2024年3月14日发(作者：)

总539期

2020年第17期（6月中）

桥梁全护筒旋挖钻机成孔灌注桩

施工技术及质量控制

付君义

（保定交通建设监理咨询有限公司，河北保定071000）

摘要：

结合某桥梁桩基工程场区内的实际地质条件，对灌注桩的成孔方式进行了对比分析，同时对该工程所用全护筒旋挖

钻机成孔灌注桩施工工艺进行了总结，并提出相应的质量控制措施。实践表明，该施工技术及其质量控制方法是可行的，能

够为其他类似工程提供借鉴。

关键词：

全护筒旋挖钻机；成孔；灌注桩；质量控制

中图分类号

：U445.6

文献标识码

：B

1工程概况

某桥梁桩基采用钻孔灌注桩，桩基础场区内主要不良

地质条件为岩溶，无断层发育，岩层为单斜产出，场区内

无滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害存在，拟建场地附近无

断裂带经过，区域地质构造稳定，场地内岩体构造及风化

节理裂隙发育。根据钻探结果可知，场地上覆土层主要为

素填土、耕植土、淤泥质黏土及红黏土，下伏基岩为泥质

白云岩，场区地质情况如表1所示。

表1场区地质情况

底层名称

素填土（Qml）

层厚/m

0.2~10.0

0.3~5.2

0~2.0

0.5~13.0

-

岩性描述

结构松散～中密，由碎石、黏土及少量建

筑垃圾组成

黑褐色，流塑-软塑状，微有臭味，主要分布

在原稻田、池塘区域

杂色，主要由黏土、植物根系及少量白云

岩碎块组成，结构松散

黄色，黄褐色，土质均匀，可塑-软塑，致密

状、韧性高

泥质白云岩，浅灰色、灰白色，薄～中厚层

构造，细晶结构，性脆，节理裂隙较发育，岩

芯主要呈碎块状、短柱状及沙状

层存在含水率高的黄黏土及淤泥层，个别地段为耕植土挖

方区。根据场区地质条件，灌注桩成孔可采用人工挖孔和

机械成孔两种方式。

2.1人工挖孔桩

采用人工挖孔桩时，场地素填土、耕植土应加强护壁

厚度及强度。由于地下水埋藏较浅，因此需要准备抽排水

设备。在排水过程中，应解决好抽排水的排泄路径，不能

就地抽出就地排放，而要通过完整的排水管道输送到场地

影响范围外排放，否则将产生回水而影响施工质量。该灌

注桩成孔方式施工难度较小，费用较低，但工期较长，并

大量使用人工挖孔作业，安全隐患极大，且灌注桩直径小、

桩身长，人工可操作性较低。

2.2机械成孔

2.2.1泥浆护壁机械成孔

采用泥浆护壁机械成孔时，应先制备泥浆。泥浆制备

应选用高塑性黏土或膨润土，同时根据施工机械、工艺及

穿越土层情况进行配合比设计。场地内多为回填土，松散

且无分层压实，沉降不均匀，泥浆池设置数量较多，废弃

的浆、渣不易处理，容易对周边环境造成污染。由于灌注

桩所处位置地质条件差，试桩过程中塌孔、缩孔现象严重，

导致多次反压混凝土仍不能达到成孔目的。该方式灌注桩

成孔虽然费用较低，但施工难度较大，工期较长，且成孔

质量难以满足要求。

2.2.2旋挖钻机成孔

采用旋挖钻机成孔时，能解决孔桩较深、地下水埋藏

较浅、成孔难度大的问题。如成孔施工过程中出现塌孔和

缩孔现象，可采用全护筒跟进，施工难度较小，各类设备

投入多，费用较高，但工期较短，地基稳定性好。

综合各方面的因素，对以上方案进行综合比较后，决

定采用全护筒旋挖钻机成孔施工技术。

淤泥质黏土（Qh）

耕植土（Qpd）

红黏土（Qel+dl）

基岩

通过地质情况分析可知，场区素填土、耕植土结构松

散～中密，稳定性较差，红黏土自身稳定性较好，下伏泥

质白云岩稳定性好，地下水丰富且埋藏较浅，对基础工程

施工有一定的影响，总体上桩基础工程成桩施工条件一般。

2灌注桩成孔方式比选

该桥梁桩基工程设计为嵌岩端承型桩60根，直径Φ80

～Φ150cm，桩长10～26m。大多数桩基础位于原淤泥质洼

地回填区，地质条件差，土层构造从地表往下至中风化岩

收稿日期：2019-11-25

作者简介：付君义（1982—），男，河北保定人，工程师，从事公路桥梁监理工作。

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3全护筒旋挖钻机成孔灌注桩施工技术

3.1场地平整、测放桩位

本工程场地条件较差，不能满足成孔旋挖钻机的承压

及行走要求。根据设计图纸提供的坐标计算桩中心点位置，

采用全站仪根据地面导线控制点进行实地放样，并保护好

桩位中心点及桩中心控制点。

3.2机械就位

在施工场地铺垫平整及定位完成后，旋挖钻机就位，

然后开始合理布置汽车吊、挖掘机、混凝土泵车、混凝土

运输车停放位置，以及全护筒、导管、钢筋骨架的堆放位

置。总体布置原则为：现场布置有序，各种机械能协调配

合，互不影响，并能满足现场施工安全的要求。

3.3取土成孔

旋挖钻机就位开钻，校正垂直度满足设计要求，用旋

挖钻机带驱动套链接全护筒将其垂直钻入土中，然后用旋

钻挖机在全护筒内，一边取土，一边继续跟进全护筒。全

护筒钻入深度视具体土质而定，若为较硬的黏土，水头不

高，则跟进深度可适当减小；若为软塑黏土或者水头高的

流塑黏土层，则跟进深度可适当加大。

第一节护筒全部钻入土中后（上面预留1.2m，以便全

护筒套管连接），检测垂直度，如不合格则进行纠偏调整，

否则安装第二节全护筒继续钻进取土。全护筒跟进与取土

交替进行。施工至中风化岩层时暂停钻进作业，通知地勘、

设计、监理等相关部门确认岩石特性，然后用旋挖钻机继

续凿岩作业至满足设计要求的深度。钻孔达到设计深度

后，在灌注混凝土之前应清理孔底沉渣。安装套管刀头吊

装护筒，使护筒与驱动头链接钻入成孔，链接全护筒套跟

进施工，待第一节施工至地面120cm左右，换钻头在全护

筒套内取土。第一节全护筒内桩身土方开挖完成后，链接

第二节全护筒继续施工，如此重复直至满足设计要求。

成孔后，检查桩身垂直度、地质条件是否符合设计要

求，必须经监理工程师现场检查确认后才可进行清孔。

3.4安装钢筋骨架

钢筋骨架采用现场加工方式制作，加工尺寸必须严格

满足设计图纸要求，原则上应加工成若干段，安装时按设

计图纸或规范要求工艺进行单面焊接。在旋挖机最后一次

清理沉渣完成后，及时吊放钢筋骨架。吊装过程中，应防

止钢筋骨架扭转、弯曲，缓慢下放。

3.5浇筑混凝土

根据地质勘查报告及设计图纸要求，本工程孔桩较深，

且地下水较丰富，混凝土浇筑采用水下浇筑法。所用混凝

土应满足预拌设计要求的强度等级。施工中利用导管灌注，

灌注时间应尽量短且必须连续作业，导管提升时不得碰撞

钢筋骨架。

3.6拔管成桩

在混凝土浇筑过程中，全护筒与混凝土导管应随着混

凝土的上升逐段退管，保证浇筑完成时全部退出。浇筑过

程中若发现未探明的溶洞，可能在全护筒拔出的过程中会

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出现混凝土流失现象，此时应停止全护筒的拔出，直至溶

洞灌满为止，并派专人进行定时检查，以防混凝土浇筑完

成后在一定时间内出现下沉，一旦出现，需及时处理并浇

筑混凝土，直至桩顶标高满足设计要求。

4质量控制要点

4.1桩的垂直度控制

4.1.1地面垂直度监测

在地面选择两个相互垂直的方向，采用线锤监测地面

以上部分护筒的垂直度，发现偏差随时纠正。这项检测在

每根桩的成孔过程中应自始至终坚持，不能中断。

4.1.2孔内垂直度检查

在每节护筒压完后安装下一节护筒之前，都需停下来

进行孔内垂直度检测（采用线锤孔内检测），若不合格应及

时纠偏，直至合格才能进行下一节套管的施工。

4.1.3终孔垂直度检查

每根桩成孔完毕后必须进行垂直度检测。选用两个

相互垂直的方向进行测量，若不合格应及时进行钻孔纠

偏，直至合格才能进行下一步施工。钢筋骨架应确保满

足设计要求后方可吊入孔内，同时需提前做好过程控制，

为终孔验收做好铺垫，确保灌注桩100%成孔率，满足设

计及规范要求。

4.1.4垂直度纠偏

旋挖钻孔灌注桩成孔过程中如发现垂直度偏差过大，

则必须及时用钻机油缸进行纠偏调整，如果偏差不大或护

筒入土不深（5m以下），可直接利用钻机的液压设备调节护

筒的垂直度，以达到纠偏的目的。如果偏差过大或护筒入

土较深，可逐次拔管回填硬塑黏土、石渣等大级配材料，

然后再次压管钻进至终孔。

4.2防止钢筋骨架上浮

钢筋骨架安装完成后，应认真做好二次清孔。影响钢

筋骨架上浮的原因有很多，如：混凝土初凝、终凝时间过

短；混凝土过早结块；混凝土灌注速度过快；在全护筒拔

出的时候，钢筋骨架有可能被钢套管带着一起上浮等。防

止钢筋骨架上浮可以采取以下预防措施。

4.2.1混凝土初凝、终凝时间短，过早结块

严格控制水下混凝土配合比设计，保证水下灌注混凝

土具备良好的和易性，通过试验确定配合比。控制粗骨料

最大粒径。粗骨料可选用卵石或碎石，最大粒径应小于

40mm

下混凝土浇筑速度，单桩混凝土灌注时间不应大于初盘混

，且粒径不得大于钢筋骨架间最小净距的1/3。控制水

凝土的初凝时间。

4.2.2混凝土灌注速度过快

当混凝土面距离钢筋骨架底部1m左右时，应降低灌注

速度。当混凝土面上升到骨架底口4m以上时，提升导管，

使导管底口高于骨架2m以上，然后恢复正常灌注速度。

4.2.3全护筒拔出时钢筋骨架被钢套管带着一起上浮

由于全护筒内壁与钢筋骨架外缘之间的空隙较小，为

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2020年第17期（6月中）

防止施工中钢筋骨架垂直往上发生位移和变形，或因混凝

土离析，粗骨料堆积，导致钢筋骨架与全护筒挂住或卡住。

施工中全护筒的直径应比设计桩径大20cm。

及其质量控制方法是可行的，能够为其他类似工程提供

借鉴。

参考文献：

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中的应用[J].公路工程，2019（4）：154-157.

[2]杨甫权，陈金波.桩基低应变反射波法检测技术与应

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[3]张春海.桥梁桩基施工中的常见问题及处理措施探讨

[J].青海交通科技，2017（5）：119-120．

5结语

本项目灌注桩检测采用了声波透射法和低应变法两种

方法。根据检测数据、地质资料及施工记录，本工程桩身

混凝土结构为：Ⅰ类桩85%，桩身完整；Ⅱ类桩15%，桩

身有轻微缺陷，不会影响结构承载力的正常发挥。由此可

见，本文提出的桥梁全护筒旋挖钻机成孔灌注桩施工技术

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部改造及工艺改进，仍可使挂篮施工的适用性、安全性和

可操作性得到提高。实践表明，改进后的斜拉桥箱梁挂篮

施工，取得了良好的施工效果，值得推广应用。

中的应用与试验研究[J].公路工程，2007（4）：79-

81，86．

[2]阙名前.跨既有高速公路桥梁施工支架拆除方案[J].山

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