公路桥梁钻孔灌注桩设计与施工要点研究

公路桥梁钻孔灌注桩设计与施工要点研究

李国桢

中国建筑第八工程局有限公司  陕西西安 710000

摘要：钻孔灌注桩具有施工简便、承载力强、噪声低、污染少、施工干扰小等优点，在公路桥梁建设中得到了大规模应用。该技术能够在各种地质条件下提供可靠的基础支撑，通过灵活的施工参数调整适应不同的地质环境，同时减少对环境的破坏和污染。文章重点对公路桥梁钻孔灌注桩的设计要点进行了分析，并对施工流程及质量控制进行了详细的论述。

关键词：道路桥梁；钻孔灌注桩；设计施工

中图分类号：U416    文献标识码：A

引言

钻孔灌注桩主要通过机械钻进形成钻孔，利用泥浆循环清除孔内钻渣，并在钻孔内设置钢筋笼、灌注混凝土，从而形成桩基，由桩侧土体提供的摩阻力及桩端持力层提供的端阻力形成单桩竖向承载力，是公路桥梁建设中最常用的一种基础形式。其设计控制要素多，施工工序较为复杂，质量控制难度较大，任何环节控制不当，均会影响桩基作为桥梁基础的使用功能。为此，该文从钻孔灌注的设计要点、施工控制等方面，系统的对公路桥梁工程中钻孔灌注桩的应用进行了详细的论述，对提升公路桥梁桩基施工质量具有重要意义。

1 桩基分类及选型

桩基作为建筑工程最常用的一种深基础形式，从不同的方面有多种分类方式。其中，按成孔工艺上主要分为：钻孔灌注桩、挖孔灌注桩、振冲成孔灌注桩等；按桩对土体的影响程度分为：挤土桩、部分挤土桩、非挤土桩等；按承载性状分为：摩擦桩、端承桩等；按桩身材料分为：钢筋混凝土桩、钢桩等。而钻孔灌注桩最为一种非挤土钢筋混凝土桩基，由于其承载力强、施工简便、噪声低、污染少、施工干扰小等优点，在公路桥梁建设中得到了大规模应用。

2 钻孔灌注桩设计要点

2.1 工程地质、水文地质勘察

桩基设计前，首先需要在桥址区开展工程地质及水文地质勘察工作，通过现场踏勘、地质调绘、走访、资料收集、钻探、取样、原位测试、试验室试验等方法，对桥址区的工程地质、水文地质进行详细的勘察，为桩基设计提包括土层分界、各土层厚度、各土层的承载力、密实状态、含水量、基本性状、粘聚力、内摩擦角、侧摩阻力标准值、端阻力标准值、地下水对钢筋及混凝土的腐蚀性、土壤对钢筋及混凝土的腐蚀性等一些列工程地质参数，同时通过水文计算确定桥址区的设计洪水位、流速、流量、一般冲刷深度、局部冲刷深度等水文地质参数，进而为桩基的设计及验算提供详细、准确的设计依据。

2.2 桩基础布置方案

（1）桩径桩长选择：排桩桩径的选择首先需要根据桥梁高度与所拟定的墩柱形式、直径相匹配，其次钻孔灌注桩的桩长和桩径是相互制约的，在选择时应综合考虑土层性质、地质条件、嵌固条件、桩土相互作用、桩径比、压屈失稳等因素，以最大程度发挥桩基的承载能力，同时确保基桩自身的强度及稳定性。

（2）桩间距和布置形式：公路桥梁钻孔灌注桩的桩基础间距不宜过大或过小。桩间距过小，桩基施工困难，且在桩基间挤土效应和群桩效应的影响下，承载力难以充分发挥；桩间距过大，为达到设计承载力，需增加桩基承台面积和工程量，造成工程造价大幅提升。根据《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG3362—2019），钻孔灌注桩设计中心距应不小于2.5倍桩径，钻孔扩底灌注桩的中心距应不小于Max（1.5倍扩底直径，扩底直径加1m），以确保桩侧土能够为基桩提供有效的侧摩阻力。

（3）持力层选择：公路桥梁桩端持力层选择时先要考虑上部荷载大小、沉降变形要求，再考虑施工可行性及经济性。钻孔灌注桩持力层一般应选择强度高、压缩性低的坚硬岩土层，以提高桩基承载力，减小桩基变形。同时需要确保持力层厚度并对软弱下卧层进行承载力及沉降验算，确保桩基承载力及沉降变形满足现行规范相关要求。

2.3 基桩承载力验算

基桩竖向承载力分为单桩竖向承载力验算和桩身承载力验算两部分。其中单桩竖向承载力验算，首先需要根据桥位处的地形、水文计算结果（局部冲刷深度）及拟定的桩顶标高确定桩顶无效桩长，然后根据地勘报告所提供的的岩土参数（桩侧土层侧摩阻力标准值及端阻力标准值）对桩基承载力进行验算，确保单桩竖向承载力满足设计要求。同时，对于受压的桩基础，应对桩身强度进行验算，以保证桩身强度及稳定性满足现行设计规范的要求。

2.4桩基耐久性设计

应根据桥址区的环境类别、环境作用等级、勘察报告中所提供的的土壤对钢筋及混凝土的腐蚀性以及地下水对钢筋及混凝土的腐蚀性，按照现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》及《公路工程混凝土结构耐久性设计规范》对基桩混凝土保护层厚度、桩身混凝土强度、桩身混凝土抗腐蚀性、桩身钢筋防腐措施等进行针对性设计，确保桩身耐久性满足现行规范要求。

3 钻孔灌注桩施工控制

3.1 准备工作

钻孔灌注桩施工前，施工单位应了解到工程项目所在的地质情况、气候状况等，明确整个桩基础工程的施工设计与具体规范，为后期各类工作的开展提供依据，避免设计不合理而引发的施工问题。施工现场中需要全面了解到当地环境及区域范围内的管道管线等，并应对各类地下物体及危险建筑等进行预先调查，同时还应对桩体所在位置进行检测，通过测量放线工作来确保每一个桩体的位置准确，如有需要则提前开展混凝土配合比试验、泥浆适配试验等，避免开工后出现泥浆浓度不匹配问题，导致对施工效率与质量造成不利影响，且还需要根据工程地质情况适当选择添加剂，如黏土、水等，确保泥浆与工程相匹配。

3.2 钢筋笼施工

（1）钢筋笼在钢筋加工区分节段制作，并采用吊装设备吊运至钻孔区域。钢筋笼加工时，应根据图纸及相关标准执行，保证主筋和箍筋布置间距、数量满足要求；主筋连接时，采用双面焊接连接，搭接长度至少为10d。

（2）钢筋笼安装前，应按照规范要求在其外侧设置混凝土垫块，保证保护层厚度满足要求，垫块应用扎丝绑扎牢固，避免掉落；同时，应在钢筋笼顶部焊接吊环，方便后续吊运；钢筋笼加工成型后，应对其质量实施全面检查，保证直径、长度、垂直度等各项指标满足设计要求。

3.3 水下灌注混凝土

首先，制定合适的施工方案，包括混凝土配合比、输送方式和泵送设备的选择，确保选用合适的泵送设备，如水下泵车或水下管道输送设备，并进行管道安装，确保输送系统牢固可靠。其次，在混凝土配合比设计中，需要考虑水下环境下的流动性和坍落度，可能需要加入减水剂和调整砂石比例。抗凝剂的加入可延缓混凝土的凝结时间和提高抗冲刷性能。此外，泵送混凝土时，操作人员需熟悉泵送设备的使用方法，控制泵送速度和混凝土的均匀性，避免发生分层或堵塞。混凝土的浇注过程需要控制泵送速度，确保混凝土能够顺利地充实到钻孔孔道内，并与周围土层紧密结合。最后，进行混凝土浇筑成桩的工作。确保混凝土充实度和密实性，避免空洞和缺陷的产生。对浇注完成的混凝土进行质量检查，以确保施工质量符合设计要求。

3 结束语

综合上述，为有效提升钻孔灌注桩设计及施工质量，保证桥梁工程使用安全，实际设计、施工过程中，应根据工程实际地质状况，合理选择桩径、验算桩长、明确耐久性设计措施、可选选择成孔方式，并合理选用施工机械、材料，确保满足实际施工需求。同时，应科学做好场地平整、测量定位、泥浆制备、护筒安装等各项施工准备工作，为钻孔施工提供有利条件。钻孔过程中，根据地层变化，合理调节泥浆用量，防止出现塌孔现象；严格控制清孔、钢筋笼安装、水下混凝土灌注等环节，确保严格按照规范要求作业，保证成桩质量。此外，还应科学强化施工质量、安全、环保控制，从而有效提升项目建设的综合效益。

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