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探析钻孔灌注桩施工技术在桥梁工程中的应用

发表时间：2020/11/23 来源：《基层建设》2020年第22期作者：朱进兵

[导读] 摘要：桥梁工程施工作业活动开展实施的整个过程当中，桩基施工质量的保障提升具有极其重要的现实价值，其对整个桥梁工程施工建设质量及施工作业任务的达成有较为密切的影响。

        身份证号码：42082119890508xxxx 湖北武汉 430048
        摘要：桥梁工程施工作业活动开展实施的整个过程当中，桩基施工质量的保障提升具有极其重要的现实价值，其对整个桥梁工程施工建设质量及施工作业任务的达成有较为密切的影响。在桩基结构建设质量对整个桥梁工程质量有重要影响的情形下，做好相关技术的施工应用活动，显得十分必要。本文主要结合现实情形可知，分析探讨钻孔灌注桩施工技术在桥梁工程中的施工应用，以期保障提升桥梁工程整体施工作业质量，极具现实意义。
        关键词：钻孔灌注桩；设计、施工技术；桥梁工程；应用
        引言
        随着我国经济水平的不断提升以及城市化建设任务的逐步完成，我国的交通行业以及运输行业的发展体系也逐渐完善，并且公路的应用频率也在逐渐提升。在这样的环境下，桥梁工程的质量自然就会受到社会的广泛关注。在具体施工中，施工人员若想要保证工程质量，就一定要对自身的施工技术以及施工工艺进行适当的创新调整，将钻孔灌注桩基础施工技术融合到工程体系中，对整体工程形成推动影响。
        一、钻孔灌注桩施工技术介绍
        钻孔灌注桩施工技术作为桥梁工程施工重要技术之一，这一技术在实际应用中，对于提升桥梁工程基础施工效率等方面起着非常重要的作用。大量实践证明，钻孔灌注桩施工技术应用不但具有较好的承载力、适用性高，而且实际成本投入能够得到有效管控，实际具有非常大的优势。在钻孔灌注桩施工技术应用中，强化前期基础作业面的清洁处理工作，在保证平整基础上实施。钻孔灌注桩需要使用专门的机械设备进行钻孔处理，在孔洞设置科学化之后，进行混凝土的灌注施工。实际操作中，工作人员要明确结合施工现状，确定钻孔深度，做好防护工作，避免钻孔过程中出现塌陷不良现象。
        二、桩基础设计要点
        2.1桩型的选择
        在选择桩型时，应考虑工程地质条件、工期、施工现场周围的环境条件。因为各类型的桩型都有其自身的特点和适用条件，所以要经过综合研究后选择合适的桩型。
        2.2持力层的选择
        首先考虑的是上部荷载和沉降变形是否满足要求。如果符合条件，则考虑是否满足经济性、施工可行性等因素。
        2.3桩平面布置
        （1）桩数计算公式为n＝μN/［P］。其中，μ为偏心荷载下多桩应力不均匀系数，可为1.1～1.2。通常，桩基础的水平力由基础的材料强度控制。N为作用在轴承座底部的垂直载荷。［P］为单桩许用力。
        （2）桩和桩间距的布置。假如选择了较小的桩间距，由于桩群效应、桩基础之间的挤压效应的作用，会影响桩基础的承载力，因此有必要合理选择桩间距，确定桩间距的因素是土壤类型和桩布置。
        桩基础可分为单排桩和多排桩，单排桩适用于单桩承载力大、桥高低、跨度小的公路桥梁；多排桩基础的布局是行列式和梅花形，适用于高基台公路桥梁、拱桥基台。
        2.4桩长的选择
        应从土层特性、地质条件、桩土相互作用来确定桩长。
        （1）拟定桩径。一般按照桩的常用尺寸、施工经验、施工特性来选择桩的直径。
        （2）桩长的确定。通常，根据所调查的地质条件和施工的可行性，选择合适的桩端承重层来初步确定桩长。
        三、钻孔灌注桩技术在公路桥梁施工中的应用
        3.1前期准备
        （1）勘察施工现场，依据勘察结果设计施工图纸，明确钻孔灌注桩施工方案。
        （2）清理场地，架设必要设施，做好水电等系统设计，满足施工要求。
        （3）对现场进行测量、定位，保证实际定位和图纸误差在10mm以内。
        （4）严把材料质量关，认真检查成品、半成品，避免不合格材料进场。仔细校对机械设备的数量、型号，防止因设备不足影响施工进度。
        3.2护筒埋设
        在钻孔灌注桩施工任务开展的过程中，施工人员首先需要进
        行的步骤是对护筒进行埋设。
        （1）施工人员需要应用全站仪以及超站仪等设备，对施工现场进行全面的测量，并且在测量结束后进行精准放样，对钻孔灌注桩的桩孔位置以及孔径进行精准的控制以及确定，以此对工程的规范性以及质量形成严格保障。
        （2）在此期间，当桩孔位置确定好后，施工人员还需要对其进行检查，结合施工方案，对其进行严格比对，将其中的误差控制在标准范围内。
        （3）施工人员在埋设时，应保证护筒直径的中心与桩孔的圆心能够形成水平状态，并且保证护筒的直径要明显大于桩孔桩体的直径，对桥梁形成有效的保护。
        （4）在安装过程中，施工人员应注意一定要控制好护筒的垂直下方以及稳定下方状态，在确保其能够全面地与地面进行结合后，才能够应用粘性土壤对其进行加固处理。
        3.3制备泥浆
        在钻孔灌注桩基础施工技术切实应用的过程当中，为保护悬浮泥渣及孔壁，需要使用大量的泥浆，为此，施工作业人员需要进行泥浆制备作业活动，满足技术应用作业需要。值得注意的是，在泥浆制备作业活动开展实施的整个过程当中，施工作业人员需要以工程项目施工方案及工程项目实际需要为依据，确立制备泥浆的比例，避免泥浆过稠或过稀影响施工作业质量及施工作业进度。

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基于此，在泥浆制备作业活动开展实施期间，作业人员首先需要做好黏土选择工作，在选择质量较好的黏土、将其打碎放在护筒上之后，通过增加适量水调节泥浆制备比例的同时，为后续施工作业活动做相应的准备。
        3.4钻孔、清孔
        钻孔前要做好相应的准备工作。例如：准备钻孔设施，明确钻孔位置。使用钻孔机操作，钻孔期间注意检查垂直度，避免成孔偏斜。若钻孔时遇到硬石，应用黏土填平表层。若钻孔位置地质条件差，可使用清水钻进的方式，通过自然造浆处理护壁或添加红黏土护壁，确保泥浆密度为1.3t/m 3，分析并记录不同时段的土层变化，检测泥
        浆密度，保障成孔质量。钻孔操作时，应根据土层情况施加压力，逐步恢复至正常压力。一般来讲，土层应结合钻具自重进行，不能超过10kN；严格控制钻进速度，合金钻头每分钟180r，钢粒钻头每分钟100r。
        钻孔工作完成后进行清孔处理，避免孔内沉渣影响灌注桩的承载能力。清孔的目的是保证泥浆的流动性，使内部岩粒、砂砾处于悬浮状态，便于直接带出孔内沉渣，达到排渣、清孔的效果。含砂率应小于6%，胶体率大于90%，施工前在施工现场选取材料，采用专业的泥浆材料和先进技术，明确配比，满足质量要求。若桩端为粉砂层，可使用反复清理的方式。对沉渣厚度的检测，建议使用超声波、电阻等检测方法。二次清孔时，合理控制沉渣厚度，一般为100mm。插入的导管尽量使用无缝钢管保证直径为300mm，厚度为3mm。
        3.5 钢筋笼制作、安装
        为提升施工效率在车间内分段制得钢筋笼，将其转移到现场并安装。严格控制钢筋笼的原材料，其必须与设计要求相符。制作过程中调整好主筋接头位置，需根据设计要求有效错开。形成的直螺纹接头必须遵循错开的原则，施工人员应控制相同断面的钢筋接头总量，其必须在断面钢筋总量的 1/2 以内。以桩长为基准确定合适的钢筋笼连接方式，部分钢筋笼具备单节起吊的条件，较为可行的是套筒连接的方式；部分钢筋笼需分段安装，此时优化主筋施工工艺，为之采取直螺纹连接的方式具有可行性。
        以 2m 为间距相继设置加强箍筋圈，每完成一根主筋的焊接作业后转动骨架并完成其他部分的焊接，随后吊起骨架，使其能够置于支架上。套入盘筋后以设计要求为准绑扎螺旋筋，无误后方可焊接定位钢筋。
        钢筋笼是决定钻孔灌注桩整体质量的关键，其不可出现变形现象。依据行业规范接头错开距离需得到合理控制，应≥ 35d（d 为主筋直径），由于本工程设置了声测管，施工中其高出桩顶标高的部分需达到 50cm，每间隔 4 根桩便要设置一次，并对其顶、底面采取全方位封头措施。所有检测管都要得到全面的检验，不可出现漏水现象，与钢筋笼应达到稳定连接状态，于检测管口上方设置钢板，此举可避免杂物掉入其中。做好钢筋笼施工作业，安排监理工程师全面检验，符合设计要求后即可进入后续施工中。
        3.6混凝土灌注
        混凝土灌注需要分几个阶段进行，每一阶段对混凝土、灌注操作的要求都有所不同，几部分配合方能有效提高灌注桩的施工质量。首先，首批混凝土灌注承担着将泥浆从导管中排出、将沉渣置换清理、灌注导管下端口埋入 1m 深的责任，因此，技术人员必须谨慎考虑首批混凝土的灌注量。其次，第二批混凝土灌注承担着稳固首批灌注成果、为后续正常速度灌注奠基的责任，为了防止钢筋笼因为混凝土灌注上升产生的浮力而上升，当灌注高度接近钢筋笼底部时，技术人员需要适当降低灌注速度，直至钢筋笼底部埋入 4m 深的位置。然后，第三批混凝土灌注的速度可恢复正常，并在灌注的同时不断上拔导管，避免灌注后期无法顺利将导管拆除。最后，当灌注高度接近法兰接头露出孔口时，施工人员需要拆除一定比例的导管，并保持导管下端口在混凝土中的埋入深度。
        四、桥梁钻孔灌注桩质量控制的有效策略
        4.1加强施工材料的质量管理
        为了提高钻孔灌注桩技术的应用效果，应加强对施工材料的检查，确保质量符合要求。具体措施为：安排专人采购材料，优选性价比高的材料；选择最短的路线运输材料，避免长时间运输影响材料质量。由于混凝土施工占据整个工程的重要地位，需要格外关注混凝土材料的使用、管理。在采购混凝土材料时，尽量选择内阻小、初凝时间长的材料。结合工程实际配比混凝土材料，发挥混凝土的优势，提高施工效果。
        4.2加强掉钻及卡钻的控制
        在实际的施工环节中，经常出现掉钻及卡钻现象，一定程度上对施工的整体施工质量产生影响。因此，加强掉钻及卡钻的控制是保证施工完整行的关键，造成掉钻及卡钻的因素较多，在实际的控制环节中，要重点关注钻头接头位置，针对接头不牢固的位置及时采取补救措施。同时，在日常的维护过程中，要及时对钻机和钻杆等零部件位置进行实时地监测，并针对损坏的零部件进行及时地更换，有效避免出现空打的问题。当出现掉钻及卡钻时，要求相关的施工技术人员及时与施工图纸进行对照，并利用现代化科学信息技术的优势对掉钻及卡钻的位置进行科学的定位，并利用专业的处理工具对其进行处理。
        4.3 加强对施工现场的控制
        加强施工现场的质量控制是提升施工质量的关键，要求相关的施工单位注重施工现场施工材料以及施工设备的管理，在施工材料的选择上，要保证施工材料的质量符合施工的实际情况，保证施工设备的完整性，针对不符合施工标准的施工设备要及时更新，保证施工设备的正常运行。在工期准备阶段，要根据工程的实际情况引进先进的机械设备，并对设备的性能进行监测，防止误差的产生。另外，还要注重施工技术人员施工机械设备的准确性，严格按照施工说明进行施工。
        五、结束语
        综上所述，将钻孔灌注桩施工技术用于公路桥梁施工中，能够保障工程质量，提高行车安全性。钻孔灌注桩施工细节多，需要施工人员对其具有正确的认识，严格按流程作业，重视施工原材料质量的控制，做好工程的质量管理和验收，在避免质量问题的基础上，发挥钻孔灌注桩技术优势，提升公路桥梁建设质量。
        参考文献：
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        [2]公路桥梁施工中的钻孔灌注桩施工技术分析[J].段云飞.技术与市场.2018（04）
        [3]基于钻孔灌注桩施工技术在公路桥梁施工中的应用[J].邓翔.交通世界.2018（13）
        [4]钻孔灌注桩施工技术在公路桥梁施工中的应用[J].苏玉奎.西部交通科技.2018（05）
        [5]钻孔灌注桩技术在公路桥梁施工中的应用探究[J].刘建业.居舍.2018（06）