摘要：钻孔灌注桩是公路桥梁常用的基础形式之一，但该基础施工中的一些技术缺陷一直未得到很好的解决，针对国内公路桥梁钻孔灌注桩中因采用泥浆护壁的无套管桩而由于沉碴、孔壁泥层过厚造成桩基础承载力降低的问题进行探讨，并从施工工艺方面提出合理、有效的技术措施，确保桩基础的完整性与承载力的正常发挥。
关键词：桥梁施工、钻孔灌注桩、泥浆、承载力、坍落度
中图分类号：K928.78文献标识码：A 文章编号：
一、前言
随着我国经济的迅猛发展，大跨结构及高层建筑的修建对基础承载力的要求愈来愈高，这就为钻孔灌注桩基础的推广和应用提拱了极为有利的条件，因桩基础具有承载力高，可以穿越软弱土层，便于水下施工及沉降量小等优点，使钻孔灌桩基础在我国公路桥梁建设中所占的比例超过80%，但由于国内采用泥浆护壁的无套管桩施工工艺，沉碴和孔壁泥层过厚造成桩基础的承载力显著降低及上部结构的沉降量增大。因此，如何从施工工艺的角度出发，减小或消除因沉碴孔壁泥层过厚引起的负面效应，显得相当重要。
二、 钻孔灌注摩擦桩容许承载力的经验公式
[p]=1/2U∑liтi+λm0A[σ0]+k2r2(h-3)],从该公式中可以看出桩的承载力是桩侧阻力与端阻力组成，若钻孔是桩侧阻力受泥皮的影响或桩端沉淀过大，公式中的各参数将明显降低，进而使桩的承载力大大降低。
三、钻孔灌注桩中泥浆的作用与要求
在钻孔灌注桩的施工过程中，为了防止坍孔、稳定孔内水位及便于挟带钻碴，采用膨润土制备成泥浆进行护壁。泥浆护壁是利用泥浆与地下水之间的压力差来控制水压力，以确保孔壁的稳定，所以泥浆的比重起到保持这种压力差的关键作用。如果钻孔中的泥浆比重过小，泥浆护壁就容易失去阻挡土体坍塌的作用；如果泥浆的比重过大，则容易使泥浆泵产生堵塞甚至使混凝土的置换产生困难，使成桩质量难以得到保证。
要充分发挥泥浆的作用，其指标的选取是非常重要的，即：1），浅埋护筒深水施工时，既要保护孔壁，防止坍孔，又要不使泥浆反串。2），既要悬浮钻碴，又要使钻碴在泥浆池中循环时迅速下沉，这就要求在实际工程的施工中，根据工程的具体情况，合理地控制不同土层中泥浆的指标。
四、 钻孔过程中泥浆的管理
钻孔过程中泥浆护壁采用正循环，反循环清孔清碴两种方法。而采用反循环钻孔、清孔比正循环清孔具有更多的优点，其原因是正循环钻进的泥浆循环速度较慢，而冲击钻进很小或没有泥浆循环，为了减少钻进过程中钻碴的重复破碎，就只能采用大比重的泥浆挟碴，反循环钻进流量少，流速慢，挟碴清底的效果相对就较好，泥浆的比重就可相应减少。相应的孔壁泥层厚度比正循环的薄些，这对增加桩的摩擦力是有利的，但对砂性土层中使用反循环时应谨慎，以防坍孔，造成工程事故。泥浆管理分别贯穿于以下几个施工环节：
4．1初钻
冲击钻机成孔是提升冲击锥反复往下冲击，将孔中的土、石劈裂、破碎或挤入孔壁中，或悬浮于泥浆中，然后再用掏渣筒取出或循环流出的成孔方法。开钻时先在孔内灌注泥浆，如孔内有水，可直接投入粘土，在孔内用冲锥以小冲程反复冲击造浆。开钻时钻头提升高度不宜超过1m，当进尺3m后可正常施工。开孔及整个钻进过程中，要始终保持孔内水位高出地下水位1.5～2.0m，并低于护筒顶面0.3m以防溢出。
4.2 钻进
开始正常钻进时，适当控制进尺，在护筒下脚处，慢速钻进，使下脚处有坚固的泥皮护壁，钻至下脚1m后，可正常进行，若护筒外侧砂砾石松散，可提起钻锥，向孔中倒入粘土，适当增大泥浆比重。
根据地质剖面图中所提供的土层标高，选择进尺速度，在硬度相差较大的交接地层中或倾斜岩面施工时，自落、慢速的方式，以防偏孔等发生。
开钻前一次性调制足够数量的泥浆，泥浆经沉淀池沉淀后循环使用，钻进过程中如有损耗、漏失，及时预以补充，且随时检查泥浆指标，沉淀池中的沉渣及时进行打捞清除，并统一外运至指定的渣场堆放。
钻进中使用验孔器检孔，验孔器用钢筋笼做成，其外径比钢筋笼外经大10cm，长度不小于孔径的4～6倍。每钻进4～6m，接近及通过易缩孔土层（软土、软塑粘土、亚粘土等）或更换钻头前，都必须检孔。当验孔器不能沉达原来钻达的深度，或大绳（拉紧时）的位置偏移护筒中心时，则应考虑可能发生了弯孔、斜孔或缩孔等情况，若不严重时，可调整钻机位置，继续钻孔。
钻孔作业必须填写钻孔施工纪录，经常注意地层变化，在地层变化处捞取渣样检查，判明后记入施工记录表，并与地质剖面图核对，确定桩基的嵌岩深度。
4.3清孔
到达设计标高后，经监理工程师认可，利用循环不同比重的泥浆清孔。当排渣口基本没有钻渣出现时，停机提钻移位。检查桩孔直径、倾斜度及孔壁平整度是否符合成孔要求，清孔时保持钻孔内泥浆面高于地下水位1.5～2.0m，防止塌孔。
4.4 终孔检查
利用设置于孔口的临时水准点为基点，用经检校合格的钢尺测出孔深，再反算出桩基的基底标高，用卷扬机钢绳通过孔口中心位置吊下标准检孔器检孔。
总之，施工中加强对泥浆科学合理的管理是非常重要的，钻孔孔壁泥层的薄厚及桩底的沉碴将直接影响桩承力的大小。
五、 水下混凝土浇注的合理施工
浇注混凝土所用的导管可分为底盖式及漏阀式两种，两种方法截然不同，目前较常使用的方法是漏阀式，它克服了底盖式无法采用空气升液式或利用空吸泵进行沉碴的处理，同时在使用漏阀式导管还要保证导管在使用中的水密性。
在灌注桩的施工过程中，要求使用缓凝剂等外加剂，以保证混凝土的缓凝效果，提高混凝土的施工质量，灌注混凝土所用的基本指标如下：导管距孔底30cm，埋入混凝土的导管1～1.5，混凝土的坍落度18～22cm，水泥用量大于350kg，水灰比0.5～0.6，最大粒径小于40mm。
另外，灌注混凝土桩时，由于它是最后一道关键性的工序，施工质量将严重影响桩的质量。所以在保证表2所示的基本指标的前提下，还要注意：1）混凝土封底必须成功；2），混凝土拌和必须均匀；3）灌混凝土必须连续作业，严禁中断灌注；4）灌注中有专人记录，以防导管提升过猛或导管埋入过深，造成断桩；5）灌注桩的顶面标高应比设计高出50cm，以确保桩顶混凝土的质量。
钻孔灌注桩的施工质量是一项复杂的系统工程，由于桩基础的施工属隐蔽工程，稍有疏忽极易造成质量事故，所以，施工中应坚持预防为主的原则，加强施工中的成孔，清孔，水下混凝土灌注等过程中的各环节的管理。按照设计与施工技术规范的基本要求及时解决出现的各种问题。
六、 提高钻孔灌注桩承载力的措施
前已述及，钻孔过程中泥浆的沉碴与孔壁泥层的厚度影响着桩承载力的大小，所以钻孔灌注桩浇桩身混凝土之前，先在孔内须留带有活动阀的细钢管至孔底，然后浇注混凝土至设计标高，待桩身混凝土初凝后时，利用水泥浆加压泵往原先预留的钢管中注入水泥浆，压力高达几个大气压，高压水泥浆向阀门由桩底部向上部和桩周围攻扩散，扩大了桩底的承受面积及桩侧的摩阻力，同时也解决了灌注桩中沉碴影响承载力的问题，使得桩端持力层成为一坚硬的混凝土层，提高单桩承载力，降低造价。实际工程应用中显示，这一措施可提高桩承载力30%左右，特别对于桩端持力层为砾砂或粗砂层的地质情况，效果更业显著。
在现场测定，桩孔垂直度，用超声波孔径测定仪，将超声波孔径测定仪，将超声波向孔壁发射后，根据接收到该反射波的时间来测定孔壁的距离，用以判断桩孔的垂直度，并同时可确认是否出现坍孔现象，保证钻灌注桩的工程质量。
总之，只要工程技术人员在实际工程中灵活应用，取长补短，灌注桩中的沉碴，泥层过厚的现象是可以克服的，从而使桩的实际承载力得以提高。
七、 结语
文中不同地层中泥浆的指标及灌注混凝土的基本指标，是结合大量的工程实践得出来的，施工中工程技术人员应结合工程的实际情况选取合理的指标进行施工，才能获得巨大的社会效益和经济效益，同时，对灌注桩的质量采取一整套系统的管理体制和施工工艺进行控制，可减少桥梁桩基缺陷，确保桩基础的完整性与承载力的正常发挥。
参考文献：
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[3]左名麒，胡人礼，毛洪渊 桩基础工程[M].北京：中国铁道出版社，1996
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