路桥施工中钻孔灌注桩技术的应用及实施要点分析

时间：2024-04-24

陈康华

（永康市大通公路工程有限公司，浙江永康 321300）

0 引言

交通是国家发展的重要基础，路桥运输工程的作用显著。其中钻孔灌注桩技术，具备低成本、强适应性、较强隐蔽性优势，被推广应用到公路工程中，有助于提升路桥工程质量与安全，延长工程运营寿命。在施工操作中大部分都集中在地面、水面，且施工工艺复杂。

所以在施工中若出现不良问题，则会埋下工程质量安全隐患，从而影响公路桥梁工程安全性，因此加强钻孔灌注桩技术分析，有助于提升施工水平，维护工程质量安全。

1 钻孔灌注桩技术

钻孔灌注桩技术，施工内容包括钻孔、浆液灌注等。工程施工时，技术人员在钻机设备钻孔的同时将混凝土灌注到孔内，形成灌注桩。施工期间，按照标准技术方式，以钻孔直径、深度为主，明确混凝土数量，进行材料采购。

完成钻孔施工后，向孔内灌注混凝土，促使孔内杂质、水分排出，清理泥浆液，保证混凝土可以充分接触钻孔底部，维护灌注效果与质量。同时，埋设导管时，应当达到混凝土灌注深度要求，在钻孔内形成隔离措施，划分水和泥浆，以免影响施工进度;待准备工作完工后，做好下道灌注施工。

2 路桥施工中钻孔灌注桩技术的应用

某公路桥梁长度为200m，上部为单箱室变截面箱梁，下部桥墩为圆端实体桥墩，承台使用混凝土结构形式，基础部分采用钻孔灌注桩方，桩径1.8m，桩间距50m。桥梁工程桩孔比较多，因此应用钻孔灌注桩施工技术。

2.1 施工准备工作

2.1.1 施工方案审核

优化设计施工方案，应当注重方案审核，之后再应用到工程建设中。遵循设计图纸、法律规定、工程地质信息，对施工方案编制依据进行审核，同时做好技术指导，优化施工流程图，落实各项安全措施。同时，注重审核方案的故障应急效果。在审核期间，必须加强前瞻性，深入分析施工方案的内在问题，并提出科学措施予以处理，确保方案实施的主动性。

2.1.2 施工准备检查

施工方案审核通过后，要着重检查施工准备工作，涉及泥浆循环、泥浆池、沉淀池等，须全面检查水源质量，满足灌注桩施工要求。对于导管施工，要注重水密性压力试验，按照施工要求，选择适宜的料斗，科学管控工程质量与安全，消除不良影响。针对承包商，实行复核放样处理，准确定位桩位，维护护筒位置是否准确。钻孔就位后，垂直插入钻杆。成孔后，检查泥浆液，处理好超标问题，再派遣专人检查施工情况，提升成孔数据的真实性与可靠性。

2.2 灌注桩制造与管理

2.2.1 成孔清理

移除钻杆之后，孔底会有残渣遗留，如果残渣清理不及时，则会影响灌注桩承载性能，所以必须注重清孔处理。泥浆冲刷时，极易产生动力势能，对孔底沉渣冲击大，导致沉渣成为悬浮状态。泥浆胶体黏结力作用下，泥浆会将细砂带出桩孔，所以必须确保孔内杂物清洁效果。钻孔灌注桩施工时，泥浆清孔效果佳，可以发挥出护壁作用。但是，当泥浆配制不当时，则会影响灌注桩施工质量。在灌注桩施工中，以高塑性黏土配置为主，拌制泥浆材料时，结合土层性质、拌制设备、施工工艺，优化泥浆配合比。工程建设期间，为了维护孔壁稳定性，需要注重钻孔、泥浆参数控制，参数如表1所示。

表1 成孔泥浆参数

2.2.2 钢筋笼制作与吊放

在制作和吊放钢筋笼时，必须遵循工程方案要求，分节制作钢筋笼。要在清孔之前进行制作，保证钢筋笼制作效果，之后应用到工程建设中。控制分段骨架，错开连接接头，控制变形问题，同时，为了加强保护层效果，将垫块设置在钢筋笼外侧，设置间距为2m。在吊放过程中，如果钢筋笼弯曲，就会出现箍筋变形、脱落问题，并且导致钢筋笼与孔壁接触，致使钢筋笼上浮。因此，要注重钢筋笼加工组装，合理控制钢筋笼吊运碰撞问题，降低变形影响。吊放钢筋笼时，确保钢筋笼中心、桩基中心对齐，以免碰撞孔壁。钢筋笼安放时，防止落入桩孔内，也不能敲打钢筋笼顶部。钢筋笼满足设计要求，确保固定在孔口位置。

2.2.3 预防钢筋笼上浮技术

钻孔灌注桩施工操作中，如果钢筋笼出现上浮现象，会极大影响后续施工操作。灌浆操作期间，混凝土与导管产生向上作用力，加剧钢筋笼上浮。吊放钢筋笼时，使用混凝土压制，确保导管插入到孔径中央位置。

2.2.4 预防灌浆气塞技术

灌浆施工时，缓慢注入浆液。导管内混入空气后，会产生压缩效应，出现气塞影响。施工人员灌浆操作时，沿着导管边缘灌注，排出导管内部空气。对于筛孔导管，安装在导管口位置，能够发挥出透气效果。

2.2.5 埋管技术

钻孔灌注桩施工中，注重埋管技术。灌浆操作结束后，混凝土内导管拔出难度大，加剧摩擦影响。此时强行拔管，会导致导管拉断，断管留在灌注桩内，对承载性能影响大。所以，灌注桩内埋设导管时，必须制定科学措施，合理控制埋管深度，减少弯折与扭曲问题，深度为8m。灌浆施工时，必须做好振捣处理，维护混凝土密实度；灌浆操作前，检查导管口固定螺丝，避免螺丝松动，导管深入到孔内。灌浆施工时，严禁拔出导管，造成导管变形断管。完成灌注操作后，如果混凝土没有凝固，使用千斤顶试拔，并且插入护筒。混凝土吸收后，拔出导管，做好补浆处理，维护钻孔灌注桩效果。

2.2.6 水下灌注泥浆配置与二次清孔

一般灌注桩成孔操作中，注重清孔处理，可以避免出现堵孔问题。灌注桩成孔符合设计标准，在原位置钻孔，清孔标准为返浆比＜1，沉渣厚度＜50mm。钢筋笼、导管沉放时，注重观察稳固性、密实度指标，控制漏浆、漏气问题，维护灌浆质量安全。导管、钢筋笼吊放时，确保悬浮沉渣清洁效果，避免深入底部。混凝土灌注时，严禁冲击沉渣，以免形成永久性沉渣。注重维护灌注桩质量，做好二次清孔。混凝土灌注时，利用导管清孔，确保孔底沉渣，孔口返浆重达标后，再进行水下混凝土灌注，确保工程建设质量。

2.2.7 混凝土水下灌注

在路桥工程施工中，关注混凝土水下灌注施工。在具体施工中，会遇到混凝土离析问题，对灌注桩质量影响大，必须科学设置配合比，控制混凝土离析问题。在施工现场，施工人员优化配置工程材料，调整配合比。在配比操作时，遵循水泥规格、含水率、砂石料尺寸。为了确保灌注桩配合比达标，拌和操作前，注重核查配合比，检验计量数据。

首先，统计混凝土参数。水下灌注桩包含以下内容：第一，原材料。采购原材料时，注重查看质保书。按照水下混凝土性能，做好抽样、复查工作。材料、质保书内容存在出入时，严禁材料入场。第二，混凝土初凝时间。初凝时间为3～5h，当外加剂不同时，材料初凝时间差异大。3～5h 初凝，以小桩径、浅孔灌注桩为主；深桩水下灌注桩，初凝时间长，需要添加缓凝剂，适当延长初凝时间。第三，混凝土搅拌时间。水下灌注桩遵循标准要求，将砂石、水泥、水添加至料斗内，进行充分搅拌。拌和料内添加水量，以砂石含水量维族，控制添加量。搅拌操作时，加水至出料时间为70s，保证混凝土流动性、保水性。确保坍落度选择合理，水下断桩事故，会导致导管阻塞、夹泥沙，相应增加处理难度。灌注操作前，注重控制搅拌时间、坍落度。混凝土强度、搅拌时间关联强，选择坍落度时，参考混凝土面标高、导管埋设深度、孔深，将坍落度设定为18cm。

其次，操作技术。第一，初批混凝土灌注。准确计算灌注量，参考成孔直径、泥浆密度、导管直径、孔深等指标，确保初批灌注量设置合理性。按照孔径大小，调整混凝土量。初灌量大，搅拌时间长，会引发离析问题。初批混凝土灌注时，对和易性影响大，会加大阻力，堵塞混凝土导管，混凝土残留多。为了改善不良问题，施工人员注重起重机配置，加快漏斗下料速度，拉开导管。设备起重效果不足，则改用卷扬机设备，拉紧漏斗，确保振动均匀性，加快混凝土下滑，保证灌注桩施工效果。第二，二次灌注。操作期间，如果应用间断性灌注方法，会出现倒挂牵动问题，注重检测管口返浆量，通过科学措施控制返浆。第三，后期灌注。灌注操作时，会降低孔内压力，下部混凝土密度高于上部，混凝土密实度、漏斗误差大。第四，灌注速度。控制混凝土初凝时间，提升灌注速度，维护灌注质量。同时做好准备工作，注重各道施工工序配合度。

3 路桥工程中钻孔灌注桩施工问题与处理措施

3.1 护筒冒水

护筒冒水原因较多，比如护筒密实度不足、水位差大、钻头起落碰撞等，因此，需要采用以下措施：第一，护筒埋设时，使用黏土夯实坑地周围土体；第二，合理设置护筒高度，做好钻孔施工，护筒水头高度1.5m；第三，钻头起落时，严禁碰撞护筒。护筒冒水时，不能使用黏土加固坑地周边。当护筒出现明显下沉情况时，则必须重新安装护筒。

3.2 钻孔偏斜

钻孔偏斜的原因较多，例如钻机装置不平整、钻进沉降不均匀，都会造成钻孔偏斜问题。当场地密实度、平整度不佳时，则钻头翼板磨损度不同，对钻头受力状态影响大，钻杆弯曲、接头间隙大，如果遇到软弱、硬结土层交接位置，则会增加钻压，影响钻头受力均匀度，钻头偏离方向。

在防治这些可能出现的问题时，应当采用以下措施：第一，注重施工场地平整处理；第二，注重检查钻头、钻杆接头、钻杆质量，及时更换破损部件；第三，钻机安装时，转盘中心、起吊滑轮处于同一轴线，钻杆位置偏差不足20cm。第四，软硬土层交界面，选择倾斜岩面位置进行钻孔，以“低速低压”钻法为主。当钻孔偏斜时，适当提高钻头，实行上下扫钻操作，降低土质硬度。钻孔局部回填黏土、孔偏离0.5m，则必须重新钻孔。

3.3 塌孔

塌孔原因比较多，泥浆性不满足标准要求、护筒底脚渗水、孔内水位下降等都会引发塌孔问题。当施工操作不合理，则在钻头提起、钢筋笼下落时，出现孔壁碰撞问题，河流涨潮时，孔内外水位差小，无法维持原有落水压力，松软砂层钻孔，必须提升钻进速度。当成孔停留长，不及时灌注混凝土，也会出现塌孔问题。

针对这些可能发生的问题，应当采用以下措施：第一，选择黏度、比重、胶体率均比较大的泥浆；第二，孔内坍塌时，首先要了解坍塌位置，以黏土回填，确保沉淀密实后，再钻进操作，注重泥浆护壁处理；第三，孔口坍塌时，立刻拆除护筒，钻孔回填时，再次埋设护筒；第四，清孔操作时，派遣专人补水，确保内外水位差稳定，及时开展混凝土灌注操作，缩短中断时间；第五，松散粉砂土、流砂内钻孔时，注重进尺速度、冲程速度控制。

3.4 掉钻、卡钻、埋钻

导致掉钻、卡钻、埋钻的原因可能是使用冲击钻钻孔时，钻头旋转不均匀；钻孔内存在大量探头石，出现卡钻影响；护筒下端倾斜，会撞击钻头，从而出现变形、卡钻问题；电机接线错误，会导致钻杆无法反转，甚至松脱，导致装置磨损量增加，不仅会影响钻杆接头效果，还会引发掉钻事故。

问题防治措施如下：第一，注重检查联结装置、转向装置、钢丝绳、钻杆磨损度，及时更换新的零部件，降低掉钻影响；第二，采用低冲程时，间隔更换为高冲程，确保冲锥充足转动，避免出现卡钻、梅花孔现象。第三，针对卡钻现象，严禁强行提升钻头，必须轻提钻头。如果无法提出，改为小钻机冲击，促使钻头周边渣滓松动，之后再提出。