市政桥梁工程中旋挖钻孔灌注桩施工技术的实践探索

引言：作为城市公共基础设施的重要组成部分之一，市政桥梁对改善居民生活交通便利和提升城市经济发展水平等多方面产生重要影响。而在桥梁工程施工过程中，桩基础工程是实现桥梁质量管控的一道重要的分部工程。那么，桩基础工程的成桩工艺就成为了十分重要的问题了。下面我们就以旋挖钻孔灌注桩作为桥梁工程的桩基础工程，详谈在旋挖钻孔灌注桩施工过程中，如何对各个施工环节中的施工工艺把控，以及桩身内部缺陷和桩底沉渣厚度过厚等一系列的质量问题的解决办法。

1. 钻孔灌注桩施工技术的具体应用流程

1.1 施工准备

1.1.1 在施工前期，应清除地表杂物、植被，整平场地。对于软弱地基，需进行换填、压实或铺设碎石垫层，必要时浇筑混凝土垫层进行硬化，确保钻机行走和作业的稳定性，防止钻机倾斜。

1.1.2 设置排水沟，防止积水浸泡桩孔。

1.1.3 测量放样。根据设计图纸，使用全站仪等精确定位桩位中心点。在桩位中心点打入木桩或钢筋作为标记。设置护桩（十字交叉或矩形），用于校核护筒埋设和钻机对中的准确性。

1.1.4 桩位复核。施工前必须由测量人员复核桩位坐标和标高，确保无误。

1.1.5 然后根据当前市政桥梁施工项目的实际需求，结合现场施工地理环境，选择合理的成孔工艺和方法。如：泥浆护壁法或干作业法成孔。

1.2 埋设钻孔灌注桩钢护筒

护筒埋设作业的应用要点为：施工人员在挖孔施工作业正式开展前使用以全站仪为主的高精度测量仪器进行放样定位，使用十字线确定好钢护筒的圆心所在位置，并用木桩和钢钉在所计算的坐标位置上做好标记，然后使用符合要求钢板制成的护筒进行埋设并加强筋和吊环在顶部的焊接效果。护筒的实际埋深应根据施工现场所处地质条件和地质情况来确定，一般为3-5m，且其平面中心位置偏差不得大于 50mm ，垂直度偏差不得大于自身长度的 1%^[1] 。

1.3 钻进施工

钻进过程中，需要将每回进尺深度控制在 60cm 左右。为了确保护筒保持完全垂直状态完成埋设，在此过程中还要使用以水平尺为主的测量工具进行检验并适当调整护筒的现有位置，使其圆心与现有钻孔中心点保持完全重合，同时注意调整钻杆的垂直度，保证钻头始终对准桩位中心位置并定期对泥浆护壁进行补充工作与粘土回填作业。

1.4 混凝土灌注施工灌注技术的应用流程如下：

首先，需要使用导浆管对钻孔进行水泥砂浆灌入，使灌注的水泥砂浆深度能够确保其与周围土体充分接触并形成一个紧密的结构体系；其次，施工人员应在预埋钢管的相应位置上放置好钢套箱，在钢套箱位置固定后盖上盖板；最后，在套筒内注入一定量的水并使用压杆将其下压至钢导管内液位以下，保证经过处理的水泥浆液能够从顶部喷出，直至套管底部完全充满土层且整个地层间隙都被水泥浆液填充，由此完成灌注工作。

需要注意的是，由于钻孔灌注桩施工所使用的技术工艺形式较为复杂，且市政桥梁的整体施工周期较长，因此施工人员需要控制注浆量和浆液流速，以保证最终灌浆效果。

2. 常见于道路桥梁钻孔灌注桩施工中的问题分析

2.1 桩孔倾斜

桩孔倾斜是市政桥梁在钻孔灌注桩施工中常见的问题之一，该问题的出现会影响桩身整体受力的均匀程度和承载力，不仅可能因钢筋笼无法顺利下放而延缓整体施工进度，严重时还会导致道路桥梁在后续投入正式使用过程中出现不均匀沉降和表面裂缝。

若在实际施工过程中并未对钻机进行水平校准，或是施工现场地面平整度和压实程度不够，由此所导致的地表不均匀沉降会使钻机在使用过程中发生倾斜问题，钻机一侧支撑点的持续下沉使得钻杆逐渐偏离原有垂直方向，再加上钻机架的不均匀形变和水上钻孔平台基底座的不稳固程度加剧，钻孔倾斜问题时有发生。

2.2 缩孔

引发缩孔现象出现的原因较多，若在实际钻进速度过程中并未合理控制好钻进速度，泥浆护壁形成所需时间较长，无法及时对孔壁起到有效的支撑和保护作用，土压力的持续作用会使孔壁在缺少保护结构的状态下发生形变，进而导致缩孔问题。另外，若在砂层或粉土层中以过快的钻进速度开展施工作业，则土层颗粒之间的现有粘结力无法抵御由快速钻进所带来的作用力，此时孔壁坍塌和缩孔问题更为突出 [2]。

另外，由于钻进的不断深入，钻头会与土层和岩石之间产生长时间的强烈摩擦，当钻头磨损到一定程度后，所钻出的孔径会随其因磨损带来的直径减小而减小，因此如果未在施工过程中及时更换钻头或调整钻进参数，则势必会出现缩孔问题。

2.3 钢筋笼下沉

钢筋笼下沉会削弱桩身的自身承载能力，导致其无法满足市政桥梁上部结构的实际荷载要求。比如，若在道路桥梁钻孔灌注桩的施工过程中未选用合适的方式固定钢筋笼，则钢筋笼会在混凝土浇筑过程中受到较强冲击力和浮力作用，由此所导致的焊点脱落等问题会使钢筋笼在失去固定支撑结构的状态下发生下沉。不仅如此，若所作用地面土体的自身压缩性较大，且在钻孔作业完成后并未及时对桩柱底进行彻底清理，则混凝土在实际浇筑过程中，很可能会因土体挤压形变而将作用力传递给钢筋笼，由此引发钢筋笼下沉。

3. 市政桥梁工程中钻孔灌注桩施工的管理策略

3.1 孔壁稳定性控制

一是要在钻进过程中定期追踪钻进进度、现有工作地质条件、泥浆的液面高度。不仅要在易坍塌地层采取增加护筒埋深等方式，还要保证泥浆液面高度始终高于地下水位，防止地下水渗入孔内造成孔壁失稳；二是对已经出现局部坍塌或缩径现象的位置，进行以泥浆性能调整、投放黏土球等为主的措施及时修复。

3.2 混凝土浇筑质量控制

首先要对施工用混凝土原材料进行质量把控，确保水泥、砂石等施工材料符合建筑设计要求；其次，要对砂石和水泥的配比进行精确，根据实际工程要求和施工现场环境因素确定合适的水灰比、含沙率等参数；再次，需要在浇筑前进行混凝土坍落度性能测试，并在实际浇筑过程中控制好浇筑速度和导管埋深程度；最后，为保证桩顶混凝土的质量，当混凝土浇筑接近桩顶时，施工人员可以适当增加超灌高度。另外，施工人员还可以借助无人机等先进设备与相关技术手段，加强对混凝土浇筑和连续灌注施工的质量监控，以保证混凝土离析等问题能够被及时发现和控制[3]。

3.3 钢筋笼施工中的质量控制

钢筋笼制作的工艺流程主要包括原材料质量检验、钢筋切断、钢筋弯曲成型、焊接绑扎以及钢筋笼整体组装几个部分，每一环节的质量控制要点与手段均有不同之处。

具体来说，在原材料质量检验环节中，施工人员和技术人员应严格按照国家有关施工标准和该市政桥梁工程的具体设计要求对钢筋进行性能与质量检验，以确保钢筋屈服强度和抗拉强度符合施工标准；在钢筋切断施工作业中，施工人员除了要正确使用切断机和其他辅助机械设备将钢筋切断成数个长度满足设计要求的钢筋段以外，还应保证切断面的光滑平整并对切断面的裂纹和毛刺状况进行处理；在钢筋的弯曲成型施工中，施工人员应正确操作钢筋弯曲机，按照施工设计要求对多段钢筋进行不同程度上的弯曲作业，以确保钢筋弯曲角度和半径能够满足市政桥梁施工所需。

3.4 灌注桩检测方法

低应变检测是通过在桩顶施加地震信号的方式，在判断桩身是否存在夹泥断裂等缺陷；超声波检测是通过向安放在桩身内的声测管注入耦合剂并向其发出超声波的方式，判断超声波信号接收时间和波幅变化，以此来检测桩身内部是否存在空洞离析等缺陷；静载荷实验是通过在桩顶施加竖向压力载荷来测量桩顶的实际沉降量，并通过计算沉降量与荷载之间的关系来确定单桩的竖向极限承载力。

4 钻孔灌注桩关键技术控制要点

4.1 复杂地质应对措施

在复杂地质环境中，如遇到软土、流沙、卵石层、硬岩交替等复杂地层，必须采取更为精细和灵活的技术手段，以确保施工质量和安全。对于软土和流沙层，这些地层稳定性差，易发生孔壁坍塌。应对措施包括：首先，加强泥浆护壁作用，通过调整泥浆的配比，增加其粘度和比重，以形成更为稳定的孔壁泥皮；其次，采用慢速钻进，减少钻进过程中的振动和冲击，防止孔壁坍塌；此外，还可考虑在孔壁周围注入固化剂或水泥浆，增强孔壁稳定性。在遇到卵石层或硬岩交替地层时，钻进难度较大，易损坏钻头。对此，需根据地层情况选择合适的钻头类型，如采用镶齿钻头或牙轮钻头，以提高钻进效率并减少钻头磨损。同时，控制钻进速度和进尺量，避免过快钻进导致钻头过热或损坏。在钻进过程中，还应密切关注钻机的负荷变化，及时调整钻进参数，确保施工顺利进行。

4.2 质量控制核心环节

4.2.1 混凝土性能

混凝土的性能对钻孔灌注桩的承载能力和耐久性具有重要影响，为了确保混凝土的质量，必须严格控制其坍落度和初凝时间。坍落度是衡量混凝土流动性的重要指标。对于钻孔灌注桩来说，适宜的坍落度应控制在 180～220mm 之间。过低的坍落度可能导致混凝土灌注不顺畅，出现堵管等问题；而过高的坍落度则可能导致混凝土离析、泌水等质量问题。初凝时间是混凝土性能的另一重要指标，为了确保混凝土在灌注过程中能够均匀上升并排出孔内空气和泥浆，初凝时间应大于 6 小时 [4]。同时，过长的初凝时间也可能导致混凝土强度降低等问题，因此应根据实际情况进行适当调整。

4.2.2 断桩预防

断桩是钻孔灌注桩施工中常见的质量问题，对桩身承载能力和耐久性具有严重影响。为了预防断桩的发生，必须严格控制导管埋深和灌注速度。在灌注过程中，施工人员应确保导管底口始终埋入混凝土中一定深度（一般控制在2 ～6m 之间）。过浅的埋深可能导致混凝土与孔壁之间的摩擦力不足，出现夹泥或断桩等问题；而过深的埋深则可能增加灌注难度和成本。在灌注过程中，应确保混凝土连续、均匀地上升，避免出现中断或停顿现象。同时，还应密切关注混凝土面上升速度和导管埋深变化，及时调整灌注速度和导管位置，以确保灌注质量。

5. 实际施工案例分析

以某地市政桥梁工程为例，该桥梁全长约 0.8km ，主桥和引桥分别采用连续梁桥和简支梁桥的整体结构，整体施工工程包括桥梁主体、引道、互通立交等配套基础设施，以及钻孔灌注桩、系梁承台和墩柱的等基础施工内容。该项目工程在钻孔灌注桩施工的实际应用中，采取了多种具有针对性的施工管理策略，取得了较为不错的施工成效 [5]。

具体来说，在孔壁稳定性控制方面，施工人员通过对施工现场地质条件和地理环境的前期调查，合理选择所使用机械设备类型和钻孔方法，并及时对施工中出现的孔壁失稳问题采取相应补救措施，比如控制钻孔行进速度和作用力等。在混凝土浇筑方面，施工人员既在施工前根据设计要求确定好水泥、石、砂、水等原料的用量和配比，按照配合比进行配料来增强混凝土强度、和易性、耐久性，又在施工正式开展前对所使用导管进行水密承压和接头抗拉强度试验，在使用稳固架对导管进行安装与支撑固定后，将导管底部与孔底之间的距离控制在 300mm 左右，以保证导管的封密性和连接牢固程度可承受灌注混凝土施工时所产生的最大内压力，同时还在实际灌注与混凝土浇筑过程中根据桩径、桩长和所配制混凝土的流动性来控制混凝土浇筑速度，并通过在导管底部设置缓冲装置等方法削弱混凝土对钢筋笼的冲击压力，使得单桩的竖向抗压承载力特征值达到设计规定要求范围内，规避了孔壁坍塌和混凝土浇筑质量问题，保障了整体桥梁结构的安全性和稳定性。

总结 综上所述，钻孔灌注桩施工技术作为市政桥梁工程中的重要环节，其施工质量直接关系到桥梁的安全性和耐久性。通过本文的探讨，可以看出，钻孔灌注桩施工技术在不断发展和完善，但仍需在实际施工中注重细节，严格控制施工质量。未来，随着科技的进步和施工工艺的不断创新，钻孔灌注桩施工技术将更加高效、环保，为市政桥梁工程的建设提供更加坚实的基础保障。希望本文的探讨能为相关工程技术人员提供参考，推动钻孔灌注桩施工技术的进一步优化与应用。

参考文献：

[1] 陈振宇 . 市政桥梁工程旋挖钻孔灌注桩施工技术研究 [J]. 中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 ,2024(10):0077-0080.

[2] 张小燕 . 市政桥梁工程旋挖钻孔灌注桩施工技术 [J]. 中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 ,2024(11):129-132.

[3] 王贺 . 探讨市政桥梁工程中的旋挖钻孔灌注桩施工技术 [J]. 中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 ,2024(11):118-121.

[4] 李默言 . 浅析旋挖钻孔灌注桩施工技术及质量控制 [J]. 散装水泥，2024，(06):80-82+85.

[5] 黄明强 . 桥梁桩基施工中旋挖钻孔灌注桩工艺的优化分析 [J]. 汽车周刊，2025，(01):150-152.

[6] 康扬 . 旋挖钻孔灌注桩后注浆施工技术 [J]. 砖瓦，2024，(11):171-173.