深厚淤泥地层桥梁灌注桩技术研究

巢玉兰

（江西省宜春公路建设集团有限公司，江西 宜春 336000）

1 工程概况

某特大型桥梁工程项目长度为2284m，设计为钻孔灌注桩基础形式，桩基数量为360 根，桥台桩径为1.2m，主墩桩径为1.8m，桩长为50～90m。经过对现场的地质勘查发现，此次施工地质条件为淤泥质土，厚度比较大，必须加强处理才能保证工程的施工效果。

2 桩基施工方案

灌注桩成孔应用冲击成孔方式，预制厂完成各项钢筋的制作，利用专业车辆运输到现场，并吊装运输到位，然后开展浇筑作业，形成完整的桩体结构。

2.1 施工准备

现场正式施工前进行设计方案的审查，之后在现场设置控制网并进行复核。使用全站仪进行现场检测，确保数据偏差控制在合理范围内，符合设计方案的要求。

2.2 护筒埋设

护筒直径超过钻头直径200mm 即可，使用10mm的钢板制作，并且顶部超出地表0.5m 左右。安装护筒通常采用加压或者锤击的方式，必须严格按照设计方案确定安装位置，护筒顶面中心与设计桩位偏差在50mm 以内，倾斜度偏差不得超过1%[1]。护筒设置精度合格后，应用汽车起重机吊装到规定部位。

2.3 钻机就位

钻机安装必须达到稳固性标准：底架设置垫平，达到稳定状态，没有位移、沉陷等问题。

2.4 泥浆制备及循环作业

泥浆制备严格执行技术标准，保证各方面参数合格，且应用泥浆泵完成输送作业，传输效率符合施工速度的要求。工作人员可合理利用循环作业的方式，以提高材料利用率。

2.5 钻孔

开孔环节采取低锤密击的方式，钻孔深度进入护筒以下3m 时，根据地质条件适当地增加冲程，保持正常钻进的方式，每钻入2m 深度就要进行一次检查和记录，排除不利因素的影响。对土层进行随时观察，并做好泥浆密度控制，确保达到护壁的要求。

2.6 成孔检查

成孔操作中，深度尺寸应符合设计标准，再应用检控器检查直径、深度、垂直度，全部符合工程要求才能继续开展施工，否则返工处理。

2.7 第一次清孔

以换浆法为主进行现场的清孔操作，将浆液冲入底部，从孔口排出，沉渣的厚度不得超过规定的要求，对于钻渣进行过滤和沉淀处理，使其沉入孔底，反复操作直到符合要求为止[2]。

2.8 钢筋笼加工及吊放

工厂内制作钢筋笼，根据设计要求进行声测管的安装作业，按照设计方案设置混凝土垫块，并且两者之间的间距设定在2m 以内，横向设置数量在4 个以上，严格控制各个结构部分的施工，避免影响总体施工效果。

2.9 第二次清孔

各项工作顺利实施后开展二次清孔，该环节以导管作业方式为主，之后检查确定泥浆、沉渣厚度等是否符合要求，以确保工程质量合格。

2.10 混凝土灌注

混凝土在规定区域内集中拌和制作，应用混凝土泵车运输到作业现场，并利用直升导管法进行灌注。初灌环节，设置隔水栓，并且准备充足的施工材料。浇筑环节，埋管深度在2～6m；灌注施工即将结束时，加强混凝土材料的下落速度以及埋管深度的控制，且保证内部压力符合要求，预防出现结团的问题。在浇筑环节应加强高度的控制，确保达到设计标准，符合设计高程的要求，偏差控制在1m 以内，且保持连续灌注作业[3]。

3 施工常见质量问题分析

3.1 桩位偏斜

3.1.1 原因分析

一是现场施工作业阶段并未按照要求进行桩位的检测和调整。二是钻机设置时未达到水平标准，场地平整度不合格，地表硬度不足而发生倾斜，或者现场存在不均匀沉降的问题。三是钻头冲程比较大，导致钻头出现了剧烈的晃动。四是钻进时遇到孤石或者地质硬度较高，钻头损坏严重。

3.1.2 预防措施

一是应用全站仪进行放样检测，保证位置精度合格，护筒埋设后及时进行检测。二是冲击钻安装到位之前，现场进行平整处理，并且压实施工，保证强度性能合格，并调整钻机，以达到水平的工作状态。三是在施工前进行地质勘查和分析，结合现场实际情况调节泥浆比重。四是更换符合工程标准的钻头，保证钻进垂直度达标。

3.1.3 处理措施

桩位偏斜超出规定标准后，需要及时回填黏土或者片石，合格后再进行钻进作业。

3.2 塌孔

3.2.1 原因分析

一是泥浆密度不足，护壁的效果不合格，在投入使用后发生漏水的情况。二是钢护筒埋设的深度没有达到标准要求，填土密实度不合格，发生漏水。三是松软地层内钻进速度过快，护壁形成速度慢而发生渗水。四是钻入施工时停留时间较长，内部泥浆沉淀而难以达到护壁效果。五是提升钻头或者下放钢筋笼时触碰孔壁而发生损坏的问题。六是相邻孔位施工发生振动作用，导致结构损坏严重，或是现场车辆行驶而发生剧烈振动。七是清孔结束后，停留时间过长而没有及时进行灌注施工。

3.2.2 预防措施

一是现场施工前进行地质勘查和分析，并根据现场需要调节浆液材料，对于淤泥质土或者细砂土层，应增加泥浆比重以达到护壁的效果。二是护筒埋设环节应保证底部夯实，填充效果合格。三是钻孔作业中如果没有特殊情况需要保持连续性施工，泥浆泵循环保持连续性。四是钻头提升和钢筋笼下放保持垂直，不得触碰孔壁。五是相邻孔位如果间隔距离较小，不得同时施工，防止车辆、设备的持续作用导致结构损坏。六是浇筑前做好各项准备工作，防止意外情况影响工程施工效果[4]。

一是轻微塌孔问题，要合理地增大泥浆比重，减小冲程，提高护壁强度。二是塌孔部位如果在上部，可以适当地增加钢护筒，增大周边密实度。三是如果出现严重塌孔的问题，要及时应用片石或者砂土进行回填处理，并根据需要随时转移钻机，情况稳定后再重新钻进。钻入环节防止触碰孔壁，避免影响施工质量。

3.3 桩底沉渣过厚

3.3.1 原因分析

一是护壁泥浆的质量不达标。二是清孔效果比较差，沉渣过厚。三是清孔时存留的时间较长，未达到间隔时间要求。四是初次灌入量不足，且内部有空气存在，或者没有布置隔水栓。

3.3.2 预防措施

一是钻孔作业除了黏土层可以应用原土浆液之外，其他各个基层结构都要采用人工制备的浆液，并且保证泥浆的比重、黏稠度符合要求，消除排渣困难的情况。二是严格落实二次循环处理措施。通过泥浆置换，在第一次清孔工作结束后，直接排放大颗粒的物质，并且保证泥浆的比重为1.2～1.4 之间；第二次清孔使用导管的方式处理，将沉渣厚度控制在合理的范围内，并保证泥浆的质量达标。三是孔底沉渣厚度达到设计标准，目前主要是应用水文测绳开展检测，确保数据精度合格。四是避免浇筑作业受现场环境干扰导致结构的性能不合格。五是浇筑环节应该确保水密性达标；初灌环节，漏斗应放置隔水栓，材料供应足够；浇筑环节，应保持连续性进行，不能中断。

3.3.3 处理措施

如果施工中出现桩底沉渣厚度超出规定标准的情况，及时应用清孔、加压灌注的方式进行处理。浇筑完成后，应用钻孔压浆的方式进行处理。

3.4 桩身混凝土保护层厚度不够

3.4.1 原因分析

一是没有按照设计标准要求展开检测工作，桩位的控制精度不合格，没有及时地进行校对和检测，造成结构倾斜，对结构性能产生不利影响。二是二次清孔时间超出标准，泥浆的密度不足，淤泥质土发生严重的缩孔问题，导致结构保护层不合格。三是钢筋保护层垫块数量不足。

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3.4.2 预防措施

一是针对进尺操作时未按要求进行，结构的性能和质量不合格，尤其是砂层厚度不达标的情况，应该定期进行护桩或者组织专业人员测量、调整，以满足施工标准要求。二是加强泥浆比重、稠度、孔底沉渣厚度的控制，第一次清孔就要尽量符合设计标准，从而缩短二次清孔时间，预防发生缩孔的问题。三是现场施工时应按照设计方案的要求设置钢筋笼保护垫块，钢筋笼顶部也应该设置更多的保护物体[5]。

3.4.3 处理措施

现场浇筑施工全部完成后，经过检测如果发现保护层不合格，应立即纠正和处理。桩身混凝土保护层不合格的情况一般都是出现在桩顶向下浅层的部位，可通过开挖作业的方式进行处理，同时加大桩身保护层的厚度，以防止问题再次发生。

3.5 桩身混凝土夹泥

3.5.1 原因分析

一是混凝土浇筑的时机选择不合理，与上一工序存在较长间隔，容易导致护壁性能降低，内部出现夹泥的问题而导致质量不合格。二是现场出现缩孔的问题造成夹泥。三是浇筑时坍落度比较大，流动性升高，灌注时导致结构土层被破坏，有渣土进入混凝土内。

3.5.2 预防措施

一是浇筑开始前加强准备工作，并制定合理的应急措施，现场浇筑施工必须达到连续性的要求，避免中断。二是加强二次清孔的质量监督管理，保证泥浆比重合格，且要确保护壁的质量达到要求，不会发生缩孔的问题。三是加强坍落度的控制，保证结构性能合格。

3.5.3 处理措施

夹泥问题造成的混凝土松散、蜂窝、沟槽、裹覆等轻微病害问题，可使用压浆补强的方式进行处理。如果夹泥严重出现断桩病害，则需要及时进行补桩处理，确保桩体性能合格。

3.6 影响桩基检测问题

3.6.1 原因分析

一是声测管预埋未能达到标准要求，出现变形等严重的问题，造成结构的功能无法发挥。二是现场施工中质量管控不当，各个部位的混凝土性能都不合理，且检测点布置不达标；检测工作未能按照标准实施，或者现场的施工车辆、设备对工程结构产生巨大的影响，进而发生损坏等严重的问题。三是桩基混凝土质量未能达到要求。

3.6.2 预防措施

一是保证声测管的质量符合要求，并保证声测管的设置达到规范性要求。声测管内径应该稍微超过换能器的半径，且径向刚度达到标准要求，制作材料的温度系数与混凝土接近。声测管沿着钢筋笼的内侧布置，以确保形状对称。二是声测管要保持封闭性设置，管内部洁净度合格，确保不会有任何的杂质，并且声测管的外观、形式等都达到标准的要求，满足现场使用的需要。三是钢筋笼的吊放必须执行操作工艺方案，落实各项管理工作措施，加强施工人员的培训。四是现场作业中，混凝土浇筑要超过设计高程1m 左右，并在结构强度性能合格后及时凿除。五是严格控制桩径，并在现场进行测量，提高结构的质量和性能，工作人员做好结构强度和性能的记录。六是检测工作不能受到其他因素的干扰和影响，确保信号采集符合标准要求。

3.6.3 处理措施

一是经检测若水质不能达到清澈的标准，则要立即组织更换。若桩头顶面不平整则要及时应用人工凿平处理，达到结构设计标准。二是声测管变形、堵塞或者多种因素造成的问题，导致精度不合格，可应用钻芯法展开分析。

4 实施效果评价

在现场施工环节发现上述问题并经过处理后，进行桩基埋管法进行超声波检测，保证桩体结构达到完整性的标准，并进行桩端承载力的检查。对该特大型桥梁进行全面检测，发现全部桩基符合要求，一类桩占比超过95%，综合质量性能较高，桥梁工程的质量符合要求。

5 结语

深厚淤泥地层条件下进行桩基施工，容易产生比较严重的质量问题，比如偏斜、塌孔、缩径等，威胁桥梁工程的质量，甚至引发严重的安全事故，造成巨大的损失。因此，在现场施工中需要加强各项准备工作，制作性能合格的泥浆材料，提高护壁的效果，并落实监控管理措施，消除质量与安全隐患。经过对该工程的研究分析，发现深厚淤泥地层条件之下的灌注桩性能合格，桥梁工程的总体稳定性较高，完全可以满足桥梁的运行要求，由此可见，该技术的推广应用将为我国桥梁事业的发展奠定良好的基础。