桥梁灌注桩施工技术的改进探讨

王世江 蒋雪峰

摘 要：灌注桩是桥梁工程最重要的受力构件之一，钻孔灌注桩具有成本低、适用广、技术成熟及操作简单等优势，被广泛用于公路、市政及铁路桥梁的施工建设中。钻孔灌注桩的施工环境较为隐蔽，工序环环相扣，稍有疏忽便可能引起缩径、断桩等病害。本文探讨了桥梁灌注桩的施工技术要点，以及质量控制策略。

关键词：桥梁;灌注桩;施工技术;改进

中图分类号：U445.551 文献标识码：A

0 引言

在桥梁工程的基础施工中，钻孔灌注桩是应用最为广泛的一种施工技术，具有操作简单、承载力大的特点，而且施工成本低，能够充分保障施工质量，提升桥梁结构的稳定性。当然，对于基础这种隐蔽工程，很容易因成桩环节较多而引发施工事故。正因如此，才要严格控制钻孔灌注桩施工流程，充分发挥这一施工技术的优势，提高成桩质量。

1 钻孔灌注桩的施工技术要点

1.1 护筒制作及埋设

护筒采用钢板卷制，护筒内径应大于设计桩径不少于20 cm。某桥桩径设计为1.2 m钻孔桩，使用钢板（8 mm）

材料制作直径1.5 m的护筒，与设计桩相比，桩径超出30 cm。为了让护筒的刚度满足施工要求，护筒的上下两端均采取加焊与加劲肋的处理方式。精准设置4根护桩，将护桩用混凝土固定，要求护筒的四周与底部緊紧贴在一起，用粘土回填后，充分捣实。误差控制：护筒倾斜度<1%;护筒和桩位中心<5 cm。护筒的顶面高出工作平台面0.3 m或者水面1～2 m，高于设计桩顶高程至少1 m。特殊工况应进行专项设计，保证护筒埋置符合要求。护筒的埋深要求，如表1所示：

1.2 钻孔

在导向或者钻头完全进入地层之前，都要用缓慢的速度钻进。钻头要保持匀速起落，不可钻进过猛，或者突然改变速度。如果使用冲击钻，则需要应用小冲程开孔的方式，维持孔壁的垂直与圆顺，提高孔壁的坚实度。冲击钻钻进时，应采取措施防止坍孔，出渣或停钻时，加强泥浆循环补充浆液，保持水头压力。

1.3 钻孔泥浆配制

泥浆的配合比和配制方法应通过试验选定，泥浆的相对密度、黏度、含砂率、胶体率等指标应与钻孔方法、土层情况相适应。可参照下表执行。钻进过程中，应随时检查其指标，不符合要求时及时调整配置。同时，泥浆可以采用泥沙分离器进行重复循环利用，有效排除钻渣，提高钻孔效率。

表2 泥浆性能主要指标

1.4 成孔、清孔与钢筋笼制作、吊装

钻孔施工结束后，使用专业的测绳测量孔的深度，并且验收孔径，检查孔底的沉渣厚度以及孔的倾斜度是否符合标准。倾斜度通过钻杆测斜法检测，初始测量点为钻孔的平台顶面，一直测量到孔底，满足施工标准再清孔，严格控制孔内的水头压力，以免清孔过程中出现塌孔问题。应用换浆法清孔，泥浆的最大泵量循环设置10～20 min、泥浆密度1.05～1.15 g/cm3。停止清孔后，用测绳测量孔沉渣。最终各项指标应满足以下标准：①泥浆的相对密度：1.03～1.10 g/cm3。②泥浆黏度：17～20 Pa·s。③含砂率：<2.0%。④胶体率：>98.0%。

钢筋笼的制作方法为长线法，参考设计的桩长来决定分节段加工长度。对于15 m以下的桩长可以一次性制作完成，如果桩长>15 m，则需要分段制作，并且要让骨架刚度满足施工要求，错开布置主筋的接头。将垫块放置在主筋上，让混凝土保安层的厚度符合要求，垫块之间的竖向距离控制在2 m以内，横向距离≥4块垫块。采用25 t的吊机安装钻孔灌注桩的钢筋笼，设置对称吊点，妥善固定护筒。配合吊架，在指定位置安装好钢筋笼。钢筋笼不得直接支撑在孔底，应将其吊挂在钢护筒上，或设置专门的装置承受钢筋笼自身重量，并精准定位，保证钢筋笼中心与桩位中心基本重合。

1.5 导管安装

根据施工要求选择导管，检查导管的规格、质量以及拼接构造，导管长度应符合浇筑施工的要求，还要对导管进行试压和试拼。水密试验压力不小于孔内水压的1.3倍。所有导管都要标号，以便区分，导管的性能必须正常，不影响正常使用。缓慢的下放导管，下放过程中始终保持垂直，下放数量与长度均要记录在案，并且应满足施工要求，一切正常后稍微上提导管，让导管的底口距离孔底约30 cm，然后安装导管。需要在监理工程师的指导下进行二次清孔，以更好的满足后续施工。

1.6 灌注施工

桥梁桩基础的质量、性能均与灌注施工质量密切相关，灌注施工应注意以下几点：①根据桥梁工程混凝土结构的使用要求，确定混凝土的配合比，选择质量良好的原材料，以保证混凝土的和易性、强度符合要求，通过加入适量的缓凝剂、粉煤灰来提高混凝土的和易性，保证良好的工作性能，坍落度18～22 cm，扩展度控制在450～550 mm。同时，水下混凝土配制强度应比设计强度提高10%～20%，规定水泥最小用量不得少于300 kg/m3。②控制混凝土的初凝时间>4 h、要求整根桩混凝土的灌注时间不得超过首批混凝土的初凝时间。③导管的埋深深度为2～6 m，整个施工过程必须连续、无间断。第一次混凝土的灌注量应维持在导管初次埋进混凝土的1 m以上。计算方法如下：

式中：V—灌注首批混凝土所需数量（m3）;D—桩孔直径（m）;H1—桩孔底至导管底端间距（m），一般为0.3～0.4 m;H2—导管初次埋置深度（m）;d—导管内径（m）;h1—桩孔内混凝土达到埋置深度H2时，导管内混凝土平衡导管外（或泥浆）压力所需的高度（m），即h1=;Hw—桩孔内水或泥浆的深度（m）;—桩孔内水或泥浆的重度（kN/m3）;—混凝土拌合物的重度（24 kN/m3）。

④在混凝土灌注施工中，需要采取科学措施来避免钢筋骨架的上浮。

严格控制桩顶泥浆的密度，如果密度太大，则会形成泥团，影响桩顶混凝土的密实度。灌注即将完成后，认真检查混凝土的使用量与桩身的高度，计算扩孔系数。以设计桩顶作为参考依据，灌注混凝土的高程≥0.5 m，在桩检之前处理掉超灌的部分，保证混凝土表面足够密实，不存在松散层，混凝土的强度满足等级要求。

2 灌注桩施工质量改进措施

2.1 桩孔缩径的控制

软塑状的亚黏土地层中尤其容易发生桩孔缩径现象，选择与钻孔直径相匹配的钻头。泥浆护壁施工所用的膨润土，应满足无分散、黏度强、固相和失水率低的要求。施工工艺为气举反循环钻孔工艺，使用低压钻，保持中速成孔，严格控制进尺的深度。参考钻进情况、试桩工艺的孔径来合理调整钻孔参数，发现缩径现象时，可以在允许范围内调整泥浆的性能指标，通过降低失水率增强孔壁的稳定性。

2.2 断桩的防范措施

导管的埋置深度应达到2～6 m，可有效避免桩身混凝土断裂，通过重锤实测或者现场监督的方式来测量混凝土面的高度，通过计算混凝土的灌注量来准确确定混凝土面的高度，将较低的数值作为拔管长度的参考依据。

2.3 堵管的防范措施

安装导管之前检查导管，保证导管接头的封闭性、厚度符合标准要求。对灌注导管采取接头抗拉试验、水密承压试验，以保证其质量符合标准要求。严格按照规范标准拌和、运输混凝土，以免混凝土中掺入了大块的卵石造成卡管现象。此外还应严格检查灌注用到的设备，以免混凝土中导管的留置时间太长造成堵管。

2.4 漏浆的防范措施

实时监测泥浆面，如果发现漏浆问题，应第一时间停工，通过循环泥浆方法提高泥浆黏度、比重等参数，再采取补浆措施，解决泥浆液面下沉问题，然后继续施工。如果漏浆问题始终无法有效控制，可以将适量的锯末掺入浆液中，在反复的注入过程中堵塞空隙。如果漏浆部位出现在护筒顶端，可以增加护筒的长度，然后填充粘土。

2.5 掉钻的防范措施

引起掉钻的主要原因是安装钻杆时不够紧密，因此影响了钻杆结构的稳定性。如果没有及时处理卡钻问题，很可能会导致钢丝绳断裂，引起掉钻。此外，接触不良也是引起卡钻的重要原因，所以应定期检查设备性能，及时更换老化、损坏的零部件。遇到卡钻问题，禁止强行、粗暴的拉扯钻头;如果遇到掉钻问题，应使用专业工具进行打捞。

3 结束语

综上所述，桥梁工程通常都会涉及水下施工，而钻孔灌注桩技术能够很好的适应外界环境，提高桥梁的稳定性。具体施工中，应该根据施工区域的桩基情况、地质特点以及水文条件来合理安排机械设备、钻机数量，避免设备闲置，造成不必要的资源浪费。同时还应合理配备人力资源，详细记录施工过程。

参考文献：

[1]翁斌.钻孔灌注桩在市政桥梁工程中的施工技术探讨[J].智能城市，2021（1）：163-164.

[2]高建东.基于钻孔灌注桩施工技术在公路桥梁施工中的应用分析[J].魅力中國，2021（1）：339.

[3]杨志明.钻孔灌注桩施工技术于市政桥梁施工中运用情况的探析[J].四川水泥，2020（1）：57.

[4]中华人民共和国交通运输部.公路桥涵施工技术规范[S].

[5]中华人民共和国住房和城乡建设部.城市桥梁工程施工与质量验收规范[S].