桥梁桩基施工技术及质量控制分析

吕筱珩

(黑龙江省交通投资集团有限公司，黑龙江 哈尔滨 150000)

1 桥梁桩基施工的特点

目前大部分工程项目普遍使用冲击钻、旋挖桩、人工爆破等方法进行桩基成孔。施工阶段主要存在的问题包括：(1)工程项目现场条件不符合，施工成本较高；(2)作业过程中产生过大的噪声和振动，对周边环境产生不利影响；(3)因火工品短缺或天气原因而延误工期；(4)因作业不安全而产生损失等。

水磨钻法施工最显著的优势是成本。当前油料价格、原材料成本上涨，加之政府对火工品的管控愈加严格，需要诸多繁琐的审批程序，使水磨钻技术的优势更加凸显。除了成本优势之外，工期优势是水磨钻法施工的另一大优势。此法很少扰动地层，且无须爆破，可在同一区域内多点作业，全天候循环。由于此法施工难度不高，利于更好地优化成本与工期。在项目施工过程中采用的机械设备较小，不会破坏相邻结构，对周边环境影响不大。

2 施工工艺

2.1 施工工艺流程

施工工艺流程如图1所示。

图1 施工流程图

2.2 定位及平台

(1)基定位

桩基定位是一项关键的基础性技术，也是挖孔桩的初始工序。严格控制桩基定位过程。基于设计图纸精准计算坐标，应用全站仪进行桩基定位。采用“换手测量”的方法进行放样测量，即为了确保测量结果的精准度，确保初始测量偏差控制在一定范围内，应在测量过程中互换前后视。

(2)作业平台

完成桩基定位工序后，施工作业平台。施工作业平台除了满足施工操作空间，还能够保护井口、挡水、排水及承受施工荷载。桩基作业平台的质量对后续施工顺利进行作用重大，须严格控制作业平台的质量，确保满足安全作业需求。用C15混凝土浇筑平台基面，整个平台呈正方形布局，面积为2.5 m×2.5 m，四周浇筑10 cm厚的C15混凝土进行周边地面的硬化，为有效引排地表水，硬化地面需保持一定的流水坡度。桩基位置周边须浇筑混凝土锁口，锁口直径为2.2 m，比桩体大20 cm，钢筋混凝土厚40 cm(Ф10@150钢筋网)，锁口顶比施工平台高20 cm，起到挡水作用，也能防止杂物坠落，有利于作业安全。

2.3 护桩布置

完成施工作业平台工序后，在正式开挖孔桩之前，基于桩位放样点布置护桩，护桩布置成十字形，即垂直从桩位中心处引出4个护桩，埋设在锁口中心位置，用混凝土浇筑埋好的护桩，形成保护层，以免破损。在作业过程中，必须复核护桩的桩基中心及高程，及时纠偏调整，确保护桩不偏离桩心，且具有准确基准高程。

2.4 排水施工措施

为了确保作业安全，必须制定科学的排水方案，及时引排地表水。该大桥邻近铁路沿线，桩基施工中很少有地下水，因此须着重引排地表水。无须在桩基孔内设集水井，但在施工现场需配置抽水机，一旦地下水渗入桩基孔内，能在第一时间进行抽排。

2.5 提升支架及其他设施

孔口操作平台施作完工并验收合格，需在平台上搭设提升结构，包括定型井架、双排防雨支架、防坠器、卷扬机等部件，形成整套挖孔桩提升系统。为防止桩孔口有雨水渗入，可加设彩钢瓦大型防水棚，确保雨天也能正常施工。为保证桩基孔内人员操作安全，通风设施、照明设备、防毒装备等应配备齐全。

挖孔桩提升系统工作流程：桩基底人工出渣→弃渣入桶→电动卷扬机将吊桶输送到地面→弃渣倒入手推车→转运至存渣场集中堆放→弃土场填埋、加强环保绿化。

2.6 井口及护壁

桩孔开挖过程的支护方案为钢筋混凝土护壁，护壁混凝土厚度上、下分别为20 cm、15 cm，节高为90 cm，护壁混凝土强度与桩基桩身混凝土同级。

护壁浇筑模板用钢模板拼装形成，护壁模板可实现循环利用。护壁采用人工浇筑混凝土，用铁扦插捣护壁浇筑边，使混凝土更为密实，自上而下形成圆形支撑。混凝土拆模条件应根据具体气候，时间至少超过24 h，混凝土强度需达到70%及以上。

2.7 强风化岩和土层挖孔方案要点

桩基施工方案为人工挖孔，从上至下逐层开挖，先开挖中间部位，再延伸向周边，孔径以+5 cm左右为宜；开挖至岩层后，使用传统工具无法继续开挖，该项目引入水磨钻技术施工。

(1)雨季开挖桩基时，为确保雨天不影响施工进度，应根据施工现场的具体条件，在桩基洞口搭设防雨棚，用钢管支架搭设，确保在雨天作业时，雨水不会渗入桩基中。

(2)桩基开挖至岩层，开始采用水磨钻技术施工，采用这一施工技术应分节推进，节深0.6 m，通常使用风镐、水磨钻、装渣桶等工具施工。

(3)如遇桩基内积水、渗水，对正常桩基作业产生影响，必须先抽出孔内积水，用水泵抽取；为确保桩基底空气流通，应向孔内输送新鲜空气，采用专用鼓风机自孔底向上吹，实现孔内与地面之间的空气对流。

(4)在岩层不稳定的条件下开挖桩基，应采取护壁支护方法，用混凝土浇筑护壁；混凝土厚度及钢筋设置严格遵照项目施工图纸的要求，同时应考虑水磨钻施作范围会扩大的情况，对桩径进行对应调整，同步采用加厚护壁的方案进行控制。

2.8 坚石、次坚石水磨钻机施工要点

(1)构成开挖岩体临空面：钻孔点布置、内径孔壁基线设计均应遵照设计尺寸布置开挖面，以170 mm直径的钻头进行钻取，钻岩大致0.6 m深，以15°倾角向孔壁往外钻，使桩基岩石钻取后，构成一个临空面。

(2)桩基岩体开挖：将桩基岩体划分为3等份，依托平均划分的基准线，配合水磨钻技术钻取岩芯，构成3个单独的岩体；桩基中端位置的岩体用风镐继续打孔，最后形成6等份。

(3)将钢楔插入至风镐孔，并进行锤击，使岩体裂开：将钢楔打进风镐钻孔之中，并用大锤进行捶打，受冲击力、挤压力持续作用，岩体底部会剪切破裂，从而分解、裂开。

(4)弃渣装入吊桶内，出渣采用电动垂直提升系统，水磨钻施作后的弃渣需依次出渣，从桩孔一侧到另一侧，由电动垂直提升系统实现循环出渣。

(5)调整桩基孔壁及下次循环作业前的准备工作：水磨钻钻取工序施作后，桩基孔壁内部会产生锯齿状形态。以免影响桩径空间，应对周边偏位、错位情况进行准确判断，将桩径内多余的岩体清除；对桩基底部偏位进行监控，并及时调整，完成此步骤后，循环下次作业。

2.9 成孔质量控制

成孔控制指标见表1。

表1 成孔质量控制标准

3 施工质量控制

3.1 做好安全施工保障措施

质量控制的前提是需要做好安全控制。首先，加强项目管理人员安全意识，提升安全管理水平，实现齐抓共管安全的工作局面；其次，加强安全教育，结合各施工工序、工种的不同开展安全教育，提升安全教育的针对性、实效性，凸显安全教育效果；再次，相关安全管理人员项目安全风险源辨识不足，导致风险源动态管理不佳。应强化提升项目管理人员的安全理念，树立安全效益的思想，根据项目生产活动实际，动态管理风险源；最后，结合工程项目施工特点，制定完善的安全管理制度，确保生产施工中按章操作，有效规避各项风险。

3.2 加强桥梁桩基施工过程中的管理

在桥梁桩基施工过程中，严格按照施工管理制度实施管理，并安排专业监理人员对施工质量进行实时监控，确保施工工艺和流程严格按照质量标准进行，同时施工必须按照施工设计图开展，不得随意变更经审核通过后的设计图纸，同时为保障施工质量，在施工过程中对特殊设备的操作人员必须安排专业培训，确保施工过程中不会因为人为操作失误而导致的施工安全事故和质量事故。

3.3 及时做好常见质量问题防治

(1)孔斜、塌孔以及缩扩径

桥梁桩基施工必须在地基上钻孔，地基的地质构成会影响钻孔的设备材料选择和钻孔的方式选择，在水磨钻钻孔施工过程中，由于地质原因导致钻头受力不均，极易导致孔斜的发生同时也容易造成水磨钻钻孔孔径过大或者过小，都会严重影响桥梁桩基的后续施工；在水磨钻钻孔施工过程中，对于孔壁所采用的水泥砂浆以及加水量的控制也十分重要，对于钻孔的时间掌握以及提钻速度的控制都会对钻孔的施工成效造成影响，一旦控制材料不符合要求或者是施工工艺把握不准，容易导致钻孔的坍塌。

(2)桩基与承台连接不良

在桥梁桩基的施工过程中，桩基与承台的连接处一般处于水面或者地表与空气之间，受到自然因素的影响较大，施工过程中一旦出现浇筑混凝土质量问题或者是浇筑振捣力度控制不当，及其容易导致桩基与承台的连接处出现混凝土缝隙，或者直接导致钢筋外露，从而给整个桥梁工程的施工和使用造成极大的安全隐患。因此，在施工过程中，应该做好桩基与承台的连接。

(3)钢筋笼偏移

钢筋笼由于设计长度比较长，在桥梁桩基施工中容易造成其中心轴线与基桩桩身混凝土轴线不在同一标线上。造成钢筋笼偏移的原因有多种，其一是在混凝土浇筑过程中，由于混凝土上浮力的作用，导致的钢筋笼位置上移；其二是在钢筋笼起吊时由于受力不均引发的形变，导致焊接过程中上下轴线并不在同一直线上；其三是因为在整体设计过程中对于钢筋笼的位置及距离设计不合理导致的钢筋笼偏移；其四是由于工作人员未按照钢筋笼设计施工图进行严格施工导致的钢筋笼偏移。因此，需要根据这些原因进行防治。

(4)碰撞引起的桩身缺陷

在桥梁桩基的施工中，有许多重型机械参与施工，在整个施工过程中，由与操作人员的操作不当引起的重型机械与桩基碰撞而导致的桩身外形缺陷也是施工常见的质量问题之一。因此，需要做好机械设备的操作。

3.4 完善桥梁桩基施工完成后的质量检测

在桥梁桩基施工完成后，必须对整个桩基进行质量整体检测，以确保桩身的完整性和可靠性，同时对桩基的承压能力和抗震能力以及形变和沉降做出精确的分析，对于施工过程的记录文件和评价报告必须予以做出精确的分析，在桥身部分施工时，必须实施监控桩基的变化，一旦出现质量问题，应予以及时修复。

4 结 论

文章通过论述某公路大桥桩基础施工技术，证明此施工工艺比其他方法更加安全，更能保证施工质量，其特点如下：(1)该桩基施工作业中无需爆破，避免飞石坠落；施工设备小，无倾覆风险，可减少对周边环境的扰动；不会影响正常车辆行驶，不会威胁周边构筑物安全；(2)水磨钻法施工可直观观测及管控成孔情况，桩径、沉渣等情况均可直接检测，施工作业简单，无附加要求，只需遵循一般作业程序，并把握桩体灌注质量即可。

综上所述，水磨钻法施工具有设备轻便、操作简单、占用面积小、作业可靠等优点，能保证项目进度、成本及质量。无须爆破，很少扰动周边环境，环保性、安全性俱佳。对没有机械作业、爆破作业条件的狭窄场所或临近公路、铁路等桩基施工，具有良好的适用性。