浅析桥梁桩基施工质量控制措施

■郑流强

(福建省高速公路养护工程有限公司，福州 350018)

1 工程概况

高屯大桥为福建省松溪（闽浙界）至建瓯高速公路A2 合同段桥梁，全长667.5m，桥宽26m。桥梁桩基总数为50 根，桩基直径均为2.0m，桩长为19m～22m,端承桩设计，持力层为弱风化岩层。桥址区地貌为良田耕地区，地形平坦开阔，起伏较小，地面高程55.3～57.6m。

2 施工准备阶段控制措施

2.1 原材料质量检查

（1）混凝土材料检查，质量应符合以下要求：

①水下混凝土水泥强度在42.5MPa 以上，初凝时间不小于2.5h；

②粗集料应为卵石或级配良好的碎石，粗集料最大粒径为31.5mm，且不得大于导管内径的1/6～1/8 及钢筋最小净距的1/4；

③细集料宜采用级配良好的中砂；

④掺缓凝剂或粉煤灰等材料时，其技术条件和掺用量应符合规范要求，且必须得到监理工程师的批准。

（2）按常规要求对钢筋、钢筋接头进行自检。

2.2 混凝土配合比设计

水下混凝土的配制要求较高，既要保证混凝土的强度和耐久性，又要保证混凝土在灌注时的顺利进行。最大水灰比不宜超过0.55，水泥用量不宜小于275kg/m2，最大氯离子含量0.3%，最大碱含量3.0kg/m2，含砂率宜采用0.4～0.5。混凝土拌和物应具有良好的和易性，在运输和灌注过程中应无显著离析、泌水现象。灌注时应保持足够的流动性，其坍落度宜为18～22cm。首批灌注的混凝土初凝时间不得早于基桩全部混凝土灌注完成时间，否则应加入缓凝剂。在开工前28d 进行混凝土配合比设计及试配试验，合格后报送试验监理工程师审批，同时第三方试验检测机构应对承包人的混凝土配合比设计进行复核验证试验，验证合格后报总监办审批后使用。

2.3 施工机械安排

施工机械主要是钻机、砼拌和机、发电机、砼浇筑机械等。施工用机械的数量、性能、规格型号等作详细登记造册，对于不能保证施工技术要求的机械决不能使用，按照“三集中”的要求，混凝土材料使用拌和站集中拌和。钻孔设备应适合施钻地质条件，且在数量上满足合同和工程进度的需要。

2.4 施工测量放样

测量工程师对的测量放样所用的基线控制桩以及高程控制点进行复测，并对桩位进行逐桩复核。

2.5 开工申请报告

在完成施工前准备工作后申报开工，开工申请报告包括：施工组织设计、施工方案，材料、机械准备情况，质量、安全、环保保证措施，施工进度计划等。应特别注意钻孔工艺及混凝土灌注工艺，必须确保灌注桩钻孔与灌注达到质量要求，经监理工程师通过严格审核后确认具备开工条件，才同意开工。

3 钻孔灌注桩施工阶段的工艺控制措施

钻孔灌注桩施工主要包括定位、钻孔、清孔、安放钢筋笼、灌注混凝土等工序。由于软土地基地质条件差异较大,施工工序较多,施工条件较差,所以施工中常会产生一些质量缺陷。这些质量缺陷主要包括坍孔、缩颈、钢筋笼上浮、散架、混凝土离析、露筋、桩顶混凝土标高不到等。

3.1 定位

由于钻机整机重量较大，安装时尽可能拆散，分别吊到平台组装就位，利用千斤顶进行调整、固定，使钻头中心与钢护筒顶面中心偏差不大于5cm，拉好风缆绳，将钻头吊起，放入护筒内，便可以开始冲击钻进。

3.2 开孔

开钻时先在孔内投入粘土，用冲击锥以小冲程反复冲击造浆。开孔及整个钻进过程中，始终保持孔中水位，并低于护筒顶面30cm 防止溢出，除渣后补水。砂砾层采用浓泥浆、小冲程、高频率反复冲砸，使孔壁坚实不坍不漏。砂及卵石层开孔或钻进时，可按1∶1 比例投入粘土和小片石（粒径不大于15cm），用冲击锥以小冲程反复冲击，使泥膏、片石挤入孔壁。必要时须重复回填反复冲击2～3 次。在钻孔前制备泥浆。在桩位附近设置制浆池、沉淀池和贮浆池。制备泥浆时，应按照以下指标控制，见表1：

表1 泥浆性能指标范围

正常钻进时，我们根据经验在施工过程中应该注意以下事项：

冲程大小和泥浆稠度应按通过的土层情况掌握。当通过砂、砂砾石或含砂量较大的卵石层时，采用1m～2m 的中、小冲程，并加大泥浆稠度，反复冲击使孔壁坚实，防止坍孔。当通过含砂低液限粘土等粘土层时，因土层本身可造浆，应降低输入的泥浆稠度，并采用1m～1.5m 的小冲程，防止卡钻、埋钻。当通过坚实卵石层及漂石、基岩之内土层时，可采用4m～5m 的大冲程，使卵石、漂石或基岩破碎。如果表面不平整，应先投入粘土、小片石，将表面填平，再用十字钻锥进行冲击钻进，防止发生斜孔、坍孔事故。在任何情况下，最大冲程不超过6m，防止卡钻、冲坏空壁或使孔壁不圆。为正确提升钻锥的冲程，在钢丝绳上帮红布长度标志。在除渣后或因其他原因停钻后再次开钻时，应由低冲程逐渐加大到正常冲程以免卡钻。除渣后应及时向孔内添加粘土或清水或泥浆以维护水头高度。一次不可投入粘土过多，以免粘锥、卡锥。

3.3 检孔

钻进中采用检孔器检孔。检孔器用钢筋笼做成，其外径等于设计孔径，长度等于孔径的4～6 倍。每钻进4m～6m，接近及通过易缩孔土层或更换钻锥前，开始检孔。用新铸或新焊补的钻锥时，应先用检孔器检孔到底后，才可放入新钻锥钻进。不可用加重压、冲击或强插检孔器等方法检孔。当检孔器不能沉到原来钻达的深度，或大绳（拉紧时）的位置偏移护筒中心时，应考虑可能发生了弯孔、斜孔或缩孔等情况，如不严重时，可调整钻机位置继续钻孔。不得用钻锥修孔，以防卡钻。

3.4 钻孔 （包括清孔）事故的预防

斜孔、偏孔预防：做好钻机精确定位和调平工作，使钢绳、锥头、护筒、桩位在同一条竖直线上，施工过程中经常用全站仪检查。通过有效控制，桩基倾斜度均满足设计要求。钻孔过程中未发生塌孔梅花桩等事故。

3.5 清孔

当孔深达到设计标高后，注意事项：当自检合格达到规范要求后，报请监理工程师检验，并从孔底提取泥浆试样，进行性能指标测试。清孔后泥浆指标：相对密度1.03～1.10;粘度17～20Pa·s;含砂率＜2%;胶体率＞98%。沉淀厚度不大于设计规定。清孔完成后，应立即准备浇注水下桩基混凝土。

3.6 终孔检查

利用设置于孔口的临时水准点为基点，用经检校合格的钢尺测出基底标高，并用卷扬机钢绳通过孔口中心位置下标准检孔器检孔。以上各项均满足规范要求后，报请监理工程师验收。监理工程师检查合格签字后即可进行下一道工序。

3.7 钢筋笼及导管安放

钢筋笼下放安装时应特别注意按设计图或规范要求加焊钢筋定位筋，同时钢筋笼在孔口拼接完成后放入孔内后应将钢筋笼顶面固定，以保证其平面位置。钢筋笼下放过程中，要严防与孔壁碰撞，确保竖直下放，为防止钢筋笼在砼浇注过程中上浮，在钢筋笼底部加焊“十”字筋。钢筋骨架的制作和吊放的允许偏差为：主筋间距±10mm；箍筋间距±20mm；骨架外径±10mm；骨架倾斜度±0.5%；骨架保护层厚度±20mm，骨架中心平面位置20mm；骨架顶端高程±20mm，骨架底面高程±50mm。导管采用直径30 厘米无缝钢管，接头用旋丝加密封圈连接。导管在使用前应进行必须的水密性试验与接头抗拉试验，确保无误后方可使用。

3.8 桩身浇注

桩身浇注质量的保证措施如下：

（1）在混凝土灌注前的一段时间里,须保证孔壁的稳定性,不能有缩颈或孔壁塌落现象发生。为保证孔底沉渣厚度达到规范的技术要求,以免影响桩的承载力,钻孔到设计持力层以后,要对泥浆进行循环稀释来降低相对密度,以清除泥浆中悬浮的砂子、石渣。除此之外,还要使用真空泵通过管道伸向桩底吸走端部沉渣,要求严格时,在安放钢筋笼后、下放导管之前仍要进行吸渣处理。

（2）吊放入孔的钢筋笼不得碰撞壁孔,不得有变形损坏。吊放后,先将钢筋笼在垂直位置上固定好,然后进行第二次清孔,检测孔底的淤泥厚度,符合规定后,于0.5 h 之内开始混凝土的灌注施工。

（3）完成钻孔到混凝土浇灌过程的作业时间要紧凑,不宜过长;混凝土的浆体浓度要恰当,浇灌量不得低于设计值,不然会降低泥浆的置换率造成夹泥。

（4）在灌注过程中,要严格把握施工进度和时间,经常地略微提升导管,以使混凝土均匀注入。导管埋入混凝土的深度一般控制在1～3 m 之间且不得小于1 m,每间隔15～20 min,要对混凝土面和导管沉入深度进行一次测量和校核。

（5）若施工过程中发生了混凝土堵塞导管的现象,一般是由于材料规格或配合比选取不当,或者是因为导管漏水漏浆导致管内混凝土与管壁的摩擦力增大、流动性降低造成的,要分清原因有针对性地加以解决,切不要无控制地靠提管消除堵塞。

4 人工挖孔桩施工阶段的工艺控制措施

人工挖孔桩施工主要包括定位、挖孔、安放钢筋笼、灌注混凝土等工序。但它有一定的局限性，一般在地下水位以上的土层中，干作业成孔较为理想；在有较丰富的上层滞水或地下水的土层中，不宜选用。

5 桩身质量的验收

桩基质量的检验内容和方法应符合规范的规定,通常检测承载力采用桩荷试验或大应变动测法,而检验桩身质量一般是通过对钻芯样实施超声波检测进行检验,抽查数量不少于总桩数的10%,若工程需要时,还可相应增加检验数量直至逐根检查，见表2。

6 其他需要注意的事项

（1）钻孔施工原始记录，施工人员在钻孔灌注桩钻进过程中做好钻孔施工记录，对记录填写不及时及填写不准确的，及时纠正并要求施工员整改。

表2 桩基小应变检测结果表

（2）桩底持力层确定。为防止桩基持力层判断不准确，在入岩时应通知设计代表进行确认，取样按0.5m一次抽取，并留照片。

（3）端承桩桩底沉渣厚度，在沉淀层厚度超标时，重新清孔，直到合格为止。

（4）钢筋笼偏位，钢筋笼保护层采用饼形高标号砂浆块，保证钢筋保护层达到设计要求。

（5）钢筋笼上浮的控制。

（6）桩顶混凝土不密实或强度低的问题，为保证桩顶混凝土质量，开盘时试验人员严格做好施工配合比和塌落度试验。

（7）实行“首件工程认可”制度，对项目重点分项工程全面实行“首件工程认可”制度。通过首件，认真对施工组织、施工方案、工艺要点、材料控制、实体与外观质量进行总结与完善，让首件起到典型示范、总结提高的作用。召开了首件总结会议，总结检查首件质量，发现不足，提出了改进措施，后续桩基外观质量得到进一步提高。

7 结束语

福建省松溪（闽浙界）至建瓯高速公路A2 合同段高屯大桥于2012 年12 月建成通车，经过2 年多的正常运营，桥梁完好，行车顺畅。桥梁各项检测指标均符合技术规范要求。质量控制措施的开展,旨在以点带面，推进钻孔灌注桩通病治理工作上一台阶，进一步加强质量控制力度，全面提升桥梁工程耐久性和安全性。