高速公路钻孔灌注桩施工质量控制研究

摘要：钻孔灌注桩因其高承载力和强适应性在高速公路桥梁建设中广泛应用，施工质量对结构的安全性、耐久性和后期维护成本具有决定性作用，本文首先阐述了施工质量对结构安全、维护成本及行车安全的重要性，分析了施工过程中常见的混凝土配比与性能问题、泥浆质量控制问题、钢筋笼定位与固定问题以及混凝土浇筑速度与温度控制问题，提出针对这些问题的优化措施，包括优化混凝土配比、强化泥浆质量监控、精确钢筋笼定位与固定技术、控制混凝土浇筑速度与温度等以提高施工质量确保高速公路的长期稳定和安全。

关键词：高速公路；钻孔灌注桩；施工工艺；质量控制

一、引言

钻孔灌注桩施工技术在我国高速公路建设中发挥着重要作用，然而，在实际施工过程中，仍存在一些问题。如何提高高速公路钻孔灌注桩施工工艺，保证施工质量和效率，是当前亟待解决的问题。本文以南通绕城高速公路海门至无锡段疏港桥大桥从施工工艺、设备选型、质量控制等方面对此进行探讨。

‌二、高速公路钻孔灌注桩施工质量控制的重要性

（一）钻孔灌注桩施工质量对结构安全性的决定性作用

合理选择钻孔方法：根据地质条件、桩基设计要求和施工现场环境，常见的钻孔方法有冲击钻孔、旋挖钻孔、静态钻孔等。冲击钻孔适用于硬土层和岩石层；旋挖钻孔适用于软土层和一般土层；静态钻孔适用于环保要求高和复杂地质条件的地层。疏港航道特大桥引桥22#-1桩基地质为软土层，且粉土沙土较多，地质较差，故采取反循环旋挖钻孔桩进行施工。钻孔灌注桩的主要功能是承载上部结构的荷载，若桩体质量不达标，如混凝土强度不均或桩基长度不足会降低桩基的承载能力从而影响结构的整体稳定性，高速公路对沉降控制有严格要求，桩基施工质量会直接影响其沉降特性，不符合规范的施工可能导致不均匀或过度沉降影响路面平整度和结构稳定性，高速公路还需抵抗侧向荷载，如风荷载或车辆荷载，施工质量不合格的桩基可能导致结构倾斜或变形，耐久性方面钻孔灌注桩在复杂地质条件或腐蚀环境下，施工质量影响其长期使用性能质量不高的桩体可能导致耐久性下降，施工安全也是一个重要因素，钻孔灌注桩的施工需要严格控制质量以防止设备故障或桩孔塌方等安全隐患影响工程进度和施工人员安全，因此必须严格按照规范进行钻孔灌注桩施工以确保基础设施的长期稳定和安全。

（二）质量控制对降低后期维护成本的重要性

在钻孔灌注桩施工过程中严格的质量控制能够有效减少后续可能出现的维护问题从而降低维护成本，质量控制可以预防和减少因施工不达标而导致的返工，这不仅节约时间还减少了额外的成本，高质量的施工可以延长结构的整体寿命减少周期性的维护和更换，长期来看降低维护成本，施工质量不佳可能导致混凝土裂缝、桩身断裂等问题，这些问题若不及时处理会逐渐恶化增加修复难度和成本。高质量的钻孔灌注桩还能够更好地适应外界环境变化，如地质或气候变化从而减少因结构性能下降引发的维修工作，质量控制可以减少因施工问题引发的安全隐患，如桩基不稳定或沉降不均，这些问题通常需要较大的成本投入来解决，遵循规范和标准进行施工可以避免因不符合要求而产生的额外费用和法律风险，质量控制不仅确保了施工标准，还直接影响结构性能和使用寿命从而有效降低长期维护成本保障工程的安全和经济性。

（三）施工质量控制在确保行车安全中的关键性

桩基施工缺陷是导致高速公路事故的主要原因之一，例如桩身混凝土强度不足或配比不当会导致桩基承载力下降进而引起路面沉降或坍塌，严重时甚至会造成交通事故，通过实施严格的质量控制措施，如优化混凝土配比、强化泥浆质量监控、精确钢筋笼定位与固定技术以及控制混凝土浇筑速度与温度可以显著提高桩基的稳定性和耐久性，从而为高速公路提供坚实的基础支撑保障车辆行驶的安全[1]。

三、施工过程中的常见问题

（一）混凝土配比与性能问题

首先，混凝土强度不足是一个关键问题，若配比不准确或使用劣质原材料，混凝土强度可能低于设计要求从而影响桩基的承载能力和结构稳定性，不均匀的混凝土配比会导致混凝土组成不均，会造成桩体出现空洞或裂缝。

其次，混凝土的工作性也至关重要，过稠或过稀的混凝土会影响施工顺利进行并会导致桩体表面粗糙或内部空洞，混凝土的耐久性受到水胶比和掺合料选择等因素的影响，不合格的配比会导致长期使用中出现裂缝或剥落。

最后，施工过程中温度和湿度控制也是关键，施工过程中若温度过高或湿度不足会导致混凝土干燥过快、开裂或强度发展不良，水泥与骨料的比例不当也会影响混凝土的密实性和强度，过多或过少的水泥都会影响桩基的稳定性和耐久性[2]。

（二）泥浆质量控制问题

泥浆在施工中用于清理钻孔、稳定孔壁和输送钻屑，其质量直接影响施工进度和桩基的质量，常见的泥浆质量问题包括泥浆稠度不适、比重不当、粘度不稳定、成分不适、处理不当、污染问题。

泥浆稠度过高会导致流动性差难以清理钻孔内的钻屑，稠度过低则会导致孔壁失去支撑增加坍塌风险，泥浆比重需与地层压力匹配，比重过高会导致孔壁破坏和混凝土污染而比重过低则会无法有效防止地下水或砂土进入钻孔。泥浆的粘度应保持稳定以确保良好的流动性和钻屑运输效果，粘度不稳定可能影响孔壁稳定性和桩基质量，泥浆的成分也需适当，水、膨润土及其他添加剂的比例和质量直接影响泥浆性能，不合适的成分则会导致清理效果差或稳定性不足[3]。

（三）钢筋笼定位与固定问题

钢筋笼的主要作用是增强混凝土的抗拉强度和抗剪强度确保桩基在受力时能够满足设计要求，钢筋笼在桩孔中的位置偏差会导致钢筋与混凝土之间的保护层不足影响桩基的整体强度和耐久性，钢筋笼固定不牢固会在混凝土浇筑过程中发生位移导致钢筋分布不均从而影响桩基的结构强度和稳定性，尺寸不符则会导致混凝土保护层厚度不足影响桩基的耐久性，施工过程中的钢筋笼变形可能影响其与混凝土的结合效果，钢筋间距不均可能导致混凝土应力分布不均匀从而影响桩基的结构稳定性，钢筋笼与桩基设计不匹配则可能影响桩基的受力性能，防锈处理不足可能导致钢筋在使用过程中发生锈蚀影响桩基的长期稳定性。

（四）混凝土浇筑速度与温度控制问题

混凝土浇筑速度过快会导致桩内气泡无法及时排出，影响桩体的密实度和承载力，浇筑速度应控制在每小时不超过2米以确保混凝土能够充分填充模板并排出内部空气。温度控制同样重要，因为混凝土在硬化过程中会产生水化热，若温度控制不当则会引起温度裂缝影响结构的耐久性。当混凝土内部与外部温差超过25℃时裂缝发生的概率显著增加，因此施工过程中应采取措施，如使用冷却水管或覆盖保温材料以控制混凝土的温度变化[4]。

三、施工过程中常见问题的对策

（一）优化混凝土配比以提升桩体性能

首先实施桩基首件工程，首件工程通过其优良的施工质量和技术水平，可以成为后续工程的样板，对桩基首件工程取得的数据进行对比分析，明确相关技术参数，验证施工方案的可行性。为后续桩基大规模标准化施工提供依据，进而确定适合本项目的施工工艺和施工组织方法，保证桩基的施工质量。

混凝土的配比设计需要综合考虑水泥的种类、细骨料和粗骨料的比例、水灰比以及外加剂的使用，例如通过引入高性能混凝土可以显著提高桩体的耐久性和承载力，适当增加水泥用量并使用高效减水剂可以有效减少混凝土的孔隙率从而增强其抗渗性和抗冻性，混凝土配比的优化还应结合实际施工条件和环境因素，例如在寒冷地区施工时需要考虑混凝土的抗冻融性能，根据需要添加引气剂以提高混凝土的抗冻性，而在高温多雨的环境下则需要考虑混凝土的抗冲刷和抗侵蚀能力，通过采用先进的混凝土配合比设计软件，结合现场试验数据可以更精确地预测混凝土的工作性、强度发展和耐久性，从而为高速公路钻孔灌注桩提供更为科学合理的配比方案[5]。最后，为保证混凝土质量，足够的机械资源配置、合理的资源供给也是必要因素，以下是疏港桥22#-1号桩机械设备配置表。

 机械设备配置数量表

（二）强化泥浆质量监控以保障钻孔稳定性

泥浆的主要作用包括悬浮钻屑、冷却钻头、平衡地层压力以及防止孔壁坍塌，因此强化泥浆质量监控是确保施工质量控制的重要环节，泥浆的密度、粘度、pH值和失水量等参数必须严格控制在一定范围内以适应不同地质条件下的施工需求，例如疏港桥桩基泥浆采用膨润土+火碱的方式进行制备，每1000kg水中加40kg膨润土和0.48kg火碱，泥浆比重1.07，粘稠度19.55s，新制备泥浆无含砂率。泥浆均采用搅浆桶进行搅拌制备，为防止搅拌不匀导致结块等现象，严禁采用孔内造浆的方式进行造浆。根据不同地质区域进行泥浆适配。泥浆密度的控制范围通常在1.1到1.3g/cm³之间，因地质较差，故设定保持泥浆浓度维持在1.15-1.2之间。过低的泥浆密度可能导致孔壁坍塌过高则可能增加泥浆对混凝土的渗透压力影响桩体质量，在实际施工中通过引入泥浆性能实时监测系统可以对泥浆的各项指标进行连续监控，确保其性能稳定。

（三）实施精确的钢筋笼定位与固定技术

钢筋笼的定位精度直接影响到桩身的承载能力和耐久性，例如根据《建筑施工技术规范》的要求钢筋笼的垂直度误差不得超过1%，而实际施工中通过采用先进的测量设备和定位技术可以将误差控制在0.5%以内。为保证桩基钢筋笼质量，疏港桥桩基改进钢筋笼施工工艺：采用预制钢筋笼和焊接接头的方式，提高钢筋笼的质量。同时，合理布置钢筋笼的间距和直径，确保桩身的承载力和抗变形能力。桩基钢筋笼在钢筋加工厂采用全自动滚焊机集中加工。制钢筋笼的固定技术同样重要，它需要保证在混凝土浇筑过程中钢筋笼不会发生位移，在实践中通过使用定位支架和焊接固定点可以有效地防止钢筋笼在浇筑过程中的移动[6]。

（四）控制混凝土浇筑速度与温度以避免裂缝

混凝土浇筑速度过快会导致混凝土内部温度梯度过大从而产生热应力，增加裂缝的风险，浇筑速度应控制在每小时不超过2米以确保混凝土的均匀性和密实性，混凝土的温度控制同样重要，尤其是在极端气候条件下必须采取措施降低混凝土的初始温度，如使用冷却骨料或在夜间进行浇筑以减少温差引起的收缩应力，通过科学的施工管理与技术措施可以有效避免因混凝土浇筑速度与温度不当导致的裂缝问题从而保障高速公路钻孔灌注桩的施工质量。

结论：

本文通过对钻孔灌注桩施工过程中的多个方面进行了深入分析，提出了相应的解决对策，这些对策的实施不仅可以显著提高钻孔灌注桩的施工质量，还可以有效降低后期维护成本确保行车安全，严格控制高速公路钻孔灌注桩的施工质量对于保障公路基础设施的长期稳定和安全具有至关重要的意义。

参考文献：

[1]李磊.高速公路钻孔灌注桩施工质量控制[J].工程机械与维修,2023,(01):144-147.

[2]黄党庆.论高速公路大桥灌注桩施工质量控制技术[J].工程建设与设计,2016,(02):151-153.

[3]王建光.高速公路钻孔灌注桩施工质量控制研究[J].黑龙江交通科技,2014,37(05):116-117.

[4]胡王君.高速公路跨江大桥钻孔灌注桩的施工质量控制[J].交通世界(建养.机械),2011,(10):203-204.

[5]庞爱忠.高速公路钻孔灌注桩成桩质量控制[J].山西建筑,2003,(03):41-42.

[6]吴东潮.高速公路钻孔灌注桩成桩质量控制[J].山西交通科技,2002,(04):38-39.

陈天吉，1998.01.24，男，汉族，江苏南通人，本科，助理工程师，南通市交通建设咨询监理有限公司，研究方向：钻孔灌注桩，深基坑开挖，桥梁上部结构及沥青路面