沿海滩涂区高速铁路桥梁桩基施工工艺与质量阐述

文／郑海强 中铁十一局第二工程有限公司 湖北省十堰市 442000

引言：

高铁作为现阶段人们外出的重要形式，具备行驶速度快、载客量大等优势，而高速铁路作为高铁的重要载体，其施工质量也将直接影响到高铁运行安全性。在高速铁路施工过程中，桥梁桩基施工属于非常基础的工作内容，基于沿海滩涂区基本特征，梳理桥梁桩基施工工艺与质量控制要点，对于加快工程施工进度，提高工程作业质量有着积极的意义。

1、沿海滩涂区高速铁路桥梁桩基施工工艺梳理

1.1 桩基施工设备选型

相较于普通作业地区，沿海滩涂区具有高压缩性、工程性质差、易出现施工危害、机械震陷等施工问题。为确保桩基施工活动的有序展开，首要任务便是做好施工设备选型工作，具体施工时应考虑的内容如下：

（1）考虑所选设备的成孔质量，目前在沿海滩涂区施工期间，经常使用到的桩基施工工艺包括反循环施工工艺、正循环钻成孔工艺两种，在具体应用中也需要评估相匹配钻孔设备与成孔质量的匹配度，提高选择结果的可靠性。

（2）考虑设备施工进度，高速铁路的施工里程较长，为确保各工段的顺利衔接，也需要做好其作业速度的考核工作，此过程会利用到仿真模型，在模型辅助下来筛选出合适的施工设备。

（3）考虑设备经济效益，在确保机械设备安全性、质量性等因素均满足要求的情况下，选择综合性价比较高的钻机设备，以减少综合成本支出。

1.2 进行桩基放样定位

进入到桩基放样定位环节后，应注意以下内容：

（1）在墩台放样时，所选择的首桩位置一般会定位在角桩位置，此时无论使用哪一类钻孔设备，需要使用隔桩成孔工艺，这样要求放样时做好编号工作，以便于后续钻孔作业活动的有序进行。

（2）对于桩中心进行放样处理后，需要合理设置定位护桩，所设计的护桩也需要确保埋设结果的稳固性，此过程均需要做好标记和编号工作，以提高施工结果的可靠性。

（3）完成所有桩基放样工作后，需要及时对放样质量进行检查，并修正放样中存在的问题，以此来提高放样结果的可靠性。同时在施工过程中，也需要做好桩孔中心放样质量的复核工作，避免出现桩点掩埋问题。

1.3 展开护筒埋设作业

完成上述施工活动后，进入到护筒埋设作业环节，在具体施工中应注意以下几点：

(1）做好钢护筒施工质量监督，一般情况下，制作钢护筒的材料为6mm 后钢板，结合区域实际情况，安排厂家进行定制。

(2）在护筒作业期间，如果使用的钻孔设备为循环钻，那么此时使用到的护筒结构，其直径需要超出桩径20cm；如果使用的钻孔设备为冲击钻，那么此时使用到的护筒结构，其直径需要超出桩径40cm。

(3）在对护筒进行埋设处理时，埋设深度不能小于1.0m，而且护筒底脚也需要进入冲刷线以下1.0m 以上，伸入到承台地底面的长度也需要超过0.5m，护筒距离地面高度需超过0.5m，以满足相应的施工要求。

(4）在护筒施工过程中，其平面位置的误差允许需控制在50mm 以内，而护筒的垂直度也需控制在1%以下，以提高护筒作业结果的可靠性。

1.4 按要求制作泥浆

在沿海滩涂区施工期间，其地质条件的复杂度相对较高，对于护壁泥浆拌和要求较高。对此在实际作业中，也需要基于地层差异性来进行泥浆试配，以提高所使用泥浆质量的合规性。一般情况下，会选择优质粘土作为基础原料，在必要时也会向其中掺高效速凝剂（聚丙烯酰胺 PHP）、羧基纤维素（CMC）、纯碱（Na2CO3）等材料，同时利用试验的方式来确定最佳配合比。基于以往的作业经验，所使用的泥浆指标如下：比重为1.1～1.3，含砂率不能超过4%，黏度在一般地层中为16-22Pa.s，在松散易坍塌地层19-28 Pa.s，胶体率不小于 95%，pH 大于6.5。施工时应每2h检测1 次泥浆指标，并根据不同地层作出相应调整，以确保泥浆护壁效果，防止塌孔病害发生，为后续钻孔作业活动的进行奠定基础。另外，所有泥浆指标数据都会利用信息技术进行统计，并且利用数据库技术对其进行存储，做好属性标记工作，为数据追溯工作的展开奠定良好基础。

1.5 展开钻机钻孔施工

钻机平台要牢固，安装要平稳，设置限位装置，防止施工产生沉陷和位移。循环钻机开钻时均应慢速钻进，慢速轻压、平稳，待钻头全部进入地层后，再适当加速钻进；冲击钻开始钻进时，应适当控制进尺，在钻进至护筒底部时，应短冲程钻进，确保护筒底部有坚固的泥皮护壁，防止塌孔，待钻进深度超过钻头全高再加正常钻进冲程后，可适当加速钻进。钻孔过程中应随时检查孔位、倾斜度等，发现问题及时调整解决。每钻进2m 或发现地层变化时，应捞取钻渣样，查明岩质类别并记录，并与设计图纸进行核对，发现问题及时向监理工程师和设计院地质工程师进行汇报，以待处理。钻孔达到设计深度后，要对孔径、孔深、孔位和倾斜度进行检查，并及时提交钻孔记录和渣样，待现场监理工程师和设计院地质工程师共同确认后方可终孔。除此之外，在钻孔过程中也需要做好钻进速度控制，在遇到较硬阻碍物时需要暂停继续钻进，了解阻碍物体积、硬度等参数，并以此来拟定相匹配的处理措施，从而降低阻碍物带来的负面影响，确保钻进过程的有序进行。

1.6 按要求进行清孔处理

在沿海滩涂区完成钻孔作业后，进入到清孔作业环节。在此过程中应注意以下几点：第一，合理选择清孔方法，在清孔处理时，多使用换浆法进行施工，不允许使用加深孔深的方式来代替清孔，在清孔处理中，其拟建该比重会控制在1.1以内，同时需要将含砂率控制在2%以下，其黏度数值也需控制在17-20s，逐渐将孔内残渣清洗干净。第二，在排除泥浆中不再有2～3mm 的颗粒物时，表明此次清理结果满足要求。而且在清孔质量的检查中，要求柱桩桩底沉渣厚度需控制在5cm 以下，而摩擦桩桩底的沉渣厚度则需要控制在10cm 以内，以提高清渣结果的可靠性与合理性。第三，清孔工作结束后，也需要对孔壁稳定性进行检查，确定其满足要求后可以进入到下一作业阶段。

1.7 钢筋工程制作与安装

完成上述工作内容后，进入到钢筋工程制作与安装各环节，从实际应用情况来看，也需要注意以下几点：（1）严格按照设计图纸中的相关要求来展开工作，如果使用到的钢筋笼主筋在20mm 以下，那么此时会利用焊接连接的方式进行处理，在焊接时双面焊接长度需超过5d（d 表示钢筋直径），如果使用单面焊那么焊接长度需超过10d，而此时的焊缝厚度也需要控制在0.3d 以上，宽度也需要超出0.8d。（2）在焊接工作开展过程中，需要提前对钢筋端部进行处理，过程中需进行预弯处理，以此来确保钢筋轴心保持在同一直线，以确保制作结果的可靠性。如果使用到的钢筋笼主筋超过20mm，那么此时则使用滚轧直螺纹套头的方式进行连接，在套头处理时，其连接状态需满足螺距拧紧力矩要求，以此来提高作业结果的可靠性。（3）所有钢筋笼保护垫块都需要满足规范性要求，并且在安装时也需利用导向架来对其进行固定，作用是避免混凝土灌注期间出现钢筋笼上浮、倾斜或者移动的情况。（4）利用BIM 技术对于垫块位置、固定位置、波纹管安装位置进行建模，在桩基浇筑时也可以根据建模提示来避开这些结构，确保浇筑结果的可靠性。

1.8 桩基混凝土浇筑

进入到桩基混凝土浇筑环节后，需注意以下几点：

(1）基于沿海滩涂作业情况，在桩基混凝土浇筑活动中，会使用水下混凝土浇筑法。在浇筑活动开始前，需要先进行沉渣厚度的检查工作，如果质量不满足作业要求，那么此时也需利用导管进行二次清孔，待其满足要求后再展开浇筑作业。

(2）考虑到沿海地区地质条件复杂度较高，对于桩基混凝土耐久性会带来较大影响，因此使用到的混凝土等级需要与具体要求保持一致，混凝土的配合比也需要经监理工程师进行质量检查，待满足要求后才可以进行使用。

(3）通常情况下，所使用混凝土塌落度应控制在180mm～220 mm，并且所使用到的灌注导管也需要提前进行试压，其压力数值为静水压力的1.5 倍。第四，首批混凝土的浇筑方量应满足导管初次埋深≥1.0 m，但是不宜超过3.0m，所设置的导管下口距离孔底30-50cm，参考相应规范来计算出首批混凝土方量，做好应用环节中各个参数的控制工作，以此来提高最终作业结果的可靠性。第五，做好浇筑温度控制，一般情况下外界浇筑温度应控制在5℃-35℃，在温度过低或过高时也需要做好降温或加温工作，以此来减少浇筑后病害问题，提高浇筑结果的可靠性。

1.9 进行桩基检测作业

完成上述工作内容后，进入到桩基检测作业环节，目前多以超声波检测技术来作为常用检测技术，在具体实践中，也需要注意以下内容：第一，在桩基钢筋笼上焊接声测管，在对声测管材料的选择中，多使用质地坚硬的铁管、不锈钢管来进行制作，有效防止混凝土浇筑时带来的破坏性。而声测管的直径、具体安装数量也需要结合桥梁桩基直径来进行确定。一般都会使用标准状态（桩径1.5m）作为评价标准。如果桥梁直径小于1.5m，那么会在钢筋笼上布设3 根声测管，超过1.5m 则需在钢筋笼中布设4 根声测管，以满足相应的使用需求。第二，在对桥梁桩基进行超声波检测时，也需要提前筛选可靠的检测仪器，应用前也需提前调试好相关参数，待满足要求后再开始检测。在此过程中各个测点的间距需控制在0.2m-0.5m，为了提升检测结果的准确性，需要对检测数据进行抽检和复检，以此来将检测误差控制在10%以下，以此来提高所得检测结果的准确性。

2、高速铁路桥梁桩基施工质量控制要点

2.1 加强材料质量检查

通过加强材料质量检查，可以为后续作业活动的展开奠定基础，降低施工质量问题的发生概率。在具体实践中应注意以下几点：第一，对于沿海滩涂区域的基础情况进行整理，内容涉及水文条件、地质条件等，根据所得到的基础数据，来确定此时施工时所需要的施工材料。第二，在施工材料计划的拟定中，需要对各项参数进行细化，包括材料级配、材料采购量、强度、含水量、含泥量等，严格按要求展开采购任务，以提高施工材料采购结果的可靠性。第三，施工材料进场保存前，需要做好相应的质量检查工作，等待其满足要求后才允许其进行存储管理，结合材料特点来进行保存。如水泥材料需保存在通风、干燥环境中，以满足相应的使用要求。第四，在材料使用中也需要做好质量抽检和随检，以确保施工中所使用材料的统一性。尤其是长期未使用的材料，再次应用前也需要对其质量进行校核，待满足要求后再进行使用，从而提高所使用材料质量的可靠性，满足相应的使用需求。

2.2 做好设备养护工作

通过做好设备养护工作，能够确保设备工作状态的稳定性，减少机械故障带来的负面影响。在沿海滩涂地区展开桩基作业时，会使用到许多施工设备，包括钻机设备、起重机、挖掘机等，同时考虑到沿海滩涂地区的气候条件复杂，会给设备运行带来较大负面影响，这也需要在施工时及时做好设备养护工作，以延长施工设备的使用寿命。一般情况下，所拟定设备养护计划包括日常养护计划和定期养护计划，在日常养护计划中，会在每日工作结束后对于使用到的机械设备进行养护，清除掉设备表面污渍、锈迹，对于仪器异常、出现异响的情况，也会及时做好处理，起到维持机械设备工作稳定性的作用。定期养护计划是在15-30d 时对于设备进行一次系统检查，更换其中损坏、磨损严重、老化零件，使其可以维持更加稳定的状态，满足相应的作业要求[1]。

2.3 做好突发问题处理

通过做好突发问题处理，可以确保桩基施工活动的有序展开，以提高最终作业结果的可靠性。目前在桩基施工时，经常遇到的施工问题及处理方法如下：（1）漏浆问题，沿海滩涂地区的地质松散度较高，很容易出现钻进漏浆问题。对于一般的漏浆问题，可向其中投入泥包；如果漏浆问题比较严重，则会在投入泥包的同时添加片石，以提高最终的处理结果。（2）坍塌问题处理，如果孔壁漏浆问题比较严重，便会导致坍塌问题。对于此问题，可以对可能出现此问题的地层进行预估，使用双套筒来参与施工，以提高最终作业结果的可靠性。（3）孤石问题，在成孔过程中如果遇到了孤石，那么此时则可以使用高冲程与低冲程交互的方式清理掉孤石，若石头质地坚硬那么也可以使用孔内爆破法来进行处理，以确保钻孔活动的有序进行[2]。

2.4 加强施工队伍建设

通过加强施工队伍建设，能够提高施工活动推进过程的有序性，减少人为因素带来的施工问题。在具体实践中应做到以下几点：

(1）做好施工队伍的选择工作，在实际应用中可使用招投标的方式来选择可靠的施工队伍，在此过程中使用到的考核指标包括社会信誉度、综合实力等，由此来选择可靠的施工队伍。

(2）施工队伍在开展作业活动前，也需要和技术人员做好信息沟通，做好技术交底工作，使施工队伍可以熟知施工内容。而且施工人员在工作前，也会做好能力测试，筛选满足上岗要求的人员参与施工，提高施工结果的可靠性[3]。

2.5 技术应用工序控制

通过做好技术应用工序控制，可以确保各工序作业结果的可靠性，提高桩基施工结果的可靠性。在具体实践中应做到以下几点：

(1）对于桩基施工工艺的应用工序进行整理，确定各环节作业质量要求，以此来制定可靠的质量管理体系，为施工活动的有序进行提供参考。

(2）做好节点作业质量的管理工作，尤其是隐蔽类工程，需确保上一环节作业质量满足要求后，再展开下一阶段的施工活动，以此来提高作业结果的可靠性，提升高速铁路桥梁桩基工程作业结果的可靠性[4]。

结语：

综上所述，加强材料质量检查，可以为后续作业活动的展开奠定基础，做好设备养护工作，能够确保设备工作状态的稳定性，做好突发问题处理，可以确保桩基施工活动的有序展开，加强施工队伍建设，能够提高施工活动推进过程的有序性，做好技术应用工序控制，可以确保各工序作业结果的可靠性。通过采取恰当措施来提高各环节作业质量，对于加快工程作业进度，提高工程作业质量有着积极的意义。