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公路桥梁施工中钻孔灌注桩施工技术的应用研究丁希同

发表时间：2020/12/15 来源：《基层建设》2020年第24期作者：丁希同

[导读] 摘要：公路作为连接各区域经济、文化的重要基础设施，对推动社会发展、提高人们生活质量有着重要意义。

        山东省路桥集团有限公司
        摘要：公路作为连接各区域经济、文化的重要基础设施，对推动社会发展、提高人们生活质量有着重要意义。但路桥工程通常要跨越河流，因此时常需要面对软土路基问题，如何提高路基荷载性能是需要重点考虑的问题。钻孔灌注桩施工技术在路桥工程施工中的应用十分广泛，在多年发展中该项技术也变得更加成熟，适用性非常强，可以应对大部分路基情况。这就需要掌握钻孔灌注桩施工技术要点，如果施工质量不达标会增加基础不均匀沉降、桥面断裂等问题，造成的影响十分恶劣。因此，加强钻孔灌注桩施工技术在公路桥梁施工中的应用研究有着重要意义。
        关键词：路桥工程；钻孔灌注桩；施工技术
        1.钻孔灌注桩施工技术相关阐述
        钻孔灌注桩施工技术是指借助人工、设备等形式在工程基础上打孔、灌注、成桩，孔洞中放置钢筋笼、浇筑砂浆可以形成坚固的桩体，大大提升了基础部位的承载性及刚度。该项技术的应用优势如下：
        （1）很多软土路基都是采用夯实法，而钻孔灌注桩相比夯实法具备振动小、噪声小、污染小等优势。
        （2）可以根据现场实际情况灵活调整成桩参数，特别是可以施工成大体积桩体。
        （3）具有良好的适宜性，可以在多种路基土质情况下使用。
        （4）灌注桩各项标准均能满足设计标准的前提下，桩体的强度、刚度会非常高。
        2.钻孔灌注桩常见的施工技术
        2.1 位移控制
        钻孔灌注桩施工中，在软基土壤作用下，可能会造成新浇筑砂浆凝结速度过慢的问题，后续施工会因为相邻桩体挤压出现侧移。因此，采用位移控制技术控制施工顺序和桩基施工间隔，可以减少相邻桩基之间的挤压情况；也可以在桩体混凝土达到一定强度后，再进行相邻桩体施工。施工前应做好勘察与设计工作，确保桩体定位精度，保证灌注桩施工质量。如果路基区域水位线较高，需要人工降水、增设排水系统，从而分散土壤侧压力。桩体施工区域每隔一定距离设置孔隙水压力计，检测孔洞土壤是否出现位移、挤压、沉降等情况。
        2.2 砂浆护壁控制
        钻孔前做好前期准备工作，保证膨润土、黏土量，结合试验段所提的参数控制砂浆配比量，一边钻孔一边清理孔内杂物，提前设置好沉淀池、浆液池，并与循环槽相连。如果路基软基深度较大，则配置刚度强的砂浆材料，从而减少塌孔现象。还要严控回旋护壁施工过程，做好孔壁强化工作，保证最终成桩质量。
        2.3 混凝土超灌控制
        开孔前基座应足够平稳，严控钻孔速率，平缓、稳定钻入，时刻检查起吊花轮线、钻孔、孔洞中心是否在同一直线上，这样可以确保一次成孔，不塌孔、不斜孔。注浆前复检泥浆含砂率，合格之后再投入使用。由于注浆中需要频繁拆管，因此需要保持连续注浆，避免注浆时间过长造成埋管过深出现堵塞问题。
        3.公路桥梁施工中钻孔灌注桩施工技术流程与要点
        3.1 成孔
        成孔是钻孔灌注桩施工技术的前提，其主要施工要点如下：
        （1）结合设计方案选择相应型号的正反循环钻孔机，适当减压钻进，凭借主吊钩承载钻具重力计算，钻孔压力为钻具重力的80%左右[2]。钻进中必须时刻注重钻孔稳定性、垂直性，避免出现扩孔、斜孔情况。
        （2）如果采用了旋挖钻机设备，则根据设计标准选择对应型号的钻斗，在初期注浆时保证灌浆管的垂直性，出浆口与孔底保持50cm的距离。钻孔必须足够平稳，如果速度过快会增加塌孔概率，每分钟钻进80cm较为合理。如果路基底层为粉砂层则需要放慢钻进速率。
        （3）成孔必须保证其精度，初期钻孔应缓慢进行，在导管、钻头进入孔洞后再慢慢提升钻速。实时观察钻进注浆量、孔内水位，根据实际情况做出调整，这样才能够提升钻孔质量。如果出现钻不进或卡钻情况，必须将钻头提出，进行检查。
        3.2 清孔
        成孔之后做好清孔工作，避免杂质过多影响成桩质量。通常在达到钻孔深度后不立刻提钻，将钻头提起1cm，空钻2min，这样可以稀释泥浆，并保证孔壁安全。也可以向孔内加入1∶0.5砂浆二次循环，打碎孔内的土块和岩屑。
        3.3 控制缩颈
        钻孔灌注桩施工中应严控缩颈问题，由于混凝土自身会发生热胀冷缩反应，造成扩孔或缩孔情况，尤以缩孔问题最为严重，因此应重点做好缩颈控制。首先，正确选择水泥标号，采用质量较好的高标号水泥，这样可以有效缓解注浆中的凝结失水问题[3]。其次，严控注浆量，通过采用砂浆超灌控制技术，减少渗水产生的地面膨胀问题，在成孔之后检查泥浆壁质量，强化泥浆壁可以控制缩颈问题。最后，在注浆前可以先使用导正器焊接刀片的形式清理桩体周围杂质和垃圾，避免周围杂质进入孔内影响成桩质量。

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        3.4 注浆
        在正式注浆前，检查导管连接头质量情况，连接必须紧固、结实，否则会直接影响砂浆注浆质量，难以保证桩体的承载性能。还要检查导管连接部位是否存在缝隙，一旦存在缝隙，在注浆时会导致部分砂浆进入导管当中，若不及时处理管内泥浆会凝结造成管路堵塞。为了避免这一问题，需要加强导管的日常检验工作，内部不得有异物，注浆前确保导管连接部位的紧密性，如果存在缝隙问题则需要重新连接或者直接更换新的导管。注浆应匀速进行，直到孔洞浆液溢出且不冒泡时再缓缓拔出导管。导管内砂浆必须及时用清水清理，避免堵塞。如果导管中有较多的杂物而影响注浆，此时需要将导管拔出，把钻头深入导管中清理，确保导管不渗漏、无堵塞后再注浆。
        3.5 钢筋笼下放
        下放钢筋笼应保持垂直性，如果钢筋笼卡在孔洞口位置不得强行下放，避免钢筋笼受力变形。通常在确定钢筋笼规格达标之后，检查下放阻碍物并清理，清理完毕后二次下放。钢筋笼下放存在的主要问题是上浮，这就需要针对钢筋笼上浮采取有效措施。通过对钢筋笼上浮的研究可知，这主要是因为残渣堵塞桩孔造成的结果，底部残渣封堵会提高砂浆浮力，从而导致钢筋笼上浮[4]。解决钢筋笼上浮的方法如下：
        （1）检查套管内部情况，清理套管内部杂质，保证可以正常注浆。
        （2）钢筋笼应缓慢、垂直地下放到孔洞中，下放受阻不得强行下放，否则会导致钢筋笼变形或孔洞坍塌。下放后需要加强临时固定，减少砂浆的上浮应力影响。
        （3）如果设计中的灌注桩钻孔较深，则要延长注浆时间、提高注浆速率。
        4.公路施工技术的管理工作
        4.1 施工前准备工作
        施工前的准备工作是确保工程施工有序开展的关键，有助于施工人员准确掌握工程施工技术路线及工程施工关键点。
        （1）针对施工前的准备工作，在施工技术管理时，应当对各方面进行综合性的考虑，如人员、材料、设备、施工工艺等方面，以此制订合理的施工计划和工期。同时，应当结合工程周围环境的角度，做好相应的预防措施，并且应当做好地质勘察工作，了解地质的实际情况，做好相应的处理措施，以此对施工的稳定性进行严格把控。
        （2）在施工前需要将具体的任务一一落实，尤其是施工中的一些关键点、重点和难点，避免在施工中出现漏项现象。根据施工工艺流程，应当做好安全防护，主要是避免安全事故的产生，以及避免对周围环境造成严重的影响，以此实现良好的施工效益。
        4.2 施工阶段
        施工阶段是公路桥梁施工技术管理的一项重点内容，做好该方面工作可以大大提升公路桥梁施工技术管理的效果。施工阶段实施公路桥梁施工技术管理的内容如下：
        （1）从施工现场的角度出发，必须加强施工现场的监控力度，严格执行各项施工技术，避免产生施工技术问题。同时，在管理时，应当约束施工人员的施工行为，促使施工工序规范化。另外，公路桥梁工程在施工时，很容易受到不良因素的影响，出现突发情况，若是不及时解决就会影响工程的施工质量。因此，应当制订应急方案，一旦出现突发事件，需要立即启动应急方案，避免产生较大的事故。
        （2）针对施工阶段的施工技术管理，施工放样是一项重点内容，例如公路桥梁路基施工的过程中，小样以及定线等方面都需要有序地进行，并且应当准确地掌握中心线的位置，确保路基施工的效果[5]。同时，应当在路基两侧做好排水渠道，避免地表水路基结构造成严重的影响，这样不仅可以保证工程的施工质量，对于后期的养护作业也是非常有利的。
        4.3 施工竣工验收
        施工竣工验收，主要是做好施工资料管理方面的工作，以便及时发现施工中存在的问题并及时修整，为工程竣工交付给予一定的技术资料支持。在进行施工技术管理时，应当收集整个施工过程产生的施工资料，并且根据施工人员做好的施工记录、施工日志等进行详细的整理，对各项施工数据进行筛选，分析其准确性。同时，在筛选完成以后，需将其上传至数据库，以便后期工程竣工交付使用。
        5.结束语
        综上所述，为了解决路桥工程中的软土路基问题，必须做好路基强化工作，这就需要加强钻孔灌注桩技术的应用研究。在灌注桩施工中，需根据路基土层实际表现情况及施工技术条件，找出桩孔灌注桩的施工难点、重点，针对可能产生的质量问题提出相应的应对措施。抓住施工细节性问题，包括钻孔、清孔、灌浆、钢筋笼下放、缩颈控制等环节，加强每个环节的质量管理工作，从而保证路基工程整体施工质量，更好地实现路桥路基工程施工目标。
        参考文献：
        [1] 苏龙涛.旋挖式钻孔灌注桩成桩技术研究[D].邯郸：河北工程大学，2015.
        [2]董舟涛.钻孔灌注桩后注浆技术及其在舟山地区的应用研究[D].杭州：浙江大学，2017.
        [3]万江英.钻孔灌注桩施工方法的研究与应用[D].南昌：南昌大学，2014.
        [4]张浩.钻孔灌注桩施工技术在建筑工程中的应用[J].工程技术研究，2018，3（3）：31-32.
        [5]樊海琳.公路桥梁加固施工技术的应用研究[J].工程技术研究，2018，3（6）：41-42.