桥梁桩基施工应用技术及个人心得体会
时间:2012-06-08 作者：大理道路桥梁工程公司西北绕项目部 刘敏 来源： 点击：
摘要：简要分析了桥梁桩基施工技术，介绍了其施工工艺参数及施工机具，阐述了施工程序、施工操作要点和质量控制注意事项，最后总结了此项施工的优缺点及个人心得。
关键词：冲孔 灌注 检测 常见问题 个人心得
工程概述
昆明绕城高速公路西北段龙箐大桥桥址位于安宁市长坡龙箐村附近，本文将设龙箐二号大桥为代表。设计桥中心里程桩号K3+818。桩基数量：164根（其中φ2.0m桩计36根，φ1.7m桩计16根，φ1.5m桩计112根；桩长为22~30m）。
桩基础施工
本桥梁基础为桩基础直径有1.5m、1.7m、2.0m，基础所处地质主要为强、中、弱风化玄武岩，根据地质勘查情况，本桥桩基施工采用机械冲击钻成孔和人工挖孔，本文只讨论机械冲击成孔、导管法灌注桩基砼成桩的方法施工。根据现场桩位及高程测量结果开挖及整平孔桩施工平台，开通施工机械进出通道，将施工机具及各种材料运至施工现场。
个人心得：地面标高尽量高于桩顶标高0.5m左右。
1冲击钻成孔
1.1施工准备
施工时，平整场地并做好水、电、路、三项畅通，清除场内杂物及松散土层并压实，用全站仪放出桩孔位置，将钻机就位，钻机座采用方木垫平。立好钻架，对准桩孔中心。钻机就位后，底座与顶端应平稳，保证钻进过程中不应产生位移或缺陷。在桩四周引出四个成正十字的护桩，护桩位置距桩孔中心比护筒距桩孔中心大50㎝左右。埋设牢固。施工时用护桩来控制孔位中心。
钻孔前，对场地进行平整并挖设泥浆槽、沉淀池等设施。钻孔泥浆由水、粘土拌制，搅拌好的泥浆性能指标应达到施工技术规范要求。施工中随时测定其比重、粘度、含砂率等指标，以便达到浮渣和护壁的最佳效果。泥浆池设在冲孔桩附近，按所需使用的桩基数量决定开挖大小，用于沉淀冲渣，储存泥浆，施工中用排浆沟将其与孔口相连，通过泥浆泵来实现泥浆循环利用，防止泥浆漫流，保护施工环境。定时使用机械清理残渣。
个人心得：在群桩中挖泥浆池时一定要选择好位置，要方便挖机进出清理沉淀和能够重复再利用。定期使用护桩检查有无偏位，若偏差超过5cm则立即重新放桩位调整桩机。而且群桩时应一次性放出多个桩位，才能方便考虑桩机应该如何摆放不至于影响多机同台作业。
1.2埋设护筒
护筒一般为纯钢制造，护筒接头采用双面焊接且保证不漏水。冲孔桩护筒一般情况高出地面高度0.3 m以上；护筒直径为桩径D+30cm，用壁厚6～8mm钢板制成。挖除桩位土层初步成孔，然后把钢护筒吊入孔内，调整护筒位置，使钻孔中心与护筒中心重合，同时用铅垂线检查，保证护筒垂直。最后在护筒外周分层、对称、均匀的回填粘土。若发现地基稳定性差，护壁能力不足，出现塌孔，缩孔时则应加深钢护筒长度。护筒顶面至少高出施工水位1.5m、地下水位2.0m，并保持高出桩顶设计标高不少于0.5m。
个人心得：如必要，可在埋置护筒时加入几包干水泥粉效果比粘土高很多。
1.3冲孔
在钻孔作业过程中应分班连续进行，经常对钻孔泥浆进行实验，不合要求的要及时改正。
冲孔时确保使用小冲程作业，能大幅减少偏孔几率。
a.制浆时，在护筒填粘土，用冲击锤以小冲程反复冲击造浆，形成浓浆后开钻。
b.交代现场桩机负责人，及时填写钻孔施工记录。交班时应交代钻进情况及下一班应注意事项。
c.钻进过程中经常捞取渣样并确定其与地质资料是否相符。
d. 冲击锤起吊应平稳，防止冲撞护筒和孔壁；进出孔口时，严禁孔口附近站人，防止发生钻锤撞击人身事故；因故停钻时，孔口应加盖保护，严禁钻锤留在孔内，以防埋锤。
1.4出渣
出渣的方法有两种，一个通过泥浆泵循环使冲渣浮动流入泥浆池中沉淀，另一种是利用泵反循环吸取。当钻渣不能靠泥浆带出时，则采用泵吸或掏渣筒掏渣。破碎的钻渣，部分和泥浆一起被挤进孔壁，大部分靠掏渣筒清除出孔外，故在冲击相当时间后，应将冲击锤提出，换上掏渣筒，下入孔底掏取钻渣，倒进钻孔外的倒渣沟中。管锤本身兼作掏渣筒，无须另换掏渣筒。
1.5检孔
钻进中须用检孔器检孔。检孔器用钢筋笼做成，其外径等于设计孔径，长度等于孔径的4～6倍。当检孔器不能沉到原来钻达的深度，或大绳（拉紧时）的位置偏移护筒中心时，应考虑可能发生了弯孔、斜孔或缩孔等情况，如不严重时，可调整钻机位置继续钻孔。
不得用钻锤修孔，以防卡锤。
1.6清孔
当钻进至设计标高后报监理进行终孔检查，做好记录，进行清孔作业；清孔采取掏渣法清孔，在清渣前，通过冲击锤低冲程的反复冲拌数次，使孔内泥浆、渣土、和沙石形成混合物，然后用掏渣工具掏出。掏渣后用一根水管插到孔底注入高压水，使水流将泥浆冲稀，使孔口、孔中部和孔底提出的泥浆的平均值应符合质量标准要求。在清孔排渣时，必须注意保持孔内水头，防止塌孔。清孔后，灌注水下砼前，用测深锤第二次测孔深。
严禁用加深钻孔深度的方法代替清孔。
2钢筋笼制作和安装
1.钢筋焊接应在钢筋棚内按照《桥规》要求操作，钢筋笼应该事先分节制好，采用双面搭接焊，焊接长度≥5D（D为钢筋直径），钢筋接头焊接时应保证上下钢筋轴线一致。
2.钢筋笼顶端设吊环,采用三点 吊装,第一点设在骨架底,第二吊点设在骨架长度的中点到上三分点之间,待骨架离开地面后,停止第一、第二吊点，直到骨架垂直后再移入孔内，缓缓下。，第一节钢筋笼入孔后，在井口设置支撑，让钢筋笼作临时固定，然后用吊车提升第二节钢筋笼，接着将两节钢筋笼焊接，焊接采用单面焊、双面焊、套筒连接均可。
个人心得：待整个钢筋笼放到设计标高后首先使用护桩调整中心接着用四根Φ25钢筋星形成井字型穿过钢筋笼内侧支撑在护筒上，若钢筋笼顶面标高小于护筒顶则可在笼上加焊U型吊环再用钢筋穿过固定。
应保证声测管接口处使用液压钳夹紧，固定在钢筋笼上的环需预留出小部分活动空间防止下笼时声测管破裂。声测管所绑钢筋底部需加长使声测管不会直接接触孔底。灌注前在管内注满清水一可检查有无破裂导致漏水无法灌满，二可加强声测管内部压强，增强灌桩中受到砼挤压而变形的抵抗能力。
3下导管
a．灌注前应对应实测桩长决定导管长度，一般上部露出基准面0.5m左右，下部离孔底0.5m左右。
b．导管吊装前应进行试拼，接口处加密封垫以保证连接严密、牢固。
c．吊装导管时，导管应处于钻孔中心，并应在灌注前进行对导管接头抗拉、升降实验。
个人心得：下管时检查导管连接处是否有死接头。我有一次在灌注过程中出现拆管时接头卡死，无奈只能用焊机切割螺丝。浪费大量时间导致灌注过程不流畅。
4灌桩
首先要确保罐车供应顺利，到达现场最少3辆后才可考虑灌注
a、罐车到来后立马做坍落度实验。砼要有较好的和易性和流动性，坍落度以200~220mm为宜，若时间有耽搁，灌注前需再做一次实验。
b、首排混凝土非常重要，首先用塞子堵住漏斗口。计算好埋置导管3米左右所需砼数量后将砼放满料斗，用副机提起塞子，下料过半斗后砼罐车接着放料。保证砼连续且迅速的覆盖导管底部，在达到计算方量之前不间断。首批混凝土灌入后，立即测探孔内砼面高度，计算出导管准确埋置深度，如符合要求，要紧凑连续地进行灌注，严禁中途停工。测绳要使用拉力强、遇水不伸缩，标有尺度无误的测绳。
c、在灌注砼过程中，根据不同现场经验每灌注一定数量砼，要用测深锤测下下砼实际深度，并与设计砼深度对比，计算出空隙比。导管埋入度控制在2—6米，在任何情况下不得小于2米或大于6米。当砼面升到钢筋骨架下端时，为防止钢筋笼上浮，应保持较深埋管，并徐徐灌入砼，以减小砼从导管底口出来后向上的冲击力。当孔内砼面进入钢筋骨架2米后，提升导管，埋置深度不得小于1米，继续灌注。
d、导管提升时，应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升。导管拆除要快，一般不宜超过15分钟。
e、在灌注桩过程中，每根应制作不少于3组（3块/组）砼试块，并有专人做好灌注记录。
f、在砼灌注将近结束时，仔细核对砼的灌入数量，顶面是否高出设计标高0.5m以上，确认以后，可结束桩身砼的灌注，并开始拆除导管。拆除时拔管要缓慢，防止因提拔过快引起泥心现象。
g、导管拆完后，在桩顶混凝土即将初凝时拔出护筒。
个人心得：灌注砼高度应大于设计桩顶标高0.5m以上，并在灌桩结束后刮走表面0.3m左右的浮浆，为将来破桩头减少工作压力。灌注过程中假如等待混凝土时间过长，已灌混凝土接近初凝导致导管提起后只靠自重无法插入，可以调动挖掘机轻压漏斗口，一定记得要垂直缓慢插入。
如挖孔桩出水量太大无法抽干，可考虑放满水改清水桩灌注。方法与水桩无大致区别，本人只试过用挖机来代替桩机抽插导管。
同时灌注前要先休整场地，垫出方便罐车就位的小斜坡，还要保证压实度确保灌注过程中下雨导致泥泞使罐车陷落浪费大量时间。
5检桩
在承台施工前，我们采用的是超声波检测和钻芯取样检验两种方法对成桩的质量进行检测和评价。按设计和规范要求确定钻芯取样检验的数量，如果对成桩质量有疑义，可增加钻芯取样检测数量。成桩质量检测合格后，进行下道工序的施工。
个人心得：声波检测前必须先用测绳检查声测管畅通后才可放入仪器避免仪器卡住。
在冲孔和灌注砼的过程中，如出现事故，及时汇报领导，听从安排以合理的方法妥善处理事故，不给工程造成任何隐患。
冲孔过程中出现的施工质量问题
冲孔灌注桩由于对各种地质条件的适应性、施工简单易操作且设备投入一般不是很多,因此在各类桥梁及民用建筑中都得到了广泛的应用。它的施工大部分是在水下进行的,其施工过程无法观察,成桩后也不能进行开挖验收。施工中的任何一个环节出现问题 ,都将直接影响整个工程的质量和进度,甚至给投资者造成巨大经济损失和不良社会影响。必须防治在钻孔过程中及水下混凝土灌注过程中经常出现的施工质量问题,保质、保量地完成桩基施工任务。
1 漏浆
冲桩过程中，孔内泥浆明显下降。漏浆会影响泥浆的护壁能力，较容易造成坍孔，一般是孔内地质有裂缝造成。
解决方法:首先使用回填粘性土借助冲击钻冲击将土挤压进裂缝填满。若效果甚低则选择加入干水泥粉加强封固裂缝能力。
2 偏孔
冲桩过程中，因为孔底地质强度不一，导致锤冲击时重心不稳，孔底受力不均匀使桩基孔底倾斜而使桩基不垂直。
解决方法：回填大石。石块选择应注重硬度大，不宜松散为主，直径根据桩径决定。当锤将大石冲击为碎块后会根据重力自动平均分布在孔底，再用锤冲击可以导致孔底受力均匀慢慢修复偏孔。
3 坍孔
冲桩过程中,如发现排出的泥浆中不断出现气泡,或泥浆突然漏失,则表示有孔壁坍陷迹象。严重的会导致护壁崩塌以及大量泥土落入孔中，需要回填重新冲击。
造成原因:孔壁坍陷的主要原因是土质松散,泥浆护壁不好,护筒周围未用粘土紧密填封以及护筒内水位不高。冲进速度过快、成孔后待灌时间过长和灌注时间过长也会引起孔壁坍陷。
防治措施:在松散易坍的土层中,适当埋深护筒,用粘土密实填封护筒四周,使用优质的泥浆,提高泥浆的比重和粘度,保持护筒内泥浆水位高于地下水位。搬运和吊装钢筋笼时,应防止变形,安放要对准孔位,避免碰撞孔壁,钢筋笼接长时要加快焊接间,尽可能缩短沉放时间。成孔后,不宜放置太久，需尽快灌注并且控制混凝土的灌注时间,在保证施工质量的情况下,尽量缩短灌注时间。
水下混凝土灌注过程中出现的施工质量问题
1 堵管
水中灌注混凝土过程中,无法继续进行的现象。
造成原因:混凝土和易性、流动性差造成离析;混凝土中粗骨料粒径过大;各种机械故障引起混凝土浇筑不连续,在导管中停留时间过长而堵管;导管进水造成混凝土离析等。
防治措施:在混凝土灌注时,应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制。在灌注过程中适当的提升和降低导管形成活塞运动可以帮助混凝土下落。
2 钢筋笼上浮钢筋笼的位置高于设计位置的现象
造成原因:钢筋笼放置初始位置过高,混凝土流动性过小,导管在混凝土中埋置深度过大钢筋笼被混凝土拖顶上升;当混凝土灌至钢筋笼下,若此时提升导管,导管底端距离钢筋笼仅有1m左右时,由于浇筑的混凝土自导管流出后冲击力较大,推动了钢筋笼的上浮;由于混凝土灌注过钢筋笼且导管埋深较大时,其上层混凝土因浇注时间较长,已接近初凝,表面形成硬壳,混凝土与钢筋笼有一定的握裹力,如此时导管底端未及时提到钢筋笼底部以上,混凝土在导管流出后将以一定的速度向上顶升,同时也带动钢筋笼上升。
防治措施:钢筋笼初始位置应定位准确,并与孔口固定牢固。加快混凝土灌注速度,缩短灌注时间,或掺外加剂,防止混凝土顶层进入钢筋笼时流动性变小,混凝土接近笼时,控制导管埋置深度，灌注混凝土过程中,应随时掌握混凝土浇注的标高及导管埋深,当混凝土埋过钢筋笼底端4m时,应及时将导管提至钢筋笼底端以上。导管在混凝土面的埋置深度一般宜不宜大于6m和小于2m ,严禁把导管提出混凝土面。当发生钢筋笼上浮时,应立即停止灌注混凝土,并准确计算导管埋深和已浇混凝土面的标高,提升导管后再进行浇注,上浮现象即可消失。
3 断桩
混凝土凝固后不连续,中间形成夹层。
造成原因:由于导管底端距孔底过远,混凝土被泥浆稀释,使水灰比增大,造成混凝土不凝固,形成混凝土桩体与基岩之间被不凝固的混凝土填充;受地下水活动的影响或导管密封不良,泥浆浸入混凝土水灰比增大,形成桩身中段出现混凝土不凝体;由于在浇注混凝土时 ,导管提升和起拔过多,露出混凝土面 ,或因停电、待料等原因造成夹渣,出现桩身中岩渣沉积成层,将混凝土桩上下分开的现象;浇注混凝土时,没有从导管内灌入,而采用从孔口直接倒入的办法灌注混凝土,产生混凝土离析造成凝固后不密实,局部出现疏松、空洞的现象。
防治措施:成孔后必须认真清孔，一般是采用清水清孔，冲孔时间应根据孔内沉渣情况而定，冲孔后要及时灌注混凝土，避免孔底沉渣超过规范规定。灌注混凝土前认真进行孔径测量，准确算出全孔及首次混凝土灌注量。混凝土浇注过程中,应随时控制混凝土面的标高和导管的埋深，提升导管要准确可靠,并严格遵守操作规程。严格确定混凝土的配合比，混凝土应有良好的和易性和流动性，坍落度损失应满足灌注要求。在地下水活动较大的地段，事先要用套管或水泥进行处理，止水成功后方可灌注混凝土。灌注混凝土应从导管内灌入，要求灌注过程连续、快速，准备灌注的混凝土要足量，在灌注混凝土过程中应避免停电、停水。
4、泥心
灌桩过程中必要的导管抽插时导管拔起幅度太大，导致抽离混凝土面致使泥浆涌入，会形成桩基断层。
解决方法：仅个人心得，发现抽离混凝土面后立即停止导管运动。先将漏斗口用铁链塞子塞住，放满混凝土后拉出塞子。使大量混凝土产生的自重加快混凝土下落速度用于从中心处冲开已灌混凝土面的泥浆，导管趁机借势快速下落，重新插入混凝土面。
结语
通过这次在昆明绕城高速公路西北段龙箐大桥的施工，我对于桥梁施工有了一定程度的了解，这次只是选取了桩机施工法讨论。
虽然我们对冲孔桩已有一定的认识，但是由于冲孔桩是一种施工中桩孔和桩身均不可见的桩基形式，与人工挖桩等桩孔或桩身可见的桩基形式相比，要确保冲孔桩的施工质量，将会面对更多的困难。
不过冲孔桩机拥有施工速度快、对周围环境影响小、冲击力大能穿越各种复杂地层和形成较大的单桩承载力、不受地下水影响能适应各种地质条件及适用性强等优势而被广泛使用，已成为钻孔灌注桩施工的主要成孔设备。
故此，我们在施工时，对冲孔桩施工工艺一定要有深入的理解，冲孔桩的施工质量才有保证。必须以科学的态度，严格按规范制定好实施细则，加强责任心，才能尽可能的保证施工质量。
参考文献
《公路桥涵施工技术规范》
技术指导
杨建辉 赵云霞 杨灿金
