钻孔灌注桩技术在公路桥梁施工中的应用研究.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 22 日 作者简介：张少丽（1984），女，汉族，河南驻马店人，驻马店市公路事业发展中心，本科，工程师，研究方向为道路桥梁沉降段路基路面施工技术的研究。-119-钻孔灌注桩技术在公路桥梁施工中的应用研究 张少丽 河南省驻马店市公路事业发展中心，河南 驻马店 463000 摘要：摘要：作为灌注桩中十分常见的一种施工方法，钻孔灌注桩在公路桥梁中有着十分广泛的应用，其成桩具有较大的强度和较高的承载力，可以显著提升公路桥梁基础稳定性。为了进一步发挥钻孔灌注桩技术的应用优势，本文首先简单探讨该技术施工工艺，然后以某公路桥梁项目为例围绕钻孔灌注桩各个环节施工技术要点展开探讨。希望本文能够起到抛砖引玉的作用。关键词：关键词：公路桥梁；钻孔灌注桩；技术要点 中图分类号：中图分类号：U445 0 引言 在我国经济社会持续发展的大环境下，各地区间的联系越来越紧密，对公路桥梁建设的需求量不断增加，同时桥梁上部结构的荷载不断增大，这对基础工程建设提出了更高的技术要求。钻孔灌注桩作为一种常见的公路桥梁基础施工方法在桥梁工程中得到了十分广泛应用，该技术的应用可有效地提高桥梁结构的整体稳定性能。随着钻孔灌注桩施工工艺的不断进步以及自身诸多优点，钻孔灌注桩技术备受施工人员的青睐。1 钻孔灌注桩技术施工工艺 钻孔灌注桩是一种通过钻孔、以压力灌注水泥砂浆而形成稳定基础的施工方法，该技术的应用可显著提高地基稳定性，为公路、桥梁等工程建设提供坚实的支撑。在实际公路桥梁工程施工中，钻孔灌注桩基础主要起到将上层荷载传递给土地的作用，其既能提高结构自身承受荷载的能力，又能保证结构的稳定与安全。随着我国经济建设的快速发展，对公路工程施工技术提出了更高的要求，因此，加强对公路桥梁基础施工技术的研究就显得尤为重要。钻孔桩施工的具体程序为：先在桩位置放线，埋设护筒，然后对桩机进行定位，打孔成孔，测量孔深，对孔进行检测，确认合格后再把提前制作好的钢筋笼装入孔内，最后进行导管的安装。在施工过程中，施工人员要通过清孔将孔洞内多余的沉渣清除干净。在不同的施工环节，技术人员需要注意一些关键点。在施工前，工作人员应对桩周土、岩样取样，并与设计值进行对比分析。在开挖护筒坑时，技术人员在护筒坑外焊接钢筋，护筒坑开挖深度应该在原土以下 25 厘米左右，坑深应该超过 1.5 米，护筒坑的直径应该比护筒的外径大。在埋设护筒时，护筒的内径应大于钻孔灌注桩直径的 15 厘米。为防止冲孔桩孔内的泥沙堵塞，施工人员应对护筒底、护筒顶进行冲洗。护筒安装完毕后，施工人员要用粘土填满护筒外壁的立体空隙，使之更加牢固。冲孔作业前，技术人员对泥浆配比进行科学的选择，可通过试验确定最佳配比。由于配制泥浆所用的膨润土，要求其塑性指数大于 25毫米。钻孔完成后，应采取清土、夯实桩体表面和喷浆封固等措施。为了保证桩机的稳定工作，打桩时应根据现场土质勘察情况，合理布置枕木，尽量避免使用钢护筒。在冲孔工作时，用 0.5 米左右的低扬锤进行冲击，适当加入粘土、卵石等材料，可使土与粒料互相碾压，防止孔壁脱落。技术人员要注意孔位与桩位之间的偏差，如出现偏差，则应用石块或其它材料进行回填。冲孔施工中，清孔是最为关键的环节之一，为了避免多次冲孔而降低冲孔效率，工作人员应及时清除残留的沉渣。如果在清理残渣时发现存在大量浮渣或者沉渣厚度超标，则需要再次或多次清除。在进行施工前，施工人员应注意孔口返浆比重及孔底沉渣厚度是否满足规范要求。钢筋笼的制作与安装应严格按照设计图纸进行，确保钢筋笼尺寸及外形符合设计要求。加强筋的焊接应采用双面焊接工艺，搭接长度不少于 5天。同时，还应根据现场环境和设备条件，选用适当的吊装工具及吊装方式。在吊装钢筋笼时，要保证钢中国科技期刊数据库 工业 A 筋笼不发生变形和损坏，而且要及时补强，以免发生位移。混凝土浇注后，要注意养护，确保内部干净。2 钻孔灌注桩技术应用要点 某公路桥梁工程为城市副干道，设计宽 31 米，承载力为 15.5 米，上部结构采用组合梁形式，桥墩、承台及桩基础采用 C40、C30 混凝土。2.1 施工部署 在实际工程项目中，工程技术小组根据工程具体要求，配置 2 个旋挖机、多个旋挖钻机。为保证施工进度，对钻孔桩施工方案作了周密的规划，明确施工技术流程。在施工前准备阶段，首先在孔口处埋设钢制护筒，用泥浆作护壁；其次，按设计图制作钢筋笼，送到工地做后续施工准备工作；最后，施工人员把需要用到的混凝土等材料准备好，然后运到工地。2.2 测量定位技术 测量人员在测量定位中采用全站仪等观测设备，保证放样精度，提高施工定位放线的精度，按设计标高确定各项参数，准确测量并记录护筒口标高。2.3 护筒埋设技术 在施工时，施工单位应严格按设计要求埋设护筒，护筒的垂直度偏差不超过 5 厘米，护筒的垂直度应符合设计要求。为了保证钻孔灌注桩在软土地层中的安全通过，工作人员应加强对其埋深、水平位移等有关指标的监测。在施工过程中，施工小组先挖出一个直径超过护筒外径 80-100 厘米的圆坑，然后用厚粘土填实，并分层加固；按照设计图纸，在钻孔桩周围设置十字控制桩，精确定位，并在坑底标明钻孔中心的具体位置；之后，将护心筒逐步引入，按照标定好的中心位置，准确地定位护心筒的中心，保证钻心和护心筒的中心是垂直的。将钻孔桩埋入一定深度，使其处于稳定状态。埋设完毕后，用水平尺检查护筒垂直度，护筒完工后填土，并保证护筒周围土壤坚实。为了加固护筒周边土层，可采用分层夯实法进行加固。在进行夯实作业时，应保证护筒垂直度及护筒顶端始终高于地面 0.3 米，以免地面水及其它杂质进入护筒。施工人员为了防止塌孔，还应注意保证护筒与地下水相距 2 米以上。2.4 钻孔技术 在正式钻孔前，施工小组必须先确认钻机已就位，并做好必要的设备维修工作。在钻机就位后，技术人员要对设备的关键部位如底盘、基座、顶板等进行严格的检查，保证设备的稳定度，避免在钻进过程中出现设备位移、倾斜、倒塌等事故。在施工过程中，技术小组密切观察护筒与钻头中心是否处于正交状态。在设备就位、一切准备就绪后才能正式开始进行钻孔作业。在具体的钻孔作业中，施工单位应先向钻孔内注浆，然后根据地层条件对浆液密度进行调整。为防止钻孔坍塌，可采用泥浆钻进法，并可采用钻凿法、振动锤等设备。机械破碎法可用于土质坚硬、疏松地层，而硬、软土层可采用人工挖土法。在开孔及钻孔作业时，施工人员应保证井底高于水位 1 米，并低于护筒顶部 0.3 米，通过这种方式最大程度地防止水漫出。工作人员在完成冲孔施工后要及时补水，遇土壤疏松时，要采取相应的防护措施。为了使孔内压力与速度保持平衡，在钻孔时必须注入大量的水泥浆。在实际钻孔过程中施工人员可以采用小冲程、高密度泥浆进行孔内冲洗，泥浆能够减小钻进过程中的摩擦阻力，进而可以起到保护钻头的作用。在施工场地存在弱风化泥灰岩或微风化泥灰岩地层时，施工人员可以向这些地层中掺入少量粘土等物质，在实施冲砸作业前，先将其表面垫平，以便将斜孔及塌孔事故的可能性降至最低。在进行钻井作业时，工作人员可用探井仪来探测井眼，探孔仪是一种外径比钻孔桩稍大一点的金属网，主要用来观察钻孔中的具体情况。探孔完成后，再把钻机装在钻机上，钻到设计深度就可以完成下一步的工作。钻进过程中，要注意保持钻具、钻杆的洁净，经常清除粘附在钻头上的岩屑。在一些易发生收缩的地层或钻孔时，技术人员注意对钻孔检测要点进行把控。钻进一段距离后，施工人员要把钻具拔出，重新钻进。如果检测器无法进入原始孔，表示钻孔垂直度存在问题，可能会产生斜孔、缩松等缺陷。对于某些特殊的地质条件，如不能用钻机进行钻探和钻探，则可用探孔仪进行探测处理。钻孔工作完成后，如钻孔深度满足设计要求，则应用探孔仪检查钻孔，并做好有关数据的记录。通过对井下水位的测量，可判断钻具是否满足设计要求。通过验收后，用卸压筒彻底清理钻孔。将所有杂质彻底清除后，保证孔底与水中混凝土充分接触，以使孔底部的泥沙及钻孔残余物能有120中国科技期刊数据库 工业 A 效地排出。从而保证了钻孔灌注桩的成桩效果，满足了工程要求。清理完毕后，还要对井底和井底高程进行重新测量，以确保井高达到设计要求。在某些特殊情况下，如灌注混凝土后产生大量沉渣，可以采用深孔清孔工艺。还有一点要强调，就是不能用深钻法代替清孔作业。2.5 钢筋笼制作安装要点 在此阶段，施工小组首先要制作符合规范要求的钢筋钻孔，然后由技术小组根据实际情况对相关参数进行调整。对预应力混凝土结构而言，主要分为张拉前阶段和张拉力后阶段，为保证预应力效果，施工人员必须做好准备工作，严格控制每一步。其中，主筋间距约为 20 毫米，箍筋间距约为 0-20 毫米，钢筋笼长度误差约为 10 毫米，钢筋骨架直径约为 5 毫米。在钢筋笼保护层制作中，工作人员可以在钢筋笼主筋外侧加设保护层，采用水泥砂浆混凝土衬里作保护层，隔层间隔设 2-4 米，间隔用主筋牢固固定于钢筋笼。钢筋笼采用螺栓连接垫块和钢筋笼。当钢筋探入孔安装时，施工小组将根据实际情况对钢筋笼及孔口标高进行调整，用钢筋将钢筋笼牢固地固定在孔口处，并在孔口处安装定位圈，以保证钢筋笼能准确地悬吊于十字形结构内，使钢筋笼顺利进入孔穴。在整个施工过程中，技术人员可以采用埋设钢管和注浆管的方法，为后续浇筑作业创造便利条件。在施工过程中，工作人员需要不断地检查孔中混凝土的性能，根据现场测量结果，调整管线高度，以确定是否需要拆除。拔管前要检查孔内水泥砂浆及周边土情况，如有异常应及时处理，以防止水泥凝结或开裂。在拆除管线时，应保证钻孔内有充足的泥浆，以防止泥浆过多造成管柱上浮。此外，如果遇到水下混凝土浇筑要均匀、慢速，严格控制混凝土性能，避免混凝土表面上浮对后续施工造成不利影响。2.6 灌注混凝土 在灌注混凝土前，现场技术人员注意要认真的检查钻孔深度、直径、倾斜角度等关键参数，并获得监理工程师确认合格后方可开始下一步施工。钻孔灌注桩是整个工程的关键，现阶段一般采用导管灌注法进行混凝土灌注。为提高成孔精度及密实程度，优化钻孔灌注桩施工技术，施工人员可采用一次灌完后再用钻机进行二、三次灌注的方式保证成桩性能。如无特殊情况，混凝土灌注应连续进行，过程中不得中断，要保证混凝土灌注速度，防止过快造成导管内形成高压气囊，造成桩身混凝土疏松、蜂窝等病害。注浆前，应对已浇筑完的混凝土进行养护养护，保证其强度达到一定强度后方可进行下一道工序。技术人员还需不断监控浇筑混凝土的液面，严格监测导管埋设深度（如导管埋设深度过深，需对混凝土进行充分振捣，避免产生长短桩）；若桩基础施工为冬季或严寒季节，则应对桩周土进行保温、防冻，并做好保温措施，以防冻胀。2.7 钻孔灌注桩检验（1）桩身完整性检验 选取 10 根基桩，应用超声透射法检测其完整性。具体步骤为：第一，采用“平测法”全面检查基桩各部位，找出声学参数值异常点；第二，进行计算，得到各截面的声速值和实际情况的偏差，然后根据这些偏差的大小判断是否存在缺陷，如果没有发现缺陷，就可以继续进行检测。当前工作人员常常采用“斜测法”和“扇测法”两种方法对异常声参数测点进行加密检测和计算，根据测量得到的波速、声速变化率，判断有无缺陷及其所在位置，并在测试报告上进行记录。第三，判定结果，如果所测得的曲线形状稳定，无显著改变表示成桩性能达标。在该工程中，技术人员采用现场取样和室内试验相结合的方法，对钻孔灌注桩成桩进行检测，经评定，共有 8 根 I 类桩，满足工程要求。（2）承载力检验 钻孔灌注桩承载力试验采用双倍设计荷载、分九阶段加载（第一阶段荷载为最大荷载的 20%，后八阶段为最大荷载的 10%）的方式进行试验，最终得到结果显示成桩承载力均达标。3 结束语 总之，钻孔灌注桩技术在公路、桥梁等工程建设中的地位越来越重要，施工单位要深刻认识该技术的应用价值，不断优化施工方案，创新施工技术，保证施工方案符合施工实际情况，保证了工程建设科学性与经济性。121中国科技期刊数据库 工业 A 参考文献 1李捷.公路桥梁施工中钻孔灌注桩施工技术应用J.运输经理世界,2022(04):73-75.2史立恒.公路桥梁桩基础钻孔灌注桩施工技术J.交通世界,2022(1):57-58.3杨爱民.公路桥梁人工挖孔桩接力反循环钻孔灌注桩施工技术J.交通世界,2022(1):63-64.4苑田祥.公路桥梁冲击式钻孔灌注桩施工技术研究J.运输经理世界,2022(2):97-99.5王传梅.公路桥梁工程中钻孔灌注桩施工技术应用J.运输经理世界,2022(1):98-100.122