摘要
随着国民经济的快速发展，高层建筑及桥梁工程日益的增多，桩基础的应用量随之增大。钻孔灌注桩是建筑物的基础结构型式之一，也是防治岩土体滑动、边坡支护和锚固建筑物的有效措施。因此钻孔灌注桩基础显得越来越重要，应用范围越来越广。基于此，本文以桥梁工程灌注桩施工技术的应用分析为论点，首先分析了钻孔灌注桩的特点与设计施工工艺，并进一步探究了钻孔灌注桩基础施工中的主要问题，主要探讨了包括孔壁坍陷问题及吊放钢筋笼可能出现的问题，最后结合案例提出了钻孔灌注桩质量问题的处理方法。
关键词：建筑工程；钻孔灌注桩；基础结构
一、研究背景和研究意义
（一）研究背景
在我国经济飞速发展的今天，我国的开发的建筑项目越来越多，因此，对桩基的使用越来越广泛。钻孔灌注桩是工程建设中最常用的地基形式，同时也是预防工程施工中出现的坍塌的重要手段。所以，桩基的重要性和使用的领域也日益广泛。基于此，本文对钻孔灌注桩施工主要问题展开了分析，并对其存在的问题制定出切实可行的措施，以期为钻孔灌注桩施工技术发展提供建议。
（二）研究意义
无论是在公路、桥梁、高楼大厦等领域，钻孔灌注桩因其诸多优点而受到普遍的重视和使用。根据不全面的数据统计，目前国内每年使用的桩数量庞大，而且还在不断增加；在桩基工程中，桩基的理论与施工技术、质量检验等方面都有了较大的发展。因此，全面系统的研究钻孔灌注桩在深基坑中的应用与技术，对于我国建筑行业无疑有着重要的现实意义。
二、钻孔灌注桩的特点及施工工艺
（一）钻孔灌注桩
钻孔灌注桩是一种深基础工程技术，它是通过在地面上钻孔，然后将钢筋和混凝土灌注到孔中（其施工流程如下，首先是按照设计完成钢筋笼的加工工作，之后降加工好的钢筋笼用起重机吊放至成型的钻孔中，然后将混凝土通过导管由下至上将钻孔灌注至设计桩长1米以上为置）形成的一种桩基。钻孔灌注桩通常用于建筑物、桥梁、码头、隧道等大型工程的基础中，以提供稳定的支撑和承载能力。钻孔灌注桩的直径和长度可以根据需要进行调整，以适应不同的地质条件和工程要求。
（二）钻孔灌注桩的功能特点
钻孔灌注桩是一种常用的地基处理方法，其主要功能特点如下：
（1）承载能力强：钻孔灌注桩的承载能力较强，可以承受较大的荷载，适用于建筑物、桥梁、隧道等大型工程的地基处理。
（2）抗震性能好：钻孔灌注桩的抗震性能较好，可以有效地减少地震对建筑物的影响，提高建筑物的安全性。
（3）适应性强：钻孔灌注桩适用于各种地质条件，可以在不同的地质环境下进行施工，如软土、淤泥、砂土、岩石等。
（4）施工方便：钻孔灌注桩的施工过程相对简单，可以在较短的时间内完成（如果与预制桩相比，灌注桩的时间较长），且对周围环境的影响较小。
（5）经济实用：钻孔灌注桩的造价相对较低（如果与预制桩相比，灌注桩的造价较高），可以在保证工程质量的前提下，降低工程成本。
总之，钻孔灌注桩具有承载能力强、抗震性能好、适应性强、施工方便、经济实用等功能特点，是一种常用的地基处理方法。
（三）钻孔灌注桩施工要点
1.施工工艺流程
钻孔灌注桩的施工过程一般包括以下几个步骤：
①钻孔：使用钻机在地面上钻出孔洞，孔洞的直径和深度根据设计要求进行调整。
②清洗孔洞：使用水泵或压缩空气将孔洞内的泥土和碎石清除干净，以确保孔洞内部干净。
③安装钢筋笼：将预先制作好的钢筋笼放入孔洞中，钢筋笼的长度和直径也根据设计要求进行调整。
④灌注混凝土：将混凝土通过导管从孔洞顶部倒入孔洞中，导管埋设深度至少2米，以确保混凝土充分填满孔洞。
⑤拔管：当混凝土灌注到一定深度后（导管埋设深度不大于6米），使用拔管机将钻孔管从孔洞中拔出。
其具体施工工艺如下：
桩位测放→护筒埋设→桩位复核→钻机就位→钻进成孔→清孔→成孔→验孔→安装钢筋笼→下导管→二次清孔→灌注水下混凝土→拆卸导管→成桩。
2.施工应注意的要点
桥梁钻孔灌注施工是一项复杂的工程，需要注意以下要点：
①施工前应进行现场勘察和设计，确定钻孔位置、孔径、深度和灌注混凝土的配合比等参数。
②钻孔施工应按照设计要求进行，保证孔径和深度的准确度和垂直度。
③钻孔过程中应注意安全，避免钻孔机械故障和人员伤害。
④钻孔完成后，应及时清理孔内杂物和水泥浆，保证孔内干燥和清洁。
⑤灌注混凝土应按照设计要求进行，保证混凝土的质量和均匀性。
⑥灌注混凝土时应注意控制灌注速度和压力，避免混凝土流失或孔内压力过大导致孔壁破裂。
⑦灌注完成后，应及时进行养护，保证混凝土的强度和耐久性。
⑧施工过程中应注意环境保护，避免对周围环境造成污染和破坏。
总之，桥梁钻孔灌注施工需要严格按照设计要求进行，注重安全和质量控制，保证施工质量和工程安全。
三、钻孔灌注桩施工中的主要问题
（一）孔洞塌陷问题
混凝土灌注桩作为一种受力结构，在基础工程施工中应用广泛。然而，在施工过程中，塌孔是常见的质量问题之一。这种现象会导致工程质量下降，甚至影响整个建筑物的稳定性。造成混凝土灌注桩施工过程中塌孔的主要原因有以下几个方面：
土层条件差：当灌注桩钻入地下深处时，如果遇到土层松软、泥沼地带、含水量高等条件的地区，这些因素会导致土壤承载力降低，从而引起灌注桩塌孔。
施工操作不当：在施工过程中，如果灌注桩钻孔或灌注速度过快，或者操作人员没有按照设计要求进行施工，很容易出现灌注桩内部留有空隙或错位。这些问题都有可能导致灌注桩塌孔。此外，施工期间如果未完全清除钻孔中的土壤或阻挡物，就会损坏灌注桩结构，增加桩塌孔的风险。
设计缺陷：对于过大的荷载或复杂的土壤情况，设计时需要考虑合适的灌注桩直径、长度和钻孔深度等参数。若设计不合理，灌注桩就会失去原有的承重能力，导致灌注桩塌孔。
材料质量不好：如果灌注桩内的混凝土材料不均匀或者强度不达标，就会引起灌注桩结构的破坏，导致灌注桩施工过程中发生塌孔现象。
图3-1 泥浆护筒埋设
（二）吊放钢筋笼时可能出现的问题
钻孔灌注桩是一种主要用于地基加固的方法，通常由钢筋笼和混凝土组成。如果在施工过程中出现钢筋笼浮起的问题，可能会导致结构不牢固或者工程质量下降。以下是造成钢筋笼上浮的主要原因：
（1）悬浮物阻碍：当钻孔进入土壤时，在钻孔中形成的泥浆会随着孔内空气压力的变化而波动。如果孔内有悬浮物（如砾石、碎石等），这些悬浮物就可能会卡在钢筋笼中，阻碍其下降。
（2）孔壁塌方：当进行钻孔作业时，如果孔壁没有得到充分加固，就容易发生孔壁塌方。这会导致钢筋笼被挤压，从而上浮。
（3）土层松散：如果孔内钻进的土层太松散，就无法支撑钢筋笼的重量，导致钢筋笼上浮。
（4）泥浆密度不足：在钻孔过程中，泥浆的密度应该足够大，以保持钢筋笼的稳定。如果泥浆密度不足，就容易导致钢筋笼上浮。
总之，造成钢筋笼上浮的原因是多方面的，需要施工人员在实际操作中加以注意和解决。
图3-2 吊装钢筋笼
四、钻孔灌注桩施工质量问题的处理方法
（一）防止桩孔塌陷的措施
1、选用优质泥浆法
选择适合地质条件的泥浆：不同地质条件需要不同的泥浆，例如在软土层中需要使用高黏度的泥浆，而在岩石层中需要使用低黏度的泥浆。
第一，选择适合孔径的泥浆：孔径越大，需要使用的泥浆黏度越高，以保证泥浆能够填充孔隙并支撑孔壁。第二，选择适合孔深的泥浆：孔深越深，需要使用的泥浆密度越大，以保证泥浆能够承受孔壁的压力。第三，选择适合孔径和孔深的泥浆：在选择泥浆时需要综合考虑孔径和孔深，以保证泥浆能够满足孔壁支撑和孔隙填充的要求。第四，选择质量可靠的泥浆：泥浆的质量直接影响到桩孔的稳定性，因此需要选择质量可靠的泥浆，避免使用低质量的泥浆。第五，选择适合施工工艺的泥浆：不同的施工工艺需要不同的泥浆，例如在钻孔过程中需要使用低黏度的泥浆，而在灌注桩施工中需要使用高黏度的泥浆。
总之，选用优质泥浆需要综合考虑地质条件、孔径、孔深、施工工艺等因素，以保证泥浆能够满足孔壁支撑和孔隙填充的要求，从而有效地防止桩孔塌陷。
2、低速慢钻法
首先要将场地压实平整，之后安装钻孔机时，钻孔前应严格检查钻孔平整度。在钻孔过程中，定期检查活动钻孔带的垂直度。定期检查钻杆、钻头，发现问题及时修理或更换；在软硬交界面钻进过程中应低速慢钻。当发现钻孔错位时，可将钻头上下多次提起，以切割坚硬的底面，必要时应在钻杆上安装扶正器。
3、反复扫孔扩大孔径
为避免孔径收缩现象的发生，钻探前应详细了解地质信息，了解不利的地质及土层。如有，应采用高稠度水泥浆保护孔壁。钻进时，要注意钻进速度。混凝土灌注时间一般不应超过3小时。当发生孔径收缩时，采用上下反复钻进的方法，扩大孔径[8]。
（二）吊放钢筋笼施工中可能出现的问题的防治措施
1、严格掌握孔径和水头高度
防止钢筋笼和孔洞坍塌的措施有：（1）钻孔时应严格掌握孔径、孔洞垂直度和设计倾斜桩的坡度。（2）水下混凝土灌注前，孔洞泥浆应始终保持足够的水头高度。（3）吊放钢筋笼时，正对孔中心垂直插入。（4）当钻孔严重塌方时，立即离开钻机进行回填，并回填后重新钻孔。
2、合理控制泥浆指标、及时清孔
钻孔灌注桩是一种常用的地基加固方式，其施工过程中会使用泥浆作为孔壁稳定剂。然而，泥浆的性质会直接影响钻孔质量和灌注效果，因此需要合理控制泥浆指标，以保证施工质量。
首先，泥浆的黏度应该适中，过高或过低都会影响钻进速度和孔壁稳定性。其次，泥浆的密度要符合规定范围，以避免孔壁塌陷或漏浆现象。同时，泥浆中的颗粒物也需要控制在一定范围内，以保证孔壁的稳定性和灌注效果。
除了合理控制泥浆指标外，及时清孔也是保证钻孔灌注桩施工质量的重要措施。在钻进过程中，会产生大量泥浆和碎屑，若不及时清理，会对孔壁稳定和钻进速度产生不良影响。因此，施工人员应随时观察孔壁情况，及时清理孔内杂物，并在必要时灌注清洗液进行清洗。
综上所述，合理控制泥浆指标和及时清孔是保证钻孔灌注桩施工质量的两个关键措施。只有在这些方面做好了，才能保证钻孔灌注桩的稳定性和灌注效果，提高工程质量。
五、案例
郑州港区MHE桥项目基坑开挖深度为28.35ｍ，基础设计为工程桩+筏形结构。桩长控制标准包括：有效桩长≥75ｍ、入持力层深度≥2.0ｍ。工程桩在土方开挖至８m时施工，成孔深度最大为92ｍ。本项目共计297根端承摩擦桩，采取旋挖（泥浆护壁）施工技术，桩径1000ｍ，单桩注浆量≥24t。由于桩基数量较多，项目部计划分三次对桩基进行检测；第一次桩基检测结果发现M20号桩，桩身不完整，出现桩身断裂现象，于是项目部在技术总共带领项目团队进行了排查，就其原因进行分析，并制定了防范措施。
（一）施工方案制定
根据本工程施工部署情况来看，需在－8ｍ平台成孔，施工难度较大，容易发生缩颈、坍孔等问题；水下混凝土因施工条件等影响，容易发生浮笼、孔壁坍塌、断桩等质量问题；现场作业空间狭小，施工部署要求高；桩侧桩端复式注浆，注浆量大且时间长，施工要求高。由于施工面较小，本工程经综合分析后，确定采用旋挖（泥浆护壁）施工方法，计划选用1台XR400Ｅ旋挖桩机施工，具体工艺流程如下：测量定位→埋设护筒→钻机就位→挖钻取土→成孔→第一次清孔→吊装钢筋→安装导管→二次清孔→灌注混凝土→清水劈裂→后注浆→检测桩身质量及单桩承载力。
（二）旋挖灌注桩施工技术要点
从旋挖成孔、钢筋笼加工与吊装、水下混凝土灌注三点概述项目部旋挖灌注桩施工技术要点
（1）旋挖成孔
旋挖成孔是旋挖灌注桩施工的第一步，也是关键的环节。在进行旋挖成孔时，需要注意以下要点：
①选择合适的工具和机械设备，根据设计要求确定钻孔直径、孔深和钻孔位置；
②在施工前要对钻孔位置进行勘探，确保没有挡板、岩层等障碍物；
③控制孔壁的稳定性，防止塌方或泥浆漏失；
④按照设计要求进行作业，保证孔壁的垂直度和孔径的精度。
（2）钢筋笼加工与吊装
钢筋笼是灌注桩施工中配筋的重要组成部分，其加工和吊装也非常重要。具体技术要点如下：
①根据设计和规范要求进行钢筋笼的加工和制作，保证钢筋的品质、数量和格式符合设计要求；
②检查钢筋笼的制造过程是否符合规范要求，避免出现焊接、弯曲等隐患；
③吊装钢筋笼时，注意安全，选择合适的吊装设备和工具，保证笼体位置正确、稳固。
（3）水下混凝土灌注
水下混凝土灌注是灌注桩施工的核心环节之一，需要注意以下技术要点：
①根据设计要求进行混凝土的配比和拌合，控制好水泥用量和水分含量；
②保证混凝土配料的均匀性和稳定性，避免出现浮渣、分层等问题；
③采用合适的灌注方法，根据孔径大小和孔深选择灌注工艺，保证混凝土填充均匀、密实、无空洞；
④在灌注过程中及时清理孔内泥浆和杂物，防止对灌注效果产生不良影响。
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