浅谈铁路桥梁桩基施工质量控制

2015-04-07祁亚

四川水泥 2015年4期

关键词：护筒钻头泥浆

祁亚

（中铁大桥局集团第一工程有限公司）

桥梁桩基础是桥梁的重要部位，它的质量好坏直接影响到整座桥梁的工程质量。由于桥梁桩基施工的隐蔽性，在施工过程中存在不可预见性的因素较多，经常出现一些问题，因此铁路桥梁建设中一定要重视桩基的施工技术，提高其施工的质量与效果。

一、铁路桥梁桩基础施工的准备工作

1、桩基基础施工环境

施工之前需要对施工的场地情况进行调查和研究，把握各个施工参数，便于施工工作的开展。当场地是旱地时，需要进行场地硬化工作，并清除场地的杂物，若是场地处于浅水，需要采用引桥法，深水时需要借助主桥法，即钢管桩施工平台法，对平台也有较高的要求，必须做好平整工作，确保其牢固性。

2、桩基基础的桩位测定

下一步准备工作是要在场地上进行桩位测定，即借助木桩对桩位的中心和标高明确标识，在进行护桩的埋设。在护桩埋设时，要注意保持桩顶与地面高度一致，并用砂浆进行固定处理，在深水环境中，要借助钢护筒进行固定，保证桩的牢固性。

3、桩基基础的护筒准备

通常来说，应用于桩基基础施工中的护筒多为钢护筒，并且对钢护筒的厚度有一定的要求。在顶部和底部都做加厚处理，根据土质确定护筒的高度，一般保证在两米以上。另外，在旱墩护筒周围需要用粘土夯实，并且保证粘土达到护筒底部。在对护筒进行埋设时，需要保证护筒中心与桩位中心的一致性，尽量减少偏差，同时重视护筒衔接的质量。

4、桩基基础的钻孔泥浆

在进行桩基基础施工之前，需要准备充足良好的造浆粘土或者是膨润土，并且适当的布置泥浆的循环和净化，建设好各种施工池，保证泥浆的合理倾倒，为整个施工创造良好的环境和便利的条件。

二、铁路桥梁桩基的施工

在现实的铁路桥梁桩基施工过程中，一般采取先进行机械钻孔后灌注混凝土，也可因地制宜，根据地质、地下水情况采用针对性挖孔作业，然后进行混凝土灌注。

1、桩基基础钻孔的施工

钻机就位前，应对主要机具及配套设备进行检查、维修。就位后，底座和顶端应平稳，不得产生位移和沉陷，放置钻机的起吊滑轮线、钻头和钻孔中心三者应在同一个铅垂线上，其偏差不得大于2cm,竖直向倾斜不大于0.5%。钻孔前，按施工设计所提供的地质、水文资料绘制地质剖面图，挂在钻台上。针对不同地质层选用适当的钻机和泥浆比重，并做钻孔标示牌，内容包括墩台号桩位、应钻孔深、钻机型号、负责人等。

初次钻孔时进尺适当控制，采用慢速钻进，冲击钻用小冲程，正反循环钻应采用减压钻进，孔底承受的钻压不超过钻具重力之和的 80%。并经常检查放置钻机的起吊滑轮线、钻头和钻孔中心三者是否在同一铅垂线上，使初成孔竖直、圆顺，防止孔位偏心、孔口坍塌。正常钻进后，冲击钻采用4-5m中、大冲程。但最大冲程不超过6m,正反循环钻则待导向部位或钻头全部进入地层后方可加速钻进。钻进过程中及时排渣。同时经常注意地层的变化，在地层的变化处均应捞取渣样，判断地质的类型，记入记录表中，并与设计提供的地质剖面图相对照，钻渣样应编号保存，以便分析备查。施工中应经常检查钻头转动装置是否被钻碴卡住，钻进时常低锤勤击，冲击钻钢丝绳松绳不得过大，以免造成斜孔、卡钻、坍孔、漏浆等故障，且钢丝绳松绳不得过小以免造成打空锤，影响进尺。钻孔作业必须连续进行，不得中断。因特殊情况必须停钻时，孔口应加保护盖，（用5cm厚木板或3mm花纹钢制作）并严禁钻头留在孔内，以防埋钻。经常检查泥浆的各项指标，包括泥浆比重、稠度、含砂率、酸碱度等，并根据地质情况及时调整。当钻孔深度达到设计要求时，应对孔深、孔径、孔位和孔形等进行检查，测绳应经常校正刻度，避免超钻、或钻孔深度不够，检孔器钢筋外圈直径应大于钢筋笼外圈直径10cm,且不得大于钻头直径，确认满足设计要求后，方可进行孔底清理和灌注水下混凝土的准备工作。

2、钻孔灌注桩施工技术

钻孔灌注桩在钻孔开始时，需稍提钻杆，在护筒内旋转造浆，开动泥浆泵进行循环，等泥浆均匀后以低挡慢速开始钻进，使护筒脚处有牢固的泥皮护壁，钻至护筒脚下1m后，方可按正常速度钻进；在钻进过程中，应注意地层变化，对不同的土层，采用不同的钻进方法；在黏性土中钻进，宜选用尖底钻头，中等钻速，大泵量，稀泥浆；在砂土或软土层中钻进，宜用平底钻头、控制进尺、轻压、低挡慢速、大泵量、稠泥浆钻进；在土夹砾（卵）石层中钻进，宜采用低挡慢速、优质泥浆、大泵量、分两级钻进的方法钻进。对于泥浆护壁桩基，钻孔能否成功，泥浆是关键。在钻孔过程中，要不断向孔内补充新泥浆，以保持泥浆的稠度和比重。泥浆顶面要高出地下水位线50cm以上，以保持孔壁的稳定。同时要严密注视地质条件的变化，并随时调整泥浆的性能和配合比。在钻进过程中，根据地质情况适当调整泥浆比重，一般地层以1.1—1.3为宜，松散地层以1.4—1.6为宜。当孔深距设计标高差50cm时，将钢筋笼、导管及其他机具、材料等准备就绪，以避免成孔后等待机具、材料而造成时间间隔，引起由于地质不良发生的塌孔现象。清孔，当钻机钻到设计高程时，就立即进行清孔，清孔后泥浆比重控制在 1.15—1.2之间，如果泥浆比重太大，则不利于混凝土的浇筑，如果太小可能会引起塌孔。

3、制作钢筋笼

制作钢筋笼之前，先检验钢筋和焊条的质量，焊条的型号要和钢筋的性能相匹配，质量达到设计要求才可以启用。制作钢筋笼是一个重要的环节，要严格按照设计图纸操作，根据钢筋骨架的尺寸制备相当规模样板，箍筋在样板上弯制成圈。用钢筋定位支架控制好主筋的间距，保证分距均匀且偏差不要大于 1cm。箍筋和钢筋笼的直径长度也要控制好尺寸，控制偏差在允许的范围之内，保证整个钢筋笼的质量。另外，加颈箍筋一般设在主筋的外围减小施工难度，又可以加强对钢筋笼的箍紧作用。在钢筋的焊接过程中，采用的焊条要符合规范标准；可以在钢筋笼的内侧焊接上定位圈并安装声测检测管，以方便工程质量检测保证钢筋笼的安全；在此需要说明的是，检测管不宜直接对接焊接，以避免焊渣造成导管的管道堵塞，这就需要采用套螺纹或采用密封胶进行连接。安装钢筋笼之前要先检查孔内是否有残渣或塌方，确保无误后再安装钢筋笼。搬运和吊放钢筋笼时要注意保证钢筋笼的质量防止变形，安装要对准孔位，顺直扶稳慢慢匀速地将钢筋笼放入孔内，中途不要碰撞孔壁，避免造成扭笼、墩笼现象。时刻测量钢筋笼的标高，放置钢筋笼达到设计位置后，要采用吊筋、抗浮筋等固定住，避免钢筋笼的下沉和灌注混凝土后而上浮。根据相关规范设置一定厚度的钢筋保护层，可用水泥砂浆制作，保护层的偏差控制在1cm之内。

4、灌注混凝土

在灌注混凝土之前，先清理孔壁和孔底的残渣，检查成孔质量，确保孔壁没有松动，孔底没有积水和沉渣。如果孔内的积水太多而不容易排干，可以采用导管法水下灌注混凝土。终孔后安装钢筋笼就位后安装导管，导管内径取30cm为宜，每节导管的长度和壁厚要符合规范要求，根据孔的深度确定导管的总长度。导管的两端要用法兰盘和螺栓连接还要垫上橡皮圈以保证导管的密封性，防止导管渗水或漏水。导管插在孔的中央位置，底部离孔底20—30cm左右，切不可插入到孔底沉淀的泥浆中，防止导管中的混凝土漏不出来。在导管的上口接着漏斗，将足够量的混凝土装入漏斗中然后打开隔水栓，此时混凝土会从漏斗底部下落到孔底，孔内的水位逐渐提高，这样将混凝土灌注到孔内。导管法水下灌注混凝土时，注意混凝土粗骨料的最大粒径不要太大，可以选用粒径小于5cm的卵石或碎石；混凝土的坍落度不要过大，不符合要求时要调整混合料的配合比；混凝土拌合时要保证一定的拌合时间，使混凝土具有较好的粘聚性又要具有一定的流动性，搅拌时要进行坍落度检测，如果灌注过程中坍落度损失过大也要及时调整混凝土的配合比；拌好的混凝土要立即灌注使用，避免产生离析现象影响混凝土的质量；灌注要保持连续性，每灌注半米深就要用插入式振捣器振捣密实；混凝土灌注要实行全员全过程质量控制，严格把关确保混凝土桩基的质量；最后灌注混凝土的标高要适当超出设计的标高，高度在一米左右，此外，因为要在其顶部凿除最上部的浮浆层，桩头还需要进入承台内约10cm。

5、成桩的质量检验及收尾工作

成桩的质量检测包括桩身的动检和混凝土试块的质量检测。桩身动检，要检测桩身的小应变和大应变，可以测出桩长、扩径和缩径，这些检测都必须合格。当桥梁桩基施工基本完毕后，拆除护筒，然后钻机移位，进行检测验收。

三、常见问题及处理措施

1、坍孔处理

造成坍孔的主要原因有：护筒埋深位置不合适；钻进速度快，泥浆注入迟缓；钻斗上下移动速度过快，致使水流以较快的速度由钻斗外侧和钻孔间的空隙流过，冲刷孔壁等。跨京津塘高速公路特大桥60-3#桩基钻孔施工时发生了塌孔，主要原因是泥浆护壁配比和管理不当。根据现场实际情况，我们在采取了如下措施：原孔内灌入1：3水泥砂浆改善护壁结构，钻头每次重新开钻时增大泥浆比重（控制在1.15—1.4之间），入液面时，速度要非常缓慢，等钻头完全进入浆液后，再匀速下到孔底，每次提钻速度控制在0.3m/s—0.5m/s。跨京津塘高速公路特大桥41-5#桩基钻进时存在淤泥层，有塌陷现象，不能正常采用钢护筒施工成孔。所以采用加长钢护筒施工，塌陷严重用C30混凝土和干红土交替回填，混凝土中用φ25钢筋按实际塌孔坑洞尺寸制作钢筋网片以加强其承载力。

2、缩孔处理

缩孔主要原因有：泥浆性能欠佳，失水量大；孔壁土层吸水膨胀，形成蜂窝、疏松状泥皮；邻桩施工间距不当，土层中应力尚未解除，新孔孔壁软土流变。跨京津塘高速公路特大桥85-4#桩基钻孔发生缩孔，原因是孔壁土层吸水膨胀。取优质泥浆，控制泥浆比重和黏度，降低失水量，将钻头提高至偏孔处进行反复扫孔，直到钻孔正直，尽快灌注混凝土。当缩孔严重时，应将钻孔钻过缩孔的软地层后，加满泥浆静置4h—5h，待地下应力释放完后，再继续钻到设计孔深，孔径扩大到设计要求。

3、埋钻和卡钻处理

埋钻和卡钻是旋挖钻机最易发生的施工事故，因此，施工过程中应采取积极主动的措施加以预防。埋钻主要发生在一次进尺太多、过快；卡钻则主要发生在钻头底盖合拢不好，钻进过程中自动打开或在含大量孤石地层钻进时，孤石掉落卡钻等。埋钻或卡钻发生后，可采取直接起吊法和钻斗周围疏通法，直接起吊法就是采用吊车直接向上起吊即可；钻斗周围疏通法就是用水下切割或反循环等方法，清理钻筒周围沉渣，然后起吊即可。

4、钢筋笼上浮的处理

当混凝土上升到接近钢筋笼下端时，应放慢浇筑速度，减少混凝土面上升的动能作用，以免钢筋笼被顶托而上升。当钢筋笼被埋入混凝土中有一定深度时，再提升导管，减少导管埋入深度，使导管下端高出钢筋笼下端有相当距离时再按正常速度浇筑，在通常情况下，可防止钢筋笼上浮。此外，浇注混凝土前，应将钢筋笼固定在孔位护筒上，也可防止上浮。