农村公路桥梁桩基施工的常见故障和处理技术初探
2020-02-17刘红斌
刘红斌
（勐海县地方公路管理段，云南勐海 666200）
如今，农村公路建设正快速进行，桥梁的规模与数量都不断增加。在桥梁建设中，桩基施工是一个重要的基础环节，其施工质量在很大程度上决定了后续施工能否顺利进行和桥梁使用稳定性与安全性。而在桩基施工中，由于受到不同因素的影响，可能会产生一些问题，为保证施工质量，需要在明确这些问题的具体产生原因基础上，探讨行之有效的预防和处理技术。
1 工程概况
西双版纳州勐海县打洛镇龙利桥工程采用5m×20m预应力（后张法）小箱梁桥，桥面宽净7.5m+2m×1.5m=10.5m，桥梁全长112m；公路等级为四级，设计荷载：汽车荷载为公路—II级、桥面净宽：净7.5m（行车道）+2m×1.5m（人行道及栏杆）、桥梁全长：112m、上部结构：5m×20m小梁桥（后张法）、下部结构：重力式桥台、桩柱式桥墩、桥梁设计使用年限：100年。总投资：1979万元。现针对该桥梁工程实际情况，对其桩基施工中产生的问题与相应的处理技术做如下分析。
2 施工常见问题与处理
2.1 塌孔
冲孔桩施工中可能会发生塌孔，其具体表现为孔内水位明显下降，且孔口处产生密集水泡，实际出渣量大幅增加，但进尺不明显，锤头的冲击不稳定。
塌孔现象产生原因包括：
（1）泥浆密度不足或性能指标未能满足要求，导致孔壁无法形成坚固的泥皮。
（2）出渣后没有及时补浆，或钻孔中产生承压水，或锤头从砂砾层中通过后，导致钻孔中的水大量流失，使孔内水头高度严重不足。
（3）护筒的埋深较浅，下端孔口产生坍塌和漏水，或钻孔口周围地面被水浸泡而变湿变软，或将锤头提起的个太高与护筒接触，因冲击导致孔口坍塌，导致坍孔[1]。
（4）在松软的砂层中采用较大的锤击进尺。
（5）清孔完成后，相对密度与粘度相对较低，将泥浆吸走后没有及时补浆或补水，导致孔中的水位比地下水位低。
（6）清孔操作不及时，时间太久或清孔停顿了太长的时间。
（7）在向孔内吊入钢筋骨架的过程中与孔壁发生碰撞。
针对塌孔问题，可采用以下方式预防与处理：
（1）当在松散的流砂或粉砂层当中进行冲孔时，需要对进尺速度进行严格控制，使用胶体率、密度与粘度都相对较大的泥浆，保证泥浆质量。
（2）当孔口产生坍塌时，应将护筒拆除，然后对孔口进行回填，回填完成后重新进行护筒埋设，再按照规范程序冲孔。
（3）当孔内产生坍塌问题时，应准确判定坍塌的具体位置，将砂与粘质土回填至塌孔部位以上1～2m，若坍塌现象比较严重，应全部回填，在回填物达到密实后再予以冲击钻进。
（4）在清孔过程中应安排专人进行补浆和补水，确保孔中的水头高度足够。
（5）在向钻孔中吊入钢筋骨架的过程中，应完全对准孔位中心，沿竖直方向插入，避免和孔壁发生接触与碰撞[2]。
2.2 偏孔
偏孔也是冲孔桩施工一种常见问题，其产生原因为：
（1）冲孔过程中遇到大块孤石或探头石。
（2）在软硬地层相交界的部位，岩面倾斜冲击钻进或是在粒径相差较大的砂卵石层当中进行冲击钻进，导致锤头的受力不均匀[3]。
（3）在扩孔相对较大的部位，锤头向其中一个方向摆动。
（4）桩机底座没有放置水平，或出现不均匀的沉降或位移。
针对偏孔问题，可采用以下方式预防与处理：
（1）在安装桩机的过程中，应使底盘和底座保持水平，起重滑轮缘、卡孔与护筒的中心必须处在同一条竖直线，同时经常予以检查和校正。
（2）若发现锤头的冲击不稳定，则应立即停止冲击，检查确定是否产生偏孔，若检查发现偏空，应立即处理。
（3）若发现偏空，应先确定导致偏孔的原因和大小，若偏孔是因为遇到孤石或探头石而产生的，应立即向孔中填筑石头，直到高处岩面1m的位置[4]。
2.3 掉锤落物
导致掉锤落物的主要原因包括：
（1）遇到卡锤时强行上提，操作不当，导致钢丝绳超负荷产生疲劳断裂。
（2）锤头和钢丝绳之间的连接不牢固。
（3）操作不规范，使扳手和撬棍等工具掉落到孔中。
针对掉锤落物，可采用以下方式预防与处理：
（1）开始冲击之前，应先对接头部位进行检查，确认连接是否保持稳定。
（2）经常对锤头与钢丝绳等进行检查。
（3）发生掉锤后，应立即检查实际情况，如果锤头被土石埋住，应先进行清孔，确保打捞工具能和锤头良好接触[5]。
2.4 扩孔与缩孔
（1）扩孔也较为多见，表现为部分为止的孔径变大。当地下水处于运动状态，且土质较为松散时，容易产生扩孔现象，其产生原因和坍塌现象基本一致，较轻时为扩孔，而较重时则为坍孔。如果只是孔中局部产生坍塌现象，冲孔依然可以达到设计要求的深度则可不予处理，增加混凝土的实际灌注量即可。如果由于扩孔之后产生坍塌对冲击造成影响，需要按照坍孔问题及时处理[6]。
（2）缩孔是指孔径异常缩小，其产生原因为地层中存在软塑土，在遇水之后发生膨胀导致孔径变小。无论采用何种方法进行钻孔，都有可能产生缩孔。为预防缩孔，用选择失水率相对较小的泥浆进行护壁，并加快冲击的速度。对于已经产生缩孔的部分，将钢筋笼就位后应立即开始混凝土的灌注，避免桩身缩径或产生露筋的现象。
2.5 梅花孔
梅花孔是指冲击过程中所形成的孔不圆，也可将其称作十字孔，其产生原因包括：
（1）所用泥浆的相对密度或粘度太高，冲击过程中受到太大的阻力，使钻头的转动困难。
（2）操作过程中钢丝绳过松或冲程过小，将锤头提起后立即落下，钻头转动不充分，无法改变冲击具体位置。
（3）钻进时遇到非匀质地层，包括堆积层或卵石层，容易产生探头石，导致部分位置的孔壁凸进，使成孔后不圆。
针对这一问题，可采用以下方法预防和处理：
（1）选择相对密度与粘度均适宜的泥浆，并及时做好掏渣。
（2）当使用较低的冲程进行冲击时，每完成一段都要使用更高一级的冲程进行冲击，通过交替冲击能达到修整孔形的目的。
（3）如果施工中产生梅花孔，应使用片石、卵石和粘土的混合物进行回填，然后重新进行冲击。
2.6 卡锤
这一问题的产生原因包括：
（1）冲孔时产生梅花孔，导致锤头被卡在较为狭窄的部位。
（2）孔口处有石块或其他物件掉落，导致冲锥被卡住。
（3）当在粘土层中进行冲击时，冲程过高，或泥浆过稠，导致冲锥被吸住。
（4）钢丝绳过度松放，使冲锥倾倒与孔壁顶住。
针对这一问题，可采用以下方法预防和处理：
（1）当冲孔产生梅花状时，如果锤头以下依然存在可活动的余地，可将锤头向下，并向转动直径相对较大的方向将钻头向上提起，亦可放松钢丝绳，将锤头缓慢提起，这样有可能将锤头从空中提出。
（2）一旦发生卡锤，切不可强行提起，否则将引起坍孔。而是要按照从下到上的方向进行顶撞，对卡点处石头予以轻打，也可以使锤头进行上下活动，以此脱离卡点或使掉入到孔中的石头或物件落下[7]。
（3）用直径较大的钢丝绳悬挂打捞钩，然后放入到孔中，打捞钩将冲锤勾住以后，开始提升钢丝绳，通过多次摆动，直到将锤头完全提出。
（4）打捞时，应继续对泥浆进行搅拌，避免沉淀将锤头埋住。
（5）使用小掏渣筒或小冲锥进行冲击，使卡锥试块被挤到孔壁当中。
（6）使用专门的工具拨正孔壁处钻头。
（7）采用上述方法无法处理时，可采用水下爆破方法来处理。具体操作方法为：在空中放入药量不超过1kg的防水炸药，沿着锥的滑槽直至锥底，检查无误后引爆，将卡锥震松，适时提拉，将其取出。
2.7 冲孔漏浆
这一问题的产生原因包括：
（1）在具有较强透水性的流砂或砂砾层当中进行冲击钻进时，较稀的泥浆不断向孔壁以外漏失。
（2）护筒的埋置深度不足，会对回填土的夯实处理不到位，导致刃脚处产生漏浆。
（3）护筒的制作不满足规范和设计要求，接缝不严密，导致漏浆。
（4）水头过高，导致孔壁渗浆。
针对这一问题，可采用以下方法预防和处理：
（1）当冲孔漏浆是由于在具有较强透水性的流砂或砂砾层当中进行冲击钻进引起的，应在冲击钻进开始前选择较为粘稠且质量加高的泥浆。另外，施工可对泥浆进行增稠，或回填粘土，并掺加片石、卵石通过反复冲击来增强护壁，避免漏浆现象的发生。
（2）当漏浆是由于护筒的原因造成的时，应严格按照相关规范做好护筒的加工制作和埋设。若接缝部位的漏浆情况并不严重，则用适宜的材料将其封堵即可。而如果接缝部位的漏浆情况比较严重，则应将护筒挖出进行修理，修理完成或将其重新埋设。
3 结语
综上所述，在农村公路桥梁冲孔灌注桩施工中，可能会出现塌孔、偏孔、扩孔与缩孔、梅花孔、卡锤与冲孔漏浆等实际问题，对之后的施工及成桩质量都会造成很大影响。对此，以上提出相应的预防和处理方法，旨在为实际的桩基施工童工参考借鉴。
