公路桥梁钻孔灌注桩施工技术及质量控制措施

摘 要：混凝土钻孔灌注桩是高层建筑、桥梁等工程结构常用的桩基形式之一。桩基属于地下隐蔽工程，施工技术比较复杂，工艺流程相互衔接紧密，施工时需灌注大量水下混凝土，稍有不慎极易出现缩颈、夹泥、断桩等多种形态复杂的质量缺陷，影响桩身的完整性和桩的承载能力，从而直接影响上部结构的安全。本文主要探讨公路桥梁钻孔灌注桩的施工的质量控制。

关键词：公路桥梁；钻孔灌注桩；施工

中图分类号：U445

由于桩基工程属于地下隐蔽工程，施工工序较多，工艺流程相互衔接紧密，环环相扣，不宜长时间中间停顿；主要工序的施工过程都在水下及地下进行，不便监视；同时影响施工正常进行和施工质量的因素很多，难以全部预见，则不可避免的会出现诸如桩身缩径、夹泥、断桩和沉渣过厚等各种形态的质量缺陷，影响桩身的完整性和单桩的承载能力[1]。因此在施工必须对灌注桩进行严格的质量控制，常见的控制措施有以下几个方面。

1.钻孔灌注桩的施工工艺流程

钻孔灌注桩施工的主要工序包括：准备场地、埋设护筒、制备泥浆、钻孔、清底、钢筋笼制作与吊装以及灌注混凝土等。下面就其要点简略介绍。

1.1准备场地

钻孔前要进行准备工作，其内容包括：（1）场地为旱地时，应该除杂物，换除软土，整平夯实；（2）场地为陡坡时，可用枕木、型钢等搭设工作平台；（3）场地为浅水时，宜采用筑岛施工，筑岛面积应根据钻孔方法、设备大小等要求确定；（4）场地为深水或淤泥较厚时，可搭设工作平台，平台必须牢固稳定，能承受工作时所有静、动荷载，并考虑施工机械能安全进出。

1.2埋设护筒

钻孔成败的关键是防止孔壁坍塌。当钻孔较深时，地下水位以下的孔壁土在静水压力下会向孔内坍塌，甚至发生流沙现象。钻孔内若能保持比地下水位高的水头，增加孔内静水压力，就能稳定孔壁、防止坍孔。护筒除起到这个作用外，同时还有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和起到钻头导向等作用[2]。

1.3泥浆制备

钻孔泥浆由水、黏土（膨润土）和添加剂组成。具有浮悬钻渣、冷却钻头、钻具、增大静水压力，并有在孔壁形成泥膜、隔断孔内外渗流、防止坍孔的作用。调制的钻孔泥浆及经过循环净化的泥浆，应根据钻孔方法和地层情况采用不同的性能指标。泥浆稠度应视地层变化或操作要求，灵活掌握。泥浆太稀，排渣能力小，护壁效果差；泥浆太稠，会削弱钻头冲击功能，降低钻进速度。

1.4钻机就位

测量放样，在护筒周边放出桩位中心十字线，并用红油标识，采用泵吸式反循环成孔工艺成孔。采用钻机本身的动力就位。开始之前注意桩的钻孔和开挖应在中距5m内的任何桩的混凝土浇注24h才能开始，以避免干扰邻桩或钻孔过程。钻孔开钻后，要连续作业，根据钻孔和地质层合理选择钻进速度；遇地下水后开始向孔内注浆，孔内水头高度保证2m以上。钻头使用三翼圆笼钻锥，用优质泥浆护壁，如有偏差，及时调整，保证桩基的成孔质量。

1.5成孔

就地灌注混凝土桩的成孔方法不胜枚举，至少也有几十种之多。国内常用的有如下方法：（1）正循环旋转法：利用钻具旋转切削土体钻进，泥浆泵将泥浆压进泥浆笼头，通过钻杆中心从钻头喷入钻孔内，泥浆挟带钻渣沿钻孔上升，从护筒顶部排浆孔排出至沉淀池，钻渣在此沉淀而泥浆流人泥浆池循环使用。其特点是钻进与排渣同时连续进行，在适用的土层中钻进速度较快，但需设置泥浆槽、沉淀池等，旋工占地较大，且机具设备较复杂。（2）反循环旋转法：与正循环不同的是泥浆输入钻孔内，然后从钻头的钻杆下口吸迸，通过钻杆中心排出至沉淀池内。其钻进与排渣效率较高，但接长钻杆时装卸麻烦，钻渣容易堵塞管路，另外因泥浆是从上向下流动，孔壁坍塌的可能性较正循环法大，为此需用较高质量的泥浆。（3）潜水电钻法：系统旋转电动机及变速装置均经密封后安装在钻头与钻杆之间，潜入水下作业。

2.公路桥梁钻孔灌注桩施工的质量控制

2.1出现斜孔、扩孔、塌孔的质量控制

（1）钻机底座牢固可靠，钻机不得产生水平位移和沉降。同时钻进的过程中经常性进行钻机基座检测调平。（2）钻杆直径Ф325mm。（3）采用大配重减压钻进。施钻时，始终采取重锤导向，减压钻进（钻压小于钻具质量的80%）、中低速钻进，严禁大钻压、高速钻进，保证钻孔垂直度。（4）钻进过程根据不同的地层控制钻压和钻进速度，尤其在变土层位置采用低压慢转施工。（5）钻孔的垂直度偏差控制在0.5%之内，发现孔斜后及时进行修孔，同时加强泥浆指标的控制，使泥浆指标始终在容许范围内，控制钻进速度，使孔壁泥皮得以牢固形成，以保持孔壁的稳定[3]。

2.2孔缩径的质量控制

桩孔缩径现象可能出现在软塑状亚黏土地层中，主墩软塑状亚黏土底层。在该地层在土层中间，施工时拟采取以下措施：（1）使用与钻孔直径相匹配的钻头以气举反循环工艺钻进成孔，采用高黏度、低固相、不分散、低失水率的膨润土泥浆清渣护壁。（2）在软塑状亚黏土层采用小钻压、中等转数钻进成孔，并控制进尺。（3）根据试桩时钻孔的钻进参数、孔径检测情况，适当调整钻进参数，以期达到设计要求。（4）当发现钻孔缩径时，可通过提高泥浆性能指标，降低泥浆的失水率，以稳定孔壁。同时在缩径孔段注意多次扫孔，以确保成孔直径。

2.3防止渗、漏浆的质量控制

钻孔施工时，密切注意泥浆面的变化，一旦发现有漏浆现象，分不同情况及时采取控制措施。（1）增大泥浆比重和黏度，停止除砂，停钻进行泥浆循环，补浆保证浆面高度，观察浆面不再下降时方可钻进。（2）如果漏浆得不到控制，则需在浆液里加锯末，经过循环堵塞孔隙，使渗、漏浆得以控制。（3）如果发现在钢护筒底口漏浆，在采用上述措施得不到控制后，将钢护筒接长跟进。（4）在采用上述措施后，若漏浆得不到控制，要停机提钻，填充黏土，放置一段时间后，再进行施钻[4]。

2.4防止钻孔桩混凝土浇筑时出现堵管、断桩现象的质量控制

（1）堵管现象主要分为两种。一种是气堵，当混凝土满管下落时，导管内混凝土（或泥浆）面至导管口的空气被压缩，当导管外泥浆压力和混凝土压力处于平衡状态时就出现气堵现象。解决气堵现象的措施有：首批混凝土浇筑时，在泥浆面以上的导管中间要开孔排气，当首批混凝土满管下落时，空气能从孔口排掉，就不会形成堵管。

（2）断桩主要是导管埋置深度不够，导管拔出了混凝土面（或导管拔断），形成了泥浆隔层。防止措施为：对导管埋深进行记录，同时用搅拌站浇筑方量校核测深锤测得混凝土面高程，始终保持导管埋深在4m以上，同时对导管要每根桩进行试压，并舍弃使用时间长或壁厚较薄的导管，确保导管有一定的强度。（3）确保搅拌站的生产能力，采用一条搅拌船浇筑，一条备用，同时备好发电机，确保钻孔桩混凝土浇筑连续也是保证不发生断桩的必要条件。

结论

总之，钻孔灌注桩施工因成孔方法的不同和现场情况各异，施工工艺流程不会完全相同。在施工前，要安排好施工计划，编制具体的工艺流程图，作为安排各工序施工操作和进度的依据。

参考文献

[1]盛可鉴，崔旭光主编. 公路与桥梁施工技术[M]. 人民交通出版社，2007.9：90-92..

[2]冯小花. 钻孔灌注桩的施工质量控制[J]. 山西建筑，2011.5：176-178.

[3]武忠权. 钻孔灌注桩水下浇筑混凝土施工事故分析与处理[J]. 建筑安全，2011.2：96-97.

[4]侯兴芝，宁甲旭. 钻孔灌注桩常见的质量问题及防治措施[J]. 西部探矿工程，2011.2：56-57.

作者简介：贾伟志（1980-）男，山东菏泽人，工程师，大学学历，毕业于山东建筑大学土木工程专业，研究方向为公路与桥梁工程。