张传振
上海绿地建筑工程有限公司 上海市 200000
摘 要：本文结合笔者日常的工作经验，通过对钻孔灌注桩施工技术的基本概念、特点的论述，分析了市政桥梁基础钻孔灌注桩施工技术应用，并就其中的常见问题以及具体的解决对策进行了说明。通过本文的研究表明，钻孔灌注桩施工技术具有良好的环境适应性，可增强基础结构的荷载能力与稳定性，切实保障工程的施工安全。
关键词：市政桥梁；钻孔灌注桩施工；施工技术；常见问题；优化对策
引言
钻孔灌注桩施工技术的适应性和稳定性较强，操作便利，无需投入较高的成本，在市政桥梁施工中得以广泛应用。若想充分展现该技术的应用优势，在工程建设和施工期间，务必认真分析过往经验，并依据当前实际合理编制施工方案，做好工序指导工作，在细节控制的过程中全方位改善工程的设计水平。
1 钻孔灌注桩施工技术的基本概念
钻孔灌注桩技术是指在施工现场采取挖掘基坑、钻孔、下放钢筋笼、浇筑混凝土等一系列技术操作，形成高强度、强稳定性的灌注桩，达到增强工程结构稳定性的目的。当前，钻孔灌注桩施工技术被广泛运用到路桥工程施工中， 并取得了良好的应用成效[1]。
在钻孔灌注桩正式施工前，需要对施工场地实施平整处理，搭建安全可靠的施工作业平台。由于受到水面作业条件的限制，所以对施工作业平台的平整性与稳定性也提出了一定的要求。具体来说，只有保持施工作业平台的水平性，才能使钻孔灌注桩的垂直度达到标准要求[2]。与此同时，钻孔灌注桩施工技术还具有适用性强，噪音污染小等优势特点。在道路桥梁工程施工中，施工技术人员需结合现场概况，对钻孔深度加以调整，增强基础土层的承载负荷能力，最大程度的保证施工安全。此外，钻孔灌注桩施工技术可以适应不同的气候环境条件、地质结构条件和自然环境条件，以此缩短施工周期，提高施工质量[3]。
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图1 钻孔灌注桩技术
2 市政桥梁工程基础钻孔灌注桩的特点
2.1 经济适用性强
1）市政桥梁工程是城市的基础设施工程，是由政府部门统一出资并组织建设的，具有一定的公益性特质。在保证桥梁工程结构安全稳定性的前提条件下，最大程度的缩减投资成本，可以有效减轻当地政府部门的财政压力，保证施工单位的经济效益。
2）目前，钻孔灌注桩施工技术凭借其自身的优势被广泛应用到路桥工程中。与传统的挖孔灌注桩技术和沉管技术相比，钻孔灌注桩技术的应用更加成熟与完善[4]。由于钻孔灌注桩施工技术的操作流程更为简便，所以施工周期较短，而施工周期短也就意味着施工成本较低，更有助于实现工程项目经济效益的最大化。
3）钻孔灌注桩施工技术的应用对气候环境条件与地质结构条件的要求较低，具有较强的适用性。这也是钻孔灌注桩施工技术得以广泛推广应用的主要原因。
2.2 抗震性能良好
我国多个地区处于地震频发地带，是世界上发生地震灾害频率较高的国家之一。随着城市人口基数的逐年递增，社会各界对基础设施工程的抗震性能的要求不断提高。在道路桥梁工程施工中，钻孔灌注桩施工技术作为一种极具代表性的深基坑夯实加固技术，可以增强工程结构的承载负荷能力。在桥梁工程施工中，若想提高工程结构的抗震能力，除安装基础加固装置以外，还可以采用调节锚杆长度及增设钻孔灌注桩等方式[5]。由此，加大桥梁主体结构与地表土层的融合深度，依靠地基结构分担上部结构产生的重力荷载，进一步增强桥梁工程的抗震性能力。
2.3 承载能力强
随着人们生活质量水平的提高，机动车保有量不断提升，对桥梁工程的承载负荷力也提出了较高的标准要求。另外，由于城市的水网环境复杂，桥梁工程极有可能下穿河流施工或者在靠近河床的部位进行施工，再加上外界环境条件变化具有一定的不确定性，所以就增加了施工难度。在市政桥梁工程施工中合理运用钻孔灌注桩技术，可以有效增强土层结构的稳固性及整体工程结构的承载负荷能力。通过加大钻孔深度、拓宽钻孔孔径、加固灌注桩和延长灌注桩横截面积等方式，可以进一步增强桥梁结构的承载负荷力，延长桥梁工程的使用寿命。
3 市政桥梁工程基础钻孔灌注桩施工技术应用要点
3.1 施工方案审核
钻孔灌注桩施工流程繁琐复杂。为进一步加强施工效果，有必要结合桥梁工程所在区域的地质环境概况，制定合理的施工方案，并对施工方案展开细致审核。在桥梁工程正式施工前，指定专业技术人员深入现场实行环境勘察，全面了解施工场地的地质结构条件、地下水文环境条件和自然环境条件。参考环境勘察报告，对施工组织规划方案的合理性与可行性加以论证。在钻孔灌注桩施工中，施工人员还应提前预测各种可能发生的突发性状况，并提出科学合理的应急处置预案，以此促进桥梁工程施工的有序开展。
3.2 施工准备
钻孔灌注桩施工中，施工准备工作尤为重要。在施工准备工作期间，务必高度重视测量放样工作，修建施工便道，做好场地平整工作。另外，施工用水用电准备和互通准备工作也是工程施工中不可忽视的环节。
3.2.1 测量放样
桥梁基础工程施工前，测量人员应结合设计资料中的导线控制点，利用坐标放样定位桥梁墩台的横轴线、桥梁纵轴线和桩位。同时设置固定桩的一边，开展后期测量工作。为方便测量放样工作的有序开展，要确保每一座桥梁上均设置两个或以上的稳固性满足要求的水准点。桩位测量放样的过程中，接受监理人员的严格验收，通过验收后可进入到后续环节的施工之中[6]。
3.2.2 场地平整
钻孔灌注桩施工前，需结合桩基设计资料和钻机及其他机械设备的概况，确定施工场地平整的区域和面积。若施工现场无积水，则需开展场地平整工作。对于软弱且需要换填处理的部分，可利用专业设备夯实，促进钻机施工的有序进行，防止工程作业中出现钻机下沉等问题[7]。若施工地点有少量积水，可以振捣方式建设作业面。如水中或淤泥层厚度较大，要搭建水上平台为钻孔灌注施工提供性能完善的作业面。
3.2.3 建设施工便道
为加强钻机及混凝土运输出入的便捷性，需根据工程实际修建施工便道。施工便道可选择碎石土或砂砾等透水性材料，从而最大限度地控制降雨等天气的负面影响。
3.2.4 施工用水用电
钻孔灌注桩施工区域需有足够的水源，以保证各孔位的用水，施工用电需与场地附近电力设施相连，准备发电设施备用。钻孔灌注桩施工区域应具备充足的水源，以此充分保障孔内用水的合理性和充分性。施工单位用电要与场地附近的电力设施紧密相连，并且在施工现场设置备用发电设备。
3.2.5 护筒准备
制作护筒主要采用卷材焊接的方式以达到既定目标。护筒的内径应较钻孔灌注桩桩径大20-40cm，同时依据设计资料和施工场地的地质水文条件确定护筒的深度。护筒就位的过程中需以十字交叉法为首选，规定护筒中心线与桩体中心线重合，较水面高30cm，较地面高1-2m。安放护筒后，采取分层的方式均匀填充粘土，并以专业机械设备夯实，有效避免泥浆外漏，切实保障护筒的稳定性和安全性。
3.3 成孔技术
3.3.1 冲击钻机安装就位
钻机就位的过程中需垫平钻机，确保钻机的平稳性，避免冲击中出现移位、沉陷等问题。钻机就位后仔细检查桩位，从而加强桩基就位的稳定性。钻孔前，一方面要充分保证三通，另一方面也要做好粘土和片石的储备工作，从而科学调整泥浆的比重，满足斜孔处理及穿越溶洞的要求。
3.3.2 冲击成孔
开孔时需要投入大量的粘土，以此制造浓浆，利用小冲程做好底打紧击造孔。利用上述形式穿过覆盖层和粉沙层2m-4m后，依据冲击成孔工艺成孔。钻进时仔细观察护筒内的水头，确保其高于施工水位1.5-2m，并且指派专业人员仔细检查地质变化概况和泥浆指标。结合不同的地址概况选择不同指标的泥浆。如通过漂石层时表面平整度不佳，可先投放粘土或小片石填平表面，随后冲击钻进，避免出现斜孔和塌孔等问题[8]。
冲击锤穿过溶洞的顶板后，不管溶洞处于何种状态或是否出现漏浆问题，均要向孔内投入适量片石，根据当前实际加入适量3-5cm的碎石，袋装粘土和水泥，之后利用小冲程冲击，多次反复后能够起到加固孔壁和无障碍通过溶洞的作用。
3.3.3 成孔检查
如孔深满足设计规定，要求人员仔细检查孔深、孔径和垂直度，检查中以φ25的钢筋焊接为直径2m，长9m的检孔器，吊入孔内后方可放入孔底检测。若检孔器不能放入孔底，则证明桩孔存在缩径或局部偏孔的问题。检孔器沉入孔底时，需结合悬挂的检孔器钢丝绳的倾斜度，判断孔壁是否存在倾斜问题，并且以铅垂涎和钢尺检测倾斜度。
3.3.4 清孔
如钻孔达到设计深度，需要由参建方确认主体方案后，及时开展清孔工作，以换浆法处理，且采用经净化处理且密度较低的泥浆压入，置换大密度泥浆和悬浮钻渣，并将其排除孔外，确保孔内液面的稳定性。孔内泥浆的指标及沉渣厚度也必须满足设计和规范的要求。
3.4 钢筋笼控制
钢筋笼的有效控制关键在于制作与吊装工序方面。实际制作过程中，对于钢筋骨架可采取分节制作的方式，根据吊装、运输等要求进行分节长度的确定。为避免钢筋笼应用中出现变形问题，需使其接头保持错开，并将垫块设置于骨架外侧。垫块引入后，需对数量与间距加以控制，一般横向垫块的分布往往在四个以上，而间距竖向控制在2m。另外，在钢筋笼吊装方面，主要需考虑其是否可能发生碰撞孔壁问题，可根据桩基础重心对钢筋笼吊装加以控制。
3.5 灌注水泥混凝土施工
3.5.1 下导管施工
钻孔灌注桩施工中，主要使用钢导管，要求导管平整顺滑且具有良好的稳定性和耐用性，根据桩直径确定导管的直径。使用前，施工人员可利用水密承压和接头抗压开展测试工作，禁止使用不合格的导管施工，防止水下混凝土灌注过程中出现渗水和漏浆等问题。导管与钻孔底部的空间为25-40cm，防止沉淀物混入。此外，防止导管底部高度超标，使第一次灌注的混凝土无法封住导管而灌入大量泥浆，对钻孔灌注桩成桩质量产生较大的影响。安置导管后，需要开展二次清孔工作，保证孔内泥浆比重和沉淀厚度满足工程设计要求。
3.5.2 混凝土的灌注
首先是混凝土生产，配置混凝土时需基于工程施工要求，在实验室研究中设计配合比，特别要重视控制混凝土强度。最后，依据配合比搅拌混凝土。灌注混凝土后初凝时间为3-4小时，同时强度也不得小于42.5。其中混凝土配置施工中选择的原材料的性能和质量也必须满足工程建设和施工要求。以卵石为首选集料，最大粒径控制在40mm以内，规定为导管内径的1/8和钢筋间距的1/4。与此同时，混凝土坍落度控制在180mm-220mm之间。
其次是混凝土灌注。完成首批混凝土灌注施工后需继续灌注，注重工程施工的连续性，灌注施工中不得将混凝土拌合物自漏斗顶端溢出，也不得出现漏斗外掉入孔底。如果发生上述问题，则会使泥浆中出现大量的水泥，进而对测深精度产生较大的影响。在灌注施工期间，要求人员做好混凝土高度测量，从而切实保障导管埋设的科学性与合理性。在升导管时需要注重管内外混凝土面的高度。观测孔口反水的概况，以此确定孔内的灌注概况。值得注意的是，施工人员必须严格记录各项参数。若灌注时，导管挂住钢筋笼，则可缓慢转动导管，使其脱离钢筋笼后移动至钻孔的中心区域，随着孔内混凝土不断上升，及时拆除导管。
4 桥梁基础钻孔灌注桩施工中的常见问题及对策
4.1 坍孔问题及对策
地质疏松、护筒位置不牢固或护筒质量不达标等问题，是坍孔的主要原因。在施工中面对坍孔问题，首要任务就是确定出现问题的主要原因，并以此为依据采取科学有效的应对措施。如工程施工期间出现坍孔现象，要立即停止作业，并加以处理。如坍孔现象较为明显，可放弃坍塌的孔位，合理填充泥浆，重新选址。
4.2 卡钻问题及对策
若卡钻孔壁中出现硬度较大的材料和钻头工具老化问题，可选择稀释泥浆、更换强度钻头、使用钢筋勾打捞，也可使用电磁铁吸出。一旦发现卡钻情况，不得以蛮力提出孔钻，需要先停机观察，在缓慢提出工具后且无法顺利拔出时，就会出现周围泥质疏松现象，同样起到去除多余泥质作用，防止由于强拔而出现掉钻问题。
4.3 钢筋笼上浮问题及对策
钢筋笼制作无法满足规定要求是钢筋笼上浮的主要原因。在安放过程中牢固性较差，安放后固定装置无法充分展现其作用和价值，又由于混凝土浇筑的时间间隔较长，混凝土钢筋笼出现凝固问题，无法保证浇灌后的质量，最终孔内缝隙超出正常水平，这是引发钢筋笼上浮的主要原因。为有效解决上述问题，务必严格控制钢筋笼的质量，在安放钢筋笼的过程中严格控制细节。除此之外，在笼底做好加固工作，也可将钢筋笼固定于护孔上，确定固定装置无明显问题。混凝土灌注施工中，必须严格控制灌注的速度，防止内部压力超标而出现钢筋笼上浮问题。
5 结论与建议
本文在对钻孔灌注桩施工技术应用要点进行详细分析的基础上，也针对施工中的常见问题及对策进行了探究与说明。同时也希望通过本文的论述，可以使相关从业人员能够更好的认识市政桥梁工程中基础钻孔灌注桩施工技术，并立足不同的施工需要，科学选择针对性措施，解决灌注桩施工中坍孔、卡钻和钢筋笼上浮问题，最大限度地规避外部因素的负面影响，增强工程施工的合理性，进而推动桥梁工程建设的顺利进行。
参考文献：
[1] 陈小丰. 市政桥梁工程的基础钻孔灌注桩施工技术探究[J].城市建设理论研究(电子版). 2017(07)
[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)
[3] 宁博. 市政桥梁工程基础钻孔灌注桩施工技术应用[J].建筑技术开发. 2018(02)
[4] 张明明. 市政桥梁建设中的钻孔灌注桩施工技术[J].中国高新科技. 2019(08)
[5] 傅狄武. 市政桥梁工程基础钻孔灌注桩施工技术[J].居舍. 2019(30)
[6] 叶志峰. 市政桥梁工程的基础钻孔灌注桩施工技术探究[J].江西建材. 2016(17)
[7] 李海波. 市政桥梁施工中钻孔灌注桩施工技术的应用[J].居舍. 2019(20)
[8] 张卿. 钻孔灌注桩施工技术在市政桥梁施工中的应用[J].居舍. 2019(26)
作者简介：
张传振，1988年，男，汉族，籍贯：辽宁沈阳人，北京交通大学大学，本科，专业：铁道工程。工作单位：上海绿地建筑工程有限公司
撰写日期：2021-04