高速公路桥梁桩基施工工艺分析

高速公路桥梁桩基施工工艺分析

摘要：桥梁桩基础施工是桥梁建设中的重要阶段，只有稳定、高质量的桩基工程建设，才能保证公路建设的发展。本文作者在高速公路现场设计服务时，就项目的具体桥梁工程对桥梁桩基施工技术及常见的问题进行分析。

关键词：桥梁；桩基础；施工工艺 1.引言

桥梁下部结构与地基接触的部分称为基础,是桥梁最下部的结构,它直接坐落在岩石或土地基上，其顶端连接桥墩或桥台，合称为桥梁下部结构。桥梁基础的作用——承受上部结构传来的全部荷载，并把它们和下部结构荷载传递给地基。桩基的成桩过程是在桩位处的地面下或水下完成的，施工工序多，质量控制难度比较大。因此，必须要重视桩基工程的施工技术。

2.工程简介

某高速公路A4合同段全长39.6km，全线有特大桥3座，大桥16座，中小桥40座，主线桥梁长度约8389m，岸上、水中桩基础均有，部分水中桩基桩径大，其中东江特大桥主桥桩径达到2.2m。桥位地质多为砂层及砾石层及强风化的泥质砂岩，岩性极差，遇水易泡软，设计上按摩擦桩定性，故施工时成孔的难度较大。为保证桩基施工质量，从桩基钢护筒、钻机选型、成孔、泥浆、砼浇筑全方位进行控制。

3.基本工艺流程

平整场地→桩位放线→埋设护筒→钻机就位→钻进→清孔→安放钢筋笼→下导管、二次清孔→灌注水下砼→拆、拔护筒→清理桩头。

1)准备工作

（1）位于岸上桩基施工开始前需平整场地、清除杂物。地基承载力弱时应进行换填并夯实。

（2）位于鱼塘的桩基施工前须沿主线在鱼塘内填筑出钻机、冲机的工作场地及施工便道，浅滩的桩基需筑砂岛形成作业场地。

（3）位于水上桩基的施工前必须搭设水上工作平台，平台由钢管桩基础、贝雷梁、型钢及面板组成，当平台处于主航道时，在平台周围加打一排管桩，作为平台的防撞设施，并在上下游设置浮标引导通航。

2)埋设护筒

护筒的作用是：固定桩位，并作钻孔导向；保护孔口，防止孔口土层坍塌；隔离孔内外表层水，保持钻孔内水位高出施工水位以稳固孔壁。

a)桩基钢护筒的制作采用A3钢板卷制成筒，在焊接平台上焊接成节段。护筒直径比桩径大20cm左右，厚度根据实际情况而定，焊缝连续，保证不漏水。

b)岸上、鱼塘及浅滩部分的桩基钢护筒埋设，桩基护筒采用人工挖导向坑，振动锤打入，露出地面0.3m以上。

c)水上桩基钢护筒的下沉由控制网点在平台上精确放样定出桩中心点位置，安设导向架。用吊机吊起钢护筒通过导向架下放，护筒依靠自重停止下沉后，即用振动锤振动下沉，并按需要焊接接长护筒。护筒顶面须高出预计最高水位

2.0m(施工期间)以上。护筒下沉时，各接头须不漏水、不漏浆。振动下沉后无明显变形，卷口，焊缝无开裂现象。

在本项目中东江特大桥两水中主墩因桩基桩顶有较松散的砂砾层，为确保冲刷范围内桩基质量和防护性能，设计在主墩桩基均设置了4~8m的永久性钢护筒。

3)泥浆护壁

在开钻前按桩长配够一根桩的泥浆需用量，泥浆采用优质粘土或膨润土造浆，水上部分利用泥浆罐或泥浆船形成泥浆循环系统。在砂砾层钻进时，除适当增大泥浆比重，还可投入适量粘土块，必要时加入膨润土及掺加剂。

4)钻机就位

钻机就位前，应对钻孔前的各项准备工作进行检查，包括主要机具设备的检查和维修。采用枕木、钢轨作为钻机运行轨道，钢轨枕木连接紧寄存牢靠，确保钻机在钢轨上运行平稳。钻机安装就位必须做到天车中心、转盘中心、钻孔中心在一垂直线上。钻机就位时用方木垫平，将钻头中心线对准桩孔中心。钻机安装就位后，底座和顶端应平稳，不得产生位移和沉陷。

5)钻孔

开钻时先在孔内灌注泥浆，孔内有水时，可直接投入粘土，用冲击锥以小冲程反复冲击造浆。钻进过程中，始终保持孔内水位高出地下水位2.0m并低于护筒顶面0.3 m以防溢出，同时要按时掏渣，掏渣后应及时向孔内添加泥浆或补水，以维持水头高度。钻进中用检孔器检孔，据此调整钻机位置，保证成孔质量。

冲击成孔注意事项：

a)开钻前，向护筒内注满水，用冲击锤小冲程反复冲击造浆，施工中孔内泥浆应始终保持良好的性能指针。必要时添加黄土或膨润土造浆，待护筒内泥浆保

持一定浓度后开钻；

b)正常钻进时要注意及时松放钢丝绳的长度。

c)不同土质采用不同的冲程和泥浆，最大冲程不超过6m；

d)成孔过程中，应经常检查孔内有无异常情况，钻架有无倾斜，各部连接是否松动；

e)钻孔至桩底标高后，对孔底岩样、孔径、孔深进行自检，合格后进行清孔。

f)岩层中钻进时，尽量提高孔底的泥浆比重和额度，使孔底泥浆由一般的钻渣托浮力变为握裹力，使钻头冲击下的岩块裹于泥浆中，以减少岩石的重复破碎。施工中反复投粘土、冲击和掏渣，以提高钻进速度。采用及时补浆、抽浆、掏渣的办法始终保持与孔外水面有1.5m的固定高差，以保证孔内水压的稳定和孔壁的安全。

6)清孔及钢筋笼制作

a)钻进达到标高后，采用正、反循环法清孔，将孔底钻渣清除干净；清孔后孔底沉渣厚度符合规范要求。

b)钢筋笼采用分节预制，现场接长，钢筋笼起吊时采用2点起吊的办法以防止变形。

c)吊放钢筋笼采用吊车进行，吊放时注意不能碰撞孔壁，防止坍孔，并防止泥土等杂物带入孔内。在钢筋笼外侧绑扎砼垫块或焊接钢筋耳环，以保证钢筋的保护层厚度。钢筋笼绑扎好后整体吊放，吊入后校正轴线位置，并牢固定位，以免在灌注砼时发生浮笼现象。

7)灌注水下砼

采用砼输送泵灌注水下砼，由泵送进料斗，连续灌注，随灌随提升导管，同时用一台吊车（或利用钻机）配合钻架吊放、拆卸导管。导管选用无缝钢管制作，其水密性、承压和抗拉性能都需符合要求，以保证砼灌注过程中不漏水，不爆管。

首批砼的灌注数量应满足导管初次埋入砼深度不小于1.0m，并能填充导管底部的间隙。砼灌注要连续进行，随灌注随拔管，并尽可能缩短拆除导管的时间。在整个灌注过程中，要经常探测孔内砼面的位置，及时调整导管埋深。

经过本项目大量的桩基施工后，提出以下灌注桩基砼的一些措施和建议：

a)砼拌合必须均匀，尽可能缩短运输距离和减小颠簸，防止砼离析而发生卡管；

b)首批砼方量要提前计算，采用料斗装运后泵送同时下料；

c)灌注砼必须连续作业，运输和灌注的机械设备一定要有备用，避免任何原因中断灌注；

d)在灌注过程中，防止导管提升过猛，管底提离砼面或埋入过浅，而使导管内进水造成断桩夹泥；

e)灌注的桩顶标高应比设计值预加0.5m左右，此范围的浮浆和砼应凿除，以确保桩顶砼的质量。

4.实际施工易发生的问题及处理措施

1)坍孔

坍孔的特征是孔内水位突然下降又回升,孔口冒出细密的水泡,出渣量明显增加而不见进尺,钻机负荷显著增加等。坍孔的原因多是泥浆性能不符合要求、孔内水头未能保证、机具碰撞孔壁等因素造成的。坍孔位置较深且不是很严重时,采用粘土回填至坍孔位置以上2m～3m,并采取加大泥浆比重、改善泥浆性能、加高水头等措施;坍孔严重时,应立即将钻孔全部用砂类土或砾石土回填,待孔内回填土稳定后重新开钻;坍孔位置不深时,可采用加深护筒的方法,将护筒内的填土夯实。

2)斜孔

斜孔一般多发生在采用冲击钻成孔上。造成斜孔的原因通常是由于地质松软不均、岩面倾斜、钻架移位、钻架不平或钻头遇到探头石等原因造成的。当出现斜孔时,一般可在偏斜处吊住钻头反复扫孔,使钻孔正直。偏斜严重时,应回填粘质土或片石到偏斜处顶面,待沉积密实、稳定后重新开钻。

3)扩孔、缩孔

扩孔大多数是由于孔壁坍塌或钻杆摆动过大造成的。对于扩孔的处理,一般是采用失水率小的优质泥浆护壁,改善钻机的机械性能来控制扩孔率。

缩孔通常是由于地层中含有膨胀土、软塑土、泥质页岩等不良地质造成的,钻头磨损过大也易发生缩孔。缩孔发生后,应立即查明原因,如因钻头磨损过大造成的缩孔现象,应对钻头及时补焊,加大钻头。如因以上不良地质条件造成的,当缩孔不严重时,可采用钻头上下反复扫孔来扩大孔径;当缩孔严重时,采取钢护筒防护,一般情况下钢护筒的长度要根据不良地质的厚度情况来确定,最好是不良地质部分全部下钢护筒。

5.结论

公路桥梁桩基工程作为重要的分项工程，理应得到更多的关注，桩基础是桥梁结构的基础部分，应加强质量检测和控制，做好预测性防范。以理论基础作为指导，结合实际情况，在进行设计、施工的时候，要综合各方面因素才能保证桩基的科学性及合理性，从而保证桥梁建设的安全可靠，保障桥梁质量。

参考文献

[1] 姚玲森 桥梁工程（第二版） 人民交通出版社2008

[2]公路桥涵施工技术规范（JTG/T F50-2011）[S]

[3] 宁贵霞、王丕祥桥梁基础工程 科学出版社 2011