浅谈桥梁桩基施工的监理控制

莫志良

（南宁品正建设咨询有限责任公司， 广西 南宁 530031)

钻孔灌注桩施工因其地质条件复杂、施工难度大，一直是桥梁施工中监理工作的重点和难点，尤其是岩溶较发育地段可能存在溶洞(包括溶槽、溶沟、小裂隙等)，需要特别处理。现就近期监理过的某道路工程中的桥梁桩基施工流程和施工监理控制机处理方法作一探讨交流，以期为今后处理类似工程能够提供参考与借鉴。

1 工程概况

某服务于港区的道路工程为城市主干路，临近邕江，路线全长 5 100 m，道路红线宽度 68 m，路线走向基本为东西向。其中在 K0+914 跨河沟处设置桥梁 1 座。桥梁全长 57 m，全宽 70 m，为三跨式斜交预应力钢筋混凝土现浇连续箱梁；斜交角度为 70°。

本工程桥梁上部结构为预应力混凝土连续箱梁。下部结构包括 A0、A3 桥台和 P1、P2 桥墩；基础采用机械冲孔灌注桩，总共 66 根桩基。桩基直径 1.5 m，平均桩长 25 m。桥梁墩柱均为圆形、直径 1.3 m，桥面横坡利用肋板高度进行调节。桥面由 8 cm C40 钢筋混凝土铺装层和 8 cm 沥青混凝土面层组成。

2 总体施工方案

桥梁桩基通过的地层多为耕土、素填土、红黏土、碎石土、粉质黏土、破碎灰岩、中风化较完整灰岩。由于该桥梁地段岩溶较发育，经过逐桩详堪后发现，岩层中存在多处溶洞，内空最高达 10 m 左右，且均为完全填充形式。经业主、监理、设计、勘察、施工等参建单位共同研究，拟采用先桩周注浆固结溶洞内填充物。同时，因岩层位于河流以下，无法探明是否有地下暗流，因此为保证施工质量，在注浆完成后，冲孔过程中辅助采用抛掷片石、填灌混凝土、护筒跟进等施工方法作为辅助。为保证工期，桥梁主体和桩基交叉施工需要，计划安排 5 台冲孔钻机同时分幅进行施工。每幅先施工 A0 和 A3 桩基，然后施工 P1、P2。

3 冲孔灌注桩施工工艺

3.1 冲孔准备

(1)场地准备。根据平面布置预留钻孔机械的进出场道路，保证施工机械及材料运输车辆在施工现场能够顺利通行。场地做到“三通一平”。

(2)测量定位。测量定位采用全站仪；高程控制采用水准仪。利用经施工、监理复核过的测量导线控制网，采用坐标方法进行放样检验，桩的孔位偏差不大于 5 cm。

(3)埋设护筒。护筒采用 5 mm 钢板圈制作而成，护筒内径为 1.8 m。护筒制造应坚固耐用，便于安装、拆除和不漏水。护筒埋设采用挖埋式护筒，并分层填筑黏土夯实，防止漏水。护筒顶端宜高于地下水位 1.5 m～2.0 m，且应高于地面0.3 m 以上。为了防止钻进施工过程中护筒外围返浆造成塌孔，护筒底端应埋入天然地面以下 1 m～2 m。埋设位置应准确，平面位置偏差不得大于 5 cm，倾斜度偏差不大于 1%。

(4)泥浆循环系统构造及造浆。泥浆循环系统包括泥浆池、沉淀池和循环沟槽等，布置在两排桩之间。泥浆池高1.2 m，长不小于 8 m，宽不小于 5 m。施工前准备足够数量的黏土作为造浆用。采用亚黏土时，其塑性指数不宜小于 15；大于 0.1 mm 的颗粒不宜超过 6%。所选用黏土中不应含有石膏、石灰或钙盐类化合物。施工排弃的泥浆和渣样，用自卸汽车运输至弃土区弃置，避免污染环境。泥浆性能指标要求见表 1。

表 1 泥浆性能指标

(5)平台搭设及钻机安装。钻机平台搭设前需把场地整平。平台搭设质量的好坏，直接关系到钻孔的质量和施工安全。平台的不均匀沉陷，会造成固定于平台上的钻机倾斜，因而造成斜孔。平台的偏移也会导致钻孔位置的偏差，所以搭设平台一定要稳妥牢固，在钻进过程中不得产生倾斜和水平位移，同时应尽量将压力传到较大的面积上。

在安装钻机、泥浆泵、卷扬机以前，必须对机械的各部位进行详尽的检查和维护，并加润滑油，保证机械能正常投入运转。钻机安装就位时，底座和顶端应平稳，不得产生位移或沉陷。

3.2 钻孔方法及注意事项

开钻前应检查核对钻头的直径，如过小应补焊。不宜在钻中焊补，以免卡钻，且应在钻进过程中经常检查钻头，如有不当处立即进行修补。

造孔时其开孔钻进正确与否，影响桩位准确度和竖直度，因此在钻进开始阶段应集中精力，保证开孔的位置准确、成孔顺直，使其对下部有良好的导向作用。

升降钻头要均匀、谨慎，用力不要过猛过急，以免撞击孔壁，造成塌孔。

钻进过程中，要随时注意地质情况的变化，并随时观测泥浆的情况，以便根据地质情况改变泥浆的指标，利于加快钻进的速度，防止塌孔。

掌握钻进速度，保证钻孔质量。钻速快慢与地质情况、泥浆的排量和质量以及钻头的类型皆有很大的关系。因此，在钻进过程中，应随时根据不同的地层，掌握泥浆的质量和合理的施工工艺。

钻孔应一次完成，不得中途停顿。钻孔达到要求后，应对孔深、孔径、孔位及沉渣厚度进行检查，并填写终孔检查表，做好记录。

桩孔质量控制。孔深：钻孔前先用水准仪测量确定护筒标高，并以此为基点，用专门的测量孔深的测绳确定孔深。孔深偏差保证在 0～30 cm 以内。

孔径不小于设计值。倾斜度应控制在桩长 1% 以内且不大于 30 cm。沉渣厚度以第二次清孔后测定为准，沉淀厚度应不大于设计及规范规定。

钻孔过程中，如发现有钻头掉进井孔或因钻头强度不够而破坏致使碎件掉入孔内的状况，或出现钻成斜孔、塌孔、埋钻等现象时，应及时研究并找出合适的处理方法。

3.3 清 孔

钻孔达到设计要求并经施工、监理签认终孔后，即可进行清孔工作。清孔采取正循环换浆法进行二次清孔。桩孔成孔后，应进行第一次清孔。清孔时，将钻头提高至护筒上方，同时加大泵量，确保第一次清孔孔内无泥块、岩渣，泥浆相对密度控制在 1.2 左右。等钢筋笼、导管安装就位后，再用导管进行第二次清孔。第二次清孔时间不少于 30 min，测定孔底沉渣不大于 10 cm 时，方可停止清孔。

清孔结束后，要尽快灌注混凝土，其间隔时间不大于30 min。第二次清孔后注入的泥浆相对密度为 1.05 左右，含砂率≤2%。

清孔时应注意：清孔排渣时必须注意保持孔内水头，防止塌孔；清孔时应随时检查孔口溢出的泥浆指标，应满足泥浆指标的规定；灌注混凝土之前，孔底沉渣厚度应不大于设计及规范要求。不得用加深孔深的方法代替清孔的虚假行为。

3.4 制安钢筋笼

钢筋笼主筋采用机械连接。为防止钢筋笼吊放时扭曲变形，按设计图纸在主筋内侧每隔 2 m 加设 1 道直径 25 mm的加强箍；每道加强箍在箍内设三角形加强支撑，与主筋焊接牢固组成骨架。主筋采用机械套筒连接。大直径螺旋形箍筋和加强箍的加工成形，采取在常用弯曲机的顶盘上加 1 个与箍筋直径项同的圆盘以插销连接，在不改变传动机构的情况下进行弯曲成型，每根螺旋箍筋 4 圈。根据钢筋笼长度及施工条件，本工程桩基钢筋笼拟采用整体吊装，钢筋笼一次制作成型，主筋采用套筒连接。螺旋箍筋每隔 1～1.5 箍与主筋按梅花形用电弧焊点焊固定。在钢筋笼四侧主筋上每隔2 m 设置 1 个φ25 mm 耳环作定位垫块之用，使保护层保持6.5 cm。钢筋笼外形尺寸要严格控制，按图施工。每根桩基预埋 3 根φ50×3.5 mm 的声测管，按等边三角形布置在加强箍内环；声测管定位准确，焊接(绑扎)牢固，确保在混凝土施工过程中不进浆、不上浮。

钢筋笼的就位采用 25 t 吊车进行，吊点设置须合理。如1 台吊车不能满足施工要求，则采用 2 台吊车进行吊装。钢筋笼在吊装前应做好充分准备；吊装过程中严禁高起高落，要保持骨架成垂直状态，以防弯曲、扭曲变形。

采取适当的措施，将骨架的顶部加以固定，一般用 2 根角钢将骨架焊在机架上，防止混凝土灌注过程中钢筋笼上浮。

3.5 灌注水下混凝土

导管吊装前做好试拼工作。要求设计接口连接严密、牢固、不漏水，并做好密水及拉力试验。吊装时导管应位于桩位中央，并在灌注凝土前进行升降试验。整个吊装过程中，应竖直不倾斜，防止和井孔(或钢筋笼)碰撞受损坍塌；导管底口至孔底的距离 20 cm～40 cm，避免导管底口被沉淀物堵塞造成卡管事故。导管放下时，应逐节复查接头螺栓不得松动。对于现场接头要把管口污物清除，橡皮圈垫正，螺栓拧牢；导管放下受阻时，只能采取徐起徐落和正反旋转来加以排除，不得用高起猛落的方法。

混凝土浇筑施工前，应根据要求做好混凝土原材料及配合比的见证取样和试验；合格后方可在施工中使用。混凝土拌和物应有良好的和易性和流动性。

混凝土采用商品混凝土，选择信誉好、收录在《南宁市建筑材料使用登记名录》中的离施工现场近的商品混凝土公司。搅拌时，要求混凝土公司严格按配合比称量砂、石。混凝土搅拌过程中及时测试坍落度，混凝土坍落度控制在18 cm～20 cm。

浇筑采用导管法。导管下至距孔底 20 cm～40 cm 处，导管直径为 25 cm，导管接头连接处须加密封圈并上紧丝扣。导管隔水塞采用水泥塞，塞上钉有胶皮垫，采用剪球法施工。球的直径比导管内径小 2 cm～3 cm，并在其外部加 0.3 m 砂浆以利塞体顺利排出导管外。

导管顶部应设置漏斗和储槽以及配置灌注支架。漏斗和储料槽的容量应满足初次埋置深度 1.5 m 左右和填充导管底部的需要。对直径 d=1.5 m 的桩，所需的储备量为 3.0 m3。

按规范要求制作试块，每根桩做 3 组试块；工地试验室清水养护和标准养护，28 d 后进行测试。

灌注开始后应紧凑连续地进行，严禁中途停工。在灌注过程中应注意观测管内混凝土下降和孔内水位、混凝土面升降情况，以正确指挥导管的提升和拆除。严禁把导管提升超出混凝土面；导管埋深控制在 2 m～6 m，不得小于 2 m，也不得大于 6 m。

拆除导管的动作要求，时间不宜超过 15 min。要防止螺栓、橡皮垫和工具等掉入孔中，并注意安全。已拆的管节要立即清洗干净，堆放整齐。

为防止混凝土上升顶脱钢筋骨架，当混凝土面接近钢筋骨架底时，应适当地保持较深埋管并放慢灌注速度，以减少混凝土的冲击力。当混凝土进入骨架一定深度后，使钢筋骨架在导管下面有一定的埋深。

当灌注混凝土接近顶标高时，应严格控制好最后一次的浇注量。混凝土灌注高度应保证混凝土浮浆清除后符合设计桩顶的标高，一般是实浇桩顶标高比设计标高高出 0.5 m～1.0 m。

灌注的全过程应有施工员在现场指挥并认真按要求做好灌注情况记录。监理也要做好包括灌注时间、混凝土强度等级、试块留置数量和塌落度检测、混凝土面的深度、导管埋深及拆除以及发生的异常现象等的旁站监理记录。

处于地面及桩顶以下的井口整体式刚性护筒，应在灌注混凝土后立即拨出。处于地面以上能拆卸的护筒，须待混凝土抗压强度达到 2.5 MPa 后，方可拆除。

3.6 工程质量标准

原材料和混凝土强度符合设计要求和施工规范的规定；成孔深度及偏差应符合设计要求，孔底沉渣厚度要求桩底沉渣不得大于 5 cm；实际浇筑量不少于计算体积；浇注后的桩顶标高及浮浆的处理，符合设计要求和施工规范。

3.7 钻孔桩施工工艺(见图1)

图 1 钻孔桩施工工艺

4 溶洞处理

根据桥梁桩基详勘资料，桥梁桩基范围岩溶较发育，且全为完全填充溶洞，填充物较松散，冲击钻孔时容易出现漏浆、塌空等问题。经过综合分析，拟采用预注浆(分层劈裂注浆)处理方案，同时在冲孔过程中以抛填片石和袋装干拌水泥砂(1∶1)或护筒跟进法两种方式作为辅助，对溶洞进行处理。注浆主要针对溶洞填充物和岩层以上砾石层，防止塌孔。

4.1 预处理施工方法

4.1.1 测量定位

利用全站仪定出桩基中心点进行十字定位，并定期复测，确保桩位偏差控制在允许范围内(≤5 cm)。桩外围 40 cm环带内均布 6 个注浆孔。

4.1.2 施工参数

(1)注浆孔位置：桩外围 40 cm 范围环带内均布六个注浆孔。

(2)注浆孔孔径：80 mm～100 mm。

(3)钻孔深度：根据详堪资料溶洞底部深度外加超前钻孔深度 3 m。

(4)水灰比：1∶1～0.6∶1，根据实际情况进行调节；水泥采用 32.5 硅酸盐水泥。

(5)速凝剂掺入量：1%。

(6)注浆压力：0.3 MPa～1.0 MPa。对于溶洞空间容积大、导水性强，则在混凝土干料中添加一定量的水玻璃。

施工设备为 XY－1 型钻机 2 台(套)；W－250 型注浆泵2 台(套)。

4.1.3 施工步骤

(1)钻机对位：钻机在指定桩点就位，要求将钻头对准孔位中心，偏差不大于 5 cm，同时钻机机座应放置平稳，钻孔垂直度误差小于 1%，孔径为 80 mm～100 mm。

(2)钻孔：采用优质泥浆如膨润土结合水泥浆进行固壁；泥浆在循环过程中能在孔壁上形成泥皮，可防止孔壁坍塌，且钻进效率高。

(3)灌入封闭泥浆：当钻孔到设计深度后从钻孔内灌入封闭泥浆；其作用是封闭单向阀管和钻孔壁之间的空隙，迫使灌浆孔开环。

(4)插花管：在充满封闭泥浆的钻孔中，插入塑料单向阀管(劈裂注浆管)到设计深度；阀管内应加入清水，以减少阀管插入土层时的弯曲。

(5)灌注水泥浆：待封闭泥浆凝固后，在塑料阀管内插入双向密封注浆芯管进行分层注浆。首先加大注浆压力使浆液顶开橡皮套，挤破套壳料，在土体产生劈裂并沿着裂缝扩散，从注浆管底部向上注浆；达到一定压力后，提起一段再注浆，重复进行。注浆完成后，清洗管内残留浆液，以便第二次重复注浆(单向阀塑料管即留在注浆后的土层中)，直至灌至土层不吃浆为止。所谓不吃浆，地层的吃浆量＜5 L/min且持续 10 min 后，即可结束灌浆工作；待注浆完成 24 h 后方可进行桩基钻孔施工。

4.2 溶洞辅助处理方案

在溶洞预处理过程中，可能因为地下暗流等原因，注浆无法达到预计效果。因此，在冲孔过程中如果发现类似问题，采用以下处理措施。

4.2.1 抛填片石和干拌水泥砂法

溶洞的高度在 1.0 m～3.0 m 之间时，则先向抛填片(碎)石、袋装水泥砂干拌料(1∶1)；然后用小冲程冲击片石挤压到溶洞边，形成泥浆片(碎)石外护壁；待水泥砂浆将片石空隙初步堵塞后，停止冲击。24 h 后，待水泥的强度达到 2.5 MPa 后，再继续冲击，穿过溶洞。

4.2.2 护筒跟进法

当溶洞高 3.0 m＜h＜5.0 m 时，对于多层溶洞间距较小的采用钢护筒穿越处理。先用冲击锤进行冲孔、扩孔处理；然后采用振动锤，将钢护筒(φ1.8 m )振动下沉至溶洞底部。为保证钢护筒的强度和刚度，每隔 2 m，设置加强钢板箍。

4.3 溶洞洞顶冲孔

根据详勘资料，当钻孔施工接近溶洞顶部时，要求轻锤慢打，使孔壁圆滑坚固。提升高度一般不超过 50 cm，进程一般控制在 60 cm/h～80 cm/h。所有卡扣及钢丝绳必须先经测试检查。

5 施工中常遇问题及处理措施

5.1 坍 孔

5.1.1 原因分析

(1)提升、下落钻头及放钢筋骨架时碰撞孔壁。

(2)护筒周围未用黏土填封紧密而漏水，或护筒埋置太浅。

(3)未及时向孔内加泥浆；孔内泥浆面低于孔外水位，或孔内出现承压水降低了静水压力，或泥浆密度不够。

(4)在流砂、软淤泥、破碎地层、松散砂层中进钻，进尺太快或停在一处时间太长。

5.1.2 预防措施与处理方法

(1)提升、下落钻头及放钢筋骨架时，保持垂直上下，严格控制其晃动幅度。

(2)护筒周围用黏土填封紧密。

(3)钻进中及时添加新鲜泥浆，使其高于孔外水位。

(4)遇流砂、松散土层等，适当加大泥浆密度，不要使进尺过快。

(5)轻度坍孔时，加大泥浆密度和提高水位；严重坍孔时，用片石或袋装水泥砂投入，待孔壁稳定后继续钻进。

5.2 桩孔偏移(倾斜)

5.2.1 原因分析

(1)桩架不稳，钻机磨损，部件松动。

(2)土层软硬不匀。

(3)成孔时，遇较大孤石或探头石，或基岩倾斜未处理，或在粒径悬殊的砾石层中钻头所受阻力不匀。

5.2.2 预防措施与处理方法

(1)安装桩机时，要对导架进行水平和垂直校正，检修钻孔设备；遇软硬土层应控制进尺，及时降低冲击高度。

(2)偏斜过大时，填入片石黏土重新冲进，控制冲击高度，往复冲孔纠正。

5.3 不进尺

5.3.1 原因分析

钻头粘满黏土块(糊钻头)，排渣不畅。

5.3.2 预防措施与处理方法

加强排渣；降低泥浆密度，加大配重；糊钻时，可提出钻头清除泥块后，再施钻。

5.4 钢筋笼偏位变形

5.4.1 原因分析

(1)钢筋笼过长，未设加劲箍，刚度不够，造成变形。(2)钢筋笼上未设垫块或耳环来控制保护层的厚度。(3)桩孔本身偏斜或移位。(4)钢筋笼吊放未垂直缓慢放下，而是斜插入孔内。(5)孔底沉渣未清理干净，使钢筋笼达不到设计深度。

5.4.2 预防措施与处理方法

(1)钢筋过长，分节制作，分段吊放，分段焊接或设加劲箍加强。

(2)在钢筋笼部分主筋上，应每隔一定距离设置混凝土垫块或焊耳环，控制保护层的厚度。

(3)桩孔本身偏斜、移位，应在下钢筋笼前往复扫孔纠正。

(4)孔底沉渣应置换清水或适当密度的泥浆清除。

5.5 吊脚桩

5.5.1 原因分析

(1)清孔后泥浆密度过小，孔壁坍塌或孔底涌进泥浆或未立即浇筑混凝土。

(2)清渣未净，残留泥渣过厚。

(3)吊放钢筋骨架、导管等物碰撞孔壁，使泥土坍落孔底。

5.5.2 预防措施与处理方法

(1)做好清孔工作，达到要求后立即浇筑混凝土。

(2)注意泥浆密度和使孔内水位经常保持高于孔外水位0.5 m 以上。

(3)施工中注意保护孔壁，不让重物碰撞，造成孔壁坍塌。

6 其他注意事项

监理工程师在桥梁桩基施工中，还应严格审查施工单位报送的专项施工方案和施工进度计划，审查管理人员和特殊工种人员上岗证、资格证。在施工过程中坚持旁站监理，认真填写监理日志和旁站监理记录，督促施工单位填写施工日志、冲孔记录和混凝土浇筑记录，注意多保存施工照片和视频资料，特别是遇溶洞时，必须立即通知各参建单位；涉及溶洞处理要及时通知相关人员到现场收方。在业主、财局、建委等人员不能及时到达现场而又必须马上处理时，照片和视频就显得尤为重要。照片、视频资料应能反映施工的实际情况，应有具体的桩编号、时间、参加处理的人员(特别是监理人员)、溶洞处理前后情况、处理所用材料等。尽量详细，避免过后产生纠纷。