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摘要：文章简述了钻孔灌注桩的技术特点，并结合工作实践，分析了钻孔灌注桩技术在桥梁施工中的应用。
关键词：钻孔灌注桩；桥梁；施工
随着我国公路桥梁事业的发展，不断涌现出各种成桩设备及工艺，其中，在桥梁结构中，钻孔灌注桩作为一种基础形式，以其适应性强，成本适中，施工简便等特点。广泛的被应用桥梁及其他领域，但是由于钻孔灌注桩施工的隐蔽性，很多因素(地质因素、钢筋笼的上浮、钻孔工艺，护壁、灌注、混凝土的配置等)会影响施工的质量，可能导致灌注中产生钻孔偏位、断桩、堵管，夹泥、蜂窝、孔壁塌陷等诸多质量问题。因此，为避免出现质量事故，应对钻孔灌注桩施工过程进行严格的质量控制，主要是对成孔质量、钢筋笼质量和砼灌注质量的控制，以确保工程质量和施工进度。
一、桥梁钻孔灌注桩的技术特点
钻孔灌注桩按成桩工艺可以分为非挤土桩和部分挤土桩，非挤土桩又可以进—步划分为干作业法钻孔灌注桩、泥浆护壁法钻孔灌注桩和套管护壁法钻孔灌注桩。钻孔灌注桩有着广泛用途，正在日益蓬勃的发展，它的技术特点主要包括以下几方面：
（1)钻孔灌注桩属非挤土桩，较之其他桩型，钻孔灌注桩施工时基本无噪声、无振动、无地面隆起或侧移，因而对环境影响小，对周围建筑物、路面或地下设施等危害小。
（2)大直径钻孔灌注桩既能承受较大的竖向荷载，也能承受较大的横向荷载，不仅能增强结构的抗震能力，而且也能有效地充当坡地抗滑桩、堤岸支护桩以及深基坑开挖的支护桩。
（3)大直径钻孔灌注桩成孔施工中，对桩所穿越土层的性质均可从桩孔排出的土进行鉴别验证，或在孔中作原位测试，直接检测土层的性质。
（4)可根据桥梁的荷载分布与土层情况利用不同桩径，对于承受横向荷载的桩，可设计成有利于提高承载力的异型桩，也可设计成变截面桩，即在受弯矩较大的桩段采用较大截面。
（5）钻孔灌注桩通常布桩间距大、群桩效应小，设计时可无需为此而进行繁琐的计算。
（6）为了充分利用地基土层的支承能力，可在桩孔内的合适土层进行加压挤扩，形成“挤扩支盘“，利用这种技术，可减小桩径和桩长，提高桩的承敛力，减少沉降量。
（7)施工设备比较简单轻便，能在较低的净空条件下设桩。
（8）钻孔灌注桩施工艺种类多而且日新月异，这主要是由于工程技术人员为了保证这类桩的成桩质量、施工安全和提高工效，长期来针对不同的地质条件和环境条件，研制了各种适用機具和施工方法，从而形成了各具特色的工艺。
二、钻孔灌注桩施工前的准备工作
（一）场地整理
施工前，施工场地按不同情况进行处理。对于处在水中的钻孔桩基础都必须搭设施工平台，桩基处在旱地时，清除杂物后夯压密实即可。
（二）护筒设置
高速公路桥梁钻孔桩均使用钢护筒，采用3mm一5mm钢板制作为保证其刚度，防止变形，在护筒上、下端和中部外侧各焊一道加劲肋。护筒埋设时，其轴线对准测量所标出的桩位中心，护筒周围和护筒底接触紧密，保证其位置偏差不大于5mm，倾斜度不大于l％。
（三）泥浆的制作
钻孔泥浆由水、黏土（膨润土）和添加剂组成。调制的钻孔泥浆及经过循环净化的泥浆，应根据钻孔方法和地层情况来确定泥浆稠度，泥浆稠度应视地层变化或操作要求机动掌握，泥浆太稀，排渣能力小、护壁效果差；泥浆太稠会削弱钻头冲击功能，降低钻进速度。一般上采用这样的参数：泥浆黏度18～22s，含砂率不大于4%～8%，胶体率不小于90%，塑性指数（IP）大于17。制浆前，先把黏土尽量打碎，使其在搅拌中容易成浆，缩短成浆时间，提高泥浆质量。制浆时，可将打碎的黏土直接投入护筒内，使用冲击锥冲击制浆，待黏土已冲搅成泥浆时，即可进行钻孔。多余的泥浆用管子导入钻孔外泥浆池贮存，以便随时补充孔内泥浆。
（四）钻机就位
埋设好护筒后，即可进行钻机就位。钻机位置的偏差不大于2cm。对准桩位后，用枕木垫平钻机横梁，并在塔顶对称于钻机轴线上拉上缆风绳。
三、钻孔灌注桩施工工艺
（一）钻孔
钻机开孔时必须慢速钻进，开孔的孔位必须准确，宜采用小冲程开孔，当钻进深度超过钻头全高加冲程后，方可进行正常的冲击，以保证施工质量。钻进过程中，起落钻头速度宜均匀，不得过猛或骤然变速，以免碰撞孔壁。冲击钻进过程中，坚硬地层采用中、大冲程冲击，松软地层采用中、小冲程冲击，防止打空锤，勤抽碴。经常检孔，检查钻头转向装置，预防卡钻。同时始终保证桩孔内水位高于施工水位标高0．5～1．0m孔内泥浆稠度，避免塌孔出现。钻孔到一定深度视钻渣情况及时掏渣，不得堆积在钻孔周围，加快钻进速度。在钻孔排渣、提升钻头除土或因故停钻时，要保持孔内具有规定的水位，要求泥浆相对密度和粘度。处理孔内事故或因故停钻，必须将钻头提出孔外，钻孔作业分班连续进行，同时填写钻孔施工记录。交接班时要交代钻进情况及下一班应注意事项，经常注意地层变化，在地层变化处均要捞取渣样并编号保存，判明后记入记录表中并与地质剖面图核对。
冲击击钻孔时，为防止冲击震动使邻孔孔壁坍塌或影响邻孔砼凝固，应待邻孔砼完毕，强度达2.5MPa抗压强度后方可开孔。钻孔一次成孔，钻进时配备用钻头轮换使用，当钻头磨耗超过1．5cm时，及时更换、修补。因故停钻时，孔口加护盖，钻头提离孔底或提出孔外。钻孔达设计深度后，对孔位、孔径、孔深和孔形进行检查，并填写钻孔记录。泥浆及钻碴处理达到环保标准。
（二）清孔
清孔的主要目的是清除孔底沉渣，而孔底沉渣则是影响灌注桩承载能力的主要因素之一。清孔则是利用泥浆在流动时所具有的动能冲击桩孔底部的沉渣，使沉渣中的岩粒、砂粒等处于悬浮状态，再利用泥浆胶体的粘结力使悬浮着的沉渣随着泥浆的循环流动被带出桩孔，最终将桩孔内的沉渣清干净，这就是泥浆的排渣和清孔作用。灌注水下砼前容许沉渣厚度为柱桩不大于10cm、摩擦桩不大于30cm；清孔后的泥浆性能指标为含砂率4％～8％、比重1．1～1．25。清孔一般分两次进行，第一次在成孔完毕后立即进行，以防止沉淀过多并降低孔壁上泥渣的厚度；第二次在下放钢筋笼和砼导管安装完毕后进行。两次清后应在30min内灌注第一斗砼。
（三）制作与安装钢筋笼
（1）钢筋笼的材料：按设计图纸的相关规定，采用符合种类、型号与直径要求的钢筋进行钢筋笼的制作与使用。
（2）制作钢筋笼：制作钢筋笼时，应按照设计图纸与技术规范对钢筋进行的调直、除锈、截断、弯折与焊接的操作。钢筋笼的主筋应尽量以整根为宜，当需要对接时必须采用搭接焊接头，搭接的长度不小于5天，且末端不设弯钩。
（3）安装钢筋笼：为确保钢筋笼外混凝土保护层的厚度符合相关设计的要求，有必要在钢筋笼两端及中间部合适的部位设置四个钢筋“耳环”。在钢筋笼吊装之前，还要使用与钻孔直径相符的探孔器对钻孔进行检测。以检察钻孔内有没有突出的尖石、树根等对钢筋安装可能产生影响的障碍物，或是可能出现的钻孔坍塌。吊装钢筋笼时应对准孔位，尽量竖直轻放、慢放。当遇到障碍物时可通过正反旋转或慢起慢落使其下落，这类措施无效时必须立即停工，在准确查明原因之后再行安装。钢筋笼的安装约不许强行下放、高起猛落的现象，以防止因碰撞孔壁引起坍塌。最后，钢筋笼入孔后必须牢固定位，并使钢筋笼处于悬吊状态。钢筋笼的安装后偏差应小于5cm。
（四）水下混凝土灌注
（1）水下灌注砼的性能参数：①为确保成桩质量，要严格检查验收进场原材料的质保书(水泥出厂合格证、化验报告、砂石化验报告)，如发现实样与质保书不符，应立即取样进行复查，对不合格的材料(如水泥、砂、石、水质)，严禁用于混凝土灌注桩。②一般砼初凝时间仅3～5h，只能满足浅孔小桩径灌注要求，而深桩灌注时间约为5～7h，因此应加缓凝剂，使砼初凝时间大于8h。③为使砼具有良好的保水性和流动性，应按合理的配合比将水泥、石子、砂子倒入料斗后，先开动搅拌机并加入30％的水，然后与拌合料一起均匀加入60％的水，最后再加入10％的水(如砂、石含水率较大时，可适当控制此部分水量)，最后加水到出料时间控制在60—90S内。④为防止发生断桩、夹泥、堵管等现象，在混凝土灌注时应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制。因为混凝土搅拌时间不足会直接影响混凝土的强度，砼坍落采用18～20cm，并随时了解混凝土面的标高和导管的埋入深度，气温高，成孔深，导管直径在250mm之内，取高值，反之取低值。
（2)砼灌注操作技术：①砼灌注量与泥浆至砼面高度、砼面至孔底高度、泥浆的密度、导管内径及桩孔直径有关，孔径越大，首批灌注的砼量越多，由于砼量大，搅拌时间长，因此可能出现离析现象，首批砼在下落过程中，由于和易性变差，受的阻力变大，常出现导管中堵满砼，甚至漏斗内还有部分砼。此时应加大设备的起重能力，以便迅速向漏斗加砼，然后再稍拉导管，若起重能力不足，则应用卷揚机拉紧漏斗晃动，这样能使砼顺利下滑至孔底，下灌后继续向漏斗加入砼，进行后续灌注。②后续砼灌注中，当出现非连续性灌注时，漏斗中的砼下落后，应当牵动导管，并观察孔门返浆情况，直至孔口不再返浆，再向漏斗中加入砼。③在砼灌注后期，由于孔内压力较小，往往上部砼不如下部密实，这时应稍提漏斗增大落差，以提高其密实度。④在控制砼初凝时间的同时，必须合理地加快灌注速度，这对提高砼的灌注质量十分重要，因此应做好灌注前的各项准备工作，以及灌注过程中各道工序的密切配合工作。
结束语
总之，在钻孔灌注桩施工中必须采取有效的措施进行施工控制，及时解决施工过程中出现的各种问题，不断总结经验教训，提高施工技术水平，才能保质保量地完成任务。
参考文献：
[1]张良建 陆德生.公路桥梁钻孔灌注桩施工工艺及质量控制[J].山西建筑，2009（7）.
[2]崔迎涛.浅谈桥梁钻孔灌注桩基础施工[J].管理观察，2010（13）.
[3]曹守强.桥梁钻孔灌注桩施工工艺及质量控制[J].中国科技博览，2010（32）.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：钻孔灌注桩；桥梁；施工
随着我国公路桥梁事业的发展，不断涌现出各种成桩设备及工艺，其中，在桥梁结构中，钻孔灌注桩作为一种基础形式，以其适应性强，成本适中，施工简便等特点。广泛的被应用桥梁及其他领域，但是由于钻孔灌注桩施工的隐蔽性，很多因素(地质因素、钢筋笼的上浮、钻孔工艺，护壁、灌注、混凝土的配置等)会影响施工的质量，可能导致灌注中产生钻孔偏位、断桩、堵管，夹泥、蜂窝、孔壁塌陷等诸多质量问题。因此，为避免出现质量事故，应对钻孔灌注桩施工过程进行严格的质量控制，主要是对成孔质量、钢筋笼质量和砼灌注质量的控制，以确保工程质量和施工进度。
一、桥梁钻孔灌注桩的技术特点
钻孔灌注桩按成桩工艺可以分为非挤土桩和部分挤土桩，非挤土桩又可以进—步划分为干作业法钻孔灌注桩、泥浆护壁法钻孔灌注桩和套管护壁法钻孔灌注桩。钻孔灌注桩有着广泛用途，正在日益蓬勃的发展，它的技术特点主要包括以下几方面：
（1)钻孔灌注桩属非挤土桩，较之其他桩型，钻孔灌注桩施工时基本无噪声、无振动、无地面隆起或侧移，因而对环境影响小，对周围建筑物、路面或地下设施等危害小。
（2)大直径钻孔灌注桩既能承受较大的竖向荷载，也能承受较大的横向荷载，不仅能增强结构的抗震能力，而且也能有效地充当坡地抗滑桩、堤岸支护桩以及深基坑开挖的支护桩。
（3)大直径钻孔灌注桩成孔施工中，对桩所穿越土层的性质均可从桩孔排出的土进行鉴别验证，或在孔中作原位测试，直接检测土层的性质。
（4)可根据桥梁的荷载分布与土层情况利用不同桩径，对于承受横向荷载的桩，可设计成有利于提高承载力的异型桩，也可设计成变截面桩，即在受弯矩较大的桩段采用较大截面。
（5）钻孔灌注桩通常布桩间距大、群桩效应小，设计时可无需为此而进行繁琐的计算。
（6）为了充分利用地基土层的支承能力，可在桩孔内的合适土层进行加压挤扩，形成“挤扩支盘“，利用这种技术，可减小桩径和桩长，提高桩的承敛力，减少沉降量。
（7)施工设备比较简单轻便，能在较低的净空条件下设桩。
（8）钻孔灌注桩施工艺种类多而且日新月异，这主要是由于工程技术人员为了保证这类桩的成桩质量、施工安全和提高工效，长期来针对不同的地质条件和环境条件，研制了各种适用機具和施工方法，从而形成了各具特色的工艺。
二、钻孔灌注桩施工前的准备工作
（一）场地整理
施工前，施工场地按不同情况进行处理。对于处在水中的钻孔桩基础都必须搭设施工平台，桩基处在旱地时，清除杂物后夯压密实即可。
（二）护筒设置
高速公路桥梁钻孔桩均使用钢护筒，采用3mm一5mm钢板制作为保证其刚度，防止变形，在护筒上、下端和中部外侧各焊一道加劲肋。护筒埋设时，其轴线对准测量所标出的桩位中心，护筒周围和护筒底接触紧密，保证其位置偏差不大于5mm，倾斜度不大于l％。
（三）泥浆的制作
钻孔泥浆由水、黏土（膨润土）和添加剂组成。调制的钻孔泥浆及经过循环净化的泥浆，应根据钻孔方法和地层情况来确定泥浆稠度，泥浆稠度应视地层变化或操作要求机动掌握，泥浆太稀，排渣能力小、护壁效果差；泥浆太稠会削弱钻头冲击功能，降低钻进速度。一般上采用这样的参数：泥浆黏度18～22s，含砂率不大于4%～8%，胶体率不小于90%，塑性指数（IP）大于17。制浆前，先把黏土尽量打碎，使其在搅拌中容易成浆，缩短成浆时间，提高泥浆质量。制浆时，可将打碎的黏土直接投入护筒内，使用冲击锥冲击制浆，待黏土已冲搅成泥浆时，即可进行钻孔。多余的泥浆用管子导入钻孔外泥浆池贮存，以便随时补充孔内泥浆。
（四）钻机就位
埋设好护筒后，即可进行钻机就位。钻机位置的偏差不大于2cm。对准桩位后，用枕木垫平钻机横梁，并在塔顶对称于钻机轴线上拉上缆风绳。
三、钻孔灌注桩施工工艺
（一）钻孔
钻机开孔时必须慢速钻进，开孔的孔位必须准确，宜采用小冲程开孔，当钻进深度超过钻头全高加冲程后，方可进行正常的冲击，以保证施工质量。钻进过程中，起落钻头速度宜均匀，不得过猛或骤然变速，以免碰撞孔壁。冲击钻进过程中，坚硬地层采用中、大冲程冲击，松软地层采用中、小冲程冲击，防止打空锤，勤抽碴。经常检孔，检查钻头转向装置，预防卡钻。同时始终保证桩孔内水位高于施工水位标高0．5～1．0m孔内泥浆稠度，避免塌孔出现。钻孔到一定深度视钻渣情况及时掏渣，不得堆积在钻孔周围，加快钻进速度。在钻孔排渣、提升钻头除土或因故停钻时，要保持孔内具有规定的水位，要求泥浆相对密度和粘度。处理孔内事故或因故停钻，必须将钻头提出孔外，钻孔作业分班连续进行，同时填写钻孔施工记录。交接班时要交代钻进情况及下一班应注意事项，经常注意地层变化，在地层变化处均要捞取渣样并编号保存，判明后记入记录表中并与地质剖面图核对。
冲击击钻孔时，为防止冲击震动使邻孔孔壁坍塌或影响邻孔砼凝固，应待邻孔砼完毕，强度达2.5MPa抗压强度后方可开孔。钻孔一次成孔，钻进时配备用钻头轮换使用，当钻头磨耗超过1．5cm时，及时更换、修补。因故停钻时，孔口加护盖，钻头提离孔底或提出孔外。钻孔达设计深度后，对孔位、孔径、孔深和孔形进行检查，并填写钻孔记录。泥浆及钻碴处理达到环保标准。
（二）清孔
清孔的主要目的是清除孔底沉渣，而孔底沉渣则是影响灌注桩承载能力的主要因素之一。清孔则是利用泥浆在流动时所具有的动能冲击桩孔底部的沉渣，使沉渣中的岩粒、砂粒等处于悬浮状态，再利用泥浆胶体的粘结力使悬浮着的沉渣随着泥浆的循环流动被带出桩孔，最终将桩孔内的沉渣清干净，这就是泥浆的排渣和清孔作用。灌注水下砼前容许沉渣厚度为柱桩不大于10cm、摩擦桩不大于30cm；清孔后的泥浆性能指标为含砂率4％～8％、比重1．1～1．25。清孔一般分两次进行，第一次在成孔完毕后立即进行，以防止沉淀过多并降低孔壁上泥渣的厚度；第二次在下放钢筋笼和砼导管安装完毕后进行。两次清后应在30min内灌注第一斗砼。
（三）制作与安装钢筋笼
（1）钢筋笼的材料：按设计图纸的相关规定，采用符合种类、型号与直径要求的钢筋进行钢筋笼的制作与使用。
（2）制作钢筋笼：制作钢筋笼时，应按照设计图纸与技术规范对钢筋进行的调直、除锈、截断、弯折与焊接的操作。钢筋笼的主筋应尽量以整根为宜，当需要对接时必须采用搭接焊接头，搭接的长度不小于5天，且末端不设弯钩。
（3）安装钢筋笼：为确保钢筋笼外混凝土保护层的厚度符合相关设计的要求，有必要在钢筋笼两端及中间部合适的部位设置四个钢筋“耳环”。在钢筋笼吊装之前，还要使用与钻孔直径相符的探孔器对钻孔进行检测。以检察钻孔内有没有突出的尖石、树根等对钢筋安装可能产生影响的障碍物，或是可能出现的钻孔坍塌。吊装钢筋笼时应对准孔位，尽量竖直轻放、慢放。当遇到障碍物时可通过正反旋转或慢起慢落使其下落，这类措施无效时必须立即停工，在准确查明原因之后再行安装。钢筋笼的安装约不许强行下放、高起猛落的现象，以防止因碰撞孔壁引起坍塌。最后，钢筋笼入孔后必须牢固定位，并使钢筋笼处于悬吊状态。钢筋笼的安装后偏差应小于5cm。
（四）水下混凝土灌注
（1）水下灌注砼的性能参数：①为确保成桩质量，要严格检查验收进场原材料的质保书(水泥出厂合格证、化验报告、砂石化验报告)，如发现实样与质保书不符，应立即取样进行复查，对不合格的材料(如水泥、砂、石、水质)，严禁用于混凝土灌注桩。②一般砼初凝时间仅3～5h，只能满足浅孔小桩径灌注要求，而深桩灌注时间约为5～7h，因此应加缓凝剂，使砼初凝时间大于8h。③为使砼具有良好的保水性和流动性，应按合理的配合比将水泥、石子、砂子倒入料斗后，先开动搅拌机并加入30％的水，然后与拌合料一起均匀加入60％的水，最后再加入10％的水(如砂、石含水率较大时，可适当控制此部分水量)，最后加水到出料时间控制在60—90S内。④为防止发生断桩、夹泥、堵管等现象，在混凝土灌注时应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制。因为混凝土搅拌时间不足会直接影响混凝土的强度，砼坍落采用18～20cm，并随时了解混凝土面的标高和导管的埋入深度，气温高，成孔深，导管直径在250mm之内，取高值，反之取低值。
（2)砼灌注操作技术：①砼灌注量与泥浆至砼面高度、砼面至孔底高度、泥浆的密度、导管内径及桩孔直径有关，孔径越大，首批灌注的砼量越多，由于砼量大，搅拌时间长，因此可能出现离析现象，首批砼在下落过程中，由于和易性变差，受的阻力变大，常出现导管中堵满砼，甚至漏斗内还有部分砼。此时应加大设备的起重能力，以便迅速向漏斗加砼，然后再稍拉导管，若起重能力不足，则应用卷揚机拉紧漏斗晃动，这样能使砼顺利下滑至孔底，下灌后继续向漏斗加入砼，进行后续灌注。②后续砼灌注中，当出现非连续性灌注时，漏斗中的砼下落后，应当牵动导管，并观察孔门返浆情况，直至孔口不再返浆，再向漏斗中加入砼。③在砼灌注后期，由于孔内压力较小，往往上部砼不如下部密实，这时应稍提漏斗增大落差，以提高其密实度。④在控制砼初凝时间的同时，必须合理地加快灌注速度，这对提高砼的灌注质量十分重要，因此应做好灌注前的各项准备工作，以及灌注过程中各道工序的密切配合工作。
结束语
总之，在钻孔灌注桩施工中必须采取有效的措施进行施工控制，及时解决施工过程中出现的各种问题，不断总结经验教训，提高施工技术水平，才能保质保量地完成任务。
参考文献：
[1]张良建 陆德生.公路桥梁钻孔灌注桩施工工艺及质量控制[J].山西建筑，2009（7）.
[2]崔迎涛.浅谈桥梁钻孔灌注桩基础施工[J].管理观察，2010（13）.
[3]曹守强.桥梁钻孔灌注桩施工工艺及质量控制[J].中国科技博览，2010（32）.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。