淺談高鐵橋梁建設(shè)樁基施工技術(shù)與檢測

崔雙彪/中鐵十九局第二工程公司

淺談高鐵橋梁建設(shè)樁基施工技術(shù)與檢測

崔雙彪/中鐵十九局第二工程公司

隨著我國高鐵基礎(chǔ)建設(shè)的迅速發(fā)展。鐵路部門興建了大量的混凝土橋梁，且工程規(guī)模越來越大，對樁基基礎(chǔ)承載力的要求也越來越高，質(zhì)量成為一個突出的問題，因此必須加強質(zhì)量檢測，從而保證橋梁的施工質(zhì)量。

高鐵；質(zhì)量；檢測；橋梁

一、高鐵橋梁的?特點

1.橋梁比例大，高架長橋多。高速鐵路設(shè)計參數(shù)限制嚴(yán)格，曲線半徑大、坡度小，并需要全封閉行車，因而橋梁建筑物大大多于普通鐵路，高架長橋的數(shù)量也很多。

2.以中小跨度為主。由于高速鐵路對線路、橋梁、隧道等土建工程的剛度要求嚴(yán)格，因此，高速鐵路橋梁跨度以中小跨度為主。

3.剛度較大，整體性好。高速鐵路橋梁必須具有足夠大的剛度和良好的整體性，以防止橋梁出現(xiàn)較大撓度和振幅。同時，必須限制橋梁的預(yù)應(yīng)力徐變上拱和不均勻溫差引起的結(jié)構(gòu)變形，以保證軌道的高平順行。

4.縱向剛度大。高速鐵路要求依次鋪設(shè)跨區(qū)間無縫線路，而橋上無縫線路鋼軌的受力狀態(tài)不同于路基，結(jié)構(gòu)的溫度變化、列車制動、橋梁撓曲會使橋梁在縱向產(chǎn)生一定位移，引起橋上鋼軌產(chǎn)生附加應(yīng)力。過大的附加應(yīng)力會造成橋上無縫線路失穩(wěn)，影響行車安全

5.結(jié)構(gòu)便于檢查維修。高速鐵路的中斷行車會造成很大的經(jīng)濟損失和社會影響，因此高速鐵路橋梁一方面要盡量減少維修，另一方面要便于日常檢查和維修。

二、樁基基礎(chǔ)的施工準(zhǔn)備

1.樁基基礎(chǔ)的施工環(huán)境。場地位于旱地時，清除現(xiàn)場雜物，硬化場地。場地位于淺水時，采用筑島法（引橋），場地位于深水時，采用鋼管樁施工平臺法（主橋）。平臺必須平整，聯(lián)結(jié)牢固。

2.樁基基礎(chǔ)樁位測定。在平整好的場地上測定樁位，用方木樁準(zhǔn)確標(biāo)識各樁位的中心及標(biāo)高，同時埋設(shè)護樁，護樁埋設(shè)方法，在樁中心向外大干樁徑50cm均勻分布三個并量出距離，護樁頂要與地面相平并用砂漿固定牢固，做出明顯標(biāo)記。深水樁基的定位由鋼護筒定位架固定。

3.樁基基礎(chǔ)的護簡。護筒一般采用鋼護筒，水上主墩鋼護筒采用12m m厚鋼板卷制在頂和底部用12m m鋼板加固，直徑2.5m的鋼護筒用14ram厚鋼板卷制，其余則用10m m厚鋼板卷制。護筒內(nèi)徑大干鉆頭直徑20～40cm，護筒高視土質(zhì)而定，最小不小于2m。安置時，護筒頂高出地面30cm以上，高出最高施工水位或地下水位1.5～2.0m。旱墩護簡周圍50cm范圍內(nèi)粘土夯實，深度至護筒底。并用穩(wěn)定護筒內(nèi)水頭的措施。護筒的埋設(shè)位置必須保證其中心與樁位中心的偏差不超過50m m。并應(yīng)注意兩節(jié)護筒的連接質(zhì)量，護筒埋深為2～4m，水上主墩護筒應(yīng)沉入局部沖刷線以下不小于1.0～1.5m。

4.樁基基礎(chǔ)的鉆孔泥漿。在開鉆前，應(yīng)選擇和備足良好的造漿粘土或膨潤土，科學(xué)選料配制，泥漿比重1.1-1.2，泥漿粘度一般地層16～22Pa·s。含沙率必須小于2%。鉆孔時泥漿需要不斷的循環(huán)和凈化，故在施工前應(yīng)對泥漿的循環(huán)和凈化作適當(dāng)布置，設(shè)置好制漿池、儲漿池、沉淀池，并用循環(huán)槽連接。廢棄泥漿根據(jù)現(xiàn)場情況在橋旁設(shè)置儲漿池，作為廢棄泥漿的傾倒場地。

三、樁基基礎(chǔ)鉆孔的施工

鉆孔前，按施工設(shè)計所提供的地質(zhì)、水文資料繪制地質(zhì)剖面圖，掛在鉆臺上。針對不同地質(zhì)層選用適當(dāng)?shù)你@機和泥漿比重，并做鉆孔標(biāo)示牌，內(nèi)容包括墩臺號、樁位、應(yīng)鉆孔深、鉆機型號、負(fù)責(zé)人等。初次鉆孔時進尺適當(dāng)控制，采用慢速鉆進，沖擊鉆用小沖程，正反循環(huán)鉆應(yīng)采用減壓鉆進，孔底承受的鉆壓不超過鉆具重力之和（扣除浮力）的80%。并經(jīng)常檢查放置鉆機的起吊滑輪線、鉆頭（鉆桿）和鉆孔中心三者是否在同一鉛垂線上，使初成孔豎直、圓順，防止孔位偏心、孔?？谔Ｕｃ@進后，沖擊鉆采用4-5m中、大沖程。但最大沖程不超過6m，正反循環(huán)鉆則待導(dǎo)向部位或鉆頭全部進入地層后方可加速鉆進。

施工中應(yīng)經(jīng)常檢查鉆頭轉(zhuǎn)動裝置是否被鉆碴卡住，鉆進時常低錘勤擊，沖擊鉆鋼絲繩松繩不得過大，以免造成斜孔、卡鉆、坍孔、漏漿等故障，且鋼絲繩松繩不得過小以免造成打空錘，影響進尺。鉆孔作業(yè)必須連續(xù)進行，不得中斷。因特殊情況必須停鉆時，孔口應(yīng)加保護蓋。用5cm厚木板或3m m花紋鋼制作）并嚴(yán)禁鉆頭留在孔內(nèi)，以防埋鉆。經(jīng)常檢查泥漿的各項指標(biāo)，包括泥漿比重、稠度、含砂率、酸堿度等，并根據(jù)地質(zhì)情況及時調(diào)整。

當(dāng)鉆孔深度達到設(shè)計要求時，應(yīng)對孔深、孔徑、孔位和孔形等進行檢查，測繩應(yīng)經(jīng)常校正刻度，避免超鉆、或鉆孔深度不夠，檢孔器鋼筋外圈直徑應(yīng)大干鋼筋籠外圈直徑l 0cm，且不得大于鉆頭直徑，確認(rèn)滿足設(shè)計要求后，立即填寫終孔檢查證，并經(jīng)駐地監(jiān)理工程師認(rèn)可，方可進行孔底清理和灌注水下混凝土的準(zhǔn)備工作。

四、高速鐵路橋梁樁基檢測方法

1.鉆芯檢測法。鉆芯檢測法屬于局部破損檢測法，它是按規(guī)定的抽檢比例進行檢測，或?qū)顿|(zhì)量有疑問時采用，通過檢測可判斷樁身的完整性、混凝土強度、樁長、樁底沉渣厚度及持力層性狀能否滿足設(shè)計及規(guī)范要求。鉆芯取樣是鉆芯法檢測中的重要環(huán)節(jié)，其質(zhì)量好壞直接關(guān)系到整個樁基質(zhì)量評價的準(zhǔn)確性。

2.靜載荷實驗法。單樁豎向承載力的確定在樁基工程中特別重要。靜載荷實驗法在檢測單樁豎向承載力時雖然是最原始的但也是最可靠的方法。在樁頂施加荷載，了解荷載施加過程中，樁土間的作用，通過得到P-S曲線的特征確定承載力，判別樁基的施工質(zhì)量。

3.低應(yīng)變動測法。低應(yīng)變動測法是使用小錘敲擊樁頂，通過粘接在樁頂?shù)膫鞲衅鹘邮諄碜詷吨械膽?yīng)力波信號，采用應(yīng)力波理論來研究樁土體系的動態(tài)響應(yīng)，反演分析實測速度信號、頻率信號，從而獲得樁的完整性。該方法檢測簡便，且檢測速度較快，但如何獲取好的波形，如何較好地分析樁身完整性是檢測工作的關(guān)鍵。

4.高應(yīng)變動力檢測法。高應(yīng)變動力法測試技術(shù)于20世紀(jì)80年代由美國引入我國，近年來該技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。它是通過在樁頂量測被激發(fā)的阻力產(chǎn)生的應(yīng)力波和速度波來確定承載力的。

5.超聲波檢測法。超聲波檢測法是通過測定超聲波在混凝土中傳播過程中的聲速、波幅、頻率、聲時等聲學(xué)參數(shù)，而反映混凝土的質(zhì)量。對于組成材料相同且配合比一定的構(gòu)件，其內(nèi)部越致密，孔隙率越低，則聲波波速越高，波幅越大，頻率越高，強度也越高。

6.低應(yīng)變發(fā)射波檢測法。應(yīng)力放射波法是以應(yīng)力波在樁身中的傳播反射特征為理論基礎(chǔ)的一種方法。該方法把樁假定為連續(xù)彈性的一維截面勻質(zhì)桿件，并且不考慮樁周土體對沿樁身傳播應(yīng)力波的影響。當(dāng)在樁頂施加一瞬態(tài)錘擊振力，將在樁內(nèi)激發(fā)應(yīng)力波，由于樁與樁周土體之間的波阻抗差異懸殊，應(yīng)力波大部分能量將在樁內(nèi)傳播，當(dāng)L（波長）〉〉D（樁徑），應(yīng)力波波長λ〉〉D時，樁可以看作一維桿件，應(yīng)力波在樁內(nèi)傳播可以采用一維桿波動方程計算。垂直入射的應(yīng)力波在樁內(nèi)傳播過程中，當(dāng)樁內(nèi)存在有波阻抗差異界面時，將產(chǎn)生反射波和透射波，反射波將沿樁身反向傳播到樁頂，而透射波繼續(xù)向下傳播。樁身的缺陷、樁底均可以根據(jù)反射波的相位、振幅、頻率特性，輔以地層資料、施工記錄以及實踐分析經(jīng)驗，對其性質(zhì)做出確切的判斷。