市政桥梁施工中钻孔灌注桩施工工艺分析

刘伟

中铁九局集团第七工程有限公司

摘要：随着钻孔灌注桩基础技术在市政技术中的不断应用，钻孔灌注桩基础技术的施工技术日趋成熟。应加大对施工技术的研究投入，扩展钻孔灌注桩施工技术的应用范围，充分发挥钻孔灌注桩施工技术价值。基于此，本文主要对提高市政桥梁施工中钻孔灌注桩施工工艺的措施进行了分析。

关键词：市政；桥梁；钻孔灌注桩；施工；技术

通过引入更多先进技术可以大大提高市政桥梁整体质量，故更多的施工单位使用钻孔灌注桩施工，以此获取更大的经济效益。但是在工程实际施工中，由于钻孔灌注桩在地下施工，对施工技术专业性要求较高，无法在施工中落实有效的监督，竣工的验收也是工程难题，需要进一步优化钻孔灌注桩的各项施工工艺，确保钻孔灌注桩发挥自身最大作用，充分提高市政桥梁工程质量，保障居民交通安全。

1 桥梁施工和钻孔灌注桩施工工艺概述

1.1 桥梁施工

桥梁工程是指在山谷、河流等地理条件下为了跨越障碍而修建交通通道的全部工作，由桥梁主体工程和桥位总体附属的工程设施组成。公路桥梁工程的附属工程设施有很多，如调治水流的构造物（包括河道护岸、导流堤、引道、引桥）、防护栏、桥体各处的位标和说明、照明系统。市政桥梁的施工建设首先要由相关部门对当地的实际地质情况进行勘察、测量，依据桥梁线路的性质和要求，并结合技术和资金进行可行性分析，然后通过规划进一步实施桥梁工程。桥梁工程要结合水利工程、地质工程、机械工程、环境保护等各领域进行施工，其是我国建筑学中一项综合性较强的工程技术。桥梁施工主要包括桥梁施工设计、施工技术、施工组织、施工管理、施工质量等内容，其中施工质量是工程成功交付的基础保证，因此尤为重要。

1.2 钻孔灌注桩施工工艺

作为我国建筑、公路、桥梁等工程的主要施工工艺，钻孔灌注桩施工技术在不断发展与改进，以使施工过程更加顺利。钻孔灌注桩是指综合现场的实际情况对工程的灌注桩进行施工，采用机械或人力等操作手段，在已经规划好的地基中挖掘桩孔，然后将钢筋笼制成的桩或混凝土灌注桩准确安放在桩孔内。由于成孔的方式不同，灌注桩主要分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类，其中钻孔灌注桩的施工工艺分为泥浆护壁法和全套管施工法两种。钻孔灌注桩施工工艺与传统的沉入桩工艺中的锤击法相比，施工风险较小，具有较强的适应性，可以应用在各种地基上。

2 钻孔灌注桩施工技术应用的重要性

为提升市政桥梁工程的建设质量，确保工程项目可以如期完成，需要施工单位结合市政桥梁工程特点，对钻孔灌注桩施工技术的应用进行全面分析，制定合理施工组织计划，发挥钻孔灌注桩的优势，确保市政桥梁工程的建设质量满足标准要求。此外，由于地下水的存在，为了保证桥梁工程的施工建设可以稳步推进，需要利用钻孔灌注桩施工技术消除地质水文条件对桥梁工程的影响，提升桥梁工程的承载能力，加快施工建设的速度。总之，施工单位要合理使用钻孔灌注桩施工技术，把控关键环节的质量，提升钻孔灌注桩施工技术在实际桥梁工程中的应用水平。

3 市政桥梁工程中钻孔灌注桩技术优势

具体而言，市政桥梁工程中应用钻孔灌注桩技术的优势主要体现在以下几个方面:首先，成本低且适用范围广。市政工程均为非盈利性的项目，项目投资资金多为政府基建财政支出，正是这种公益性的属性决定其必须在保证工程安全及寿命的前提下降低工程成本，而钻孔灌注桩相比沉管、挖掘灌注桩，其不仅技术成熟度更高，而且施工效率高，施工人员好上手、易掌握，无形中就缩短了施工周期，降低了施工成本。此外，钻孔灌注桩对于施工环境中的土质状况、气候条件等要求更低，即使在复杂的、甚至极端的施工环境下也可以应用该技术，只需保持基坑平整即可，因此适用性较高，在国内多数路桥工程中均可应用。其次，优越的抗震性能。我国是地震灾害频发的国家，城市人口密度越来越大，人们对于市政项目基础设施的抗震性能也越来越关注。钻孔灌注桩技术在施工过程中采用了基坑加护，从整体上提高了基坑与桥梁结构的负载能力；并且施工过程中不仅设置了基坑加护结构，而且该技术采用调节锚杆长度、在桥墩土层铺设钻孔灌注桩的方法将地表与桥梁主体结构融合在一起，桥梁上层的负荷由地基来承载，大大的高了桥梁工程的抗震能力。最后，更强的承载能力。随着人们经济水平的不断提升，道路桥梁的车流量越来越大，且城市水网环境复杂，市政桥梁可能会修建于河道或海床等环境中，再加之台风、梅雨天气等恶劣环境的影响，这些因素均使得人们对于桥梁的承载力要求越来越高；基层结构、现场土层应用钢筋笼、浇筑混凝土的方式进行加固，可以大大提高桥梁结构的承载能力。

3 提高市政桥梁施工中钻孔灌注桩施工工艺的措施

3.1 施工准备

要清理施工场地，保证场地整洁，及时清除钻孔灌注桩周围淤泥、建筑残渣；施工前阅读市政桥梁建筑规范，了解施工区域地质、水文状况，检查周围管线、电缆布局。以人工方式分析，避开管线区域，确保探孔深度在3m以上，3m以下的可以人工采用简单设备测量。利用全站仪确定桩位坐标，以钢尺对桩位横坐标复核，控制孔口和设计桩位保持50mm以内误差，确保骑马桩格局，做好日常维护。

3.2 做好护筒埋设工作

在市政桥梁工程钻孔灌注桩施工过程中，护筒埋设工作的目的在于，稳定钻孔灌注桩施工技术，避免在施工时对其他工程施工造成影响和干扰。可根据市政桥梁工程施工现场的实际情况，确定相应的钢护筒埋设深度，需要充分考虑地下水位的影响，所使用的钢护筒材料质量要合格，其强度、密封性必须达到施工标准要求。以某工程项目为例，由于其基桩的桩径为120、130cm，因此，在选择护筒时，可选择直径为140、150cm的护筒。地基位置的护筒长度，通常情况下为250cm。如若河床属于软泥层，可根据软泥层的厚度确定护筒的长度。护筒的制作以钢卷为主材料，需要用钢板进行固定。在进行钻孔之前，需要先清理周围的杂物，保持施工现场的平整性，做好夯实工作。筑岛排水管涵直径应大于1m，应做好测量放样工作，以便于准确定位桩位中心，护桩分布于四周垂直方向。可根据工程施工实况，选择适宜的护筒埋设方式，如人工挖坑方式，护筒埋设之后需要利用黏土对其周围进行夯实处理，用砂浆处理其顶端部分，防止护筒渗水。在确定护筒的顶端高程时，需要基于施工实际情况，结合地下水位确定，至少要高出地面30cm，护筒底端的埋设深度，一般为150cm，如若遇到特殊地段，可适当增加护筒长度。

3.3 泥浆制备

钻孔的泥浆制备需要准备水、膨润土、添加剂，根据科学配比在泥浆池内完成搅拌，泥浆的密度要严格控制在标准范畴内。泥浆具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具的作用，并且在地下环境中加大水压，能使钻孔的孔壁形成泥皮，隔绝渗透的水流，预防钻孔内产生塌陷。施工人员在调制灌注钻孔的泥浆时，要根据实际情况进行配置，确保泥浆在灌注过程中的有效性，使孔内形成的护臂坚实可靠且对钻头损耗不大，避免造成施工事故，影响工程的进度。

3.4 钢筋笼制作、下放

对钢筋笼制作，围绕《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ107-2016文件，尤其控制好钢筋接头位置质量可靠，接头相互错开，但处于同一范围，接头钢筋截面面积应在总截面面积50%以下，连接中控制好混凝土保护层厚度，在保证质量的基础上尽可能降低混凝土厚度，且连接间距要大于钢筋直径。

钢筋笼制备后运送到施工场地，以起重机吊装骨架，采取两点吊装方式，第一吊点设置在骨架下方，第二吊点设置在骨架长度中部，起吊注意保持平稳，先起吊第一点，骨架稍微提起后，再起吊第二点，骨架完全离地后，第一点停止起吊，将骨架吊装到护筒上方位置，停留在护筒口，吊装第二骨架，两个骨架处于同一直线后，进行焊接，完成后下沉进孔，重复此步骤，安装所有骨架。钢筋笼下放要注重固定孔口，避免下放中出现浮笼。

3.5 钻孔及清孔

钻孔是钻孔灌注桩施工中的一道主要程序，施工人员一定要严格根据规章制度以及施工设计进行施工，确保钻孔灌注桩的打孔能够顺利进行。施工中应根据施工的实际地形和地质条件设定钻头的速度，钻孔程序需要一次性完成，若在钻孔过程中出现事故，管理者要及时对事故进行处理，避免延误钻孔进程而引发其他事故。开孔的质量是钻孔成功的保证，在施工前要确保中线及垂直度，压好护筒。在施工进行的同时，向孔内灌注泥浆并将孔底的残渣抽离，施工人员应当实时观察成孔的情况，预防倾斜。施工单位在采用冲击式或冲抓式钻机施工时，要注意施工土层会因钻机的震动而影响邻孔的钻孔状态，因此钻好的孔应及时清孔，之后再下放钢筋笼和灌注水下混凝土。在施工中，钻孔的位置和顺序以及钻孔的情况应依据施工中的表现和施工前的设计进行合理的预设。

3.6 开展水下混凝土灌注施工

在实施水下混凝土灌注施工时，可采用直升导管法，先浇筑第一批混凝土，确定好混凝土的数量，使之冲击能量达到要求，能够促使泥浆排出导管，置换孔底的沉渣。与此同时，混凝土的埋深不可超过1m，需根据混凝土数量确定漏斗尺寸。在混凝土灌注工作中，可结合应用漏斗和混凝土搅拌车，先启动搅拌车，使混凝土逆向流出，加快其旋转速度，再正向旋转，避免出现混凝土离析状况。导管下口和孔底的距离应保持在40cm左右，料斗内的混凝土应保持在1m3左右。可根据混凝土顶面高程控制导管的埋深，一般控制在2~6m之间即可。当混凝土面与钢筋笼的距离只有2m时，需要减缓灌注速度，降低其对钢筋笼的冲击，以免损坏钢筋笼；距离钢筋笼只有1m时，应适当的提升导管，保持一定的高度，再进行灌注施工，保障混凝土的紧密性。

3.7 孔桩偏移及吊脚桩问题处理

施工中的钻杆操作很可能导致孔桩出现偏移、孔桩倾斜以及与设计文件不符等。例如，在施工区域障碍物存在，或者施工钻孔位置地面不平整、操作人员操作不规范等，就可能导致钻头偏移，也导致底座出现倾斜。针对孔桩偏移的处理，需及时调整钻机位置，在钻机底座方面确保钻盘及设备保持稳定水平。若钻孔中发现地层状况不理想，存在软土地基、硬质土层等，则需要控制好钻进速度，可以及时检测偏移，调整好钻机、钻头和钻杆，确保钻进不偏离中心线。

吊脚桩问题在钻孔灌注桩施工中较为常见，清孔的时候，孔内的泥浆比重较小，就可能出现吊脚桩，进而引起孔壁坍塌。在钢筋笼吊装过程中，若操作不当，碰撞到孔壁，也会导致出现吊脚桩。因此，对吊脚桩的预防，需在清孔和钢筋笼吊装方面格外注意规范施工，清孔之后浇筑混凝土，要合理控制钢筋笼安放，保障钻孔灌注桩整体质量，避免一系列安全事故发生导致施工成本增加。

3.8 质量缺陷预防

（1）复查放样信息数据，以防止放样数据出现误差使得工程作业不满足施工要求。与此同时，在复查放样信息数据的环节中，必须依照施工放样的具体情况再决定是否再次放样的方式，进而找准钻孔桩的实际位置。

（2）检测泥浆是否符合规范、满足施工标准，检测泥浆的制作过程重心应该放在泥浆配比的审验上。除此之外，必须对其生产、制作、加工、处理以及应用五个环节进行“全程追踪”，以防泥浆质量不佳对桥梁建筑项目造成负面影响。

（3）待实现清孔后应该检测桩孔，使其符合施工标准。

（4）对钢筋笼吊装位置、安置角度、布置顺序进行检测，防止因安转位置、吊装角度以及布设流程的失误等引起一系列问题。

4 钻孔灌注桩在市政桥梁工程施工中的应用实例

某市市政大桥施工区域地势平坦，河流多，桥墩采用矩形、空心、圆端形实体墩，设计桩径为2m、1m、1.5m、1.25m钻孔桩灌注桩，桩长7－67m。桩基础采用冲击钻机成孔，辅助形式采用旋挖钻机及回旋钻机，工程两岸浅水区域采用筑岛及编织袋围堰桩基础，护壁采用性质优良的钢筋及混凝土。现场加工钢筋笼，再用特殊板车运输钢筋笼至桥墩处，钢丝笼吊装采用起重机安装；混凝土集中拌合，采用导管法灌注施工。

4.1 桩基础设计

首先选择合适的桩型。在确定桩型时要考虑上部结构荷载的大小、地质条件、工程所在地的环境条件、工程造价等因素，选择不同的桩型，全面分析桩型的合理性、经济性及施工可行性。其次，选择持力层时要注意，上部荷载、沉降变形必须满足设计要求，持力层以坚硬的土层为首选，以减少桩基的沉降量，保证桩基的承载力。如持力层没有坚硬土层，则要选择压缩性低、强度高的土层，其最终目的也是减少桩基沉降。最后，根据土层性质、荷载大小、地质条件、桩土间的径向作用、桩的长径比等综合因素确定桩长及桩径，在确定桩长与桩径时要注意二者互相制约的关系，将桩基的承载能力最大程度上发挥出来。

4.2 钻孔灌注桩施工过程

首先进行成孔施工，采用全站仪测定桩孔位置，保证每个具体桩位定位准确；成孔过程技术人员要密切关注钻孔操作的施工质量，包括钻机安装、钻进作业、钻孔检查及钻孔施工等各个环节。安装钻机时钻机底部要先垫平，保证放置钻机座填土的坚实度；如设置钻机位置存在陡坡要先挖成平坡，避免钻机在作业过程中出现位移或者沉陷。钻机安装完成后检查钻头与桩位中心是否对准，记录钻机的钻进情况。钻孔作业时上部采用正循环方式，开始进入正常施工后再采用反循环方式；为保证成孔内水位的稳定性、泥浆黏稠度的适宜性，检查钻孔质量时主要观察孔位、孔径、孔深、倾斜度、泥浆指标等等，注意随时观察钻孔施工时地质环境情况，并根据地质情况对钻进方式、泥浆黏稠度等进行实时调整。钻孔完毕后即进行清孔，孔底达到设计标高时即开始清孔，反循环旋转钻孔在终孔后停止进尺，提起钻头，于距孔底15cm左右位置空转，保证循环正常，以中速压入标准泥浆，孔内沉淀层厚度不超过30cm且泥浆密度不超过1.1g每cm3，清孔即可停止。采用吊装设备安装钢筋笼，安装之前要对焊接的钢筋笼进行全面的质量检测，达到质量标准要求后方可使用，检测钢筋笼保护层以及焊接部分的质量，保证焊接操作的牢固性，避免出现松散或焊接不牢的问题。最后，进行混凝土的灌注施工，施工过程中混凝土材料的拌和、浇筑及质量检测均要严格按照施工标准进行，保证灌注混凝土的质量。浇筑混凝土的同时安装钢筋笼，二次清孔结束后从导管中挤出混凝土，导管与灌注漏斗之间要设置隔水栓。

5 结束语

综上所述，结合实际情况，严格管理和控制各施工环节，不断创新和优化市政工程基础工程的施工工艺，是今后市政工程建设和发展的必然趋势。所以对于市政工程关键领域的钻孔灌注桩施工技术，相关部门需要更加重视投资，不断优化投资结构，从而保证市政工程基础工程实现稳步发展。

参考文献：

[1]王建军.钻孔灌注桩施工技术在市政桥梁施工中的应用[J].四川水泥,2019(10):44.

[2]刘圣仁.钻孔灌注桩施工技术在市政桥梁施工中的应用[J].居业,2018(10):118+121.

[3]梁瑞龙.市政桥梁施工中钻孔灌注桩施工技术的应用[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2017(03):119-120.

[4]王少敏.市政桥梁工程基础钻孔灌注桩施工技术[J].江西建材,2016(12):207+209.

[5]张胜圆.钻孔灌注桩施工技术在市政桥梁施工中的应用[J].科技风,2015(07):148.