的作用。根据地质情况适当的调整泥浆具有的比重，保证其有足够的稠度，控制好孔内外水位之间的差，避免发生塌孔的现象。通过实际施工证明，优质的黄泥浆能够提高钻孔灌注桩的质量。如果需要钻入的灌注桩的深度为18-21m，上段、中段以及下段各6-7m。在钻至上段时，不需要输入高压水，钻渣即可自然形成泥浆保护护筒壁。清孔应该安排专门人员负责补水工作，中段6-7m时即可输入一定量的高压水完成清孔。最后在下段6-7m输入一定量的黄泥浆，不仅能够确保钻孔灌注桩的施工质量，还能减少黄泥的使用量。

8.2掉钻、卡钻和埋钻

卡钻就是钻头被卡住，掉钻就是在卡头在钻孔时脱开钻杆掉入孔内。埋钻一般为掉钻后打捞造成坍孔。上述三种现象的发生不仅影响钻孔正常进行，而且延误工期，增加施工成本。产生此现象的原因是：冲击钻孔时钻头旋转不匀，产生梅花形孔。或孔内有探头石等均能发生卡钻。倾斜长护筒下端被钻头撞击变形及钻头倾倒，也能发生卡钻；卡钻时强提、强扭，使钻杆、钢丝绳断裂。钻头接触不良、滑丝。

防治措施：

确保转向装置能够灵活操作使用，检查钻杆、联结装置等部件是否出现磨损现象，一旦磨损严重应该立即更换新部件，避免出现掉钻现象。在低冲程的情况下，应该在一段时间以后换成相对较高的冲程，确保冲锥的转动时间满足施工要求，防止出现梅花孔而造成卡钻现象。一旦出现卡钻问题需要轻轻提起钻头，如果提不动，可以更换为小冲击钻进行操作。如果出现掉钻问题需要立即利用打捞叉等工具进行打捞。出现埋钻问题时应该检查泥浆的稠度是否满足相关规范，钻杆内径大小是否设置合理，严格控制进尺情况。如果糊钻程度较为严重，需要立即停止钻进并将钻头提出来进行清理，如果冲击钻糊渣，需要适当降低冲程，回填适量的砂、砾石等。如果是坍孔导致的埋钻问题，需要利用空气吸泥机清除泥砂，最后提出钻头即可。

9结语

钻孔灌注桩施工时除正确把握护筒的埋置深度，还要根据在钻孔过程中遇到的不同地质层和钻孔孔径大小，确定合适的钻孔进尺速度和泥浆配比，在大直径钻孔灌注桩施工时钻孔进尺速度要慢，且根据实际情况及时调整泥浆的配比。总之，钻孔灌注桩施工时应做到慢、稳、准，谨慎处理施工过程中的各个环节，切实保证工程质量和施工进度。

参考文献：

[1]李秀峰.浅析路桥钻孔灌注桩的施工技术[J].科技致富向导，2011，（18）.

[2]彭超宇.浅谈桥梁钻孔灌注桩的施工技术[J].科技致富向导，2009，（04）.