市政道路桥梁工程钻孔灌注桩施工技术的探讨

引言

随着城市化进程加速，市政道路桥梁工程逐步向复杂地质条件及大跨度结构发展。钻孔灌注桩因其承载力高、适应性强的特点，成为桥梁基础的首选形式。然而，施工过程中易受地层变化、机械参数匹配度、人为操作等因素影响，导致坍孔、偏斜、断桩等质量问题。这些质量问题不仅会影响工程的进度和成本，还可能对桥梁的安全性和耐久性造成严重威胁。因此，如何提升钻孔灌注桩技术的标准化水平，确保施工质量，成为当前市政道路桥梁工程领域的重要研究课题。本文基于近年技术研究成果，从施工流程优化、关键参数控制、质量风险防控等方面展开探讨，旨在提升钻孔灌注桩技术的标准化水平。

一、施工工艺流程及技术要点

1. 场地准备与测量放样

施工前需完成“ 三通一平” ，即通路、通水、通电和平整场地，这是确保施工顺利进行的基础条件。彻底清除地下障碍物，防止其在后续施工中对钻进过程造成干扰。采用全站仪进行桩位三次复核：首次定位后采用十字交叉法确定护筒位置，这种方法能够较为精确地确定护筒的位置，保证后续施工的准确性；二次校核护筒埋设精度，确保护筒的埋设符合设计要求；成孔前通过铅垂法验证钻机中心与桩位重合度，误差控制在 20mm 内。对于复杂地层，需预先触探地下障碍物，详细了解地下障碍物的分布情况和性质，避免钻进过程中因孤石、旧基础等引发偏斜。在触探过程中，可以采用多种探测方法相结合，如地质雷达、钻探等，以提高探测结果的准确性。

2. 护筒埋设与泥浆制备

护筒内径宜大于桩径 20-40mm ，这样可以为桩身施工提供足够的空间。埋设深度根据土层稳定性确定，粉砂层需埋入稳定地层 ≥1.5m ，垂直度偏差 ≤1‰ 。护筒的正确埋设对于保证孔壁的稳定性和桩位的准确性至关重要。泥浆采用膨润土与化学添加剂调制，黏度控制在19 - 28s，含砂率＜4‰ 。泥浆的性能直接影响到成孔的质量和效率，合适的黏度和含砂率能够有效地悬浮钻渣、保护孔壁。循环系统设置沉淀池与净化装置，实时监测泥浆比重（ 1.1-1.3g/cm³ ），确保泥浆的性能符合施工要求。通过对泥浆的实时监测和调整，可以及时发现泥浆性能的变化，并采取相应的措施进行处理。

3. 成孔施工与清孔

成孔过程采用跳钻顺序，间距 ≥4 倍桩径，防止串孔扰动。这种施工顺序可以减少相邻桩孔之间的相互影响，保证成孔质量。终孔后采用正循环或气举反循环清孔，沉渣厚度 ≤50mm ，泥浆比重降至 1.15 以下，确保桩端承载力。清孔是保证桩身质量的关键环节，通过清孔可以清除孔底的沉渣，提高桩端的承载能力。

4. 钢筋笼安装与混凝土灌注

钢筋笼分段制作，采用机械连接或焊接，以保证钢筋笼的连接强度和稳定性。保护层厚度通过定位筋控制（偏差± 10mm ），确保钢筋笼在孔内的位置准确。安装时垂直缓降，避免碰撞孔壁，防止孔壁坍塌。导管直径宜为桩径1/8 - 1/6，初灌量保证埋管深度 ≥1.0m ，连续灌注控制拔管速度，桩顶超灌高度 ≥0.8m 。混凝土灌注是成桩的最后一道工序，直接关系到桩身的质量。在灌注过程中，要严格控制灌注速度和拔管速度，确保混凝土的密实性和连续性。

二、质量控制关键技术

1. 垂直度控制

采用双参数监测系统：钻杆倾角传感器实时反馈偏斜数据，配合井径仪检测成孔垂直度（允许偏差 ≤1% ）。这种监测系统能够及时发现成孔过程中的垂直度偏差，并采取相应的措施进行纠正。大直径桩（ ≥2m ）需配置自动纠偏钻头，通过液压调整钻进轨迹。自动纠偏钻头可以根据监测系统反馈的数据，自动调整钻进方向，保证成孔的垂直度。

2. 复杂地层钻进优化

砂卵石层采用“ 低转速、高扭矩” 参数，配置牙轮钻头或嵌岩钻具，以提高钻进效率和质量。遇软弱夹层时注入高分子聚合物稳定液，防止缩径。高分子聚合物稳定液可以增加孔壁的稳定性，防止孔壁坍塌和缩径。针对岩溶地层，预注浆加固溶洞顶板，钻进过程采用钢护筒跟进至完整基岩面。预注浆可以提高溶洞顶板的强度和稳定性，钢护筒跟进可以防止孔壁坍塌，保证钻进的顺利进行。

3. 混凝土性能与灌注工艺

优化配合比设计：坍落度 180-220mm ，初凝时间 ≥6h ，掺入缓凝剂与增稠剂防止离析。合适的混凝土配合比能够保证混凝土的流动性和稳定性，防止混凝土在灌注过程中出现离析现象。采用北斗定位系统监控混凝土运输车轨迹，确保连续供应；导管埋深保持 2-6m ，利用声呐检测仪实时监测桩身完整性。北斗定位系统可以实时掌握混凝土运输车的位置和行驶状态，确保混凝土的连续供应。声呐检测仪可以检测桩身内部的缺陷，及时发现质量问题。

三、施工难点与对策

1. 大直径深桩垂直度保障

难点：桩长 >80m 时，钻杆挠曲与地层不均易导致偏斜。钻杆在长距离钻进过程中容易发生挠曲变形，地层的不均匀性也会对钻进方向产生影响。

对策：采用高刚度钻杆（径厚比 ≤25 ），每钻进 4-5m 进行垂直度校核，配合激光导向仪动态修正。高刚度钻杆可以减少钻杆的挠曲变形，垂直度校核和激光导向仪动态修正可以及时发现和纠正钻进过程中的偏斜问题。

2. 超长混凝土灌注连续性控制

难点： 350m³ 以上大体积混凝土易出现冷缝。大体积混凝土在灌注过程中，由于水化热的影响，容易出现温度裂缝，同时混凝土的供应和灌注速度也难以保证连续性。

对策：配置双套搅拌站与多导管同步灌注，灌注速度 ≥20m³/h ，温度监控系统维持入模温度 5-30^∘C 。双套搅拌站可以保证混凝土的连续供应，多导管同步灌注可以提高灌注速度，温度监控系统可以控制混凝土的入模温度，防止出现温度裂缝。

3. 高精度桩位放样

难点：市政桥梁桩群密集，相邻桩中心距误差需 ≤10mm 。桩群密集会增加桩位放样的难度，容易出现误差。

对策：采用北斗RTK 与全站仪联合定位，布设三级控制网，施工后通过三维激光扫描复测桩位。北斗RTK 与全站仪联合定位可以提高桩位放样的精度，三级控制网可以保证测量的准确性，三维激光扫描复测可以及时发现桩位的偏差并进行调整。

结论

钻孔灌注桩技术需结合工程地质特性与设备性能进行动态优化，通过标准化施工流程、智能化监测手段、精细化参数控制，可显著提升成桩质量。未来研究应聚焦于人工智能算法在偏斜预测、地连墙 - 桩复合基础等领域，以推动市政桥梁基础工程的数字化转型。人工智能算法可以对施工过程中的数据进行分析和处理，预测可能出现的问题，并提供相应的解决方案。地连墙 - 桩复合基础可以充分发挥地连墙和桩的优势，提高基础的承载能力和稳定性。

参考文献

1. 市政桥梁钻孔灌注桩施工工艺标准化研究, 《土木工程学报》, 2024.

2. 大直径深桩垂直度控制技术进展, 《岩土力学》, 2023.

3. 复杂地层钻孔灌注桩施工风险防控, 《施工技术》, 2022.

4. 基于北斗定位的桩基施工监测系统开发, 《测绘科学》, 2024.

5. 超长混凝土灌注桩温度场模拟与优化, 《建筑材料学报》, 2023.