复杂地质条件下桥梁钻孔灌注桩施工技术

施工技术

舒建平

（湖南建工交通建设有限公司，湖南长沙410004）

摘要：基于地下水位较高、沿地表水以及山谷等复杂地质条件下桥梁施工过程中出现的问题，结合具体工程实例，分析了

钻孔灌注桩技术的具体应用，通过对比不同的施工技术，择优选取水磨钻施工方法，有效地避免了污染周围环境，提高了项目施工质量。

关键词：复杂地质条件；桥梁工程；钻孔灌注桩中图分类号：U445.4文献标识码：B

0引言

随着社会经济的发展，各类基础工程项目日渐增多。而桥梁工程作为交通运输行业的重要组成部分，施工质量备受社会各界的关注。钻孔灌注桩施工技术可以显著提高桥梁工程的建设质量和使用寿命，在桥梁工程中应用十分广泛。但是桥梁工程本身所处的地质环境相对比较复杂，且钻孔灌注桩技术的施工工艺比较复杂，一旦施工操作不当，势必给整个桥梁带来严重的安全隐患。因此，研究分析复杂地质条件下桥梁钻孔灌注桩技术具有重要的现实意义。

（2）桥梁工程所在的施工区域地势陡峭，给材料的运输及存储制造了巨大的困难，同时，也一定程度上影响了大型设备的通行和作业。

（3）由于本工程位于核心景区当中，对生态保护的要求相比较其他工程更高。

（4）交通干扰大，在本桥梁工程施工过程中，还需要拆除3座老桥，并完成3座新桥的建设，导致交通疏导难度较大。

2.2施工工艺选择

结合设计图纸及实地踏勘，设计了三种施工方案进行对比分析。

（1）挖孔桩施工技术。优点是实现了机械化作业，且在钻孔过程中，不会受到地下水的影响；缺点是容易引起景区周围山体石块坠落，且对景区的自然环境影响大，容易造成河水污染，影响大鲵生长与繁殖，不宜采用。

（2）人工爆破挖孔桩。优势是不受地形地势等条件的影响，且加快了施工的进度；缺点是爆破产生的冲击波容易导致山体石块掉落，施工作业的风险较大。此外，该项技术对水质污染大，影响大鲵生长，不宜采用。

（3）水磨钻施工技术。该项技术本身对环境所造成的影响最小，且在施工过程中不会产生噪音，不会破坏岩体结构。考虑到本工程的特殊性，最终确定选择水磨钻施工工艺进行施工。

1工程概况

某桥梁工程项目位于某景区当中，设计通车速度为60km/h，使用年限按照特大桥100年设计。根据本工程的设计图纸以及现场勘察来看，整个工程的右幅8#桥、左幅9#桥、左幅10#桥、人非栈桥、桩板墙以及桩基都位于该景区的河道当中，且本桥梁工程线路所经地带以剥蚀性丘陵地貌为主，次为河流侵蚀堆积阶地地貌，地势总体呈北高南低的特点，地形地貌起伏不平，地质条件较为复杂。

2施工难点及施工工艺选择

2.1施工难点

由于本桥梁工程的新建主线桥梁、人非栈桥及桩板墙基础设计为桩基础，为保护桥梁工程沿线景观山体及河流的生态环境，在进行施工过程中存在以下难点：

（1）桩基全部位于景区的溪谷内，汇水面积比较大，且很容易受到季节性降雨的影响。同时本工程的桥位及施工便道均位于深沟内，场地相对狭窄，导致基础作业较为困难。

3复杂地质条件下的钻孔灌注桩技术应用

3.1施工流程

本工程采用的水磨钻主要由水磨钻机和水磨钻筒两部分组成，一个水磨钻机配备3~5个水磨钻筒，且每个水磨钻筒上均配备了10个刀头。本工程的水磨钻筒外径为15cm，

收稿日期：2019-05-15

作者简介：舒建平（1981—），男（苗族），湖南沅陵人，工程师，主要从事公路桥梁施工与管理工作。

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总509期

2019年第23期（8月中）

内径为13cm，壁厚度为1cm，高度为60cm，一个循环可钻30~50cm左右。本工程的施工流程如图1所示。

用间隔距离为15cm的φ8箍筋进行固定。锁口处应高出原地面100cm，以防止挖孔过程中杂物或水进入桩孔。

（2）孔口围护。采用2.5m×2.5m的正方形钢筋网对所有已经开孔的桩基进行围护，以避免意外跌落导致安全事故的发生。3.3水磨钻施工

由于本工程的8~10#桥全桥桩基均位于溪河床沟谷中且临近山体悬崖峭壁，因此在正式施工之前，为了避免作业过程中出现高空石块坠落，需要在孔口搭设防护棚架，然后再进行水磨钻施工。

（1）钻取四周岩石。根据桩径加上15cm护壁厚度为半径的圆周线布置取芯点，取芯直径为150mm，取芯圆与锁口内壁以及取芯圆之间相切，连续两个取芯圆之间相交20mm依次钻取外周的岩芯，一次取出的岩芯高约300~500mm，将外周岩芯取完后桩芯岩体外围便形成一个环形临空面。

（2）钻取中间岩石。在进行中间岩石钻取作业时，沿桩半径钻取岩芯，将桩芯岩体分成4~6等份，每份占桩芯岩体的1/6~1/4。

（3）桩孔修正。通过锁口护壁在桩孔内标出设计桩中心，检查桩基底部偏位情况，并及时采取有效措施进行纠偏。确保桩孔合格后，标出下一个循环外周水钻挖孔取芯位置，并进入下一循环的挖孔桩施工。

（4）护壁施工。由于本工程桥梁桩基多数位于溪河道中，根据地勘报告揭示地质情况为漂石或碎石层+石英砂岩，地下水丰富，水磨钻施工进入完整岩层前需修筑护壁（如图2所示）。

图1水磨钻钻孔灌注桩施工工艺流程图

3.2浇筑锁口

（1）锁口施工。在挖孔施工之前，首先应当沿桩孔四周开挖并浇筑厚度为50cm的C30钢筋混凝土锁口，并在其内部设置Φ12的主筋，主筋之间的间隔距离约为20cm；采

D+10cm

不小于设计桩径D

图2人工挖孔护壁示意图（单位：m）

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3.4出渣及验孔

（1）出渣。本工程采用人工装渣、电动出渣的方式进行渣土的清运。一次单循环施工作业结束后，将水钻钻出的岩芯进行依次出渣，出渣从桩孔的一侧进行，然后插入钢楔，击打钢楔分裂岩石后再进行一次出渣。

（2）验孔。待钻孔至设计标高后，应对钻孔进行验收，首先需要检查孔口的孔径，然后使用垂线、钢尺检查倾斜度及孔深，要求孔径和孔深不小于设计值，倾斜度小于0.5%，检验允许偏差如下表1、表2所示。

表1孔位允许偏差

序号项目允许偏差检验方法检验数量1孔位中心50mm施工单位全部检

2倾斜度

0.5%测量检查

查

表2灌注桩的平面位置和垂直度的允许偏差

桩径垂直度桩位允许偏差/mm

成孔方法

允许允许偏偏差1~3根、条形桩基沿中心/mm差（％）

垂直轴线方向和群条形桩基沿线方向和群桩基桩基础的边桩

础的中间桩

混凝土人工护壁±50<0.550150挖孔桩

长钢套管护壁

±20

<1

100

200

3.5钢筋笼安装

将提前预制好的钢筋笼运输至施工区域，并采用吊机将其吊入孔中，主筋接长采用直螺纹套筒连接。钢筋笼起吊时，为避免钢筋笼出现变形塌腰等问题，可以采用槽钢制成扁担梁以提高整个钢筋笼的刚度。同时为了避免混凝土浇筑过程中钢筋笼上浮，在钢筋笼顶端焊接4根16mm的钢筋吊环，固定于井口枕木架上。3.6混凝土浇筑前的准备

（1）在混凝土浇筑之前，需要对孔底沉渣厚度进行复测，一旦超过了设计要求，需要对钻孔进行二次清孔，直到其沉渣厚度满足设计要求，才能进行混凝土的浇筑施工。

（2）混凝土数量计算。首批灌注混凝土的数量应满足导管首次埋深（≥1.0m）和填充导管底部的需要，所需混凝土数量按下式计算：

V≥πD2(H1+H2)+πd2

h1（1式中：V为灌注首批混凝土所需数量（44）

m3）；D为桩孔直

径（m）；H1为孔底至导管底端间距，一般为0.4m；H2为导管初次埋置深度（m）；d为导管内径（m）；h1为桩孔内混凝土达到埋置深度H2时，导管内混凝土柱平衡导管外m），即：

h1=HWγW

γ（2）

c式中：HW为灌注首批混凝土面到桩孔内泥浆面的距离；

γW为泥浆容重1.2；γc为混凝土容重2.4。

通过以上计算，D1.8m桩首批灌注混凝土数量要求不得

交通世界TRANSPOWORLD小于4.0m3，D2.2m桩首批灌注混凝土数量要求不得小于6.0m3，D1.2m桩不得小于2.2m3，D1.5m桩不得小于3.5m3。3.7导管配置

（1）导管规格。本工程的混凝土灌注导管采用Q235无缝钢管，接头形式为快速螺纹接头，为了提高导管的密封性能，在导管接头处增设2道密封圈。

（2）导管试压。导管进场后，需要对其规格、尺寸、质量进行检查，并进行水密、承压试验、接头抗拉试验。试验压力不少于灌注混凝土导管可能承受的最大压力的1.3倍。试压方法是把拼装好的导管先灌满水，两端封闭，一端焊接水管接头，另一端焊接气压接头，并与气压泵管相接，启动气压泵，当气压泵的压力表压力达到导管承受的计算压力时，要求稳压10min后接头及接缝处不渗漏。3.8水下混凝土浇筑

（1）导管压水。本工程计划采用砍球法进行导管压水。压水前现场检测混凝土外观和坍落度等指标，检测合格方可使用。浇筑过程中需要现场取样，制作混凝土试块。如图3所示，首先将首批混凝土泵送到储料斗后，将小料斗注满混凝土，切断悬挂隔水栓的铁丝，混凝土顺导管

下放，同时打开储料斗的阀门放料。待首批混凝土灌入孔底后，立即测量孔内混凝土顶面高度，计算出导管埋置深度，同时检查导管是否漏水，符合要求后，即可正常灌注。

大料斗

闸门

小料斗

导管卡板

地面线

灌注导管

钢护筒

图3混凝土浇筑示意图

（2）正常灌注。混凝土灌注过程中导管埋深一般控制在2~6m左右，任何时候不能将导管底口拔出混凝土面，灌注过程中安排两个人实时对混凝土顶面高度进行量测，量测结果相互校核，同时核对混凝土浇筑方量，计算混凝土理论上升高度，以混凝土面的量测结果计算导管埋深，作为导管提升、拆管的依据。

4结语

桥梁工程在施工过程中，经常遇到一些复杂地基，钻

（下转第114页）

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（或泥浆）压力所需的高度（总509期

2019年第23期（8月中）

序为：试顶→调整→挖运土→顶进→换顶铁→测量校正，具体操作如下。

（1）试顶

在开始顶进施工之前要首先对其进行试顶，通过这种操作可以检测各个设备是否能够正常工作，防止在使用的过程中出现故障，从而影响正常的施工，试顶要综合考虑以下问题，首先要检查其受到的顶力，对该顶力进行检测，看其是否均匀受力，还要检查后背等，看其是否正常，试顶是为了测试各设备是否可以正常施工，在试顶时要使得框架和滑板分开，当要进行顶进时，需要较大的压力，因此需要不断对油泵进行加压，单独一次压力上升以后要使其保持10min，然后再进行第二次加压，同时在加压过程中要注意检查设备是否完好，对于有裂缝的需要及时采取补救措施。

（2）顶进

试顶结束后，各环节没有发现问题，就可以进行正式的顶进，顶进是框架桥施工过程中的重要环节，如果施工中一个顶程完成以后，则需要使用高压油泵，借助高压油泵的压力实现顶进，这其中需要一个传力设备，该设备的主要是借助反推力，实现推动框架前进的目的。在顶进中，要考虑到以下几个方面：首先是箱体的起动，刚开始是直接空顶，在这个阶段要注意其方向，箱体顶进的方向要精确，防止其出现偏差。要保证箱体是按照正确的方向顶进的，当箱体入土以后，使其入土部分大约为整体长度的1/2，这个时候是其孔道定型时期，这个时期要保证其水平高差，将其控制在合理的范围，另外要注意其中线偏移情况。顶进的过程中要做好其检测工作，如果在检测过程中发现其有偏差，应该及时进行纠正，保证其顶进方向的准确性，在放置顶铁的时候要注意保持其一致性，顶柱也要保持一致性，一致性主要包括三个方面，即其轴线保持一致，要保证二者的搭配一致，还有就是其位置要一致，在设置顶柱的时候要保证其稳定性，为此可以相隔4m设置

一个横柱。在顶进的过程中，要做好各项数据的检测，还要做好其记录工作，对于千斤顶的顶力大小以及顶进的时间等要做好检测，检测的目的是为下次的顶进提供参考。在顶进过程中，要采取人工挖土的措施，人工挖土便于控制其开挖的距离，每一次开挖的尺寸应该保证在30~40cm，不能超出这个范围。

4结语

框架桥可以促进交通网络的进一步完善，这种桥使用年限相对较长，在如今的桥梁建设施工中应用较为广泛。在框架桥的施工过程中要严格按照施工方法以及相关的标准施工，以促进工程质量的提升。

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（编辑：曹艳华）

（上接第111页）

孔灌注桩技术适用于地下水位较高等复杂地质条件，且具有施工速度快、施工成本低等优势，在桥梁建设中应用广泛。本文通过对比不同的施工技术，最终选择了水磨钻施工工艺进行了施工，并在施工过程中严格把控施工质量，在确保钻孔灌注桩施工质量的同时，也避免了周围环境受到污染。因此，相关工作者应重视钻孔灌注桩施工技术的研究，提高施工工艺，确保桥梁工程的施工质量。

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（编辑：曹艳华）

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