公路桥梁桩基施工质量问题及控制措施

2022-05-20刘炜

大众标准化 2022年7期

刘炜

（甘肃圆陇路桥机械化公路工程有限责任公司，甘肃兰州 730000）

1 公路桥梁桩基的重要性

在公路桥梁工程中桩基起着重要作用，既是整个工程的根基，也承载着来自自重与车辆负载的双重荷载。从基本特征看，具有较高的隐蔽性、安全性、承载性，因此在施工中需要按照行业质量管理体系标准严格控制其质量，以此达到预防风险、保障稳定性、延长其使用时间的目标。从当前的施工经验看，桩基施工中存在的质量问题相对较多，主要集中在细小环节，因此容易埋下质量隐患，给日后的安全运营及运维管理造成一定的负面影响。

2 公路桥梁桩基施工质量问题分析

公路桥梁桩基类型较多，包括：①冲孔桩、钻孔桩；②深管满注桩；③人工挖孔桩；④预制桩等类型。不同的桩基类型会产生不同的质量问题，具体表现在桩基施工各个环节，根据现阶段的统计，四种主要的桩基类型常见施工质量问题有蜂窝、疏松、夹泥、缩径、裂纹、弯曲、浮浆、沉渣、接缝、断裂、裂纹、内部裂纹、缺损、松散等（见下图1）。本次研究中主要对孔壁坍塌、缩径或斜孔、钢筋笼偏位或上浮、卡管与埋管、断桩方面的质量问题做出具体分析，并对其原因加以说明。

图1 公路桥梁桩基施工质量常见问题示意

（1）孔壁坍塌。在公路桥梁桩基施工中，孔壁坍塌现象比较常见。根据当前对导致该问题的原因汇总发现，主要原因集中在泥浆粘稠度低、孔内浆水位低、护筒埋深不够方面，次要原因是施工管理过程中对于钻进沙土进尺速度的控制不严格，导致了速度偏大或偏小，两种情况下均会对钻孔造成影响，从而引发该现象。

（2）缩颈或孔斜。钢筋笼在公路桥梁桩基施工中属于关键因素，在使用钢筋笼的过程中，时常发生它与孔桩不符合的情况，后果是钢筋笼不能顺利通过孔桩。原因主要是缩颈与孔斜所致。进一步分析缩颈现象，普遍认为影响因素主要来自地质不良。具体而言，受到不良地质影响后，孔口累积的砂石料会对地质造成一定的压力并连带孤石高塑料粘土进入孔内，从而造成缩颈问题。与之相比，导致斜孔的原因则主要来自钻孔中遇到了较大体积的坚硬石块，影响了钻头均匀受力，进而引发了钻孔偏斜。

（3）钢筋笼偏位或上浮。钢筋笼放置施工中需要采用吊装施工方法，会受到下放速度的直接影响。当下放速度较快时，如果存在斜插孔保护层厚度未达到标准要求的情况，就会因初始放置位置高于设计的钢筋笼放置位置，从而造成混凝土灌注的流动性减小并造成偏位现象。与此同时，为了保障灌注混凝土的有效性，通常在施工中会提高导管位置使钢筋笼与导管底部之间的位置接近。此时，导管混凝土流出时会冲击钢筋笼并使其发生上浮现象，或者在钢筋笼深度低于灌注混凝土深度时，上部混凝土先发生初凝，进而通过握裹力迫使钢筋笼发生上浮现象。

（4）卡管与埋管。在公路桥梁桩基施工中卡管与埋管现象时常发生，从原因看主要包括剪球制作与混凝土配比设计不合理。以前一种原因为例，当塞球直径减去导管直径后的数值比较小时，会产生堵塞情况。以后一种原因为例，当混凝土搅拌不均匀、坍落度较低时，实际封底时使用的混凝土产品并没有达到质量体系管理标准中的技术指标，在不能顺利下落的情况下就会造成堵塞情况。尤其是在下落过程中粗骨料在底部会发生累积，使造成漏斗位置的材料产生挤压并造成该位置的堵塞，最终引发卡管与埋管的问题。

（5）断桩。断桩问题发生后，受到不同原因的影响会表现为不同的形式。例如，在公路桥梁桩基施工时，导管孔底、下孔之间的距离比较远的情况下，被水稀释后混凝土内的水灰比发生改变，凝固性变差，就会出现基岩与混凝土桩体没凝固条件下的断桩现象。再如，公路桥梁桩基施工位置受到地下水位及流动情况的影响，当泞管封闭性较差时，流动性较强的地下水会以冲洗液的方式对其内部产生影响并使水灰比发生改变，进而造成不同程度的断桩情况。

3 公路桥梁桩基施工质量控制措施

由于公路桥梁桩基类型较多，在制定施工质量控制方案，应用具体的控制措施时存在差异，因此，本次研究中主要以常用的钻孔灌注桩展开具体讨论。

3.1 制定桩基施工质量控制方案

现代公路桥梁桩基工程属于总项目中的分部项目，施工建设与施工管理中主要采用项目管理办法，实施系统性管理与专项化管理。

首先，在系统性管理方面，包括了桩基施工方案研发设计、物料采购运输、施工生产建设、运维管理等基本环节，具体环节又分化到了具体的施工工艺中，因此在设计施工质量管理方案时，要求管理环节与钻孔灌注桩施工工艺各个流程相对应。当前，公路桥梁桩基工程施工工艺流程主要包括了平整场地——桩位测量——埋设护筒——安放泥浆箱、管——钻机就位——成孔——第一次清孔——废液排放——测量沉渣——验收孔径和孔——吊隔水栓——灌注混凝土（见下图2）。其中，成孔环节的质量管理中要求配套的进行记录收集，并结合探孔器对钻孔进行测量，第一次清孔时需要结合钢筋加工、钢筋笼制作、钢筋笼吊放施工做好配套管理，下导管后完成第二次清孔后才能对沉渣进行相应的测量。其次，在专项化管理方面，需要结合具体的施工进度，施工专业施工质量控制措施。

图2 钻孔灌注桩施工工艺流程示意

3.2 施用专业施工质量控制措施

（1）钻前准备。首先，需要按照桩基施工质量管理方案，先做好泥浆制备，通常以膨润剂为主，配比比重应该控制在1.12～1.08之间，并确保黏度在18～23 s。其次，应该选择沉淀池与循环池相分离的形式，并设置滤砂装置完成泥浆循环系统设置。进入到护筒施工后，需要按照测量放样——布置护桩（十字形）——埋设护筒（设计深度）——夯实处理——恢复护桩——复测偏位——标记交点位置的基本环节进行严格操作。

（2）钻进过程。在该环节，首先需要按照每班组测试不低于6次的频率测试泥浆指标，同时，检验钢筋笼质量，检验合格后将其运输到安装场地。其次，在钻进时应该设置扫孔装置、清理护筒表面泥皮和泥砂，减少成孔与清孔花费的时间、增强钢护筒与混凝土黏结度。在成孔后钻孔时为了规避偏斜问题，应该对其垂直度进行合理控制，具体操作时，建议通过调整钻头配重、钻压，保障钻孔质量。从经验看，一般情况下可以将钻压控制在15 t左右，能够起到较好的效果。

（3）成孔检测。成孔检测时，应该选择适用性较强的测绳，一般以大于测量深度20～30 cm为宜。钻孔中的超声波检测应该以工程质量检测部门现用仪器为准，配合监理工程师完成相应的质量验收工作，在确定合格后再实施钢筋笼下放施工。在实践中，孔底沉渣的厚度会发生相应的变化。一旦该厚度大于30 cm时，需要配套地进行捞渣作业，预防沉渣进入钢筋笼底部。

（4）钢筋笼下放。首先，需要对孔位中心与钢筋笼中心进行对准测量、标记。若发现护筒偏位大于2 cm时，应该对钢筋笼最后一段下放进行限位处理，确保两者中心对准。其次，吊装施工速度应该进行合理控制，使其以匀速方式下放。声测管、丝头的焊接应该及时、标准。在注入水方面应该选择清水，预防监测数据不精准。钢筋笼顶部标高的确定，应该通过引笼长度进行计算、校准。吊装下放作业完成后，需要复测桩孔深度再下导管。

（5）清孔。清孔时应该以施工泥浆为准，对钻渣置换时应该要做好对含砂率的控制，配置过程中可以参考比重、黏度等参数进行调整。通常应按照泥浆泵实施循环灌注，当钻孔深度在5 m以下时，泵机功率按照大于22 kW进行设置。清孔导管接头的密封需要进行严格检查，预防导管底口发生漏浆现象。

（6）灌注混凝土。灌注前应该对泥浆的比重、含砂率、黏度，与钻孔深度、孔底沉渣，以及导管悬空量、混凝土方量等进行对应检查。导管安装时应该做好对连接料斗、吊车、导管上端、起拔连接等方面的检查，并结合导管管径、壁厚、安装节数、配置长度，对其进行试压，满足设计要求后可以一次性地进行导管下放作业。进入灌注施工环节，应该对导管的实际埋深进行检查，确保其在6～9 m之间。