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桩基施工技术在道桥施工中的应用分析王景春

发表时间：2020/10/29 来源：《基层建设》2020年第21期作者：王景春

[导读] 摘要：为了满足人们不断增加的交通需求，道桥工程项目如雨后春笋般出现，如何在保证工程质量的同时，提高施工效率和效益，成为施工企业的关注要点。

        北京城建道桥建设集团有限公司北京 100000
        摘要：为了满足人们不断增加的交通需求，道桥工程项目如雨后春笋般出现，如何在保证工程质量的同时，提高施工效率和效益，成为施工企业的关注要点。道桥工程的施工，根据现场环境和技术条件，选择合适的桩基础是关键，直接影响整体工程质量。例如：第一，人工挖孔桩适用于含水量小、地质稳定的区域，优点是施工方便、速度快，不需要配置大型机械设备；缺点是井下作业条件差，会耗费大量劳动力，且对安全和质量的控制要求高。第二，钻孔灌注桩适用于水下或渗水较大的地层，优点是相比于打入桩，施工时产生的震动和噪声小；相比于预制桩，能建造出大直径的桩基；且适用范围广，基本上在各种地基上均能使用。缺点是需要水下灌注混凝土，混凝土的质量难控制；施工时成孔速度慢，且泥浆泥渣会污染环境。第三，打入桩也叫做沉入桩，依靠桩锤的冲击力将预制桩压入土层中，实现加固地基的效果。优点是施工质量易控制，不会出现环境污染问题；缺点是施工效率低，震动和和噪声大，受周边环境的影响明显。文章从道桥工程中常见的桩基施工技术出发，阐述了钻孔灌注桩施工技术要点，指出常见的问题及处理方法，以供同行参考。
        关键词：道桥工程；桩基础；钻孔灌注桩；技术要点；问题处理
        绪论
        道桥桩基础施工，目前常用的施工技术方案较多，钻孔灌注桩就是常用的一种。现场施工时，如何控制桩基础施工质量？现场施工技术要点是什么？有哪些常见的问题呢？以下结合实践进行探讨。
        1．道桥工程中常见的桩基施工技术
        1.1 人工挖孔桩
        在道桥工程中，采用人工挖孔桩技术，要分段逐段下挖，每开挖一段距离就浇筑混凝土护筒，如此循环作业，直至达到设计标高。为了方便井内排水，其一在透水层区段的护壁上预留泄水孔，在浇筑混凝土前堵塞；其二在地表墩台处开挖截水沟，促使地表水远离桩孔。
        1.2 钻孔灌注桩
        钻孔灌注桩钻孔时，主要使用冲击钻机、回旋钻机、旋挖钻机等。在道桥工程中，采用钻孔灌注桩技术，应遵循“小冲程、勤吸渣、多检查、勤测量”的原则，避免钻进时出现卡钻、掉钻、孔位偏斜等情况；同时形成完整的施工记录，如果岩层变化和设计不相符，就要及时向上级反映[1]。
        1.3 打入桩
        按照工艺不同，打入桩主要分为锤击沉桩、振动沉桩、射水沉桩、静力压桩，钻孔埋置桩等类型。在道桥工程中，打入桩技术的应用，一般是选用柴油打桩锤或震动打桩锤，打入预制的钢管桩，做平台或栈桥的支撑；或打入PHC桩，做桥梁的桩基；或打入钢筋混凝土桩，做其他构筑物的基础。
        2．钻孔灌注桩施工技术要点
        以钻孔灌注桩为例，可采用泥浆护壁施工法，工艺流程是：场地平整→制备泥浆→埋设护筒→搭建工作平台→钻机就位→钻进成孔→清孔→下放钢筋笼→灌注水下混凝土→拔出护筒→质量验收。结合长期施工实践，技术要点如下：
        2.1 制备泥浆
        泥浆的作用，是在孔壁形成泥皮，防止发生坍孔；同时具有冷却钻头、悬浮泥渣、润滑钻具等效果。泥浆是由水、膨润土、添加剂组成的，应根据钻孔方法、地层条件，确定泥浆的稠度，并在实际施工中动态调整。泥浆过稠，会削弱钻头的冲击力，导致钻进速度降低；泥浆过稀，护壁效果差，影响排渣能力，威胁施工安全。一般来说，泥浆的相对密度为1.06-1.10t/m3，粘度为19-28s，静切力为1.25mg/cm2，含砂率＜4%，胶体率＞95%，失水率＜2%[2]。
        2.2 埋设护筒
        防止孔壁坍塌，是钻孔成功的关键。如果钻孔深度大，位于地下水位以下的孔壁土，受到静水压力的影响会向孔内坍塌。埋设护筒，其一能保证孔内的水头高于地下水位，增大孔内的静水压力，促使孔壁内侧和外侧的压力达到平衡，防止出现坍孔现象。其二护筒的存在，能对地表水隔离，可以引导钻头的钻进方向，保护孔口周围的地面。实际工程中，多采用钢质护筒，内径大于钻孔直径，以旋转钻为例大20-30cm，每一节的长度是2-6m，满足坚固、耐用、不漏水的要求。
        2.3 钻机就位
        场地平整、准备工作完成后，就可以对钻机进行安装和定位。如果钻机安装不牢固，钻进时很容易出现孔位偏斜、桩倾斜或偏心等问题。如果地层有坡度或是软弱地基，应该先加固处理，推平并垫上钢板。钻机安装时，重点是确定中心位置，一般要配合使用千斤顶，促使钻头、钻杆、护筒的中心在同一条垂直线上。安装完成后，使用仪器测量，将偏差控制在2cm以内，然后固定缆风绳[3]。
        2.4 钻进成孔
        钻孔灌注桩施工中，钻进成孔是最重要的一个环节，要严格按照规范要求操作。首先控制开孔质量，通过测量把握好中线、垂直度等参数，对护筒施压。

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其次在钻进过程中，及时添加泥浆、抽渣，复核孔位坐标和垂直度，避免发生偏斜情况。如果钻孔数量较多，还应该安排好钻孔顺序，防止下一个桩孔施工时影响上一个桩孔。最后，当钻孔直径、深度达到设计值，应对孔深、孔位、孔径等进行检查，所有指标均符合设计和规范要求，就可进行清孔。
        2.5 清孔
        清孔分两次进行，第一次是在检查完成后，应及时进行清孔，避免间隔时间过长导致泥浆沉淀，从而引起坍孔。将钻头抬升至距离孔底15cm，钻机反循环进行清孔，时间一般2-3小时。当泥浆指标达标，尤其是砂率降低至1%，清孔完毕，将钻杆、钻头拔除。
        第二次清孔在灌注混凝土之前，向孔内插入一根钢管作为风管，形成空气吸泥机，导管上方和胶管相连，可将泥浆排入沉淀池，沉淀后再进入施工孔循环。导管缓慢移动，清理孔底沉渣，对吸出来的泥浆进行检测，满足要求后拆除胶管、风管，准备灌注混凝土。
        2.6 下放钢筋笼
        钢筋笼绑扎完成后，运输到施工现场，由于钢筋笼是分节制作，应该一边吊放、一边拼接成整体。下放时，测量人员进行指导，第一节钢筋笼的下放速度要慢，以垂直的角度进入孔内，不要触碰到孔壁；随后几节钢筋笼下放速度可适当加快，最终钢筋要超出桩顶部30-50cm。
        2.7 灌注水下混凝土
        按照设计和规范要求配置混凝土，现场采样检测，将坍落度控制在18-22cm，缓凝时间为15h左右。向孔内置入导管，一般使用无缝钢管，拨球法灌入封底混凝土，厚度超过2m，导管距离孔底30-40cm，且导管埋入混凝土1m以上。浇筑过程中，导管埋深控制在2-6m，一次浇筑完成，期间不得暂停作业[4]。
        3．钻孔灌注桩施工中常见的问题及处理方法
        3.1 钻进成孔问题
        第一，塌孔，处理方法：①根据地层条件，调整泥浆参数；②如果是在流沙层、松软层、回填土层施工，要控制好钻进速度；③地下水位高，应抬升护筒，加大水头；④孔内出现障碍物，要进行彻底清理，尤其是残留的混凝土块；⑤孔壁严重坍塌，可使用砂土和粘土混合回填，高度超过坍塌段1-2m，捣实后重新钻进。
        第二，缩径，防治方法：①使用带有保径装置的钻头；②一边钻进、一边检查，及时更换损坏的钻头；③在易缩径孔段，适当提高泥浆粘度，或上下反复扫孔来扩大孔径。
        第三，桩孔偏斜，预防措施：①施工准备中，对场地进行平整，钻进安放稳定，控制好垂直度，钻进时及时检查校正；②钻杆、钻头使用前，均要检查，不能出现弯曲、损坏等情况；③在坚硬土层中，不能强行钻进，应减小钻进速度；④已经发生偏斜的钻孔，缓慢抬升后扫孔纠偏[5]。
        3.2 下放钢筋笼问题
        第一，安装和设计标高不一致，预防措施：①钢筋笼制作完成后要注意保护，防止扭曲、变形，下放时保持垂直状态；②设置混凝土垫块时，间距不能过大；③准确计算吊筋长度，安装时进行核对。
        第二，钢筋笼上浮，处理方法：①控制混凝土配合比，保证和易性良好；②混凝土进入钢筋笼后，导管抬升速度不能过快，防止勾住钢筋笼。
        3.3 灌注混凝土问题
        第一，桩顶混凝土疏松，防治措施：①预留一定的桩顶长度，方便后续接桩；②灌注混凝土时，使用钢管取样盒检测，确保终灌标高达到设计值。
        第二，断桩，防治措施：①控制泥浆密度、孔底淤泥的厚度，第一次清孔时彻底清除；②灌注混凝土时，控制导管提升速度；③一次灌注完成，不能凭经验拔管。
        结语
        综上所述，道桥工程中桩基施工常用人工挖孔桩、钻孔灌注张、打入桩等技术方案，各具优点和缺点。文章详细介绍了钻孔灌注桩施工技术要点，指出钻进成孔、下放钢筋笼、灌注混凝土时的问题和处理方法。希望通过本文，为现场施工提供一些借鉴，提高施工效率和质量。
        参考文献：
        [1]纪晓飞，赵玉兵.桩基施工技术在道桥施工中的应用研究[J].商品与质量，2019，（29）：152.
        [2]张西.钻孔灌注桩技术在桥梁基础施工中的实施探讨[J].建筑工程技术与设计，2015，（6）：717-717.
        [3]钱德良.复杂环境下的桩基无损清障施工技术研究[J].建筑施工，2019，41（11）：1966-1968.
        [4]杨西尧.道桥桩基施工中的常见问题及技术要点[J].建材发展导向（上），2020，18（4）：208.
        [5]陈杰.关于喀斯特地貌区域桥梁桩基施工技术[J].建材与装饰，2020，（13）：274-275.