浅谈新建西平铁路水北泾河特大桥

李西锋

摘要：灌注桩属于隐蔽工程，桥梁钻孔灌注桩的施工大部分是在水下进行的，浇注水下混凝土是用混凝土从孔底开始灌注，将孔内泥浆置换出来，成为混凝土桩。钻孔灌注桩大部分在水下进行，其施工过程无法观察，因此，对水下灌注桩应加强过程控制。本文将主要介绍新建西平铁路水北泾河特大桥钻孔灌注桩施工技术和质量的控制。

关键词：西平铁路 水北泾河特大桥 灌注桩施工 质量控制

Abstract: filling pile belong to take cover engineering, bridge of the cast-in-place pile construction is the most underwater, pouring underwater concrete is from the bottom of the hole with concrete began infusion, will hole mud displacement out to make the concrete pile. Most of the cast-in-place pile under water, the construction process not observed, therefore, the underwater cast-in-situ piles should strengthen the process control. This article mainly introduces new railway ShuiBei xiping large bridge regional climate bored pile construction technology and quality control.

Keywords: xiping railway ShuiBei large bridge regional climate filling pile construction quality control

中图分类号：O213.1 文献标识码：A 文章编号

一、工程概况

西平铁路是西安至平凉铁路的简称，全长263.1公里。（其中陕西省境内线路长161.3公里，甘肃省境内线路长101.8公里）。西平铁路是国家“十一五”期間重点建设的项目。水北泾河特大桥位于咸阳市彬县境内，全长1322.92m。桥梁结构为（14-48）m简支箱梁+（40+64+40）m连续梁+（2-32）m简支T梁+（48+80+48）m连续梁+（7-32）m简支T梁。

工程地质情况基本为：地层为第四系冲击黏质黄土、粉质粘土、细圆砾土、粗圆砾土、卵石土及砂岩夹砾岩、砂岩夹泥岩、砂岩夹页岩。

二、施工方法及工艺

水北泾河特大桥除西安台设计变更为挖孔桩外，其余孔桩均采用冲击钻机冲孔，钻孔桩孔口埋设钢护筒，泥浆护壁，钢筋笼在钢筋场地绑扎，吊车起吊安装钢筋笼并水下灌筑混凝土。

三、钻孔桩施工准备

（一）钻孔场地

对于旱地上，清除杂物，斜坡上开挖或填筑钻机工作平台，整平场地并压实。软土适当处理，保证工作平台地基稳固。

对于水上的部分桩位先进行平台搭设，平台钢管桩要打到较好的持力层，并根据锤击数确定其承载力能够满足施工需求，然后再测量放样，定出桩位安放护筒，确保护筒的位置和垂直度满足设计及规范要求，同时应确保平台的稳定和安全。

（二）泥浆、泥浆池、沉淀池

水加膨润土或粘土制备泥浆（可掺入适量的火碱），浆液比重控制在1.03～1.20。在孔桩下游附近设置泥浆池，挖排浆沟将泥浆池与钻孔孔口相连，泥浆循环利用。浆池和沟中沉淀的钻碴及时捞出，滤水后在指定地点废弃。

泥浆性能指标：

（三）护筒

采用壁厚6mm的钢板卷制护筒，筒径较桩径大20～40cm，护筒埋设长度一般2～4m，当护筒埋下后，必须采用粘性大的素土夯填护筒周围，钢护筒采用锤击或人工挖埋，护筒顶面高出水面1.0m，且高出施工地面0.3m。

护筒允许偏差：顶面位置为5cm、倾斜度为1%。

（四）加工钻头

钻头型式的差异对成孔速度及质量均有影响，加工前必须设计草图，计算削泥能力，并要求经验丰富的熟练操作工进行焊接，钻头磨损严重时必须对钻头进行补焊或者更换钻头。

四、钻孔施工

（一）钻机就位

钻机按测量事先在平台上放出的桩位线就位。钻机就位时底座要平稳、牢固。在钻进过程中钻机不得产生位移和沉陷。钻机顶部的起吊绳中心、钻头中心、桩孔中心应在同一铅垂线上，其偏差不得大于5mm。钻机四个支点高差≤5mm，从而保证成孔的孔位和垂直度。

（二）钻孔

1、吊钻的钢丝绳必须选用软性、优质、无死弯和无断丝者，安全系数不应小于12。

2、钻孔时孔内水位宜高于护筒底脚0.5m以上或地下水位以上1.5～2.0m以上，取渣时，应及时补水。

3、起落钻头速度宜均匀，不得过猛或骤然变速；钻进中勤松绳、少量松绳，不得打空锤；勤抽渣；经常检查钢丝绳的联结及磨损情况，防止掉钻。钻孔应一次成孔，不得中途停顿。

4、因故停钻时，钻头提出孔外，孔口加盖。

5、用冲击钻钻孔，只有在距该桩的中心距离5m以内的其他任何桩的混凝土浇筑24小时以后，才能开钻。

6、钻孔过程中如实作好钻孔记录及渣样采集工作，渣样采用取渣筒放入孔底捞取，不许在孔口直接捞取。经常对钻孔泥浆进行检测和试验。

7、桩基终孔：桩基实际地质情况与设计情况相符时现场确认后方可终孔，当实际地质情况与设计地质情况不符时，将地质剖面图与实际钻孔地质柱状图，按相关要求通知设计、业主、监理等几方人员现场确认是否可以终孔。

8、施工过程中，以实记录，仔细复核钢护筒高程、桩长、桩位、孔底高程。

（三）清孔

1、钻孔深度达到设计标高后，对孔深、孔径进行检查，符合规范要求后，开始清孔。

2、清孔采用换浆法清孔，清孔时，注意保持孔内水头，防止坍孔。

3、清孔后应从孔底提出泥浆试样，进行性能指标试验，试验结果应符合规范规定，具体指标为：相对密度1.03～1.10、粘度17～20Pa.s、含砂率≤2%、胶体率＞98%。

4、清孔后，使用钢筋检孔器对桩孔进行检验，检孔器外径为钢筋笼直径加100mm（不得大于钻头直径），长度为4～6倍外径。

5、在吊入钢筋骨架后，灌注水下混凝土前，应再次检查孔内泥浆性能指标和孔底沉渣厚度，如超过规定，应进行第二次清孔，符合要求后方可灌筑水下混凝土，如清孔后4小时尚未开始浇筑混凝土，则孔底必须重新清孔。

五、水下混凝土浇注施工

（一）准备工作

1、灌筑前，水泥混凝土按施工配合比进行试拌，测试水泥混凝土的各项指标是否满足要求。坍落度应符合规范要求的18～22cm，初凝时间控制在6小时以上，水下混凝土粗骨料采用级配良好的碎石。

2、对灌注导管，在使用前进行水密承压和接头抗拉试验，并作好每节长度、编号记录，以利于灌注混凝土时计算出导管埋入混凝土的深度。导管内径为200～350mm，钢筋笼就位后，下导管离孔底0.3～0.4m。

3、水下混凝土采用隔水栓封底、砍球法灌筑，对首盘混凝土所需要的混凝土量进行计算，并检查是否备有保证首盘混凝土料的料斗。首批灌注混凝土的数量应能满足导管首次埋深不小于1.0m和填充导管底部的需要。

（二）水下混凝土灌注

1、 灌筑中，应经常量测孔内混凝土面及导管底部的位置，及时调整导管埋深，保证导管不提空、埋入混凝土深度2～6m。

2、导管提升时，速度不能太快，否则将导致在原来导管占据部位的混凝土松散。

3、混凝土灌注到桩顶部位时，应注意混凝土质量控制，由于顶部混凝土所承受的压力较小，混凝土自密实效果较差，需采取有效措施（如利用即将拔出的导管反复慢插捣固桩顶混凝土）确保混凝土密实。

4、水下混凝土灌注的桩顶标高较设计高出一定的高度，一般为0.5～1m。

5、凿桩头：桩顶混凝土表面有浮浆层，应凿除干净，凿除高度一般不小50cm，凿除后须保证截面处的混凝土质量良好。

6、导管拆除时应对导管进行记录，与下导管时的原记录进行复核，确保导管拆除无误，按照规范要求制作混凝土试件。

（三）混凝土灌注施工要点

1、钻孔经成孔质量检验合格后，即可开始灌注钻孔桩混凝土。

2、按照导管法水下混凝土浇注法施工工艺，开灌补料，确保首灌筑成功。

3、灌注开始后，应紧凑、连续地进行，严禁中途停留时间过长。在灌注过程中，要尽量防止混凝土拌合物从料斗顶溢出，掉入孔底，使混凝土面泻浆变厚，不易测量准确。同时还需要观察导管内混凝土的下降情况，及时测量孔内混凝土面高度，正确指挥导管的提升和拆除。

4、导管拆除速度要快，时间间隔一般不宜超过15分钟。导管拆除时要注意不要将导管或其他器具掉入孔中，拆除的导管冲洗干净，分类堆放整齐。每拆一节导管，都必须由专人负责纪录。

5、在深水桩灌注过程中，当导管内混凝土不满，含有空气时，后续混凝土必须徐徐灌入，不可一下灌满导管，以免在导管内形成高压气囊，挤坏“O”形密封圈而漏水或者形成堵管。

6、在整个混凝土浇注过程中，须有专人纪录，而且纪录必须是真实的、完整的、全过程的。

7、钻孔灌注桩在夏季高温期和冬季施工时必须编制高温期和冬季施工方案，确保施工的顺利进行。

六、桩基灌注常见问题及处理

（一）卡管

1、可能的原因分析

⑴ 混凝土和易性、流动性差。

⑵ 混凝土粗骨料粒径过大。

⑶ 各种机械故障造成混凝土浇筑不连续

⑷ 导管进水导致混凝土离析

2、防范及處理参考措施

⑴ 加强对混凝土搅拌时间和塌落度的控制，水下混凝土必须具有良好的和易性，塌落度要求为18～22cm。

⑵ 粗骨料最大粒径不得大于导管内径得1/6～1/8和钢筋最小净距的1/4,且应小于40mm。

⑶ 应时刻监控机械设备,确保机械运转正常,必须配有符合要求的应急设备。

⑷ 确保导管连接的密封性，按前述要求导管在使用前应进行水密承压和接头抗拔试验，进行水密试验的水压不小于孔内水深的1.3倍的压力，以避免导管进水。

（二）钢筋笼上浮

1、可能的原因分析

⑴ 混凝土流动性过小，导管埋置过深。

⑵ 导管偏斜挂靠钢筋笼箍筋，上提导管引起。

⑶ 导管底端距离钢筋笼底部较近。

2、防范及处理参考措施

⑴ 严格按照规范要求控制导管埋深和配制混凝土。

⑵ 下放导管要位置居中，轴线要一致，平稳下放，避免碰撞钢筋笼和孔壁。

⑶ 当灌注的混凝土顶面距钢筋骨架底部1m左右时，应降低混凝土的灌注速度。当混凝土拌和物上升到骨架底口4m以上时，提升导管，使其底口高于骨架底部2m以上，即可恢复正常灌注速度。

（三）断桩

1、可能的原因分析

⑴ 导管底端距孔底过远，混凝土桩体与基岩之间被不合格的混凝土填充。

⑵ 导管密封不良。

⑶ 导管提起过多，露出混凝土面。

2、防范及处理参考措施

⑴ 导管底端距孔底不宜大于40cm，灌注混凝土前必须对泥浆性能指标和沉淀厚度进行检查，符合要求必须及时灌注混凝土，混凝土灌注前应准备计算首批混凝土数量，确保导管首次埋深（≥1m）和填充导管底部的需要。

⑵ 按前述要求在导管使用前对导管进行水密承压和接头抗拉试验，导管在拆卸过程中，严格遵守操作规程，确保导管连接密封。

⑶对每节导管长度做到心中有术，并对导管编号，应随时控制和准备计算导管长度、导管埋置深度，导管埋深度不得大于6m且不得小于2m。提升导管要准确可靠，导管的拆卸长度应根据导管内外混凝土的上升高度而定，防止起拔过多。

七、结束语

钻孔灌注桩的整个施工过程都是隐蔽工作，，由于影响灌注桩施工质量的因素很多, 对其施工过程每一环节都必须要严格要求，保证施工质量，任何一道工序出现问题都将带来严重的后果。因此，要保证钻孔灌注桩的施工质量，必须选择先进的设备，合格的施工人员，严格把握每道工序质量，现场指挥人员要具有周密的组织协调能力，有高度的责任心，以防为主，对桩基各个施工环节要充分重视并精心施工，只有这样桩基的质量控制才能得到保证。