高速公路桥梁桩基施工质量问题研究和处理技术

顾少伟

（江苏开通建设工程有限公司， 江苏 淮安 223001）

1 工程背景

京沪高速公路柴米河大桥起点桩号 K768+865.037，终点桩号K769+218.307，中心桩号K769+043.072，既有桥梁跨上部结构形式为装配式预应力砼连续箱梁，全桥共3 联，连跨布置为（24.9+3×25+24.96）+（3×25+24.96）+（24.96+3×25+24.89），桥梁全长356.07m，交叉角度900。根据设计方案，柴米河大桥对既有桥梁上部结构顶升49cm 后再利用上、下部结构，内边梁加固，双侧拼宽，每侧拼宽7m。下部构造采用柱接盖梁、桩柱式桥墩（其中0#、2#、3#、14#墩台下设承台）、座板台、柱式台，钻孔灌注桩基础，直径1.2m，灌注桩共计8 根，直径1.5m 灌注桩48 根，直径1.8m 灌注桩8 根，全桥桩基共计64 根。

2 孔斜事故

施工中都出现了无法放入钢筋笼这一现象，起始认为是缩孔或者斜孔所引起，通过成孔检测仪检测后确定为孔斜事故。

2.1 孔斜事故的处理

2.1.1 对于孔斜事故较轻时，往往将偏斜地方进行吊起，而后再由钻头从上到下反复扫孔，直到钻孔修理直即可。

2.1.2 在孔斜比较严重或者修斜没效果这种情况下，在偏斜位置的上方利用回填片、卵石进行冲平，再重新进行钻孔。

2.2 孔斜事故的原因

孔斜事故的发生原因具体包含如下几种：

（1）在钻孔时碰到比较大的孤石或者探头石；处于倾斜度较大且软硬地层相交处或者在岩石倾斜时、大小粒径不等的砂卵石层中进行钻孔时，钻头所受力度不匀称；钻头在较大扩孔出摆动时会偏向一方；

（2）孔斜和不均匀沉陷会由于不按要求安装钻机，而在钻机运转过程中振动过大和钻进过程产生以上现象；孔斜会由于钻杆在间隙过大受压后发生弯曲导致，而间隙过大产生的原因是插接式连接钻杆磨损或钻具弯曲。

（3）钻机钻杆、动力头的工作导向及支撑部件是钻桅，钻孔在钻桅出现倾斜现象时必然会发生偏斜。因此，保证钻桅与地面夹角成90°是钻机施工的基本条件之一；钢丝绳提放钻杆的支撑点是钻桅鹅头，由于鹅头的严重变形导致钢丝绳产生水平作用力，钻杆由于作用力而产生不均匀晃动，导致孔斜现象发生；当钻杆与动力头的同心度不符合相关要求时，非常容易导致钻杆晃动，进而出现孔斜现象；钻杆的两个支点由动力头和钻杆托架共同构成，钻杆会随着托架的上下不平稳运动而晃动，导致孔斜现象；当晃动量过大或倾斜的现象出现在钻杆上时，加压方向变化的现象则会出现在孔底的钻头上，导致孔斜现象；当地层变化时，钻头地板钻齿排列位置适应性较差，也易发生孔斜现象。

2.3 孔斜事故的预防

可采取以下措施预防孔斜事故：

（1）钻机安装过程中，在平稳坚固的地基上安放基座，使得底座和转盘水平，使得护筒中心、重滑轮缘和固定钻杆的卡孔在一条直线上，钻进过程中及时检查校正。

（2）仔细检查钻具，特别是在入孔前，严禁弯曲的钻具入孔，同时应该及时修复或更换插接式连接钻杆接头的间隙过大或磨损严重的钻具。

（3）轻压慢转的操作规程应该应用在：存在倾斜的软、硬地层或换层界面处、开孔钻进时，当地下障碍物妨碍钻机钻入时应及时处理，禁止盲目加压。

（4）定期进行检查，检查所用工具为检孔器，及时纠正偏斜。

2.4 易孔斜施工地层注意事项

（1）设备的保养和检修工作应定期完成，确保设备以最佳的工作状态用于施工过程中。

（2）相关地质资料应该在施工前详细了解查阅，做好事故预想预案，防止孔斜发生。

（3）操作手对易产生孔斜的地层施工时，应该保证操作技巧平稳钻进，禁止盲目加压。

（4）做好垂直度的检测工作在易出现孔斜的地层施工过程中的必要条件，及时纠偏，避免出现更大偏斜。

3 桩位出现裂隙、溶洞的事故

3.1 确定裂隙、溶洞出现的位置及状况

地下水长期腐蚀石灰岩最终形成溶洞，水和二氧化碳作用于石灰岩中的碳酸钙，最终转化为碳酸氢钙，具有微溶性。石灰质的含量在石灰岩层各部分含量也有所不同，导致不同的侵蚀程度出现在石灰岩层中，逐渐出现互不相依的裂隙和溶洞。根据实际情况确定裂隙和溶洞的具体位置和状况。

3.2 出现裂隙、溶洞现象后的解决方案

3.2.1 护筒内如果出现水面冒气泡或者有浑水的情况下，孔内水头的高度呈下降趋势，然而下降时的速度较为迟缓，这种状态证明属于轻微漏浆，能通过加入适量的黏土或者直接将袋装黏土放入，对泥浆的质量有进一步的提升与改善，可继续进行钻进。在钻进时应注意将冲程钻进维持到最小，等孔内基本稳固好，然后再开始恢复钻进工序。

3.2.2 漏浆速度在大量涌出浑水和气泡时较快， 加入黏土继续钻进，到原标高处，依然漏浆，此时应停止钻进。如果终孔距离其较近，方量太大的回填土，为了防止坍孔，浆泥质量要符合要求，同时保证孔内外水位差。

3.2.3 漏浆现象一旦发生在钻孔桩施工过程中，非常容易造成坍孔。坍塌位置的判明方式为采用重整护筒，坍孔处以上1-2m 有回填片石和黏土混合物时继续钻进；片石应尽量较小，钻进过程中速度保持较慢。

3.2.4 全部回填适用于单一的处理方法不能解决问题时，钻进工作应在回填物沉积密实后进行；向孔内投入片石和水泥的同时保证孔内外水位差符合要求，冲砸过程选择小冲程，冲砸后加入黏土，不能随意变动回填的次序。长时间反复观察依然漏浆时，泥浆严重流失，孔内泥浆比重急剧下降，导致钻孔工作不能正常施工。所以，水泥和片石必须先回填，黏土在孔内水稳波动较小时加入，防止再次水泥流失。

3.3 漏浆处理的注意事项

在漏浆的处理过程中，第一步保证孔内水位符合要求，第二步钻孔的相关资料以及原始记录，判定地质情况是溶洞或裂隙，回填材料的选取依据是漏浆程度和上述资料。轻微漏浆，软弱夹层作为岩层时，回填黏土不能采用单一的，因为钻进过程在软弱夹层中进行时非常容易出现斜孔现象，所以在回填过程中，黏土和片石应该同时按比例填入。施工过程中，必须综合考虑现场资料和施工环境，相应的变动处理方法。

4 断桩事故的预防

采取以下措施预防断桩事故：

（1）在灌注之前做好充足的准备，为确保灌注操作能够连续不间断的工作；

（2）进行灌注的前期，一定要观看天气预报情况，将灌注的时间进行合理有序的安排；

（3）在进行灌注时应注意将导管的埋置深度控制好，导管的埋置深度要确定大于2m；

（4）由1mm 厚钢板做成的锥形可活动护罩提前在砼导管上进行套装，为确保导管法兰能够顺利将钢筋骨架挂住，护罩底部大小等于法兰大小；

（5）灌砼开始后，灌砼与拔导同时进行，砼顶面所上升的高度要安排指定人员定期检测,为确定导管的上拔速度，在进行提升时速度应保持均匀且平稳，缓缓升起，实时监测导管的埋入深度，为有效避免导管埋入太深或者导管与砼面出现脱离现象；

（6）拌制砼的过程中一定要严格遵循相关标准，将水灰比、坍落度控制好，为确保砼的和易性，避免砼的和易性较差，导致导管发生堵塞现象，只能拔出导管，会引发断桩问题。

5 桩身砼离析、缩孔事故

桩基混凝土拌合物成分相互分离被称为桩基的离析，桩基的质量由于内部结构和组成的不均匀而造成缺陷。离析的因素主要有：较小的坍落度、和易性较差和初灌量过小的混凝土、导管埋深不足和进水、地下水位在混凝土初凝前的变化。混凝土与管壁在拔管时产生的摩擦阻力造成的离析现象；不当的灌注方法以及混凝土的质量也会导致离析。

5.1 桩身砼离析的处理措施

在桩身砼出现离析现象时，可以利用以下几种解决方案进行处理：

（1）在处理桩身砼离析层时，如果孔洞蜂窝出现缺陷，能通过小孔钻进的方式到要处理的位置，利用高压水进行处理后，再由高压泵往需要进行处理的位置压入水泥浆；

（2）在完成砼灌注后桩身发现缩孔现象的话，位置如果较浅，将进行直接开挖，对缩孔位置实施施工补救措施，位置处于较深并且较严重时，需要及时进行补桩。

5.2 桩身砼离析、缩孔事故的预防措施

（1）在导管进行入孔连接时，密封工作必须做到位，为有效避免漏水现象的产生；

（2）灌注中一定要将导管埋深控制好，为防止浮浆的入侵；

（3）一定要避免地下水入侵造成的水浸；

（4）在灌注过程中，必须将导管埋深工作进行严格把控。

6 避免出现坍孔可选如下方案：

（1）在桩基施工之前，必须仔细查看地质勘查报告，做好分析研究，将护筒的填埋深度进行明确，做好充足的粘土准备，还要将泥浆护壁做到位。

（2）避免因多次钻孔机振动对地层带来的不良影响，钻孔的时间与孔位需要进行合理分配，在施工过程中要通过跳打法进行施工，不能在相邻的桩孔连续施工，在跳打时应注意要在相邻的成型桩砼完成后再开始施工。

（3）采取隔孔施工程序，采用混凝土灌注桩，孔内的桩身会由于周围的土的移动而产生压动力。成桩初期，桩身的混凝土强度值较低，泥浆来平衡成孔，采用适当的桩距可有效防止坍孔现象的发生。

7 结语

公路桥梁最基础的就是桩，桩基的施工质量在某种程度来说确定着桥梁的承载性能。实时监控施工情况，对于工程中有质量问题的，要通过合理的解决方案及时处理，为保证桩基的质量能够满足相关标准需求。