高速公路桥梁工程中钻孔灌注桩施工技术及质量控制要点分析

鲁成辉

（中交四公局第一工程有限公司，北京 100020）

1 钻孔灌注桩施工技术对高速公路桥梁工程建设的重要作用

钻孔灌注桩施工技术是高速公路桥梁工程建设的重要技术之一，具有重要的作用。首先钻孔灌注桩技术是工程的地基结构，其适应性较强，能够有效地避免因地下的地质条件不稳定、水文条件复杂导致的工程稳定性下降、质量和安全性降低情况发生；其次钻孔灌注桩施工技术成熟、原理简单，对提高工程效率、缩短工程周期具有明显的效果，为桥梁后续下部结构提供充足施工时间；最后钻孔灌注桩施工技术好具有噪音较小、抗干扰能力强以及能有效改善地下土体结构的优点，不仅能够降低对周围环境和人们生活的影响，还能够提高工程的质量和稳定性，促进地区土体结构稳定性的良性变化，为人们的生活、自然条件的改善和地区发展提供帮助作用[1]。

2 高速公路桥梁工程钻孔灌注桩施工工艺流程

2.1 施工前的准备工作

在进行高速公路桥梁工程的钻孔灌注桩施工前，需要先进行一系列的准备工作。第一步是对施工区域的陆地进行加固和改造，一方面能够方便进行施工机械的安装，不利于施工机械运行的松散区域进行加固、硬化；另一方面能够提高区域的排水效率，做好泥浆、沉淀池的设置和改造。第二步是桩位的测量和放样，在检测时必须保证检测结果的准确性，对结果进行复测，使结果的误差小于5mm，将直径10mm、长400mm的钢筋打入土中300mm作为标记样本，并在钢筋头部做出明显的标记。第三步是制作和埋设护筒，以4～8mm厚的钢板加工成高度1500～2000mm的护筒，筒的内径应比钻机使用的钻头直径大200～400mm，在埋设护筒时，护筒顶部应高出地面250～350mm，采用反循环时应高出地下水位2m，护筒埋设的位置应在设计的桩位上，挖坑、平整后再放入护筒，埋设的深度在黏土中要在1m以上，在砂土中要在1.5m以上，在泥浆液面应高于地下水位1m以上。第四步是安装钻机设备和其他施工设备，在安装完成后进行试机工作。第五步是进行泥浆的制备，制备的泥浆应当具备物理和化学的稳定性，使其不会因为静置发生沉淀，并且在一定时间内发生物理性质的改变，不会因为水泥和海水等的混入发生污染，失去效果[2]。

2.2 冲击钻孔

在做好和高速公路桥梁工程钻孔灌注桩施工的准备工作之后，就要进行冲击钻孔。冲击反循环钻进的方式应从正循环开始，在钻进时要观察孔内浮出的钻渣，如果从孔口浮出的钻渣粒径为5～8mm，表示泥浆浓度合适；如果浮出的钻渣粒径小又少，表明泥浆浓度不够，需往孔内添加黏土。当潜水砂石泵潜入孔内泥浆后，若孔壁比较稳定，则可以停止正循环钻进，进行反循环钻进，在钻进过程中既不能少放，也不能多放，放少了，钻头落不到孔底，打空锤；放多了，钻头落到孔底后处于自由状态，可能向孔壁倾斜撞击孔壁，造成扩孔。

2.3 清孔

在完成高速公路桥梁工程钻孔灌注桩施工的钻孔工作后，要进行清孔的工作。清孔工作分为第一次清空和第二次清孔，第一次清孔是将钻孔工作完成后，残余在钻孔内的残渣进行清理，为之后进行的钢筋笼吊放做准备，避免残渣的存在影响钢筋笼放置的效果；第二次清孔是在钢筋笼的吊放之后，对孔内残渣进行清理，使最后的混凝土灌注不会被残渣所影响，降低工程的质量和效果，给高速公路桥梁工程的安全性和稳定性造成威胁。

2.4 钢筋笼的放置及导管的安装

在进行高速公路桥梁工程钻孔灌注桩施工技术的实施过程中，要进行钢筋笼的放置。在进行放置的过程中要保持缓慢下放，准确地将其放置于计划的位置中，避免因为下放位置偏离，降低工程的质量和效果，对工程的实施造成阻碍，也要避免在下放的过程中速度过快，使钢筋笼发生挤压变形等问题，降低钢筋笼损害的风险，提高工程建设的质量效果、安全性和稳定性；在放置完钢筋笼之后，再进行导管的安装，以便于之后注入混凝土，在导管安装前，应对导管进行水压密封试验，试验压力应不小于灌注混凝土时导管可能承受的最大压力的1.3倍。吊放导管时，应控制好导管的垂直度，防止卡挂钢筋笼和撞击孔壁，造成塌孔。导管上口设漏斗和储料斗。导管底部距孔底一般为0.3～0.5m，不得大于1m。

2.5 水下混凝土灌注

高速公路桥梁工程钻孔灌注桩技术施工的最后一步，也是最重要的一步就是进行水下混凝土的灌注，如图2所示。首先要设置隔水栓，隔水栓比导管内径小2cm，设置在漏斗底口，之后再采用砍球法和拔球法灌注首批混凝土，首批混凝土的数量应能满足导管初次埋置深度（不小于1m）。在灌注混凝土时应连续进行，避免在导管中形成高压气囊，使混凝土灌不下去。在导管提升时，要保持位置居中，拔升后的导管埋深不得小于2m，也不得大于6m，拆除导管一般不宜超过15min。

图2 水下砼灌注施工流程示意图

3 目前高速公路桥梁工程钻孔灌注桩施工技术中存在的问题及解决措施

3.1 钻孔过程中发生坍塌的问题

在进行高速公路桥梁工程钻孔灌注桩的施工时，最容易出现的就是钻孔坍塌的问题，主要表现在钻孔完成后泥浆中出现气泡、钻孔的护筒内水位突然下降等。引起钻孔坍塌的主要原因首先是在进行钻孔的过程中，没有严格按照标准要求和操作规范进行施工，导致钻孔对地质条件的稳定性造成了破坏，发生钻孔坍塌；其次是在钻孔后进行护筒的设置时，护筒的深度不够，导致钻孔周围的土质受到水文等影响发生坍塌；最后是由于在钻孔完成后至水泥灌注前的时间间隔过长，或者是水泥灌注时经历的时间较长，导致钻孔发生坍塌。针对这个问题要在钻孔的过程中严格按照规定要求进行操作，及时检查钻孔和护筒的状态，降低发生坍塌问题的概率。

3.2 钻头脱落和卡住的问题

在进行高速公路桥梁工程钻孔灌注桩施工中，有可能会发生钻头脱落、卡住等问题。造成这个问题的原因一方面是在进行钻孔设备的安装时，钻头的连接处结合不紧密，结构不牢固，导致钻孔设备在运转的过程中发生脱落；另一方面是钻孔设备的钻头和滑丝结合不牢，或者其中的零件受到损坏，使钻孔设备的钻头发生脱落或者卡住，不能有效运转。解决这个问题的方式是在使用钻孔设备前，严格检查安装及结构的稳定性，积极更换损坏的零件，对于已经发生的问题要及时采取专业手段和设备进行打捞，避免造成更大的影响。

3.3 钻孔中残渣多的问题

在进行泥浆灌注之前，时常出现钻孔中存在过多残渣的问题，首先这可能是在进行清孔作业时，对钻孔中的残渣清理不彻底导致的；其次可能是在进行钢筋笼的放置时，由于钢筋笼和钻孔没有良好地对准和贴合，使钻孔壁上的残渣被刮落造成的；其次还可能是钻孔等待的时间较长，泥浆发生沉淀作用导致的。解决这个问题的方法是运用有效的方式彻底清理钻孔，尽量缩短钻孔完成至灌注的时间，在放置钢筋笼时对准位置，缓慢下放。

4 高速公路桥梁工程钻孔灌注桩施工质量控制的要点

4.1 严格按照规定要求和规范进行施工

要对高速公路桥梁工程钻孔灌注桩进行良好的质量控制，就必须按照规定和规范进行施工。首先要按照标准要求和实施方案，准备好施工的设备，保障设备的完好和性能要求；其次是选择合适的导管，下放到合理的位置，导管的直径应为200～350mm，下放到距离钻孔底部50cm的位置，同时要对导管进行气密性和抗压性能测试，水压应当为孔内水深的1.3倍，计算公式如下：

式中：p为导管可能受到的最大内压力，kPa；rc为砼拌和物的重度（24kN/m3）；hc为导管内砼柱最大高度（以导管全长或预计的最大高度计），m；rw为井孔内水或泥浆的重度，kN/m3；Hw为井孔内水或泥浆的深度，m。

4.2 加强施工环节的控制和管理

加强管理和控制是提高高速公路桥梁工程钻孔灌注桩施工质量控制效果的重要方式。一方面要对施工中各个环节加强管理和监督，保障每个步骤都能够达到规定的质量标准，促进工程整体质量和稳定性的提升；另一方面要加强对施工规程中行为的规范，避免不规范操作和失误等造成工程质量降低，影响施工的安全性和稳定性，降低管理的能力水平和效果，对人们的生命财产安全产生威胁。

4.3 加强对灌注泥浆的管理与控制

高速公路桥梁工程钻孔灌注桩施工中，泥浆的质量是影响整个工程质量和安全性和稳定性最重要的部分，因此必须加强对泥浆质量的管理与控制。首先要结合实际情况，严格按照规定进行泥浆的制备，避免制备不当降低泥浆的灌注效果；其次要提前对泥浆进行试验和试用，避免在灌注中泥浆因为其他因素的影响造成效果降低，影响工程的安全稳定性；最后要选择质量有保障的泥浆原料供应商，保障泥浆能够达到良好的质量效果。

5 结束语

综上所述，在高速公路桥梁工程中进行钻孔灌注桩技术的施工具有重要的作用，但是其中也存在着一些问题，因此必须找到解决问题的办法，提高施工质量控制的水平，只有这样才能保证高速公路桥梁工程的安全性和稳定性，从而为人们的生命财产安全提供保障。