实例探析铁路桥梁施工中钻孔灌注桩技术的应用

钻孔灌注桩被广泛运用于铁路工程中，凭借其优良的承载能力，可以显著提升桥梁、房屋等工程结构的稳定性，同时对应的施工难度较小，可以大幅提升施工效率。在我国铁路网快速扩张的大背景下，钻孔灌注桩的作用也逐步凸显了出来，在长期发展中已经具备了大直径、长深度的特征。对此必须不断完善相关技术体系，切实保证桥梁基础安全、可靠，为我国交通运输行业健康发展保驾护航。

1  钻孔灌注桩技术在国内的应用情况

自20世纪60年代我国成昆铁路修建成功后，钻孔桩基础得到了越加广泛的应用，目前经由近半个世纪的发展，水中钻孔灌注桩逐步走向成熟，并且已在诸多水文地质复杂地区成功建设了大桩径、超长钻孔桩基础。

在本文所探讨的南京长江二桥项目中，将群桩作为桥梁的主墩结构，单个围堰均设置了21根桩基，且规格均为φ3.0m，长为83m、113m，下达基岩；2005年建成的东海大桥是我国第一座外海大桥，采用了大口径超深钻孔灌注桩施工工艺，主通航孔钻孔桩直径2500、桩长110m；2010年建成的石武客专郑州黄河公铁两用桥主桥桩径1.5~2.0m、桩长80~95m，为确保松软的粉、细砂层成桩质量，钢护筒采用6m高导向架一次下放就位；2014年建成的贵广铁路北江特大桥243#、244#主墩各采用了18根钻孔灌注桩，桩径3.0m、桩长116~122.5m，施工水深12~17m。

总之，在桥梁建设中，水下桥基施工直接影响整座桥梁质量与安全，就近年来钻孔灌注桩技术的应用广泛性来看，加强对其的相关研究具有必要性。

2  铁路桥梁钻孔灌注桩施工方法

2.1  施工准备工作

1）开工前，全面掌握设计文件，明确所需施工规范，做好技术交底；

2）组建测量队，精确开展桩位、高程测设、放样等工作；进场后测量工程师与技术人员开展接桩复测，主要桩位设护柱，加密临时水准点；

3）根据施工组织设计要求安排原材料进场，做好抽检工作，确保原材料质量满足要求，同时做好分类堆放保存；

4）根据设计文件与现场情况，科学确定水下灌注混凝土配比。

2.2  施工一般程序

钻孔灌注桩施工工艺一般流程如图1所示。

图1 钻孔灌注桩施工工艺一般流程

2.3  常用的钻进方法与施工平台、深水围堰

2.3.1  常用钻进方法

1）正、反循环回转钻  

正循环  利用高压将泥浆泵压入孔底，底部钻头回转时击土层或岩石，在泥浆循环过程中将钻渣带出护筒，经过滤净化后的泥浆可重复循环利用;反循环  泥浆从钻杆外流入井孔，借助真空泵、空气吸泥机等吸出钻渣，由于钻杆内径比井孔更小，故钻杆内泥水上升速度要快于正循环，在桥梁钻孔桩施工中应用较多。

2）冲击钻

工程选用的是冲击式钻机设备，同时引入卷扬机进行辅助作业。具体为：首先需要将钻头提升至一定高度，而后基于自由下落的形式将钻头垂落至土层，以此起到冲击的作用，此时部分碎渣与泥浆将会在压力的作用下进入孔壁，基于泥浆循环的方式将其排出。在此方法实际应用中，不同地层宜选用不同钻头，如：对于碎石类土层结构而言，应采用十字形钻头为佳；而对于砂砾石结构而言，应采用管形钻头为佳。

3）旋挖钻

旋挖钻的适用范围十分广，可根据不同土质条件合理选择相应的钻头，常见的有短螺旋型、岩心螺旋型等。具体方式为：基于桅杆的导向作用可以实现钻杆的下落，此时钻头通过回转的方式对岩土进行破碎处理，此过程钻头将随之钻入，而后提出孔外，并以此顺序进行循环作业。

2.3.2  常用施工平台

在铁路桥梁工程中，钻孔灌注桩施工必须要严格根据经济、工期、技术等诸多因素，合理搭建水上钻孔平台，主要分为浮动式、固定式两种：

1）浮动式施工平台  常用于船只以及舟桥浮箱的搭建作业中，其占用面积大、可承载荷载较小，但是施工快捷、方便。

2）固定式施工平台  此平台可进一步分为桩柱式、围堰式2种，前者分为钢管桩单独搭设平台、打入的钢护筒配合钢管桩搭设平台两种，结构稳定；后者具有优良的承重性能，此时钢箱以及围堰均是主要的承重结构。

2.3.3  常用深水桥梁基础围堰

近年来，铁路桥梁钻孔灌注桩施工常面临深水作业的情况，其主要关键在于防水、防土、防冲刷，防水围堰的施作必不可少，不同的桥梁地质、水文、施工条件等均存在较大差异，常用的有钢板桩围堰、钢壁围堰、钢吊箱围堰等，应对实际情况进行分析而做出针对性选择。

3  实例探析铁路桥梁施工中钻孔灌注桩技术的应用

3.1  工程概况

本项目为新建成都至贵阳铁路乐山至贵阳段站前工程CGZQSG-8标段，起止里程D1K217+648.586~D4K252+265，全长34.367km，其中双线特大桥9145.92m/9座，大桥1539.18m/6座，中桥253.98m/3座，框架桥27.15m/1座。本标段桥梁基础根据地质条件采用钻孔桩基础、挖孔桩基础和明挖基础。

3.2  钻孔灌注桩技术方案

在本文的项目中钻孔灌注桩是桥梁的核心基础结构，桩径涉及范围广，有φ100cm、φ125cm、φ150cm这3种形式。根据桩孔的分布、本标段地质条件、设计桩径、桩长等情况，钻孔桩基础可采用冲击钻、旋挖钻钻进。

当桩基对应的水深高度不超过2m时，宜采用草袋围岩筑岛施工的方式；当超出2m而不大于3m时，宜采用钢板桩围岩的施工方式。新坝双线特大桥施工时，5号、40号、51号墩基础采用钢板桩围堰；4号、6号、41号、42号、50号墩基础采用编织袋围堰。桥梁桩基施工泥浆沉淀后外运至弃土场，及时按设计要求施工弃土场支挡防护[2]。

3.3  岩溶地区钻孔灌注桩施工措施

岩溶地区钻孔桩施工是本工程的重点和难点工程，文章仅以此为例进行着重分析。在本工程钻孔灌注桩施工过程中，应对不同岩溶发育情况拟定了6种处理方法：

1）已探明较小封闭型溶洞：钻孔前注浆加固；

2）未探明岩隙：钻孔时孔内泥浆面缓慢下降时，使用优质膨润土+5%CMC外加剂+锯木灰，冲程控制在1~1.5m，堵住岩石裂隙，防止泥浆漏失；

3）未探明小溶洞：钻孔时孔内泥浆面快速下降时，使用小片石+粘土（1：1）回填，使用小冲程，并做好补水；

4）较大封闭型溶洞：孔口附近备足块石、粘土、水泥等，洞顶打穿后若出现漏浆的情况，应立即填堵，以免塌孔；

5）单级串通型溶洞：以规格为12mm厚的钢板为原材料，对其进行加工从而形成双护筒，其中大护筒需要跟进至溶洞顶岩石，而小护筒则需要跟进至溶洞下方0.5m处。

6）多级串通型溶洞：采用多级护筒跟进方法。

3.4  其他技术措施

1）注浆凝固后方可冲击成孔，等待时间约10d；

2）冲孔前做好相关备用工作，包括：粘土、水泥、片石等，若出现泥浆泄露的情况，可在第一时间封堵，确保冲钻顺利进行；

3）选用优质泥浆，适当掺入水泥、烧碱、锯末，提高泥浆胶体率，保证悬浮能力良好；

4）当岩面倾斜较大时，钻头摆动撞击护筒或孔壁，对此可回填片石，孔底出现一个平台后正常冲孔；

5）对于靠近岩溶的区域，需要采用轻锤冲击的方式进行施工，并提升泥浆密度，以此避免卡钻等现象。

4  结语

综上所述，钻孔灌注桩作为目前铁路桥梁主要基础型式之一，其施工质量对桥梁的安全至关重要。在工程实践中，应充分考虑到钻孔所处的地质条件以及桩基深度选择钻进方法，并合理确定钻头、钻速等，需要做好全面的质量检测工作，具体需要涉及到准备、成孔、灌注等各个工程环节之中，合理应对各种地质问题，切实保证桥梁整体质量可靠。

本文来源：《城市住宅》：https://www.zzqklm.com/w/kj/12544.html