高铁桥梁建设桩基施工技术与检测

周长路

【摘 要】随着我国高铁基础建设的迅速发展。铁路部门兴建了大量的混凝土桥梁，且工程规模越来越大，对桩基基础承载力的要求也越来越高，质量成为一个突出的问题，因此必须加强质量检测，从而保证桥梁的施工质量。

【关键词】高铁；质量；检测；桥梁

1.桩基基础的施工准备

1.1桩基基础的施工环境

场地位于旱地时，清除现场杂物，硬化场地。场地位于浅水时，采用筑岛法（引桥），场地位于深水时，采用钢管桩施工平台法（主桥）。平台必须平整，联结牢固。

1.2桩基基础桩位测定

在平整好的场地上测定桩位，用方木桩准确标识各桩位的中心及标高，同时埋设护桩，护桩埋设方法，在桩中心向外大干桩径50cm均匀分布三个并量出距离，护桩顶要与地面相平并用砂浆固定牢固，做出明显标记。深水桩基的定位由钢护筒定位架固定。

1.3桩基基础的护简

护筒一般采用钢护筒，水上主墩钢护筒采用12mm厚钢板卷制在顶和底部用12mm钢板加固，直径2.5m的钢护筒用14ram厚钢板卷制，其余则用10mm厚钢板卷制。护筒内径大干钻头直径20～40cm，护筒高视土质而定，最小不小于2m。安置时，护筒顶高出地面30cm以上，高出最高施工水位或地下水位1.5～2.0m。旱墩护简周围50cm范围内粘土夯实，深度至护筒底。并用稳定护筒内水头的措施。护筒的埋设位置必须保证其中心与桩位中心的偏差不超过50mm。并应注意两节护筒的连接质量，护筒埋深为2～4m，水上主墩护筒应沉入局部冲刷线以下不小于1.0～1.5m。

1.4桩基基础的钻孔泥浆

在开钻前，应选择和备足良好的造浆粘土或膨润土，科学选料配制，泥浆比重1.1-1.2，泥浆粘度一般地层16～22Pa·s。含沙率必须小于2%。钻孔时泥浆需要不断的循环和净化，故在施工前应对泥浆的循环和净化作适当布置，设置好制浆池、储浆池、沉淀池，并用循环槽连接。废弃泥浆根据现场情况在桥旁设置储浆池，作为废弃泥浆的倾倒场地。

2.桩基基础钻孔的施工

钻机就位前，应对主要机具及配套设备进行检查、维修。就位后，底座和顶端应平稳，不得产生位移和沉陷，放置钻机的起吊滑轮线、钻头（钻杆）和钻孔中心三者应在同一个铅垂线上，其偏差不得大干2cm，竖直向倾斜不大于0.5%。

钻孔前，按施工设计所提供的地质、水文资料绘制地质剖面图，挂在钻台上。针对不同地质层选用适当的钻机和泥浆比重，并做钻孔标示牌，内容包括墩台号、桩位、应钻孔深、钻机型号、负责人等。初次钻孔时进尺适当控制，采用慢速钻进，冲击钻用小冲程，正反循环钻应采用减压钻进，孔底承受的钻压不超过钻具重力之和（扣除浮力）的80%。并经常检查放置钻机的起吊滑轮线、钻头（钻杆）和钻孔中心三者是否在同一铅垂线上，使初成孔竖直、圆顺，防止孔位偏心、孔.口坍塌。正常钻进后，冲击钻采用4-5m中、大冲程。但最大冲程不超过6m，正反循环钻则待导向部位或钻头全部进入地层后方可加速钻进。

施工中应经常检查钻头转动装置是否被钻碴卡住，钻进时常低锤勤击，冲击钻钢丝绳松绳不得过大，以免造成斜孔、卡钻、坍孔、漏浆等故障，且钢丝绳松绳不得过小以免造成打空锤，影响进尺。钻孔作业必须连续进行，不得中断。因特殊情况必须停钻时，孔口应加保护盖. 用5cm厚木板或3mm花纹钢制作）并严禁钻头留在孔内，以防埋钻。经常检查泥浆的各项指标，包括泥浆比重、稠度、含砂率、酸碱度等，并根据地质情况及时调整。

当钻孔深度达到设计要求时，应对孔深、孔径、孔位和孔形等进行检查，测绳应经常校正刻度，避免超钻、或钻孔深度不够，检孔器钢筋外圈直径应大干钢筋笼外圈直径l0cm，且不得大于钻头直径，确认满足设计要求后，立即填写终孔检查证，并经驻地监理工程师认可，方可进行孔底清理和灌注水下混凝土的准备工作。

3.高速铁路桥梁桩基检测方法

3.1钻芯检测法

钻芯检测法属于局部破损检测法，它是按规定的抽检比例进行检测，或对桩质量有疑问时采用，通过检测可判断桩身的完整性、混凝土强度、桩长、桩底沉渣厚度及持力层性状能否满足设计及规范要求。钻芯取样是钻芯法检测中的重要环节，其质量好坏直接关系到整个桩基质量评价的准确性。

3.2静载荷实验法

单桩竖向承载力的确定在桩基工程中特别重要。静载荷实验法在检测单桩竖向承载力时虽然是最原始的但也是最可靠的方法。在桩顶施加荷载，了解荷载施加过程中，桩土间的作用，通过得到P-S曲线的特征确定承载力，判别桩基的施工质量。使用1×104KN级以上的桩基静载设备，最大加载能力2×104KN。在桥梁桩基工程中，主要使用慢速维持荷载法。

3.3低应变动测法

低应变动测法是使用小锤敲击桩顶，通过粘接在桩顶的传感器接收来自桩中的应力波信号，采用应力波理论来研究桩土体系的动态响应，反演分析实测速度信号、频率信号，从而获得桩的完整性。该方法检测简便，且检测速度较快，但如何获取好的波形，如何较好地分析桩身完整性是检测工作的关键。

测试过程是获取好信号的关键，测试中应注意：①测试点的选择。测试点数依桩径不同、测试信号情况不同而有所不同，一般要求桩径在120cm以上，测试3～4点。②锤击点的选择。锤击点宜选择距传感器20～30cm处不必考虑桩径大小。③传感器安装。传感器根据所选测试点位置安装，注意选择好粘贴方式，一般有石蜡、黄油、橡皮泥在保证桩头干燥，没积水的情况下。④尽量多采集信号。一根桩不少于10锤，在不同点，不同激振情况下，观测波形的一致性，以保证波形真实且不漏测。

3.4高应变动力检测法

高应变动力法测试技术于20世纪80年代由美国引入我国，近年来该技术得到了广泛的应用和发展。它是通过在桩顶量测被激发的阻力产生的应力波和速度波来确定承载力的。目前工程界应用最广泛的高应变动力试桩法是阻尼系数法和曲线拟合法。

3.5超声波检测法

超声波检测法是通过测定超声波在混凝土中传播过程中的声速、波幅、频率、声时等声学参数，而反映混凝土的质量。对于组成材料相同且配合比一定的构件， 其内部越致密，孔隙率越低，则声波波速越高，波幅越大，频率越高，强度也越高。另外，当混凝土含石量较高时，平均声速增高而强度可能变化不大，因而声速亦可以反映混凝土的均匀性。

3.6低应变发射波检测法

应力放射波法是以应力波在桩身中的传播反射特征为理论基础的一种方法。该方法把桩假定为连续弹性的一维截面匀质杆件，并且不考虑桩周土体对沿桩身传播应力波的影响。当在桩顶施加一瞬态锤击振力，将在桩内激发应力波，由于桩与桩周土体之间的波阻抗差异悬殊，应力波大部分能量将在桩内传播， 当L（波长）〉〉D（ 桩径），应力波波长λ〉〉D时， 桩可以看作一维杆件， 应力波在桩内传播可以采用一维杆波动方程计算。垂直入射的应力波在桩内传播过程中，当桩内存在有波阻抗差异界面时，将产生反射波和透射波，反射波将沿桩身反向传播到桩顶，而透射波继续向下传播。桩身的缺陷、桩底均可以根据反射波的相位、振幅、频率特性，辅以地层资料、施工记录以及实践分析经验，对其性质做出确切的判断。 [科]

【参考文献】

[1]戴旗原，戴宝英.桩基托换安全技术[J].建筑安全，2006，（1）.