桥梁钻孔桩桩基施工中的质量问题及处理

2021-12-09陈涛涛

运输经理世界 2021年9期

陈涛涛

（中铁九局集团第七工程有限公司，辽宁沈阳110000）

0 引言

近年来，随着我国桥梁建设工程不断增加，施工质量是工程建设的重中之重。桩基施工是桥梁建设的核心内容，桩基的施工质量直接决定了桥梁工程的整体质量。桩基施工属于地下工程，在施工中存在诸多不可预见的因素，导致施工难度加大，且在施工过程中极容易出现质量问题。在处理相关问题时，需要考虑实际的施工情况，分析问题形成的具体原因，进而提出有效的预防和应对处理方法，提升桥梁建设的施工质量。

1 工程概述及桥梁钻孔桩桩基施工的特点

1.1 工程概述

成昆铁路峨眉至米易段扩能工程EMZQ-12 标段站前工程，施工地点在四川省西昌市境内，起点里程为DK440+500，终点里程为DK458+425.76，工程建设全长21.384km。本标段梁式桥全部为钻孔桩基础，其中特大桥4 座、大桥3 座、中桥12 座，总计钻孔桩桩基2164 根/97422 延米，平均桩长45m，桩径为Φ1.25m 或Φ1.0m。

1.2 桥梁钻孔桩桩基的施工特点

钻孔桩桩基是利用钻机成孔后，在孔内下设钢筋笼和使用导管浇筑水下混凝土形成的桥梁基础，能够提高工程地基的承载能力，满足桥梁设计的要求。在桩基施工中主要有以下特点：旋挖钻在施工过程中噪声小，没有震动，不会侧移，无烟气排风，所以不会对周边环境、建筑群、路面和地下设施等产生影响。桩身刚度强，具有强大的竖向和横向荷载能力。桩径、桩长、桩顶、桩底高程等可以按照要求进行调整和选择，对于层面高低不平的适应性较强。较之于沉桩减少了搬运、吊置、捶击等环节对桩基质量的影响。此外钻孔桩无预制工序，施工设备简单，工期效率高，适用于不同硬度的岩层[1]。冲击钻施工时震动大，需要对施工周围有隔震要求的建筑和危房采取一定的保护手段。冲击钻具有很好的钻孔性能，能对较硬的地层进行钻孔且效率高，适用于硬度较高的岩层或风化岩层及不同的硬脆的地质环境等。但在施工中，排屑较为困难，对于软质地质和黏度大的土层地质施工难度大，具有一定的局限性。

2 桥梁钻孔桩桩基施工的常见质量问题分析与处理

2.1 塌孔问题与处理

塌孔是较为常见的问题之一，一般会在钻孔过程中或成孔后形成，主要形成原因有：其一，混凝土浆液黏稠性小，护壁效果欠佳，容易出现漏水情况；护筒埋置过浅，周围封堵处理不密实产生渗水；护筒底部土层厚度不足，导致发生渗水，进而使得泥浆水头高度不符合标准，对孔壁产生的压力不足。其二，在钻孔过程中，停钻时间过长，孔内水头无法保持在相应的水位线上，导致水头对孔壁压力降低。其三，在提升钻头时或放置钢筋笼过程中与孔壁产生碰撞。其四，孔内水流失导致水头高度不足。清孔后没有及时灌注混凝土。其五，施工现场附近有大型的设备或车辆运行产生震动。

预防措施：其一，在施工前，根据设计部门的地质勘查资料，对施工现场的地质进行了解，计算出准确的泥浆配比例、泥浆黏度与钻孔速度。其二，在埋置护筒过程中，要对底部进行夯实，确保护筒安装后回填的密实度。在水中振动沉入护筒作业时，根据地质资料务必将护筒穿过淤泥及透水层，确保护筒衔接处的密实性。其三，在阻抗过程中，无特殊情况应进行连续施工作业。其四，在提升钻头时或放置钢筋笼过程中应保持垂直，避免与孔壁发生碰撞。其五，当不具备灌注条件时不宜进行清孔。其六，在钻孔时，尽量减少周围大型设备和车辆的运行。

处理方案：在该工程中，出现了轻微的塌孔问题。在处理时，把泥浆的比重加大，提高泥浆的水头，增强水头压力，有效地防止了塌孔问题的发生。若是发生严重塌孔时，要马上使用砂类土或片石进行回填，也可使用5%～6%的水泥砂浆黏土进行回填。必要时可以将钻机移开，防止被埋入孔内，待稳定后重新钻孔。

2.2 弯曲和缩颈问题与处理

通常在软硬岩石互层钻孔施工时，容易发生桩基弯曲。在处理时，将钻头提到弯曲部位并对该部位进行多次冲孔，直至其正直为止[2]。该工程中出现了严重弯孔问题，处理方法采用卵石与黏土混合物回填到弯曲位置上部50～100cm 处，等待填料沉实后重新进行钻孔。此种处理方式也适用于解决梅花孔、探头石等问题。缩颈问题主要是塑性土膨胀引起的。为防止缩颈问题发生，应重视对泥浆质量的控制，减少泥浆失水量。在钻孔成孔时，要注意加大泵量，提升成孔速度。经过一定时间后，在孔壁逐步形成泥皮时，要注意防止孔壁渗水，减少膨胀发生的概率。必要时也可加大钻头，使用上下反复扫孔方式增大孔径。

2.3 卡钻问题与处理

形成原因：其一，孔内出现缩孔、探头石、梅花孔或孔内掉块。其二，下钻过猛或钢丝绳的松紧度未调节好，超出设计长度导致钻锤倾倒，卡在孔壁上。其三，冲击钻在黏土层施工中冲程过大或泥浆太稠。

处理方案：在钻孔过程中，要上下轻微地提动钻锤，适当进行转动，以方便提出钻锤；在下钻时，不应太快太猛；在钻锤补焊时，确保孔径与尺寸吻合，采用合适的冲程量，以防止锤头倾倒。发生卡钻时，不能强制提出，需上下左右尝试轻提，或用小冲锤进行冲击，若还未能解决，可使用滑轮组或小爆破进行强提。

2.4 桩身倾斜、中心偏移问题与处理

形成原因：其一，钻机在工作过程中未处于水平位置，或者施工场地的平整度和压实程度与标准不符，导致钻机发生不均匀沉降。其二，土层软硬度不均匀，遇到孤石导致锤头或钻头受到不均匀用力。其三，在水上作业时，钻机状态不平稳或钻孔平台稳固性较差。其四，在原有建筑物基础上，钻孔遇到障碍，致使锤头位置偏向一侧。

在该工程中，对于桩身倾斜采用主动纠偏法，按照地质勘探的资料对倾斜岩层的方向、厚度、倾角、顶部高程等进行判定，同时与施工完成的桩基钻孔资料做出对比，以此明确钻孔偏斜的精准高程。当钻孔接触到倾斜岩层顶部时，把片石黏土抛向孔内，同时进行冲击钻进，使用小到中冲程，提锤高度在1～2m 内，每次抛投片石黏土的方量为0.3～0.5m3，孔内厚度值达到0.4～0.6m，直到钻孔穿过倾斜岩层。

2.5 断桩问题与处理

形成原因：其一，导管无法拨动，且挂在钢筋笼上。其二，吊车延误拔管时机，致使导管被混凝土抱死，不能拔起。其三，灌注过程中，导管提升过高，致使导管底部与混凝土面发生脱离[3]。

预防措施：其一，在进行灌注前，必须做好相关的准备工作，确保灌注操作过程能够连续进行。其二，在灌注前，要了解天气状况，科学安排灌注的具体时间。其三，在灌注时，必须控制好导管的预埋深度，通常在2m 以上。其四，在灌注混凝土过程中，要一边拔导管一边灌注，并安排专业人员实时监测混凝土顶面的上升高度，为确定导管上拔速度提供必要的依据。在提升导管时，要保持匀速、平稳，慢慢提升，随时关注导管埋入深度，注意导管埋入不能过深或脱离混凝土面。

处理措施：其一，该工程中特大桥桩基6#-2 在混凝土浇筑到15m 时，导管挂在钢筋笼上导致断桩。采取的处理方法是：将直径1.9m 的护筒打入断桩位置以下3m 处，向内部注入泥浆封住地下水；再从侧面打井对其进行抽水，使地下水位降低直至抽干积水；接着人工使用空压机把1.5m 的混凝土凿除，并将其清除干净后，涂水泥浆重新浇筑到桩顶。其二，特大桥0#-4 桩基钻孔到28m 时，因延误拔管时机发生断桩。在处理时，先安排专业人员潜入水下对钢筋笼进行气割，取出22m 钢筋笼，因位置过于狭窄，剩余钢筋笼无法割除；采用片石回填到钢筋笼顶部50cm 处；接着使用冲击钻重新冲孔，锤重应达到5t 以上，才能把钢筋和混凝土冲碎。在操作中，要连续使用强力磁铁把碎渣吸出，当冲击至原来桩标高下方20cm 处时止，重新进行桩基浇筑。其三，特大桥12#-5 桩基利用超声检测发现距离桩顶6.5～6.8m 截面处未有波速，可能发生断桩。处理方法是：采用小口径钻机在桩身钻出2 个或3 个小孔到断桩处，使用高压水对断桩处进行冲洗，利用其中一个小孔作为压浆孔，另外的小孔作为返浆孔，用高压泵对孔内注入高标号水泥浆直至返浆孔返浆后，将其堵塞，继续向孔内注入适量的水泥浆，并做好保压。

2.6 导管进水问题与处理

形成原因：其一，在灌注中，混凝土方量不足或导管口与孔底间距过大，导致混凝土不能没入导管底口，或导管埋入得过浅，导致泥浆从导管底口进入。其二，导管接头不严密，接头处导管高气囊把橡皮垫挤出，致使导管焊缝处遭到破坏，水从接头和与焊缝处流入。其三，在灌注时，导管上下提升用力过猛，破坏接头处的橡胶垫使水流入。其四，操作不当、机械制动不到位或测深不精确，当导管底口拔离地面时涌入泥水。

预防措施：其一，在灌注前，准备足够的混凝土方量，并确保导管底口与孔底的距离保持在30～40cm 范围内。其二，选择高质量的橡胶皮垫和导管，若导管存在破碎问题需进行补焊或不使用，安装导管要严把质量关，要让导管接头处水密性符合标准。其三，在灌注过程中，导管上下抽动的力度不宜过大、过猛。其四，拆除导管前，要进行认真测量与计算，保证导管埋入深度的准确性。

在该工程施工中，因首批灌注方量不足出现进水问题，采用的处理方法是，在首批混凝土封底不成功的情况下，发生导管进水，马上将导管提出，利用抓斗把孔底的混凝土清除，接着下管重新进行灌注。需要注意的是，在拔出导管时，即刻安排施工人员拆除导管并进行清洗，同时快速把安装底塞的导管插入距混凝土表面下方2.5m 处，继续灌注，导管向上提升0.5m，最后按照初灌要求进行灌注。