公路桩基施工及质量控制探讨

陆文龙 陈士高

1. 绍兴市柯桥区建设集团有限公司 浙江 绍兴 312000

2. 浙江数智交院科技股份有限公司 浙江 杭州 310030

桩基质量的好坏直接关系到桥梁的安全和施工的质量。其主要原因是承重桥梁的桩基，同时也包括了过往车辆的荷载。在桥梁施工后，由于地基是埋在地下的，因此桩基的质量会对整个结构的安全和稳定性产生很大的影响。桩基是桥梁的基础，如果地基不够稳固，那么整个公路都会受到威胁。所以，要强化对路面桥梁桩基施工质量监督管理，以提升桩基施工管理水平。

1 公路桥梁桩基的定义

桥梁桩基，一般是指桥梁的底部结构以及地基所接触的部位，称为基础，也是桥基的最下层。桩基通常是在使用时直接作用于岩层或地面，其顶部连接着整个桥或者桥墩，整个结构被称为基础。所以说，基础工程的好坏，不仅关系到大桥能否安全运营，而且对全桥乃至整个桥梁工程也有着重大影响。桥墩的作用是利用其自身的特点，承受上部结构的各种荷载，并把自身的重量转移到地基上。从这一点可以看出，在全桥的建设中，桩基的作用与地位是至关重要的。地基与地基应具有足够的强度、刚度、稳定性，以确保其结构的绝对安全和正常运行，不允许水平位移过大，沉降不均匀[1]。

2 公路桥梁桩基施工的特征

（1）复杂性。桩基的施工工作量非常大，通常一个项目要打数十上百根桩基，并且工期相对较长，桩基的建设周期也较长，有些任务也需要限时完成。

（2）多样性。道路和桥梁的桩基施工有多种类型。不同类型的桩基础，其施工技术和方法也不尽相同。对桩基工程进行系统科学的调查、技术交底、确定施工程序的适用范围及存在的问题，并对影响因素进行全面的分析，确定施工后期线路。

（3）重要性。由于在桥梁的建设中，桩基关系到桥梁的承载能力和使用年限。若工程质量差，不仅会造成结构损伤，而且会降低其使用年限，还会造成重大的破坏，对公众的生命财产造成威胁。在桥梁建设过程中，应加强对桥梁基础的建设，以保证工程的质量和规范的实施。

3 公路桥梁桩基施工出现的弊端与形成原因

3.1 钢筋笼偏位方面

第一，钢筋笼的长度未按施工要求加工，钢筋笼在运输过程中，若不做好保护措施，可能会发生变形，影响安装。当将钢筋笼插入孔洞时，也会造成钢筋笼的变形；第二，在浇注混凝土时，如果不能对钢筋笼底部的间距进行有效的控制，将会引起钢筋笼的上浮，造成钢筋笼的偏移；第三，在竖向吊装钢筋笼时，未按有关规定操作，或插入孔中保护层厚度未达到标准。同时还会引起钢筋笼的偏移。此外，由于钻孔中的沉淀未得到有效的处理，造成安装过程中的偏斜；第四，未按规范灌浆，管道埋入深度过大，造成钢筋笼与混凝土间出现不同程度的裹力，致使钢筋笼出现上浮。

3.2 缩颈和斜孔方面

钻孔完毕后，需要安装钢筋笼。由于钢筋笼是在附近钢筋加工场地上事先进行加工的，因此，在钻孔过程中，若出现了倾斜的孔洞，将会使钢筋笼在安装过程中受阻，可以用检孔器对桩孔的竖直度和桩径提前进行检查，保障后期阶段的顺利作业。其次，尽管在进行钻孔之前必须进行详细的现场勘察，但是由于地层条件的复杂，存在一定的误差。对钻孔产生了一定的影响。孔眼的深度越大，孔壁的稳定性越差，越易出现崩塌现象；而在钻孔过程中，由于孔眼的偏移，会对以后的钻孔工作带来很大的难度。所以，要确保钻孔的施工质量和施工速度。首先，必须进行严格的管制。在土体所受力不均匀时，岩层的强度变化会对钻孔的钻孔速率有很大的影响。当岩土应力分布不均衡时，可能出现倾斜钻孔等风险。若在工程期间发生此类事故，应立即进行处理，尽量减小对工程的影响。

3.3 卡、埋管现象

为了确保整个混凝土在浇筑过程中的顺利进行，必须严格控制配合比。在施工过程中，要保证每一个环节都符合要求，这样才能确保工程质量和进度。如果混凝土整个和易性不能满足规范要求和施工需要，将可能导致发生堵管、桩基砼质量不合格、甚至断桩等情况。在选择塞球的直径时，也需要注意导管的匹配。如果两个直径差很小，很容易卡住。致使埋管现象出现的因素主要受人为管控。埋深因导管内部与管道外桩孔处的水泥上表面高度差异较大，会造成灌浆困难和管道外侧的混凝土掺有杂质。由于管道的埋入深度太低，埋深太小，砼会和泥浆掺杂到一起，形成断桩。

3.4 塌孔方面

孔洞坍塌的主要成因有以下四大层面:第一，由于未按规定钻孔作业，钻孔用泥浆比重太小，黏度不够，孔壁泥皮厚度和强度不够，孔内外水头差小，孔内泥浆水头不稳定；第二，钻孔施工期间的持续降雨导致孔口套管下方土层软变形；第三，在钻孔作业中，由于在孔眼形成的中途阶段，施工安排不紧密，注浆时间不够长，进给速率没有按不同的地层条件进行适当的调整。第四，在加水过程中，如果孔内泥浆水位和泥浆稠度控制不好，孔洞就很容易发生塌陷[2]。

4 提高公路桩基施工质量控制的有效途径

4.1 准备阶段的控制要点

第一，准备好施工需要的施工物料;包括拟建公路桥梁工程的基本地质状况和所需水位等地质资料、主要施工机具和相关配套设施的基本性能数据。第二，在桩基施工前应认真落实工程质量管理与控制方法，并做好如下工作:在桩基施工计划中应确定桩位置、施工顺序、临时设备数量和地点，编制有关机具和原物料的供给计划，编制劳力安排计划和施工作业规划，并做好季节性工程应对预防措施，以保证工程的顺利完成。

4.2 钻孔施工技术要点

（1）泥浆的制备。制造泥浆之前需要提前制备适量的优质膨润土。钻孔时，应控制泥浆自身比重。在粘土层中实施钻孔时，应使用清水制成泥浆，用于护壁。当钻头到达砂层时，泥浆的自身比重以及黏度，应适当增大。确保泥浆能够在一定时间内循环，避免泥浆渗漏或者沉淀，失去一定的护壁效果。（2）泥浆循环系统。主要包括过滤系统和沉淀系统，其中沉淀系统由过滤器和反洗水回收罐组成，反洗水经处理后再回用。（3）套管结构。首先，在施工现场测量管线，然后铺设护筒，埋深到规定的深度并压实，然后恢复护筒，通过复测确定护筒的偏差，并在防护罩和护筒的交点处进行标记。（4）环境检查。在钻孔前，应仔细勘察周边工程的情况，并依据有关的地质数据作好相应的准备工作。要进一步完善施工的机构，强化施工的安全管理，特别是在施工条件较为复杂、有较为健全和可靠的安全保障的情况下，为后期的桩基施工打下坚实的基础[3]。

回转式钻头的选择是钻孔的关键，特别是在高强度的花岗岩体中，钻孔的选择更是关键。为了保证钻进速度、成桩质量及降低施工成本，建议采用圆柱形钻头。对各种型号钻头进行了比较分析，推荐使用普通型钻头。在岩层风化的过程中，圆柱形钻孔宜配备双层底螺旋钻杆及截齿直螺线钻孔。在钻孔过程中，必须定期检查钻孔磨损芯，以保证垂直钻孔，并最大限度地提高钻孔的最终垂直率。为确保冲击震动不影响相邻孔壁和混凝土的凝结过程，隔桩跳打，减少对已成桩基的影响。在钻孔时要先预备好适量的泥浆，而且在钻孔过程中，要注意及时制浆、补浆。在此阶段中，应严格检测泥浆的各种指标。特别是在钻孔过程中，一旦出现重大地质改变，要及时跟设计和地质代表反映，现场动态设计调整泥浆相关技术指标，全面考虑可能会对周围建筑物产生破坏的各种因素。

4.3 钢筋笼安装及制作设计的质量控制

钢筋笼的施工应严格按照有关设计要求进行，分散制造钢结构笼，应遵守以下质量控制举措：

（1）制作设计方面

第一，严格把关钢筋笼材料，确保钢筋笼质量合格;严格保证焊条质量，检查焊杆的种类和性能，选择合适等级的焊条进行钢筋笼焊接；

第二，要根据工程设计规定进行设计，采用钢筋定位支架保证钢筋定位的等角。在进行钢筋笼的安装时，必须对桩基孔道进行严密的检验，以保证不出现坍塌，并将其置于其上；

第三，安装应平稳、缓慢，避免钢筋笼碰撞变形，标准制定后，应合理地控制钢筋笼的高度，并与钢筋固定，避免浮动。

（2）安装方面

第一，在安装钢筋笼过程中 ，孔中心一定要与钢筋笼中心完全对准。第二，钢筋笼安装时要防止其产生偏斜和扭曲[5]。因为这对桩基础施工是非常重要的。如果护筒的实际偏差大于2cm，则应使用钢筋通过限位使钢筋笼的顶部中心与桩孔的中心位置很好地对应。

第二，在钢筋笼安装的过程中，要严格对管线进行全面检查，发现问题及时处理，避免发生漏检或误判现象，确保数据精准性。在放线时尽量采用直线型敷设方式。声测管中应该及时灌注清液，但严禁掺入水泥砂浆，不然就会影响到检测结果，而且最终检测结果也不真实。

第三，通过精准控制引笼直径的实际尺寸，能够合理的计算钢筋直径笼顶的实际标高，符合工程的特殊要求以及有关标准的要求。安装钢筋笼之前，应先测量桩孔深度两次，并与最终钻孔深度进行全面比较，初步判断桩孔底部沉淀物的实际沉降速率，为选择合适、有效的清孔方法提供基础。

4.4 混凝土浇筑施工质量控制

施工单位必须要严格地依据国家有关法规对钻孔灌注桩工程实施严格管理和监控，以确保其工程质量达到规范标准。同时，砼浇筑前应对孔底沉渣厚度、清孔质量、泥浆砂率进行检查，严禁出现塌孔和浮渣。如有渗水，应及时停水处理。如果没有太多的水，它可以被排干和压制成混凝土。末端应保持在孔底部2m以内。如水量过大，或积水困难时，可采取管道水下法施工，控制卵石和骨料的粒度，并严格把控合适材料与混凝土的配比[4]。水下混凝土的强度应该按照超过设计强度的级别来设置，其塌落度通常为160-220mm。灌注桩的实际标高不能低于设计值，通常为0.5-1.0m，以保证其强度。在接桩之前，应先将剩余的桩体全部凿掉，使桩端不能有松动的岩层。同时水泥的拌和质量也要控制好，以提高混凝土的均匀性、流动性，搅拌时间控制在1.5分钟以上。在灌注时必须严格按照设计规定作业，提高灌注桩的密实性、硬度和耐久性，并严格控制混凝土用量。灌注时，应注意材料的坍落度损失。若有偏离施工标准的状况，应该进行调节，避免不平衡的物料流入孔中，调节钢桩混凝土标高，桩身的实测高度要高于设计标准，并预留出作为测试用的桩。就水泥砼的实际强度而言，不同强度等级、不同配合比的混凝土，应当在现场或现场进行抽样，并单独进行试验。在浇注普通体积结构（如基础或者墩台）过程中，各构件的自身构造必须设置两组。对于大型体积结构，在持续浇注过程中，每个作业班80-200m要做两组。每根钻孔柱要求制作2组以上的样品；在桩身实际长度达20m以上时，可制取3个以上的样品；如果桩实际直径较大，需要较长的灌浆周期，可制作4组以上的样品。另外，在砼施工过程中，指派专门技术人员密切观测和管理砼塌落量，监督材料的使用和操作，确保混凝土按照技术要求和施工规定实施浇筑。

4.5 桩基检测与分析

在施工结束后应当对整个项目进行全面细致的验收，确保桩基施工质量达到标准。若有不符合设计要求的现象，应对其原因进行深入分析，提出合理解决方案。如果发现桩体施工不足，应及时对混凝土进行检测和应变矫正，并结合施工实际情况进行竖向静载试验。目前，施工现场通过超声波检测技术对桩基是否存在病变部位实施检验比较多。由于声波脉冲在有瑕疵的交界面上的反射与折射，使波形产生了各种形状的变化，且因传输通路或在界面上发生了波形畸变，因而波形失真的接收传感器的出现是有差别的。因此，将所述接收的波形重叠在同一或不同的相位上。结果表明，当超声波信号在发射时出现故障时，其接收信号会发生失真，因而，信号失真度可以用来判定故障的严重程度[5]。

4.6 提升施工人员综合素质

在桩基工程中，施工人员是主要的参与者，其自身素质的高低将对桩基础的施工质量产生重要影响。当前，要进一步提高他们的专业技术能力，进行合理的训练，使他们的专业技术能力得到进一步的提高。培训的重点是安全责任意识和专业技术培训。这一训练模式是基于技术交流、经验探讨、精英人员的协助与辅导。其目标在于激发员工的工作热情，提升其业务技能。所以，在施工初期，要做好细致的规划，并严格地实施，强化组织和制度建设。另外，要建立一个专业的保安与责任教育体系，增强员工的安全意识与责任心。通过宣传施工现场相关安全知识，分析有关安全事故，能有效地调动作业人员的工作热情，增强作业人员的工作积极性。

5 结论

总而言之，桩基在整个桥梁中占有举足轻重的地位。目前，我国传统的桥梁桩基施工质量管理方法已不能适应现代社会的要求。由于我国公路桥梁桩基施工的质量管理问题越来越受到重视，因此越来越多的学者开始重视桩基施工过程中出现的质量管理问题。另外，现阶段对桩基施工现场的作业人员提出了更高的要求，从而使整个桩基施工质量得到更好的保障。