钻孔灌注桩施工技术在公路桥梁施工中的应用分析.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 21 日 作者简介：邓玉莲（1978），女，壮族，广西南宁人，本科，中级工程师，研究方向为公路桥梁。-1-钻孔灌注桩施工技术在公路桥梁施工中的应用分析 邓玉莲 广西南宁旺旭建筑工程有限公司，广西 南宁 530000 摘要：摘要：在公路桥梁施工领域，钻孔灌注桩施工技术扮演着至关重要的角色。其应用涵盖了桥梁基础的稳固性和承载力，为工程的安全性和可持续性奠定基础。本文旨在深入分析钻孔灌注桩施工技术在公路桥梁建设中的实际运用，探讨其在复杂地质条件下的适应性、施工效率及对工程质量的影响。通过挖掘该技术在桥梁建设中的独特价值，将揭示其在应对挑战、提高基础设施可靠性方面的潜在贡献。关键词：关键词：钻孔灌注桩；施工技术；公路桥梁施工 中图分类号：中图分类号：U44 在公路桥梁施工中，钻孔灌注桩施工技术的应用已经成为一项关键而不可或缺的技术，这一技术的广泛运用为工程提供了稳固的基础，显著改善了工程结构的稳定性和承载能力。通过研究能够更全面地认识到钻孔灌注桩施工技术在公路桥梁领域中的重要性，为未来的工程实践提供更为可靠的技术支持。1 钻孔灌注桩概述 钻孔灌注桩是一种广泛应用于土木工程中的基础施工技术，其独特的设计和施工方式为工程提供了坚实的支撑和稳定性，该桩的施工过程首先涉及在地面上进行预先孔洞的钻探，然后通过注浆灌注的方式将桩体填充，最终形成一根具有承载能力的桩基，这种桩的设计理念基于对地层的深入研究和结构负荷的需求，通过选择合适的孔径和桩径，工程师能够确保桩体充分贯穿不稳定的地层，同时满足预定的工程荷载，这样的设计不仅能够提高工程的稳定性，还能够在不同的地质条件下发挥最佳效果1。2 钻孔灌注桩施工技术的优缺点 2.1 优点 承载能力强：钻孔灌注桩具有出色的承载能力，能够应对复杂的地质条件和大型结构的荷载要求，其设计和施工过程允许工程师根据具体需求进行调整以满足不同工程的承载要求。适用性广泛：这种施工技术适用于多种地质条件包括软土、淤泥和沙土等，相较于传统基础工程技术，钻孔灌注桩在应对不同地层情况时表现更为出色，因此在各种工程项目中得到广泛应用。施工速度快：相对于传统桩基施工方法，钻孔灌注桩的施工速度较快，通过使用先进的钻机和注浆设备可以更高效地完成桩的钻探和注浆灌注过程，从而缩短工程周期。2.2 缺点 高技术要求：钻孔灌注桩的施工过程需要高度专业的技术知识和经验，不当的施工操作导致质量问题，因此需要严格的施工管理和监控。设备投资大：引入先进的钻机和注浆设备需要较大的投资，这成为一些小型工程项目难以承受的负担，因此在项目初期需要充分考虑相关设备的采购和维护成本2。限制孔深：钻孔灌注桩的孔深受到设备和地层条件的限制，因此在某些特殊情况下无法满足工程的深基需求，这需要在工程规划阶段仔细考虑。3 公路桥梁的钻孔灌注桩施工技术的施工工序 3.1 护筒的埋置 施工团队需要对待施工区域进行详细的勘测和定位，借助高精度的测量仪器，如全站仪，确保确定的钻孔位置和深度准确无误，这一步骤的精准性对后续施工至关重要，因为它直接关系到护筒的准确埋置和整体桩基的稳定性。随后，根据工程设计和地质条件选择适用于具体工程的护筒类型，不同的地质条件和桩基设计要求需要不同类型和规格的护筒，在这个阶段的施工团队需要考虑护筒的直径、长度以及材质等因素，确保护筒能够有效地保护孔壁，同时满足工程中国科技期刊数据库 工业 A-2-的技术要求。在钻孔准备和护筒选型确定后进行实际的护筒埋置工作，这个过程中施工人员需要确保护筒平稳地沿着设计要求的孔深嵌入地下，使用先进的设备如液压挤土机提高埋置的精度和效率，实时监测和调整埋置深度，确保护筒完全嵌入，并保持垂直度。此外，为防止护筒在埋置过程中变形或损坏，可以在护筒外表面添加特殊涂层或加固结构，提高其抗压和抗弯强度，这些技术细节的考虑将有助于确保护筒在埋置过程中保持结构完整性，为后续的注浆灌注提供可靠的基础。3.2 泥浆的制备与护壁 泥浆通常由水泥、黏土、助剂等成分组成，在具体的施工中需根据地质条件和工程要求合理配比这些成分。通常泥浆的黏稠度可通过测量其流变性来控制，确保其在施工过程中能够有效地填充钻孔。护壁是为了防止钻孔过程中土体的塌方，保持孔洞的稳定性，护壁的选择一般包括套管护壁和泥浆护壁两种方式，在套管护壁中钢套管被沿着孔道的长度插入起到支护的作用，而在泥浆护壁中通过向孔洞中注浆，形成一层固化的泥浆膜，使孔洞得以稳定。在进行泥浆护壁时，需要注意确保泥浆的流动性和黏稠度适中，以便均匀地填充孔洞，施工人员通过监测泥浆的流变性和浆液压力等参数可以实时调整注浆速度和浆液配比，保证护壁的均匀性和有效性，通常注浆的压力可根据地层条件和孔洞直径等因素进行调整，以确保泥浆护壁的质量。通过科学合理的泥浆制备和护壁施工，能够有效地保障钻孔灌注桩施工的顺利进行，合适的泥浆配比和护壁方式不仅有助于维持孔洞稳定，还能为后续的注浆灌注提供坚实的基础，在施工过程中需及时调整和监测泥浆参数3。3.3 钻孔清孔 在实际施工中，施工团队需要使用先进的测量工具如全站仪，对待钻孔区域进行详细的测量和标定，这一步骤的准确性将直接影响到后续钻孔的精确性和桩基的质量，例如使用全站仪进行地面标定，确保钻孔位置和方向的准确性，提高施工的精度。随后选择合适的钻机进行施工，根据工程设计和地质条件选择适用于具体工程的钻机类型和规格，钻机的性能将影响到钻孔的速度，通常施工团队需要考虑钻机的转速、最大扭矩和最大钻孔直径等技术参数，确保其能够满足工程的要求。进入钻孔阶段后确保钻孔的方向和位置准确，通过实时监测和调整钻机的位置使用高精度的导向工具如方向钻头，确保钻孔的偏差控制在合理范围内，此外要根据设计要求调整钻孔直径和深度，确保桩基能够穿透不稳定土层，达到设计的深度。完成钻孔后即进入钻孔清孔阶段，这一步骤主要包括清理孔洞和取样分析两个方面，清理孔洞是为了去除孔洞内的泥土和杂质，以保持孔洞的清洁，有利于后续的注浆工作，采用合适的清孔工具如清孔器来高效地完成这一过程。在清孔的同时进行取样分析是确保钻孔施工质量的重要手段，通过采集地层样品，施工团队可以对地层的物理性质、力学性质等进行实验室测试，为后续的桩基设计提供科学依据。3.4 制作和安放钢筋骨架 在实际施工中，根据工程设计和桩基荷载要求需确定合适的钢筋型号、直径和间距，这涉及到力学和结构设计等多个领域的知识，需要结合具体工程要求进行精确计算。制作钢筋骨架时，施工团队需要严格按照设计图纸的要求进行操作，在实际操作中先将钢筋进行切割和弯曲，确保其尺寸和形状符合设计要求，同时要注意检查钢筋的质量，确保其表面光滑、无明显的腐蚀和缺陷。随后进行钢筋骨架的焊接工作，焊接是保障钢筋连接牢固性的关键步骤，通过采用电弧焊接或气体保护焊接等技术将切割好的钢筋进行焊接，形成预定的骨架结构，在进行焊接时需注意焊接点的数量和位置，确保焊接点的强度和均匀性。完成钢筋骨架的制作后即可进入钢筋骨架的安放工作，这一阶段需要将制作好的钢筋骨架准确放置到预先钻好的桩孔内，在实际操作中要根据设计要求和桩孔的直径，选择合适的方式将钢筋骨架降入孔内，一种常用的方式是使用起重设备如吊车或振动钻杆等，将骨架逐层垂直降入孔内4。3.5 灌注 在进行灌注前首先要做好泥浆的准备工作，泥浆的成分和性质直接关系到灌注的效果，根据地质条件和工程要求需合理选择水泥、黏土、助剂等成分，并进行准确的混合，通过调整泥浆的黏度和流动性，确保其在灌注过程中能够均匀地填充整个孔洞。接下来是确定灌注的压力和速度，根据桩基设计和地质条件需合理选择灌注的压力和速度，灌注压力一般控制在中国科技期刊数据库 工业 A-3-一定范围内以避免过高的压力导致地层破坏或过低的压力影响灌注效果，同时灌注速度需要适中确保泥浆在灌注过程中均匀分布，并充分填充孔洞。在确定好灌注参数后采用专业的灌浆设备如注浆泵进行灌注作业，在实际操作中通过监测注浆压力、流量和泥浆的浓度等参数，实时调整灌注的参数，确保施工的科学性和有效性。随着灌注的进行需要实时监测孔洞的灌注情况，使用先进的测量工具如测孔仪检测孔洞内泥浆的浓度和流动状态，在整个灌注过程中还要注意控制灌注的总量，根据设计要求确定灌注的总量和灌注深度，通过实时监测灌注的体积和深度，确保施工达到设计要求。4 钻孔灌灌注桩施工过程中问题与防范措施 4.1 掉钻 在钻孔灌注桩施工过程中，钻掉问题是一种常见但关键的技术难题，这一问题包括钻头失效、卡钻、地层塌方等情况，对整个施工过程和工程进度产生直接的影响。首先，对于钻头失效的情况，施工团队需要定期检查和维护钻头。由于钻孔工作涉及到复杂的地层，钻头很容易受到磨损和损坏，通过使用先进的检测设备如超声波检测仪，对钻头的磨损情况进行实时监测，一旦发现钻头存在异，及时更换或修复是必要的，此外合理选择合适的钻头类型和规格，根据地质情况调整钻进参数，也是预防钻头失效的重要手段。其次，对于卡钻的问题需要在施工前进行充分的地质勘探，了解地层的特性，通过采用先进的地质勘探技术如声波测井和岩芯取样等，获取详细的地层信息，以便预测潜在的卡钻点，在实际施工中通过实时监测钻孔的进度和反馈力矩及时发现卡钻的迹象。一旦卡钻发生需要采用逆钻、冲洗等手段，将卡钻段的土层冲击碎裂，重新恢复正常的钻进工作。4.2 孔壁坍塌 在钻孔灌注桩施工过程中，孔壁坍塌是一种常见但具有挑战性的技术问题。孔壁坍塌导致施工不正常、桩孔不规则，严重时甚至威胁施工人员的安全，为了解决和防范孔壁坍塌问题，施工团队需要采取一系列技术性措施。地质勘探和分析是预防孔壁坍塌的重要基础。在施工前通过使用高精度的地质勘探技术如声波测井、岩芯取样等，获取详细的地层信息，这些数据包括土壤的稠密程度、含水量、岩性等。施工团队应根据地质数据调整施工方案，选择合适的钻进参数和支护措施，降低孔壁坍塌的风险5。钻进过程中的土层支护措施至关重要。在进行钻孔的同时采用适当的土层支护方式如套管、注浆等，有效地减轻土层的压力，提高孔壁的稳定性，使用合适尺寸和强度的套管，将孔洞周围的土壤支撑起来，防止孔壁坍塌，同时通过在孔洞内进行注浆灌注巩固土层，增加孔壁的抗压强度。监测和实时调整是防范孔壁坍塌的重要手段。在施工过程中使用先进的监测设备如孔壁位移仪、应力计等对孔壁的状态进行实时监测，通过监测数据的分析，施工团队能够及时发现孔壁坍塌的迹象，采取相应的调整措施，例如当监测到孔壁的位移较大时适度减缓钻进速度或增加土层支护措施，确保施工的安全性和有效性。此外，对于孔壁坍塌问题还可以采用注浆灌注技术，在进行灌注过程中通过在孔洞中注入合适的浆液，巩固土层并提高孔壁的强度，注浆灌注还可以填充土层中的空隙，增加土体的稠密度，减小孔壁坍塌的概率，选择合适的注浆材料和注浆参数，确保浆液的流动性和黏稠度。4.3 钻孔偏斜 在钻孔灌注桩施工过程中，钻孔偏斜问题是一种常见但需要精准处理的技术挑战，孔道的偏斜导致桩基不符合设计要求，影响工程的稳定性和安全性。在施工前期充分了解地层特征和地质情况，通过进行全面的地质勘探包括声波测井、岩芯取样等，获取到关于地层结构、岩土性质、水文地质等方面的详细数据。其次选择适当的钻进工具和技术，合理选择与地质条件相适应的钻头类型、直径和长度以及适当的转速和进给速度，采用导向工具如导向钻头或导向器。此外，引入先进的导向技术如激光测距仪、全站仪等可以在钻进过程中实时监测孔道的方向，及时发现和纠正偏斜。在实际钻孔过程中，对土层的力学性质和物理特征有深入的了解也是防范钻孔偏斜的关键，对于软弱土层或不均匀地层，施工团队需要谨慎操作，适当减缓钻进速度以降低钻头的抗阻能力，同时通过实时监中国科技期刊数据库 工业 A-4-测钻进的反馈力矩和功率等参数，判断土层的变化，及时调整施工方案。5 结语 综上所述，在探讨钻孔灌注桩施工技术在公路桥梁建设中的应用后，不仅理解了其在增强结构稳定性方面的重要性，也更为清晰地认识到其在克服复杂地质条件下的卓越适应性。通过对施工技术的深度剖析揭示了在桥梁工程中采用钻孔灌注桩的潜在益处，为未来公路桥梁建设提供了有力的技术支持。参考文献 1刘振普.钻孔灌注桩施工技术在公路桥梁施工中的应用J.工程技术研究,2021,6(18):56-57.2袁策.公路桥梁钻孔灌注桩施工技术研究J.四川水泥,2021,34(08):262-263.3张彦文.钻孔灌注桩施工技术在公路桥梁施工中的应用J.四川建材,2021,47(07):132-133.4石建芳.钻孔灌注桩施工技术在公路桥梁施工中的应用J.交通世界,2021,65(16):93-94.5王伟,蔡玉洁.钻孔灌注桩技术在公路桥梁工程施工中的应用J.河南科技,2021,40(09):119-121.