桥梁建设大直径超长钻孔桩施工技术应用

乔宏伟

中交二公局东萌工程有限公司，（陕西 西安  710300）

摘要：桥梁建设环节处于深水条件下，由于河床没有覆盖物且很多基岩属于强风化炭质砂岩，加上桩基具有孔深与桩长特殊属性给桥梁基础工程开展产生一定影响。因此，以某桥梁项目为例，采用大直径超长钻孔桩进行基础工程施工。采用P3500全液压转盘式钻机钻进作业，而后利用导管进行水下混凝土灌注施工。施工实践表明，水下超大直径超长钻孔桩施工中该技术和措施可行保证施工效果，取得良好经济效益，为同类钻孔桩提供技术参考。

关键词：桥梁建设；大直径；超长钻孔桩

引言

桥梁工程建设的过程中很多项目处于深水地带，河床基本没有覆盖，结构的性能也比较差，对于车辆施工造成较大的影响，对于后续投入使用带来一定的危害。对于该类型的桥梁工程来说，采用是钻孔桩施工技术孔深、桩长比较大，导致现场施工难度高。而很多工程项目不能在汛期开展施工作业，所以现场施工的工期比较紧张，对施工技术的要求非常高。现场施工的环节为了避免桩基施工阶段受到水流的干扰和影响，现场采用搭设便桥或者施工作业平台的方式，提高大直径超长钻孔桩施工技术效果，防止水流对桩基结构造成一定的冲刷损害，确保施工效果合格。

1大直径超长钻孔桩施工技术

大直径超长钻孔桩是目前极为重要的桥梁基础结构施工形式，其直径大、深度深、承载力高，结构性能完全满足要求，各种桥梁的运行都能够达到使用的需要。该技术应用环节应对不同的地质条件，选择合适的施工措施，能够消除外部因素干扰影响，实现桥梁工程建设水平的全面提升。具体来说，该技术具备下述几点优势：（1）对于施工作业的空间没有较高的要求，即使狭小的空间也能满足现场施工作业的需要。（2）优化改进施工工艺，现场施工作业速度快，人力、物力、财力投入较少，且能缩短项目建设工期。（3）根据现场施工需要以及桥梁工程运行要求，合理的调整直径、深度等数据，以确保施工效果达标。（4）施工现场孔洞内设置的支撑设施非常简洁，现场对周边环境的影响比较小[1]。

2工程概述

2.1工程概况

某桥梁工程项目建设长度为1.5km，孔跨1~24m，包含32个桥墩、2个桥台。经过对现场勘查分析发现，绝大多数的桥墩都处于岩溶地区，总计需要施工的桩体长度为6500cm，有部分为嵌岩桩基础的结构形式。

2.2施工难点

    经过对该桥梁工程建设的要求分析，以大直径超长钻孔桩施工技术作为基础，发现现场施工作业存在如下难点：（1）按照该桥梁项目设计方案的要求，桩体直径1.8m，桩身高度72m，深度比较大，垂直度合格难度较高，且水下混凝土浇筑施工难度较大，容易造成严重的施工问题。（2）现场地质条件比较复杂，特别是孔深72m时需要穿越多个地层条件，而不同地质条件现场施工要求有所不同，根据实际情况做出改进和调整。（3）该桥梁施工项目水深比较大，并且各部位分布着孔隙潜水，地下含水层为粉土和砂土，极易出现塌孔等严重的缺陷问题。（3）现场混凝土浇筑施工量比较大，并且多数都是水下混凝土浇筑施工，对于施工工艺、施工效果要求非常高。

3桥梁建设大直径超长钻孔桩施工技术

3.1施工准备

该桥梁工程应用大直径超长钻孔桩施工的环节，施工准备工作包含下述两点：（1）经过对现场全面的勘查，并且总结以往工程的经验，确定桩体直径、长度等参数，最终选择使用KP3500全液压转盘式钻机，保证水下灌注桩作业顺利开展。（2）根据施工的要求对现场进行整平处理，保证桩机的基础具备稳定性。现场施工的水、电、路通畅，符合施工要求，避免发生事故。

3.2施工放样

    施工开始之前结合现场情况以及设计方案测量放样，并由技术人员对现场测量放样的数据精度检测。对桩体位置的测量放样提取足够的重视，确保其纵、横向的偏差在50mm以内。在桩体的周边2m范围内设置护桩，确保其中心以及标高合格。桩位测量确定之后，应确保标记结构达到固定性的要求，避免出现移动而影响最终施工效果。

3.3旋挖钻机钻孔灌注桩施工工艺

图1   工艺流程

3.4泥浆制备

该桥梁工程应用大直径超长钻孔桩施工的环节泥浆是重要的施工材料，在制备的阶段主要是应用水、膨润土充分混合之后形成，加入一定量的添加剂，使用搅拌机制作。根据该项施工要求将泥浆比重设定为1.2~1.4之间，检测合格之后投入使用。

3.5护筒制作及埋设:

根据该桥梁大直径超长钻孔桩施工的要求现场使用双钢护筒，应用厚度10mm的钢板卷制形成，护筒内直径超过桩体直径200mm。为了确保护筒结构具备稳定性，刚度性能合格，避免施工环节出现变形的情况，需要在护筒的上、中、下位置焊接弯箍筋，直径为16mm。由于该施工位置的水深比较大，地层结构的强度不足，所以在护筒埋设的环节，先进行外护筒的埋设施工，并在周边填充粘土、夯实，达到稳定性的要求之后再进行内部结构的施工作业，具体可见下图：

图1 护筒示意图（单位：cm）

3.6钻机就位及开钻要求

该桥梁工程项目大直径超长钻孔桩施工的环节主要的施工设备是履带式旋挖钻机，施工之前将其移动到规定施工位置，且保证施工作业精度合格。由于施工现场的地质条件比较复杂，地层比较松散，所以施工之前应用钻机的自重压实处理，且表面铺设厚度20mm的钢板，防止在钻机施工的环节出现偏斜或者沉陷等问题。钻机进入到现场之后按照设计方案的要求安装就位，并且使用全站仪测量桩体中心位置，保证桩位和钻杆中心点的偏差不超过规定的标准，否则及时进行桩机的移动，达到规定位置后再进行现场的钻进作业。现场施工的环节对钻进作业的深度测量，目前主要使用测量绳进行深度的校准，符合设计标准要求之后才能开展后续的施工作业。钻机安装结束之后各方面准备合格即可开始现场钻进施工，由于该桥梁工程项目现场地质条件复杂性较高，孔深比较大，需要穿越多个土层结构，所以钻进作业时应根据不同土层的特点确定钻进速度以及进尺量。对于粘土层结构来说，应减慢钻进速度，并且使用性能合格的泥浆材料护壁处理，使得孔壁达到稳定性的标准。由技术人员监控现场的施工情况，随时了解现场施工的状态，一旦出现任何问题，立即停止施工，解决之后再继续开展施工作业[2]。

3.7钻孔

    该桥梁工程施工的环节钻孔是核心工序，按照如下几项标准开展施工作业：（1）钻机进入到现场开展作业之前对钻机设备以及各施工机具全面检查，保证各项功能合格，现场的水、电等资源供应充足，保证现场施工作业达到连续性的标准，防止因为其他的因素而造成施工中的影响施工效果。（2）开展钻孔作业之前进行钻机的调平处理，使其安装具备稳定、牢固特点，防止钻进头施工之后出现晃动而影响施工效果。（3）钻机调整达到良好的状态之后，按照施工的要求更换为螺旋钻头，并考虑到地层条件因素，确定钻进的速度和进尺量。（4）按照目前钻进作业的要求，采取顺时针旋转钻孔的方式，通过系统的液压以及自重提供动力，逐步向下钻入。现场钻孔作业的环节下压力为80~90kPa，钻入到钢护筒以下时，压力逐步增加，将其提升到100~150 kPa，并且适当的提升钻进作业的速度。如果钻进作业的环节遇到硬土层硬度比较高，无法钻进作业，将其更换为短螺旋勘岩钻头破岩。向上提钻机的环节适当的减慢速度，避免提升过快造成孔壁的坍塌或者损坏的情况[3]。将钻头提升到孔口以外时，钻机逐步旋转到翻斗车的位置上，并且开启底盖，将钻渣倾卸掉。上述工作结束之后，关闭底盖，孔口旋转缓慢下放到空地，持续钻进作业。

3.8清孔

    该桥梁工程项目钻孔工作结束之后进行清孔作业尤为重要，具体按照如下要求进行：（1）钻进作业达到规定深度后，对孔深、沉渣厚度进行检测，不能超出设计方案的要求。清孔作业及时进行，了解现场孔内的具体情况，并且进行孔位、孔深、垂直度的检测，合格之后才能开展后续施工工序。（2）清孔作业非常重要，禁止通过使用增加钻孔深度的方式代替清孔。（3）钢筋笼结构加工制作重视监测，执行设计方案和技术标准，各结构尺寸合格，性能达到工程施工的要求。（4）采用整体式加工施工的方式，保证钢筋笼结构整体性能达标，没有扭曲、变形等问题。钢筋笼焊接连接时制定合理焊接施工方案，并对焊接效果检测，没有任何焊接缺陷后才能投入到工程中应用。钢筋笼吊装的环节做好防护处理，以免发生变形而影响施工效果。（5）钢筋笼加固结束之后对结构尺寸检测，且要保证刚度、稳定性合格。在上述检测结束之后，将钢筋笼吊装到钻孔内，然后再进行混凝土的灌注施工，且保证混凝土灌注作业施工没有造成结构的变形、松散等问题。（6）现场成孔施工的环节要对沉渣厚度、孔深、孔径、垂直度等方面检测，合格后进行钢筋笼的安装，施工作业环节尽量缩短裸露时间。（7）选择吊装作业的方式，将钢筋笼放入到规定位置且上、下端和中间的位置间隔24m，在同一截面上设置四个吊环，以确保现场吊装作业顺利完成，结构强度合格。钢筋吊装时采取整体下入孔位的方式，主筋和加强筋进行焊接连接，并且下降速度保持均匀，防止造成孔壁的触碰而导致结构损坏。钢筋笼安装的环节现场设置超声波检测管，上部使用钢板封底焊接，且进行封堵处理，避免造成结构的损坏[4]。

3.9水下混凝土浇注施工工艺

    该桥梁项目大直径超长钻孔桩施工技术时水下混凝土浇筑施工极为重要，该环节对于最终的桩体结构性能和桥梁工程运行的稳定性存在直接的影响。（1）钢筋笼吊装完成且各结构部位检测达到要求之后，即可进行水下混凝土浇筑施工。（2）混凝土材料性能检测。该项目采用的是缓凝混凝土，塌落度为18~22cm，并且由搅拌站制作，检测各项指标达到要求后使用专用的罐车运输到施工现场，采取泵送的方式浇筑施工。（3）制定水下混凝土浇筑施工工艺方案，落实各项施工措施，保证结构密实度合格，且没有离析的问题。混凝土导管施工的环节使用的是直径300mm的无缝钢管制作形成，各结构部位采取螺丝连接的方式形成整体的结构，确保现场混凝土浇筑作业顺利完成。按照目前施工工艺的要求，如果混凝土的下落高度比较大，需要使用漏斗的方式减小下落高度

[5]。（4）该桥梁项目导管投入使用之前对各结构部分检测，确保长度尺寸符合工程的标准，并且根据需要配置导管总数的20%~30%作为备用，以免结构出现问题时能及时替换。现场浇筑施工的环节导管采取分组吊放的施工方式，底口和孔底的高度在30~40cm之间，并且应用螺栓连接。现场施工的环节漏斗和导管连接形成整体，漏斗容积为2m3，且高度不能过高，防止影响混凝土浇筑施工效果。（5）混凝土浇筑作业的阶段重视现场的检验检测工作，一般导管插入到混凝土深度为2~6m，且随时关注插入深度，做好现场施工记录工作。混凝土浇筑作业开始后应保持连续施工，禁止出现中断的情况。（6）为了使得桩体结构性能合格，保证混凝土浇筑超过原有桩体标高0.5~1.0m。

4语

桥梁工程建设施工应用大直径超长钻孔桩施工技术具备非常明显的优势，应对多种不良地质条件表现良好效果，施工的环节落实各项施工工序，重视细节方面的检测，防止出现偏差严重的情况，以保证施工效果达到要求。

参考文献：
[1]周外男.旋挖钻技术在铁路桥梁工程施工中的应用研究[J].中国铁路,2021,(09):87-94.D

[2]刘英.桥梁钻孔灌注桩施工技术及注意事项[J].交通世界,2021,(27):29-30+42.

[3]苌绍博.桥梁钻孔桩格构柱快速安装施工技术[J].交通世界,2022,(08):140-141.

[4]谢丹.铁路桥梁钻孔灌注桩施工质量控制策略[J].工程建设与设计,2021,(23):215-217.

[5]曲冶.铁路桥梁建设中的岩溶地层钻孔灌注桩施工技术[J].工程建设与设计,2021,(21):180-182.