公路桥梁施工中冲击钻灌注桩质量控制措施研究

时间：2024-07-28

苏龙昌

（大成工程建设集团有限公司，福建厦门 361012）

0 引言

九绵高速公路的北部连接G8513平凉到绵阳高速公路的甘肃段，南部连接G5京昆高速和G93成渝环线，是四川和甘肃两省公路运输的重要通道。对此高速公路的设计中所采用的标准是双向四车道高速公路，汽车荷载等级是一级，设计速度为每小时80km；整体式路基和桥梁的宽度为25.5m ,地震动峰加速度值是0.20g；平曲线半径的最小值是400m；纵坡的最大值为5%。本标段的路线程度为5.1km。设置的主要构造物包括1座特大桥，2座大桥，2座长隧道，还有2段高边坡和1段挡墙。工期为一个月，合同总价是4.432亿元。

1 公路桥梁施工中冲击钻灌注桩概述

在公路桥梁建设中，如果地质环境条件不是很好，地质缺乏稳定性，必然会对基础结构施工质量造成不良影响。如果公路桥梁施工存在问题，不会造成经济损失，而且导致人员伤亡事故。通过对事故原因进行分析，明确事故桥梁存在质量问题，即基层结构很容易变形，主要的根源是桥梁钻孔灌注桩施工质量不符合要求。钻孔灌注桩工艺中，主要的程序是在施工现场的指定位置钻孔，将灌注混凝土直接灌入到土壤中[1]。打好桩孔之后，施工人员将钢筋笼骨架放入到桩孔当中，之后进入到混凝土振捣环节。由于钻孔灌注桩工程存在隐蔽性，存在很大的施工风险，所以，强化施工质量控制工作是非常必要的，保证工程质量，维护施工人员的安全，避免造成大量的经济损失。

2 公路桥梁施工中冲击钻灌注桩质量控制问题

公路桥梁施工中，对于冲击钻灌注桩质量无法有效控制，主要体现为桩孔倾斜问题和钻头问题。具体如下。

2.1 桩孔倾斜问题

在进行钻孔施工的过程中很有可能产生偏斜孔的问题，出现这种现象的主要原因在于，当钻机就位的时候没有检查到位，或者钻孔处的地质环境存在很大的差异。从原因的角度出发解决桩孔倾斜的问题，如果由于安装钻机的问题导致偏斜孔问题，就不能继续施工了，立即停工并采取技术措施解决；如果由于安装钻机问题导致的，需要将钻机立即移开，远离钻孔处，此时需要使用专业设备严格检查钻孔周围。如果孔壁比较稳定，就需要采取加固措施，将钻机支撑面积加大是比较好的方法。安装钻孔的时候需要按照规范进行，当这些施工完成之后才能进行下一次的施工。如果孔壁缺乏稳定性，就需要回填处理，经过夯实之后各项指标合格了，才能重新选择钻孔。如果出现偏斜孔是由于地质强度导致的，需要评估岩层，选择合适的回填材料，按照相关的规定使用材料回填，静置一段时间才能进行施工。

2.2 钻头问题

当进入到钻孔施工阶段的时候，要对内部产生的变化情况详细观察，就要控制好钻孔的速度。要防止钻孔施工的过程中出现移位的现象，需要钻孔的中心按照有关规定持续作业，不能间断。在进行钻孔的时候，当达到一定的深度，就要查看孔的深度以及孔的直径变化情况，如果地层出现变化，就要取样并送到试验室检验。刚进入到钻孔施工阶段，钻头最好选用小直径的，当钻进达到一定的深度之后，可以选用大钻头[2]。在钻进的过程中钻具要缓慢升降，保持匀速钻进状态，避免出现撞孔壁的现象。当钻孔的时候，要严格控制钻进的速度，如果需要停钻，可以采用调节水位的方式，使得钻孔的各项参数符合要求。

3 公路桥梁施工中冲击钻灌注桩质量控制对策

公路桥梁施工中，对于冲击钻灌注桩质量有效控制，需要做好施工前的准备工作，做好护筒埋置工作和成孔控制工作，最后将孔清理干净。具体如下。

3.1 施工准备工作

其一，将科学的施工方案制定出来。在钻孔灌注桩施工之前要做好各项准备工作。将施工技术方案制定出来是施工前准备的重要环节。保证施工技术方案的科学合理性，对工序要合理安排。比如，水下混凝土浇筑的时候要按照计划进行，成孔工艺技术以及加工和安装钢筋等都要明确有关规定。施工专家小组将施工技术方案制定出来，监理工程师承担审批方案的责任。

其二，对各类施工材料进行检查。钻孔灌注桩施工顺利展开，质量合格的各种工程材料是基础。在施工之前要对材料做好检查工作，确保检验合格之后才能用于施工中。材料管理人员要按照技术规定展开工作，对此材料的检查中要严格按照材料检测程序执行。施工单位自主检验材料工作完成之后，监理工程师要对材料抽检，保证材料质量。如果施工材料没有通过初检，还需要复检，如果复检的结果依然不符合规定，就要禁止这种材料进入施工现场。

其三，对施工机具质量予以检测。公路桥梁钻孔灌注桩施工中，大型的机械设备是必不可少的。在施工之前要对机械设备予以检查，保证施工中使用的机械设备都质量合格。钻孔灌注桩施工中必须要使用质量合格的设备，购买设备的厂家要具备合法的生产资质，不能使用自行改装的钻机，更不能使用非工程施工拥的钻机。钻孔灌注桩施工中，混凝土的使用量非常大，要保证混凝土质量可靠，就要保证混凝土拌制设备不会存在质量问题。为了防止施工机具在运行的过程中突然停止，就需要使用质量合格的施工设备，还要准备好备用的施工设备，避免由于停转导致经济损失。

3.2 护筒埋置工作

护筒中心与桩中心的平面位置会存在偏差，要控制在2cm 以内，垂直倾斜不能超过1%。护筒底部以及外侧都要使用粘土回填，夯实处理，避免地表水漏入到孔中或者进入到护筒底口。护筒长度的确定要考虑到地质环境条件，做到因地制宜，护筒顶面以及埋深不能低于2.3m[3]。

在埋设护筒埋之前，要挖除护筒周围0.5～1.0m 范围内的土，夯填粘土到护筒底部半米以下的位置。如果护筒底不是粘性土，需要挖深换土处理，在筒底回填粘土，厚度为30cm～50cm，夯实，然后安放护筒。

3.3 成孔控制工作

在冲击钻灌注桩施工的过程中，最为重要的环节是成孔控制。通过对成孔有效控制，使得不符合施工要求的各种问题得以解决，建筑结构的承载力有所保证。比如，井径、成孔的倾斜度以及成孔深度都要有效控制，井径的规格确定需要在施工设计中与实践相结合，施工人员对于井径大小的控制需要考虑到不同的土层、不同的环境以及地质变化情况等等，保证护壁泥浆的比重符合要求。对于各种变化情况，如果施工人员需要在粘土中成孔或者非粘土中成孔，就需要将清水造浆注入其中，可以起到护壁的作用。这就要求施工人员经验丰富，基于此控制公路桥梁施工钻孔灌注桩质量，使得工程效率提高，施工速度加快。

3.4 清孔

终孔前，必须将有关资料（如设计图纸、钻孔柱状图、成孔记录表、渣样）带到桩基终孔现场，邀请代表处、设计单位、总监办进行终孔验收。桩基终孔后，应及时填写《桥梁桩基终孔结果记录表》，将桩基终孔结果整理后上报总监办，总监办审核后上报代表处。

在终孔后，应对孔位、孔径、孔形、有效桩长和倾斜度进行检验，检验合格后进入清孔阶段。如果发现山体斜坡地带原地面标高改变引起有效桩长变化的情况，应及时通知监理工程师和代表处，由代表处组织设计代表重新确定桩底终孔标高后方可继续施工。

清孔采取二次清孔法，即成孔检查合格后立即进行第一次清孔，并清除护筒上的泥皮；钢筋笼下好，并在浇注砼前再次检查沉淀层厚度，若超过规定值，必须进行二次清孔，二次清孔后立即灌注砼。

其一，第一次清孔。下放检孔器，确认钻孔合格后，应立即进行清孔；一次清孔需满足规范要求达到的泥浆指标和沉淀厚度，只有在清孔达到规范要求后，才可以吊装钢筋笼，安装导管。

其二，二次清孔。在吊入钢筋笼以后，混凝土浇注前，对孔内的泥浆指标和沉淀厚度须再次进行检测，如超过规定，利用导管进行二次清孔。（表1：清孔后应检查泥浆指标，具体泥浆指标）

表1：清孔后应检查泥浆指标，具体泥浆指标

为保证孔形、孔径符合设计要求，钻进中应采用检孔器或成孔检测仪检孔。检孔器具体规定为：整体直径不小于设计桩径，圆度误差不大于5mm，有效长度为4 倍桩外径，最外侧纵向主筋可采用直径22～25mm 钢筋（有条件尽量使用圆钢），长度与探孔器同长，间距为25～35cm；内焊圆形分布筋，采用直径18～20mm 钢筋弯制，必须保证圆度，间距为1.2～1.5m；为防止探孔器变形，应沿探孔器全长均匀设置4～6 道十字形或三角形加强钢筋，采用直径为18～20mm 的螺纹钢。

如需换钻头前，必须经过检孔，如检孔器能顺利放到孔底且钢丝绳位置（拉紧时）不发生偏移时方可换成新钻头。如检孔器不能沉到原来已钻到的深度或钢丝绳的位置（拉紧时）偏移护筒中心时，则考虑可能发生了弯孔、斜孔或缩孔等情况，应及时采取补救措施。(表1：钻孔灌注桩检测项目)

表2：钻孔灌注桩检测项目