浅谈桥梁旋挖灌注桩施工技术

浅谈桥梁旋挖灌注桩施工技术

邓永程

四川公路桥梁建设集团有限公司公路隧道分公司四川成都610200

摘要：在桥梁施工中，旋挖钻机作为一门新兴的施工技术，跟传统的钻孔方法相比，具有很大的优势，能有效提高钻孔的速度、效率和质量，但是其施工中的技术应认真掌握。本文从旋挖灌注桩的基本概念出发，分析了其施工特点，重点阐述了旋挖灌注桩施工工艺流程和施工技术，同时对旋挖灌注桩施工控制技术进行了分析。

关键词：桥梁工程；桩基础；旋挖灌注桩；施工技术

引言

近年来，我国道路桥梁事业得到迅猛发展，由于钻孔灌注桩有着其优良的性能，如适应性强、施工简便、成本不高等，近年来在桥梁建设中广泛使用。在钻孔灌注桩中，旋转钻孔灌注桩由于其成孔质量好、施工效率高、环境污染小等优势，被应用最为广泛。旋挖钻孔灌注桩主要是采用旋挖钻机，进行自动定位、垂直旋转钻孔。基于旋挖钻孔灌注桩优良特性，有必要对其施工技术进行分析研究，以期为施工过程中质量控制提供保障。

1、旋挖灌注桩技术概念

旋挖钻机是一种高效率、多功能的成孔设备，主要是利用钻斗和钻杆的旋转，在液压作用下实现钻进，能有效进行自动调节和钻孔。旋挖灌注桩主要是指通过旋挖钻机钻斗在旋转、挖土、提升、卸土和泥浆置换护壁，反复循环而成孔后，吊放钢筋笼、灌注混凝土、压浆等形成灌注桩的工艺。

2、旋挖灌注桩的施工特点

旋挖灌注桩主要为提高地基承载力，适应地层能力强，适用于淤泥层、粘土层、砂土层、强度不高的胶结砂岩层、中风化泥岩以及强风化岩，在单轴抗压强度30MPa以下硬岩中成孔速度较理想。能满足绝大多数的高层建筑和桥梁施工环境的要求。具体施工特点如下：

（1）地层适应能力强，适应多种地质条件。能有效适用于淤泥层、粘土层、砂土层、强度不高的胶结砂岩层、中风化泥岩以及强风化岩，在单轴抗压强度30MPa以下硬岩中成孔速度较理想。

（2）成孔速度快、质量高。旋挖钻机是一种全自动化操作机械，采用液压驱动、电脑控制，根据设计要求设置后，能精确定位钻孔，在钻孔过程中，能实现自动校正钻孔垂直度，同时对于钻孔深度能自动测量，成孔速度快，质量高，有效保证施工进度要求。

（3）排污降低，绿色环保。旋挖钻机是通过钻斗旋转进行旋挖，土进入钻头内，伸缩钻杆将钻头提出孔外进行卸土，施工过程无排渣。施工过程中采用泥浆护壁的方式，且泥浆采用的是循环方式，使用过的泥浆在经过沉定池和除砂之后能反复使用，可降低排污，减少环境污染。

（4）移动灵活方便。旋挖钻机是采用履带行走和承载，在施工现场能自行移动，机动灵活，适用工况条件较广泛，对桩孔的定位非常准确、方便。

3、旋挖灌注桩的施工工艺及控制要点

3.1、施工流程

旋挖灌注桩施工工艺流程具体如下图所示：

图1旋挖灌注桩的施工工艺

3.2、施工工艺分析

3.2.1、测量放样

测量放样是基础准备工作，一般是采用全站仪进行高程、空位的测量，测量过程是较为专业的工作，需要由专人负责，必须保证空位放样的准确。在放样完成后，需要进行复测，确定测量无误后需要对桩位进行保护，保证施工过程能准确的定位，若施工过程中发现护桩有移动，需要测量人员再次进行复测。

3.2.2、埋设护筒

钻孔过程中，要根据地质条件情况进行埋设护筒，起到保护孔口的作用，保证孔口不会坍塌，同时也保证地表水不会进入钻孔内。在埋设护筒时，需要保证护筒底部及周围夯实，护筒不会下沉、漏水等。

（1）护筒一般采用钢板制作，为保证护筒的强度和防止变形，一般采用2cm后钢板加工而成，同时在护筒外侧的上、中、下端各加焊加强筋一道，起到稳定作用。

（2）护筒内径大小一般需要根据钻孔实际情况选用，通常护筒内径比桩径大20cm左右为宜。

（3）为保证地表水不会流入孔内，一般护筒高度应高与孔外地面平。

（4）在护筒放置时，要保证护筒竖向中心线和桩中心重合，倾斜不宜大于1%。

（5）护筒埋设好后，要对护筒进行检测，要经监理工程师确认后方可使用。

3.2.3、钻机就位

液压多功能旋挖钻机就位时与平面最大斜度不超过4度，钻杆中心与护筒中心偏差不得大于5cm。钻机平台周围必须平整、密室。钻机就位后应保证整体平整，固定要牢固，不得出现钻孔过程中出现倾斜、位移偏动或沉陷等问题，否则应及时处理。

3.2.4、钻孔

（1）钻机就位后，钻孔准备工作完成，人工、材料、机械都已就位，可以开始进行钻孔施工。开始钻孔时，要速度缓慢，待孔口周围相对固定，泥土挤压较为密实时再开始钻进。

（2）在钻进过程中，要时刻注意记录，包括钻孔的深度、泥浆情况、含砂率等。根据钻渣情况及时分析地质情况，可以以此判断地质情况与设计的是否存在差异，以便实时调整方案，同时若出现较大的地质变化情况，一定要及时向监理工程师汇报，便于对方案进行调整。

（3）孔桩施工时，钻孔应连续进行，不得中断。

（4）旋挖在遇到溶洞地质后的处理方法：在实际施工钻孔中一旦真碰到溶洞时，需立即向监理、业主报告，查明溶洞的真实情况后，提出具体的处理方案并获得设计、地勘和业主的一致同意后才能按照批准后的方案施工。

3.2.5、第一次清孔

（1）在钻孔完成后，需要进行清孔处理，保证孔底无残渣，只有孔内无残渣，才能保证浇筑混凝土后，灌注桩具有良好的承载力。清孔过程也是为灌注混凝土提供条件，保证在灌注混凝土过程中能顺利实施，在清孔完成后，也需要监理工程师进行检查，确保清孔达到质量要求，只有在得到监理工程师确认后才能进行灌注混凝土施工。同时，当旋挖钻机周边堆土达到一定量后，挖机及时配合清渣，运至弃土场指定的地方。

（2）清孔过程中对于沉渣的厚度需要满足相关规范和设计标准要求。一般对于摩擦桩，沉渣的基本标准是符合设计要求，当设计无要求时，对于直径≤1.5m桩，沉淀厚度应≤300mm；对于桩径＞1.5m或桩长＞40m或土质较差的桩，沉淀厚度应≤500mm。对于支撑桩，沉淀厚度应不大于设计规定。测定的方法一般是将测绳从导管内放入孔底，这样可以根据测绳的长度测算出沉渣的厚度，以判断沉渣的厚度是否满足相关规范要求。

3.2.5、钢筋笼制作

（1）在钻孔施工的过程中，一般可进行钢筋笼加工，钢筋笼加工之前，需要对钢筋的质量进行检查，同时在使用前也需要对每批钢筋进行送验。钢筋笼的制作需要根据设计标准进行加工，且需要经过专业培训的人员进行操作，确保钢筋笼制作质量满足要求。

（2）长桩钢筋笼应分段制作，分段的长度一般应满足吊装条件，同时应确保不变形，接头应保证是错开的。

（3）在钢筋笼制作时，应在骨架外侧设置保护层垫块，横向四周不得少于4处，在竖向上间距一般为2m，同时在钢筋笼的顶端应设置吊环，以便安装时方便吊装。

3.2.6、吊放钢筋笼

（1）长钢筋笼应分段进行吊装，在吊装时需要上下段保持顺直，且保证钢筋笼中心线在同一条轴线上。

（2）在钢筋笼吊装时，一般采用吊机吊装，当现场无吊机时，也可以采用钻机钻架或灌注塔架，对于入孔的钢筋笼应分别编号。

（3）钢筋笼吊装入孔过程一定要缓慢，中心线对位，防止对孔壁进行碰撞，也要避免泥土等杂物在吊装过程中掉入孔内。

（4）钢筋笼在孔内需要进行轴线垂直度的校正，避免钢筋笼扭转变形，同时进行固定，防止灌注混凝土时掉笼或上浮。

（5）若为变截面桩钢筋笼，吊放时应满足设计要求。

3.2.7、导管安装

导管在安装前需要先进行试拼，确保导管连接牢固，封闭严密，同时可以进行水密试验，避免在灌注混凝土过程中出现漏浆问题。在导管安装时，要保证导管位于桩孔中心位置，导管安装完成后，还需要进行升降试验，避免出现导管被卡住的问题，导管伸入长度一般是距离孔底的距离保持在30~50cm。

3.2.8、第二次清孔

在安装过程都完成后，还需要进行第二次清孔，此次情况是采用泥浆进行清孔，时间一般在2h左右，清孔完成后需要要求泥浆比重1.03-1.0，含沙率小于2％，粘度在17-20之间。在清孔完成后，需要进行检验，待检验合格后方可进行混凝土灌注。

3.2.9、灌注混凝土

最后就是灌注混凝土，需要注意以下几点：

（1）在保证混凝土质量满足设计规范要求后，可将混凝土运至灌注桩地点，首灌混凝土需要备足，应能保证将导管埋入混凝土的深度≥1.0m，一般对于不同桩径，混凝土填充导管底部间隙方量也有一定差异，当桩径为1.2m时，数量≥2m3；当桩径为1.5m时，数量≥3m3；当桩径为1.8m时，数量≥4m3。

（2）首灌混凝土完成后，后续的混凝土可以连续进行，在灌注混凝土过程中，导管逐渐上升，到需要保证导管的埋深控制在2-6m。

（3）在灌注混凝土过程中，接近钢筋笼时，灌注混凝土速度应放缓，导管埋深应稍大点；在灌注混凝土在达到钢筋笼一定深度后，可以适当提升导管，保持钢筋笼的稳定。

（4）在灌注混凝土过程中，需要对混凝土的界面进行观测，不断调整导管埋深。同时灌注过程溢出的水泥浆应及时清理，一般是引流至泥浆池，避免对环境造成污染。

（5）最后灌注混凝土的顶标高一般应高出设计标高1m左右，这样能保证在设计标高范围的灌注桩质量满足设计要求。

结语

旋挖灌注桩施工是桥梁基础施工中的重要环节，对于桥梁工程的施工质量具有重要的影响，甚至会影响桥梁工程的运行。为了确保钻孔灌注桩施工的顺利进行，要重点监控泥浆制备、钻孔与混凝土灌注的质量控制，及时检验泥浆性能，及时发现问题，及时解决问题。针对具体的施工情况，采用适宜的方法和措施，以保证钻孔桩工程质量，提高公路工程施工技术管理水平。

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