土木工程中灌注桩施工技术研究

王伟民

0 引言

在路桥施工中，为满足施工要求，提高路桥工程的施工质量，通常会采用钻孔灌注桩施工技术，该项技术具有施工效果明显、成本低等优势。值得注意的是，受到施工现场环境、机械设备、人为因素等方面的影响，此类工程项目的复杂程度较高，在实际施工过程中，需要衔接好不同环节、不同专业、不同部门之间的工作内容才能保证工程项目的整体质量。

1 钻孔灌注桩施工技术概述及案例分析

1.1 钻孔灌注桩施工技术的应用优势

根据我国公路桥梁等基础性建设工程来看，公路桥梁的建设在推动社会经济发展、提高人民生活质量水平、促进交通运输业发展等方面发挥着至关重要的作用，公路桥梁工程建设规模、覆盖范围在逐年剧增。公路桥梁施工需要满足较多的技术要点和流程，在施工工艺、施工器具的选择以及施工方案制定中要从经济性、施工效率、施工质量等多方面出发进行综合考量。其中钻孔灌注桩施工技术具有施工快捷、质量稳定、施工效果明显等诸多优势，在公路桥梁施工中应用比较普遍。其次，相比其他施工工艺而言，钻孔灌注施工技术能够提高施工效率、保证施工进展、降低工作量，提高施工企业的经济效益，同时也可以满足公路桥梁施工要求和建造标准，采用技术成型度较高的钻孔灌注桩工艺可以降低公路桥梁施工中的安全隐患，提高公路桥梁的使用寿命，保证其稳定性、安全性和荷载力。

1.2 案例分析

本文以我国某路桥工程施工为例，对钻孔灌注桩施工流程、施工技术进行分析，在该工程项目中，公路桥梁形式为主线上的分离立交，桥身总长度为433m，90°交角。施工设计中，起点段为K85+402.5，终点段为K85+827.5，中心桩号为K85+618.5。通过对施工现场进行深入勘察，综合分析各类因素之后，技术人员最终采用桥跨预应力混凝土现浇方式预制箱梁及T 梁，具体的参数指标为：桥跨左右幅T 梁为6m×30m+25m+2m×30m、4m×30m+25m+4 m×30m。在桥梁基础施工中，设置1 号台及2 号台，桩长16m，桩径1.5m，选用标号为C25 的混凝土，设置12 个桥墩，桩径1.5m，桩长30m，使用C25 混凝土进行桩基施工。

2 钻孔灌注桩施工流程及关键点分析

2.1 钻孔灌注桩施工流程

土木工程施工涉及不同部门、不同专业、不同工种之间的交叉工作比较多，其中灌注桩施工是土木工程基础性工作之一，为保证后续灌注工作的顺利开展，必须加强对前期准备工作的管控。在该阶段施工内容比较复杂，主要包含杂物处理、桩位放样、场地平整、器具选择、测量放样、埋置护筒、安装钻机等多项工作内容，要保证不同施工内容之间的有效衔接，并做好每个环节施工内容的质量控制才能保证桩基础的稳定性、安全性，为后续的施工夯实基础。具体施工工序如图1 所示。

图1 钻孔灌注桩施工工艺流程图

2.1.1 杂物处理

桩体灌注施工现场环境复杂，如果管理不当极易出现杂物、施工废料随意堆放的情况，因此在施工开展之前首先要根据桩基施工现场的具体情况清理现场杂物，为钻孔工作的顺利开展做足准备。受到地质环境的影响，有些施工场地地基稳定性不足，存在软土地基等特殊地质，针对这种情况，为满足钻孔灌注桩的施工要求，还要采用换填软土的方式对地质条件进行改良，满足施工要求。

2.1.2 桩位放量

土木工程灌注桩施工具有一定的复杂性，要保证不同施工工序之间的有效衔接，在准备工作完成、保证桩基施工现场的地质条件满足灌注桩施工要求之后，技术人员要根据施工图纸对现场进行测量，在地面上做出准确标记，用测量工具对经纬度进行记录，要保证偏差保持在5mm 以内。在埋设十字桩时要保证桩位不会出现偏离，用砂浆和混凝土进行加固处理，便于开挖后对桩位进行检查，为后续的灌注桩施工提供保障。

2.1.3 对场地进行平整，为钻机的安装体提供便利

钻机安装是保证钻孔工作能够顺利开展的前提和保障，在钻机位置选取和安装之前，要结合灌注桩施工现场的实际情况，最大可能降低其他干扰因素的影响，通常情况下，要保证钻机中心与桩位中心保持一致，才能提高钻机的稳固性和安全性。有些情况下，施工现场环境复杂，技术人员要根据具体情况冬天调整施工方案和施工工序。

2.1.4 钻孔器具的选择

钻孔灌注桩施工中常见的钻具有冲抓钻、冲击钻和旋转钻三种类型，不同的钻孔器具其特性、优势、钻孔效果以及应用流程存在一定的差异，适用条件也有所区别。具体来看，如果施工现场的地质条件为岩土地质类型，在钻孔时需要使用到冲抓钻，这种钻具的优势在于冲抓力度较强，虽然成孔直径只有80～200cm，但是成孔深度可以到达50m，针对较为坚硬的岩石土层，可以按照施工和灌注要求完成钻孔，施工效果明显。其次，如果施工现场的土质属于比较松软的沙土和黏土，采用旋转钻和冲击钻可以完成钻孔施工。从成孔直径和成孔深度来看，冲抓钻的施工效果最好。

2.1.5 测量放样

根据钻孔灌注施工的具体情况来看，测量放样环节主要包括以下几个施工内容：

（1）在工程项目初始阶段需要结合施工要求和施工计划安装三角闭合导线控制网，对基线进行校准，保证各类数据的完整性、准确性。

（2）采用坐标法确定墩台和桩线的具体坐标位置。

（3）在钻孔工作开始过程中要加强对桩台的控制，主要作用是保护桩体结构。

2.1.6 埋置护筒

在埋置护筒之前，需要根据施工要求和现场的施工环境确定护筒的长度和直径，通常情况下，护筒长度要求为2m，直径为1.4m，制作护筒的钢板厚度为8mm，埋置护筒环节的施工质量直接决定着灌注桩施工的整体质量，技术人员、施工人员和管理人员要高度重视埋置护筒环节的施工，明确埋置护筒环节的重点、要点、难点施工内容，通常情况下，埋置护筒的工作要点包含以下几个方面：

（1）保证方位的准确度。按照埋置护筒环节的施工标准来看，方位误差的允许范围为50mm 以内，要求护筒底部水位比施工前设立的水位标准低0.2m 左右，而溢浆口的水位要高于地面0.3m 左右，在保证上述要求的基础上才能提高护筒方位的准确度，有助于后续施工的顺利开展。

（2）制备泥浆。泥浆制备流程是决定土木工程施工质量的重要因素，在泥浆制备工作开展之前，要结合当地的地理地形、深入勘察和调研施工现场土壤环境、土质条件。有些情况下，针对复杂的地理环境要进行模拟实验，通过实验数据分析泥浆的配置比例。通常情况下，泥浆制备都会选择纯黏土和膨胀土，要结合实验数据确定泥浆混合料、纯黏土和膨胀土的含量，保证泥浆的含沙量保持在4 %以下（含4%）。

（3）安装钻机。钻机的安装是土木工程钻孔灌注工作准备阶段最后的工作内容，在前期首先要确定钻机安装的位置，不能给其他施工内容造成不利影响，如材料运输、灌注等工作。其次，钻机在成孔工作中会发生剧烈振动，为保证成孔质量，必须对钻机进行固定、防震处理，同时要注意成孔中心与桩位中心保持一致，防止出现坍孔、倾斜等问题。

2.2 钻孔灌注桩施工关键点分析

2.2.1 钻孔

钻孔工作是钻孔灌注桩施工中最为重要的环节，该环节工作内容复杂，在钻孔工作开展之前首先要选择相应的钻孔技术，在该公路桥梁工程施工中，技术人员选用的是冲击钻，在钻孔工作开展之前首先要检查桩基和冲击锤，使二者保持在同一水平线上，在此基础上钻头先从护筒下部约3m 的位置进行高频钻击，采用0.9～1.1m 的小冲程进行钻机冲砸。

值得注意的是，该公路桥梁工程施工现场环境复杂，如果对钻孔质量和钻孔情况不进行动态管控，可能会出现漏钻、坍孔等问题，因此技术人员要密切关注钻孔的具体情况，使孔壁符合技术标准的密实度。当钻头进入到泥土层之后，按照施工技术的相关要求，此时将冲击程数值设置为1.5m，同时要钻孔过程中产生的杂物进行及时清理，防止对孔壁产生破坏，出现孔壁规格不符合要求、钻头卡死等问题。

在钻进之前，技术人员要对钻机和相关部件进行全面检查，保证钻架的稳固性，当发现钻架出现松动或者在钻孔过程中由于受到强烈的震动产生松动时要及时停止钻孔操作，对钻架进行稳固之后再开展钻孔操作，针对钻机松动等问题，如果不采用及时的补救措施，可能会导致钻机沉陷、出现位置偏差、倾斜等问题，成孔的精准度也就无法保证，会降低后续灌注施工质量，埋下施工安全隐患，公路桥梁工程的整体质量也就无法得到保障。

相比其他工程中的钻孔施工工艺而言，公路桥梁中的钻孔施工工序更为复杂，施工环境更为恶劣，施工难度更大，技术人员要加强对重点、难点、要点施工内容的管控。例如，对于孔内水位的控制，在钻进过程中要保证孔内水位始终高出地下水位，两者的高度差保持在1.5m 左右为宜，与此同时孔内的水位要低于护筒顶端。为保证钻孔质量，钻锤在使用一段时间之后要及时进行更换，通常情况下，当成孔深度推进5m 之后要对钻锤进行更换，在更换钻锤的同时要利用相关仪器对钻孔完成情况和其他参数如成孔深度、成孔直径进行检测，以保证实际施工情况与施工标准的吻合。

2.2.2 清孔

清孔工作是与钻孔工作同步进行的，通常当成孔深度达到预设值的时候就要停止钻孔，随即进行清孔。在笔者参与的公路桥梁工程中，清孔工作主要是采用换浆的方法。在清孔的同时要仔细核查钻孔参数，保证各项误差值在允许范围内，具体的参数标准有桩孔中心位置、钻孔倾斜度、孔径、钻孔深度、泥浆沉淀厚度等，具体要求如表1 所示。清孔过程中除了要核定各项参数指标之外还要对钻孔时产生的沉淀物进行清理。

表1 钻孔灌注桩成孔允许偏差值

2.2.3 钢筋笼制作及安放

如上文所述，灌注桩施工具有一定的系统性，不同专业和不同施工工序之间应该保持一定的协同性，才能在提高施工质量的同时保证能在工期要求的时间内完成施工。因此，钢筋笼的制作要在钻孔时就进行，在该工程项目中钢筋笼的制作采用分段式制作的方式形成钢筋笼骨架，按照钢筋笼制作规范和施工现场设备条件制作符合质量要求和设计标准的钢筋笼及相关附件。在钢筋笼的加工过程，为简化施工工序，可以在钢板胎膜上使用长线法进行作业，此时路桥单桩钢筋长度选取3m 间隔为宜。

2.2.4 混凝土灌注

混凝土灌注是钻孔灌注桩施工中最为关键的内容，直接影响着灌注桩施工质量，对公路桥梁工程的，在具体灌注过程中主要采用导管进行灌注，按照相关技术要求首先对桩基混凝土进行搅拌配制，做好各项混合料参数配比的控制。在搅拌工作完成之后采用搅拌车和运输泵将现成的混凝土运输到浇筑现场，在该工程项目中采用厚度为8mm 的钢板作为制作导管的材料，导管进行拼接，按照现场的施工需求将不同段的导管长度设置为1m、1.5m 和2.5m,采用法兰螺栓进行固定，以满足施工要求。

3 结语

综上所述，灌注桩施工是土木工程施工中最为关键的环节，随着科学技术的进步，各类成孔技术层出不穷，技术人员要结合施工需求和施工现场的环境、地理地质条件合理选择成孔技术，以提高桩基的稳定性。土木工程普遍存在施工周期长、施工环境复杂、工作内容多的特点，管理人员必须加强不同施工环节的质量控制才能保证工程项目的整体进展，推动我国建设行业的稳步发展。