钻孔桩基础施工技术在罗叶大桥工程中的应用分析
2018-02-16蒙永思
蒙永思
（广西百色市公路管理局右江公路局，广西 百色 533000）
0 引言
在桥梁建筑中，桥桩是整个工程的承重部位，也是保证工程质量最重要的基础。钻孔桩基础施工技术是目前我国广泛运用的打孔筑桩技术，该技术可以充分利用钻孔工具和技术，对于地形地势的影响较小，是一种较为经济实用的成熟技术，对于保证桥桩的质量具有重要意义［1］。在罗叶大桥工程的建设施工过程中，采用了钻孔桩基础施工技术，并取得了良好的施工效果。
1 工程概况
罗叶大桥位于广西壮族自治区百色市西林县古障镇蚌德屯附近，跨越蚌德河，桥下无通行要求。拟建新桥上部构造采用6×20m预应力钢筋混凝土简支箱梁，箱梁高1．3m，下部构造为桩基接盖梁桥台，双柱式桥墩，桩基础。全桥长128．12m，宽10．75m。全桥在0＃台、6＃台处各设置一道C－60伸缩缝，3＃墩处设一道MZL－80伸缩缝，1＃、2＃、4＃、5＃桥墩处设置桥面连续，桥面连续端采用CYZ 250×63mm圆形板式橡胶支座，设伸缩缝端采用GYZF4 250×65mm滑板橡胶支座，桥面铺装为15cm厚C40防水混凝土铺装层。
桥位区属于丘陵及河谷地貌，地形起伏较大。地表大部分为第四系地层覆盖，拟建桥梁量测桥台的丘陵岸坡稳定，未见塌陷、岸坡崩塌等不良地质现象。
桥址处地层结构较复杂，钻孔深度内覆盖层为第四系人工素填土，第四系冲击第二层粉质黏土、第一层圆砾，第四系残积第三层粉质黏土、第二层粉质黏土、第一层碎石土组成。下伏基层为三迭系强风化砂岩、强风化石灰岩、中风化砂岩、中风化石灰岩。
该工程设计桩基共7处，根据工程施工情况，桩基施工顺序安排如下：
2＃墩①＃桩基、2＃墩②＃桩基、4＃墩①＃桩基、4＃墩②＃桩基、0＃台①＃桩基、0＃台②＃桩基、1＃墩①＃桩基、1＃墩②＃桩基、6＃台①＃桩基、6＃台②＃桩基、5＃墩①＃桩基、5＃墩②＃桩基、3＃墩②＃桩基、3＃墩①＃桩基（以上按先后顺序排列）。桩基计划开工时间为2015－08－15，计划完工时间为2015－10－15。
2 工程难点
该工程桥梁基础设计采用钻孔灌注桩基础，施工放样采用全站仪重复测量和闭合测量的方法进行，做到处处有检核，同时对桩位的纵、横间距进行核对，核对无误后进行护桩。护桩采用“十”字线定位，要求桩位准确无误，护桩牢固。桩基就位稳定后及在安装钻头前，应从桩基的钻头钢丝绳中心线位置吊下三角吊锤，调整三角吊锤尖头对准“十”字线中心。在安装钻头后，使用全站仪对钻头的钢丝绳进行纵、横向复核，发现钢丝绳偏离桩位中心时须先进行调正后，才能进行打桩作业。
3 施工方法
该施工法的过程是：平整场地→护筒埋设→安装钻机并定位→压套管→钻进成孔→检查成孔质量→钢筋骨架制作与安装→放导管→灌注混凝土→拉拔出套管→质量检查［2］。
3．1 施工准备
施工准备阶段，主要做好场地的平整、布置，以及钻机、钻具的选择等。
施工现场平整：施工现场平整是进行钻孔施工重要的前期准备工作，对于保证施工质量具有重要意义。在相关机械进场就位时，需对施工现场进行必要的保养，并进行设备安装，同时要保证电力供应。由于钻孔机械设备的功率较大，所以需要对现场的电力系统加强管理，保证电力供应的持续性和安全性。另外需要特别关注混凝土灌注施工时的电力供应，为保证相关工作的连续性，应配备备用发电机组，并明确负责人，保证施工的顺利进行。
钻机、钻具选择：根据罗叶大桥工程所在地的地质特点以及桩径和工期情况，对钻机等钻孔灌注桩施工的主要设备进行合理选择，最终确定采用冲击钻机进行基桩成孔作业。
3．2 护筒埋设
该工程采用钢护筒，护筒底角及各管节均设加强箍筋。在具体施工中确定护筒内水头高度≥1．5m，并保证使用高质量泥浆，采用钢护筒最大的入土深度，搭设工作平台。
3．3 钻孔
罗叶大桥工程钻孔桩基础施工中，针对钻孔施工工序的要求较高，对开孔质量、钻孔顺序，以及造浆系统等施工工序提出了严格的施工操作要求。首先，对开孔施工过程提出了必须压好护筒及对准中线、保持垂直度等要求，如发现有成孔偏斜问题，应及时停工进行校正。其次，在施工前必须确定好施工顺序，并在施工过程中严格按照相关顺序开展工作，保证各个桩孔的施工有序进行，不会对其他桩孔施工质量造成影响。同时还要确保在钻机移动时以中央向两边施钻的顺序进行施工，这样可以将钻机移动对桩孔施工的影响降到最低。造浆系统在钻孔施工中的重要作用在于可以进行护壁保护。在该工程中，所有泥浆的相对密度为1．05～1．25，含砂率＜4%，黏度为20～35，胶体率＞95%，失水率＜20%。由于该工程采用的是冲击钻成孔技术，因此需根据不同的地质情况进行钻头、钻具的选择，并控制好钻压、钻速和进尺等数据，以防止坍孔现象的出现［3］。
3．4 清孔
冲击式钻机施工会对工程周围土层造成震动，导致邻孔的稳固性下降，因此需保证在工程施工过程中对已完成的钻孔进行及时清理，并尽快下放钢筋笼和灌注水下混凝土。清理方法确定为换浆法，在进行清理之前还需确保钻孔深度达到设计标高或由监理工程师确认。在清理过程中还需在换浆的同时向孔内补充泥浆，目的是防止钻孔坍塌。当孔底的沉渣厚度及泥浆密度达到设计要求时，应及时向监理工程师报验。
3．5 钢筋骨架制作与安装
在灌注混凝土之前，需先将钢筋骨架整体放入钻孔内。骨架应进行分节制作，并在内部设置十字内支撑筋，用于运输过程中保证骨架不变形。另外还需通过设置一定数量的加劲箍筋以及加厚保护层的定位筋板等手段，保证骨架形态。在骨架运输过程中，应采取分节运送的方式，并保证起吊、下放时骨架的垂直状态，同时严禁骨架与孔壁擦撞，以免造成孔壁破坏。放置骨架时，需顺直居中放置，并将每一节骨架用接头固定，每个断面上的接头数量不得超过钢筋总根数的1／2。
3．6 混凝土制备及灌注
钢筋骨架安放完成并检查合格后，开展混凝土灌注导管的安放工作。导管直径≥250mm，在使用之前进行压水性试验，确保质量合格。采用方便装卸的卡口方式逐节接长，接头处以密封圈加固，确保不漏水不透气。在混凝土浇筑之前，还要对导管进行沉淀层厚度复测，如各项指标中出现不符合施工要求的问题，应进行二次清孔，待各项指标合格后再进行混凝土浇筑。混凝土制备需对砂子的粒径及水泥的品种、标号、初终凝时间、外掺缓凝剂等指标进行严格控制，以保证其合格率。其中，混凝土制备必须使用机制砂，以保证其水分挥发的速度。另外在进行混凝土拌制之前，还需对机制砂进行淋水处理，使砂的水分含量达到制备要求。首次进行混凝土浇注时，需针对孔径和孔深、导管底端的悬空距离情况对用量进行控制，如导管底端的悬空距离为25～40cm，在进行首次混凝土灌注时导管下口埋入混凝土中的深度应≥1．0m。混凝土灌注过程需保证连续、快速，在灌注时还要不断测量混凝土面的高度及上升速度，确保导管的埋深控制在大于2～6m的范围内。当混凝土面接近钢筋骨架底端时，需采用防止钢筋骨架上浮的有效措施。另外，实际的混凝土灌注标高应高于设计标高50～80cm，还需对泥浆比重和混凝土的最小落差进行控制，以保证桩顶质量。当混凝土灌注操作完成后，需及时将套管拔出。
对于服务器Ni，该服务器计算fsum（Panc.Di）和fsum（P.Di）的值，并令xi=fsum（Panc.Di）-fsum（P.Di），并生成随机正整数ri。根据SPOS，客户端生成p，其中p=因为所以若p>0，可得 fsum（Panc）-fsum（P）>0，即 fsum（P）
3．7 质量检测
每两根桩基灌注完成后，由具备相应资质的检测机构对完成的桩基进行检测，合格后即进行墩柱和桥台施工。
4 桩基施工技术的重点、难点及对策分析
在桩基施工技术的操作中，需要注意的重点、难点问题很多，针对这些情况，可采用相应的措施，保证钻孔桩基础施工的整体质量：
4．1 孔口高程误差
针对造成孔口高程误差产生的原因，应有针对性地采取措施。如因在工程施工前的地质勘探时测量了具体数据，而后对场地进行再次回填，就会对孔口高程产生影响，导致误差发生。遇到这种情况应在场地回填后再进行一次测量，以保证测量数据的准确性。如因工程废渣的堆积使施工现场地面升高，导致数据误差，则应对原始水准点和各孔口的绝对高程进行认真校核，同时在每根桩开孔前进行一次桩位孔口高程复测。
4．2 钻孔深度误差
有些工程在场地回填平整前就进行工程地质勘探，地面高程较低，而当工程地质勘探采用相对高程时，应将高程换算一致，避免出现钻孔深度的误差。钻孔的终孔标准应以桩端进入持力层深度为准，不宜以固定孔深的方式终孔。
因此，处理此类问题宜在钻孔到达桩端持力层后及时取样鉴定，确定钻孔是否进入桩端持力层［4］。
4．3 孔径误差
孔径误差主要是由人为疏忽造成的。不同规格的桩应选用相应规格的钻头，一般情况下，桩径1 500mm的桩，应使用直径比设计桩径小30～50mm的钻头才合理。另外，由于长期使用，一部分的钻头因为磨损等原因，存在钻头直径偏小的问题，如果这些问题没有得到重视就会造成孔径误差。针对此类问题，应在每次开孔前由技术人员对钻头规格进行验证，确定无误后再进行施工。
4．4 钻孔垂直度误差
针对以上情况，应细致平整施工场地，再用压路机压实，使地面下陷情况得到有效控制；同时在钻机的安装位置铺设钢筋混凝土预制板，提高钻机的稳定性。在施工过程中还需随时检查钻架的稳定性，如发现倾斜或塌陷情况应及时进行调整。钻头的质量是确保工程质量的关键，因此需开展针对钻头的定期检查，如发现磨损或崩裂问题，应及时更换或维修。在钻孔过程中，每钻进1～2m，就应对垂直度情况进行检查，一旦出现偏斜，应立即采用干预手段纠正偏差。在土层交界处或倾斜岩面处，宜放慢钻进速度，一旦出现偏斜，应及时回填黏土，再以低速进行钻进。
4．5 孔底沉渣过厚或开灌前孔内泥浆含砂量过大
如因清孔施工没有达到设计要求，再加上测量方法不当，就会造成孔底沉渣过厚或开灌前孔内泥浆含砂量过大问题的发生。控制此类问题出现的办法是：首先应测量孔底沉渣厚度及桩的终孔深度，为保证测量的准确性，可将一重物绑住测绳起点缓缓下放，待测绳达到底端后再上提下放，通过感觉确定沉渣厚度。其次是开展第一次清孔、安放钢筋笼和第二次清渣三道工序的施工，通过采用一台4PN泵或2台3PN泵加强二次清渣的力度，使清渣效果达到设计要求。
4．6 坍孔
坍孔属于钻孔桩基础施工中比较严重的施工质量问题，造成这一情况的原因也较为复杂：施工地点的土质松散；施工人员没有结合施工现场的土质情况进行合理的泥浆拌制；施工工艺不达标使得孔内出现漏水漏浆现象；清孔过程中因供水管对孔壁的强烈冲刷形成孔壁塌陷等，都会导致坍孔［5］。
做好护筒的安装工作需确保安装时护筒的水头高度处于设计要求的范围内。钻孔时要将泥浆水的压力调整至比地下水水压高的状态，这样有利于对钻孔护壁的保护。同时，还需保证钻孔施工的连续性、有序性，钻孔的速度也需严格控制，如因孔壁坍塌等原因出现漏水、漏浆问题，应及时中断施工，回填压实，待土层稳定后再进行二次钻孔。
4．7 钢筋笼错位
钢筋笼错位，包括钢筋笼上浮、扭曲或偏靠孔壁等多种情况，而钢筋笼上浮是比较常见的钢筋笼错位问题。引起这一问题的原因主要有：因混凝土的初凝和终凝时间太短，使孔内混凝土过早结块，当混凝土面上升至钢筋笼底时，混凝土结块托起钢筋笼；因孔内泥浆悬浮的砂粒太多，在混凝土灌注过程中砂粒回沉在混凝土面上，形成较密实的砂层，并随孔内混凝土逐渐升高，当砂层上升至钢筋笼底部时便托起钢筋笼；混凝土灌注至钢筋笼底部时，灌注速度太快造成钢筋笼上浮［5］。
当发现钢筋笼上浮问题时，应立即查明原因，采取相应措施防止事故重复出现。
4．8 桩身混凝土强度低或混凝土离析
施工现场混凝土配合比控制不严、搅拌时间不够和水泥质量差是造成桩身混凝土强度低或混凝土离析的主要原因。
因此，严格控制好进库水泥的质量和施工现场混凝土配合比，掌握好搅拌时间和混凝土的和易性，是防止桩身混凝土离析和强度偏低的有效措施。
4．9 扩径及缩径
在钻孔的冲击过程中，由于冲击频率过快、过大，会对原淤泥层形成挤压，从而形成孔壁扩张或局部坍塌［6］。另外，钻孔孔壁泥层是在护壁泥浆的作用下形成稳定整体的，如在灌注过程中，在混凝土压力作用下向四周扩张，形成护壁，或因提拔速度过快而形成缩径。
针对此类问题，应采用锤击方法，并采用正确的混凝土灌注方法即可避免问题的出现。
5 结语
在公路桥梁工程项目的建设中，钻孔桩基础施工技术因其经济实用、易于操作等优势，得到了非常普遍的应用。但该技术在实施过程中，需根据施工现场的地质情况进行科学合理的技术工艺选择，并在实际操作中以有效的措施解决各种重点、难点问题，才能保证工程施工的质量。因此需对该技术的实际应用进行更深入的研究，这样才能促进公路桥梁工程整体质量的提升。
