市政道橋施工中鉆孔灌注樁施工技術的應用分析

何川

摘 要：橋梁工程是重要的基礎建設形式，隨著我國經濟快速發展與市政工程的進步，各種施工技術在基建施工中扮演了重要角色。鉆孔灌注樁施工技術自提出以來不斷完善發展，已經成為市政橋梁工程施工中常用的施工技術。文章以鉆孔灌注樁施工技術為研究對象，簡要分析施工技術要點，并通過工程實例運用分析該技術的具體應用，以供參考。

關鍵詞：橋梁施工;鉆孔灌注樁施工技術;技術特點

中圖分類號：U415 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2022）04-0-03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2022.04.006

1 鉆孔灌注樁施工技術概述

1.1 技術發展與現狀

我國早在1963年就已經開始應用鉆孔灌注樁施工技術，隨著建筑技術和機械設備的發展成熟，鉆孔灌注樁施工技術也得到了不斷發展。采用鉆孔灌注樁施工技術的施工過程較為簡單，可簡化為鉆孔、灌注兩個環節，與其他成樁形式相比，不需要大面積開挖和支護，能夠減少工程中對大型機械的應用[1]。

在應用鉆孔灌注樁施工技術的初期，使用人工或外力帶動鉆頭的形式鉆孔，而后采取機械設備鉆孔。鉆孔灌注樁施工技術存在多種不同的成樁方法，如正循環回轉鉆、反循環回轉鉆、人工挖孔、旋挖鉆、潛水鉆等，對應不同的需求和使用場景。

1.2 技術優勢

與其他技術形式相比，鉆孔灌注樁施工技術具有很多優勢：

第一，能夠適應多種施工環境，普通陸地施工和水富集區均適用該技術，受氣候、溫度的影響較小，對土體土質的要求不嚴苛。

第二，可成樁尺寸多樣化，承載力強，對于常用的樁長度和樁直徑等均能適用，也可根據實際需求靈活選擇尺寸，方案更改和后期加固也可采用該技術。

第三，施工成本更低，在施工過程中流程較短，不需要進行大面積開挖，也沒有大體量的模板工程和臨時措施，可以降低綜合施工成本。

第四，產生的建筑垃圾少，材料浪費少，環境污染小，且在控制污染物與噪聲方面具有技術優勢。

2 鉆孔灌注樁施工工藝流程與要點

鉆孔灌注樁施工中會有多個工序的參與以保證施工質量和安全，其具體流程形式為鉆孔、護壁、清理、鋼筋安裝、灌注等步驟，各個步驟均有相關技術要點和質量控制要求，以保證施工質量。

2.1 鉆孔

鉆孔是鉆孔灌注樁施工的第一步，在鉆孔前要做好場地勘察及確定鉆孔位置、鉆孔尺寸等準備工作，這些指標的確定與結構設計有密切關系。鉆孔的施工質量和施工規范性對于工程質量具有決定性作用，所以要密切關注施工質量并做好驗收工作。

第一，鉆孔的垂直度控制。一般而言，鉆孔要與地面完全垂直，施工過程中要嚴格把控鉆孔指標，通過多種手段控制鉆孔的垂直度，不能出現傾斜、偏差等問題。

第二，鉆孔大小與位置正確。在施工階段，鉆孔位置有明確的施工技術指導，嚴格按照技術交底內容鉆孔即可。鉆孔大小主要與所需荷載有關，在設計階段完成。

第三，避免塌孔、偏移問題。塌孔、偏移的問題大都由于未按照規范施工所致，在施工過程中要注意工藝與操作形式，借助標準化技術指導，避免質量問題。

第四，孔深正確。孔深對最終施工質量和結構強度有較大影響，要注意深度的準確性。在施工前和施工過程中，要明確標高，建立嚴格的參照體系，避免因標高設置不正確造成的深度不足或鉆孔過深。

第五，設備合格。成孔過程大都采用鉆孔設備，鉆頭的型號和規格會決定孔的直徑，鉆機對于鉆孔的連續性會有影響。對此，施工時應選擇合適的設備，能夠避免在鉆孔中出現塌陷、孔徑錯誤、孔深不足等問題。

2.2 護壁

護壁是在鉆孔之后使用水泥砂漿或其他泥漿保護鉆孔的四壁，避免因雨水、外力或其他因素造成孔洞塌方、變形等問題。護壁過程一般不可省略，對于鉆孔后的穩定性和灌注過程質量控制很有必要。

護壁使用的砂漿原料對于護壁質量有很大關系，需要與孔洞周圍的土壤緊密結合，且不能流淌至孔洞底部，在配置過程中優化配置和試驗，確定最適宜該工程的配比。

施工過程中要注重操作手法與工藝，規范泥漿護壁施工流程，避免遺漏護壁，避免大量砂漿脫落對孔深造成影響。

2.3 清理孔洞

孔洞清理主要是提高質量的工序，在正式灌注前清理孔洞，主要清理雜質、脫落土體、砂漿等，更好地保障施工質量。清理工作并沒有嚴格的工序要求，要把握清理時機，可與鉆孔工序同時進行，或與護壁工序同時進行。可通過抽漿、換漿等手段，在推進工作進展的同時將孔洞中的雜質清除干凈。孔洞清理并沒有嚴格的工序要求，在鋼筋安裝后可再清理一次。孔洞中的雜質越少，對于施工質量越有保證。

2.4 安裝鋼筋籠

鋼筋是樁工程強度和穩定性的保障，鋼筋的強度和正確設置在一定程度上決定了樁施工后的結構穩定性。為確保混凝土澆筑后的強度和結構穩定，大部分混凝土工程在澆筑前需要鋼筋工程的參與。對于鉆孔灌注的施工方式，一般將鋼筋籠在外部綁扎完成，而后將鋼筋籠放置到孔內。

在工程設計階段，一般要明確鋼筋的尺寸、規格等，采購鋼筋時要嚴格按照設計標準，對于要求不明確的應及時與設計方核實鋼筋規格。鋼筋綁扎按照結構設計圖規范進行，明確要求鋼筋的長度、位置、間隔、連接形式等，且對于澆筑后效果和鋼筋籠的穩定有影響。

2.5 灌注

灌注是施工技術的最后一個步驟，是準備工作完成后將混凝土灌注在孔洞內的過程，待混凝土凝固并達到足夠強度后，該樁即施工完成。灌注環節對于最終樁的結構強度、使用性能起決定性作用。

橋梁工程多采用商品混凝土，采購時要嚴格控制混凝土原料的質量，使用性能優良、強度達標的水泥材料。在拌和過程中注意符合配比要求。澆筑過程中要注意混凝土的可操作時間，確保在初凝前將混凝土澆筑完成。澆筑過程中要注意鋼筋籠位置是否偏移、孔洞的穩定情況等。

3 橋梁鉆孔灌注樁施工中的主要問題及質量控制

3.1 斷樁問題及解決方式

3.1.1 斷樁問題及成因

斷樁指混凝土樁斷開的問題，可能是完全脫離成兩段，或者在樁之間存在薄弱點，導致樁的有效長度縮短[2]。斷樁問題的常見原因有導管提起、澆筑過程不連續、漏水問題等。澆筑要從下至上逐層澆筑，且澆筑過程應連續不斷開。

實際工程操作中，如果因為導管不暢或多孔洞內部情況判斷錯誤，導致澆筑過程中出現斷開問題，而后處理完成后再澆筑。如果在斷開過程中出現漏水或其他雜質掉落的情況，再次澆筑后就會出現不連續的問題。混凝土澆筑間隔時間較長，表面混凝土凝固后，再灌注新的混凝土，造成初凝時間不一致，從而出現斷樁問題。

3.1.2 斷樁問題解決方式

斷樁問題能夠通過規范化施工進行預防和避免。混凝土拌和階段，可通過增加外加劑的形式改變混凝土的初凝時間，增加可操作時間。即使在施工過程中出現特殊情況要斷開施工，混凝土也不會立即凝固;即使澆筑不連續也不會發生斷樁。在澆筑過程中原料要準備充足，盡可能確保施工過程快速且連續[3]。

防止因水和雜質影響澆筑過程進而發生斷樁問題，可在澆筑前進行可靠的護壁工作并清理孔洞，鋼筋籠的安裝和綁扎后也要檢查孔洞情況[4]。此外，縮短工程施工全周期，能夠減少孔洞的變形和塌陷問題，避免發生斷樁。

3.2 斜孔問題及解決方式

3.2.1 斜孔問題及成因

鉆孔過程中，重要的控制點之一是保證孔洞絕對垂直，其垂直的參照系是建造后的橋面。垂直孔洞能夠保證樁基礎的垂直，確保承載力足夠。鉆孔時發生孔洞垂直度不足的問題即為斜孔問題。在操作和勘察正確的前提下，斜孔的成因與施工設備和地質情況有關。

施工設備上，主要因為設備故障、鉆頭磨損、固定程度不夠的問題，造成鉆孔過程中無法保持穩定的垂直度，進而發生鉆孔傾斜。地質情況上，一般是因為地下堅硬巖石的影響，導致鉆頭方向被外力改變而發生傾斜，進而造成斜孔。因孔洞較深，一般地下鉆頭位置的細微改變無法體現在地面位置。斜孔問題一般無法避免，但要控制質量，保證孔洞傾斜在合理范圍內。

3.2.2 斜孔問題解決方式

確保鉆機和鉆頭處于正常狀態，防止因松動導致的鉆孔傾斜問題。鉆頭零件發生磨損時要及時更換。在地質條件方面，應在作業前了解土體情況，如果土體不滿足施工條件，應采取其他措施進行鉆孔工作。在鉆孔完成之后進行鉆孔傾斜度檢查，如果鉆孔完成后又檢查出傾斜度過大的問題，可以在進行可靠回填后重新鉆孔。

4 鉆孔灌注樁施工技術應用實例

4.1 工程概況

該案例位于合肥市交通要道的市政道路橋梁，案例設計標準與國家標準一致，無特殊施工需求。橋梁位于河流沿線，根據實際工程需求對該工程的樁基礎進行初步設計，擬采用鉆孔灌注樁施工形式，樁徑為1.5 m，樁長為54 m。該案例無特殊施工要求，施工設備齊全，技術要求明確。

4.2 鉆孔灌注樁施工方案

根據實際需要和地質情況，鉆孔設備采用沖擊鉆機為主要鉆孔設備，使用旋挖鉆機為輔助鉆孔設備。圍堰方式為常規圍堰，采用開挖土及沙袋的形式。護壁過程采用黏土泥漿。柱內部植筋，植筋方式與常規工程類似，均采用外部綁扎后安裝的形式。對于材料規格型號、鉆孔位置和孔深孔徑已進行前期設計，且方案能夠滿足工程要求。各種材料均為正規渠道采購的合規產品并通過質量檢測。鋼筋籠在場外綁扎，綁扎完成后運送到現場并安裝。灌注過程混凝土采用商品混凝土，直接購買后運輸至現場。

4.3 鉆孔灌注樁實際施工

該工程實際的施工工藝順序為鉆孔—護壁—鋼筋安裝—灌注，清孔工作貫穿施工全流程，重點關注鋼筋安裝前后的清孔工作。

4.3.1 鉆孔

正式鉆孔前要調試設備、確定鉆孔位置[5]。由專業技術人員按照設計方案在現場確定鉆孔位置，因施工場地范圍較小，所以采用全站儀測定位置，使用白石灰標注每個鉆孔位置。設備調試工作同時進行，主要檢查設備的保養周期、鉆頭質量、設備固定可靠性能。

準備工作完成后，進入正式鉆孔流程，將鉆機運輸到鉆孔位置，調平和墊起鉆機。鉆機在運行過程中要承受較大的荷載力，鉆機要支撐于可靠的土壤之上并調平。該施工場地欠平整，在鉆機安裝過程中要進行人工平整，并使用堅實土壤回填。而后調整位置，鉆頭中心應與鉆孔設計中心對齊，而后開機、鉆孔。

鉆孔過程中，觀察孔位、孔徑、孔深、傾斜度、泥漿指標等，根據上述指標調整設備和工藝，直至孔洞鉆至目標深度，經測量深度合格，進行下一個孔洞的鉆孔工作，直至所有需要鉆孔的位置完成。

4.3.2 護壁

該工程處于濱水區域，護壁工作要立即進行，綜合考慮泥漿護壁。孔洞內含水量較大，經綜合考慮，最終確定使用的泥漿密度為1.15 g/cm，規范化控制其他指標，通過添加外加劑的形式增加泥漿強度。泥漿拌和過程中要控制黏土中砂含量，確保泥漿黏合度和強度足夠。

4.3.3 孔洞清理

除在鉆孔過程中及時清理，護壁工作完成后要徹底清理，主要是置換內部泥漿。該工程的操作是鉆頭空轉而后注入泥漿的形式將內部雜質和砂石置換出來，通過置換方式減少孔洞內雜質。清理過程可根據置換出的泥漿判定置換效果。測量孔洞偏差、傾斜度、深度。該工程所有孔洞誤差符合要求。

4.3.4 鋼筋籠安裝

鋼筋籠在場外嚴格按照設計方案安裝，經驗收合格運輸至現場，采用吊裝設備將鋼筋籠放置于孔洞中，確保鋼筋籠居中，距離周邊的最小距離應大于50 mm作為保護層厚度。安裝完成后進行二次清孔，主要清理泥沙、雜質等。

4.3.5 混凝土灌注

該工程使用外采成品混凝土的形式灌注，混凝土拌和站距離工程7 km，運輸時間25 min，考慮運輸時間和現場停留時間與拌和站溝通在不影響強度和性能的前提下添加混凝劑。運輸至現場后，驗收合格后使用。為防止混凝土的析出和分層，要進行現場的二次拌和工作，并進行骨料密集度篩選。

鋼筋籠安裝后進行孔洞清理工作，清理完成即進行灌注工作。灌注過程中計算每個孔洞需要的混凝土量并進行一次性灌注，混凝土標高要高于孔洞標高。在混凝土達目標強度后，剔除高于樁設計標高的位置。至此，施工完成。

5 結語

鉆孔灌注樁施工技術在市政橋梁施工中的應用較為廣泛，該工程技術因適用性廣、施工安全性高等優勢在市政工程領域得到迅速發展。鉆孔灌注樁施工技術在施工過程中的技術要點很多，在施工過程中要嚴格把控各個技術要點，才能確保施工質量穩定。隨著市政工程的發展和技術的革新，鉆孔灌注樁施工技術未來將有較大的發展空間，為打造高品質道橋工程賦能。

參考文獻

[1] 宋云財.鉆孔灌注樁施工中質量缺陷的預防與處理[J].鐵道建筑，2006（8）：33-34.

[2] 張暉，張旭.淺析鉆孔灌注樁施工質量通病與防治[J].中國科技信息，2010（2）：69-70.

[3] 王健.鉆孔灌注樁施工技術在房屋建筑工程中的應用[J].中華建設，2012（9）：320-321.

[4] 張磊.鉆孔灌注樁施工技術在公路橋梁施工中的應用探析[J].江西建材，2015（3）：160.

[5] 張立群.鉆孔灌注樁施工技術在公路橋梁施工中的應用分析[J].中國房地產業，2017（4）：188.