特大桥桥桩基施工具体施工技术分析

特大桥桥桩基施工具体施工技术分析

刘威

身份证号码：430122198607060019

摘要：桩基础是桥梁工程常见的基础形式，是在土质不良地区修建桥梁时，以下部坚实土层或岩层作为持力层的深基础方案。而特大桥桥桩基施工难度很大，对其施工技术的控制，于桥梁整体的施工质量及施工进度而言至关重要。基于此，本文结合实际案例研究特大桥桥桩基施工具体施工技术，首先对试桩工艺加以探究，然后分析试桩过程并加以总结，最后提出相关的注意事项。希望能为相关工作人员提供一定的参考。

关键词：特大桥；桥桩基；施工技术

引言

根据古民区间3号特大桥施工设计图及相关地勘资料，古民区间3号特大桥桥址全场覆盖人工回填土，主要由灰岩、砂岩和砾岩碎石和块石组成，含少量黏性土,块石粒径30~50cm不等，钻孔揭露厚度0.60~22.70m.系新近填筑，未完成自重固结，容易产生地面不均匀沉降或对桩基础产生负摩擦力等不利影响且岩层间的软弱夹层及软硬相间均亦对桩基产生不利影响。

考虑地质情况，为了便于该桥钻孔灌注桩施工的顺利进行，熟练掌握冲击钻成孔在该桥特殊地质下钻孔灌注桩中的施工工艺和方法，消除不良地质对该桥桩基的不利影响。本文将古民区间3号特大桥11#-2、12#-1、27#-2号桩基作为该桥的工艺性试验桩，并针对其施工工艺和现场管理情况进行了认真的分析和总结。

1.工程概况

古民区间3号特大桥起讫里程为YDK8+079.95~YDK9+168，全长1088.5m，桥跨布置为:(2+22)m连续梁+(2*25)m连续梁+2*25m+2*(3*25)m连续梁+2*25m+2*(3*25)m连续梁+8*25m+(3*25)m连续梁+(2*25)m连续梁+(2*25)m车站连续梁+20m+(24+25+24)m道岔连续梁+4*25m+20m。

该桥主要桩基工程数量见下表1：

表1主要桩基工程数量

2.桥桩基施工具体施工技术分析

2.1施工准备

组织机械进出，进行场地平整、测量放样，埋设钢护筒，钻机就位。施工工艺流程见下图1。

图1钻孔桩施工工艺流程

采用冲击钻全护筒钻进，各项技术参数满足地质情况需求，工艺选择得当，相比施工效率较高，通过本次试桩得出了冲击钻在不同地层中的钻进速度，不同地层的泥浆控制指标，C35水下混凝土配合比设计的合理性、和易性、坍落度、含气量等各项技术控制指标以及运输C35混凝土灌注钻孔桩的工序组织和机械组合参数。本次试桩主要为验证专项施工方案在复杂地形的可行性，经试桩验证各项技术指标均处于受控状态，并为后续大面积桩基施工提供了可靠的技术参数和工艺保障。

2.2测量放样

测量放样前，应重新测定施工图纸上所列的线程点和水准点，校核桩的位置。测量放样所用的导线点、水准点必须是已经进行过导线控制测量复测，并且获得了监理工程师批复的导线点、水准点。在需要的时候，可以对控制网进行加密，附合测量加密点及导线点，在附合测量达到规范的要求后才可以使用。

钻孔桩直接放样桩中心，依据桩中心在四周施放护桩；以桩径为半径画圆并撒石灰线作为开挖尺寸，护桩采用拉线交点和量距的方法校核。测量过程中由测量监理现场全程监控，待测量完成以后，用木桩在现场做好标示，且用显眼的红色带子或布条做好记号，桩位确定后由测量监程理工师进行复核，复核无误并经监理同意后方可进行后续施工。

2.3埋设钢护筒

古民3号桥人工回填层最深达22.7m，未完成自重固结，在钻孔过程中容易坍塌，成孔困难，结合地质情况项目拟采用全护筒跟进方式进行钻进，钻进一节跟进一节。根据施工图纸及地质资料情况，从10号墩往桥尾为人工回填层区域，人工回填层厚度在0.6m~22.7m之间，各墩台人工回填层厚度不一，根据专家咨询会的意见，本项目针对古民3号桥复杂地质情况决定采用冲击钻泥浆护壁全护筒跟进成孔的方案，为保证成桩效果，护筒跟进的具体深度应穿越回填层，根据前期试桩结果和地质相关资料，护筒跟进长度控制在10m~22.7m之间，由于地下地层松散孔隙率较大，在采用钢护筒跟进泥浆渗漏严重时，应及时进行补浆，加大泥浆比重，投入片石、黏土反复冲击以增强护壁效果。

钢护筒采用钢板卷制，桩基钢护筒采用12mm厚的钢板制作。钢护筒内径大于桩径至少20cm。埋设时护筒中心与桩中心的平面位置偏差不大于50mm，倾斜度不大于1%。

2.4泥浆拌制及泥浆池规划

泥浆采用高粘度粘土或膨润土制备，采用自然造浆方式进行护壁，泥浆的配合比和配制方法通过试验确定，制备泥浆的性能指标为：相对密度1.1～1.3；泥浆粘度：一般底层为16～22s，松散易坍地层为19s～28s；含砂率≤4%，胶体率≥95%，失水量≤20mL/30min，泥皮厚≤3mm/30min，静切力1～2.5Pa，PH值>6.5。如果在钻孔的时候，发现了与设计不一致的容易塌陷的地层，除了要及时向设计、监理和业主汇报之外，还要根据有关规定，调整泥浆的相对密度等数值。泥浆池位于靠近桥墩的位置，兼有泥浆池和沉降池两种功能。为了实现循浆浮渣，要确保泥浆沟与护筒连接，并在泥浆沟内完成捞渣作业。

在排泥时，一定要注意环保，所有排泥都要经过沉降池，沉降后的泥浆可以回收利用，而废弃的部分则要经过沉降处理，运到指定的地方进行处置。

泥浆池距承台边5m以上，长6m、宽2m、深1.5m，泥浆池与护筒口之间设置溜槽，泥浆池按1:0.5放坡、自上而下逐层开挖，底部铺设塑料布。泥浆池四周设置φ48钢管围栏防护，围栏距泥浆池顶开挖边缘0.5m，栏杆地面以上净高为1.2m，打入地下0.5m，上下层横杆间距0.6m，立杆间距1.5m。围栏上设置“泥浆池危险请勿跨越”等警示标识（尺寸为400mm*300mm，蓝底白字），并配设夜间照明防爆灯。

2.5终孔和检孔

（1）要记录好钻探的原始资料，包括钻探的时间、高程、进尺等。在每一次钻进1m（接近设计终孔高程时，应为每0.5m）或者地层发生变化的地方，都应该在出渣口捞取钻渣样本，将其洗净后，收进专用袋中进行保存，并标注日期、时间和高程，用以确定终孔高程。

（2）在钻孔灌注桩的成孔过程及终孔后，要对钻孔进行阶段的成孔质量检测，检测时要用特制的检孔器，检孔器的直径要大于钢筋笼的直径10cm，长度不得少于孔直径的4倍。

（3）钻孔达到设计深度后，要用测绳测定孔深，使用钢卷尺进行复核，当孔深符合要求后。

（4）孔深、孔形、孔径、孔底沉淀物厚度经过检查合格并经监理工程师后进入下一道工序。

2.6清孔

钻孔深度达到设计高程后，应对孔径、孔深和孔的倾斜度进行检查，且应符合下表2：

表2钻孔孔桩检查表

成孔检查合格后进行清孔，并应清除护筒上的泥皮；钢筋笼下好灌注混凝土前，应再次检查沉淀层的厚度、泥浆指标，如果超过规定值应该及时向孔内注入比重适合、含砂率低、稠度较好的泥浆。

泥浆性能指标需达到以下要求：相对密度：1.03～1.10；黏度：17～20s；含砂率：＜2%；胶体率：＞98%；泥皮厚度：＜2mm。端承桩：不大于设计规定值，设计未规定时，沉淀厚度≤5cm。若不符合上述要求，则需要再次清孔，直到符合规定要求。

2.7钢筋笼制作安装

（1）钢筋在进入施工现场之前，必须经过检查，检查合格并在监理工程师批准后才能进入施工现场。钢筋进入施工现场后，不能直接堆放在地上，而是要用垫木等方式，放置在距离地面30cm处。施工现场存放钢筋，要选在地势较高、地面较干的地方，视天气状况而定，下雨或者下雪时要盖上雨棚。

（2）在进行钢筋下料的时候，要对下料的尺寸进行一定的计算，保证钢筋笼接头不超过1.5 m，这样就可以在同一个截面上，保证钢筋接头面积不超过全截面的50%，确保钢筋笼的长度。

（3）钢筋笼的主筋为套筒连接，箍筋为点焊连接；在安装钢筋笼之前，要对钢筋的数量、直径、间距等进行检验。

（4）安装钢筋笼:为防止钢筋笼变形，在每2m加强筋处加设十字撑。为保证混凝土保护层厚度，钢筋混凝土段每2m左右沿圆周等距离焊4根定位筋，上下层错开布置，焊在钢筋骨架上。钢筋笼用吨位适宜的吊车吊入孔内，要对准孔位、扶稳，缓慢下放，避免碰撞孔壁。钢筋笼达到设计位置时，应立即固定。当钢筋笼需要接长时，先将第一节钢筋笼利用工钢临时固定在护圈部位，然后吊起第二节钢筋笼，对准位置后用采用双面焊连接，接头数量必须按50%错开联接，如此接长到预定深度。

2.8水下混凝土灌注

（1）灌注C35砼前对桩基进行二次清孔，要根据水下混凝土的灌注速度和灌注方量，配齐混凝土罐车数量。设备的供应能力满足在规定时间内灌注桩孔的要求，确保完好率，主要的设备要留有备用。

（2）拟采用钢导管灌注水下混凝土，导管直径为300mm，壁厚6mm的无缝钢管，每节2.5m，低节4m，配2节1m，2节1.5m的短管，用来调节导管的长度。导管的连接采用丝扣式。严禁采用外法兰盘接长导管，防止导管与钢架之间挂带。导管在使用前后应认真检查，并做拼接、过球、水密承压、接头抗拉等试验，经常更换密封圈。

（3）砼在灌注过程中基本保持连续，导管的埋置深度宜控制在2~6m，每车混凝土运送至现场时，试验人员应检测坍落度，坍落度应控制在180~220mm之间。灌注水下混凝土应满足《高速铁路桥涵施工质量评定标准》TB10752-2018

2.9破桩头

待混凝土达到设计强度后进行破除桩头，破除桩头采用环切法施工，先在设计位置沿桩环切，再利用人工用风镐破除多余混凝土桩头，破除过程中，不得破坏设计桩身，不得采用大型机械强行对桩顶进行凿除，不得破坏桩身预留钢筋。

2.10桩基检测

桩基灌注完成后，按招标文件和技术规范要求对桩基进行检测。

3.质量保证措施

3.1钻孔中防止塌孔措施

处理钻孔钻进过程中出现塌孔现象的常规措施如表3所示。在现场调查中发现，在负压的作用下，一旦钻孔中的水向下流速超过了12m/min，则孔壁坍塌现象非常容易发生。为此，施工时须采取进一步增大泥浆的比重，加大钢护筒的埋深深度，根据地质条件合理选择钻孔速度等措施均可降低及避免塌孔现象的产生。

表3 钻孔灌注桩孔壁坍塌处理措施

3.2钻进中的质量保证措施

在钻孔过程中，要防止塌孔、卡钻、掉钻的发生。并在清孔完成后，立即用塔式起重机安放钢笼，采用丝扣式导管进行水下混凝土浇筑。混凝土在搅拌站搅拌，确保桩身混凝土在6h内浇筑完毕。钢筋笼应分段加工，用吊车安装到位，并严格控制孔内泥砂厚度、空孔时间、水下混凝土浇筑速度和浇筑的连续性，确保成桩质量。

桩基完成之后，按设计要求对桩基须进行逐桩检测。

采用无损低应变动测方法对所有钻孔桩身混凝土进行质 量检测，且每根钻孔桩的混凝土强度测试试件取样不得少于2组。此外，在墩台建成后，须对群桩进行沉降观测。

4.结束语

特大桥桥桩基的生产效率、施工质量和精度得到提升，节省了施工能耗、原材料、工序和人力，操作和使用更加方便、安全。在对环境污染进行治理后，取得了明显的效果，达到了施工现场文明施工的要求，具有十分明显的综合效益。通过本次试桩情况表明，实际地质与设计图纸及地勘资料描述基本一致，经试桩情况分析，影响成孔原因主要为软弱夹层及人工回填层。在采用全护筒跟进工艺下，塌孔情况未再出现，但渗漏浆不能得到有效控制，需要反复回调黏土片石，加大泥浆比重，重新造浆补充浆液才能有效成孔。

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