淺談橋梁基礎(chǔ)施工中常見問題及解決要點(diǎn)

文/鐘志強(qiáng) 中鐵五局四公司 廣東韶關(guān) 512031

淺談橋梁基礎(chǔ)施工中常見問題及解決要點(diǎn)

文/鐘志強(qiáng) 中鐵五局四公司 廣東韶關(guān) 512031

橋梁是交通運(yùn)輸行業(yè)的重要基礎(chǔ)性建設(shè)，是確保人員流動(dòng)、交通運(yùn)輸?shù)谋匾ＷC，橋梁工程的建設(shè)質(zhì)量直接決定著橋梁的使用體驗(yàn)和使用壽命。而橋梁基礎(chǔ)作為橋梁工程的重要組成部分，它的施工質(zhì)量則直接關(guān)系到整個(gè)橋梁的質(zhì)量，因此如何解決橋梁基礎(chǔ)施工過程中出現(xiàn)的問題，也是保證橋梁工程質(zhì)量的關(guān)鍵。本文以蒙華鐵路橫澗河特大橋基礎(chǔ)施工為例進(jìn)行闡述。

橋梁基礎(chǔ)；常見問題；解決要點(diǎn)

橫澗河特大橋全長928.43米，設(shè)計(jì)為27 墩2臺(tái)，其中14-15號(hào)墩跨越橫澗河，河床寬約50米，最大墩高51米。橋梁下部結(jié)構(gòu)采用明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)或鉆孔灌注樁+承臺(tái)基礎(chǔ)，橋墩采用圓端形橋墩，橋臺(tái)采用埋入式或矩形空心橋臺(tái)，上部結(jié)構(gòu)采用1-32米簡(jiǎn)支T梁。全橋設(shè)計(jì)共有擴(kuò)大基礎(chǔ)3個(gè)，鉆孔灌注樁280根。

1、鉆孔樁施工常見問題及解決要點(diǎn)

1.1鉆孔樁擴(kuò)孔和縮孔

在地下水流速大、土層松軟或鉆頭擺幅過大，都容易發(fā)生擴(kuò)孔現(xiàn)象，發(fā)生擴(kuò)孔時(shí)一般都伴隨著局部塌孔的發(fā)生。如果是因?yàn)橹皇强變?nèi)局部塌孔而導(dǎo)致擴(kuò)孔，而樁長仍能滿足設(shè)計(jì)要求可直接進(jìn)行灌注，只是出現(xiàn)混凝土超量的情況。若因擴(kuò)孔后導(dǎo)致孔壁坍塌不能鉆進(jìn)，則按塌孔事故進(jìn)行處理。

縮孔是因?yàn)榭讖降目s小不能滿足設(shè)計(jì)要求，現(xiàn)場(chǎng)主要體現(xiàn)在鉆機(jī)鉆進(jìn)時(shí)出現(xiàn)卡鉆、導(dǎo)致鉆頭無法提起而發(fā)生異響。主要產(chǎn)生原因有：一是鉆頭在鉆進(jìn)過程中遇堅(jiān)硬地層磨損過大，現(xiàn)場(chǎng)未及時(shí)補(bǔ)焊，導(dǎo)致成孔樁徑偏小；二是鉆進(jìn)地層中的地質(zhì)原因，地下軟土遇水膨脹導(dǎo)致孔徑縮小。所以在鉆孔過程中，一是要經(jīng)常檢查鉆頭的尺寸，發(fā)現(xiàn)鉆頭尺寸變小時(shí)要進(jìn)行補(bǔ)焊，二是選用的泥漿護(hù)壁要能保水，不宜選用失水率大的泥漿，鉆進(jìn)過程要低速重復(fù)鉆進(jìn)；或者開動(dòng)鉆機(jī)對(duì)縮孔部位進(jìn)行掃孔以達(dá)到擴(kuò)大樁徑的目的，直到符合設(shè)計(jì)樁徑為止。對(duì)發(fā)生縮孔的孔樁，吊放鋼筋籠完成后要及時(shí)進(jìn)行水下混凝土灌注，以防樁身回縮塌孔或出現(xiàn)露筋現(xiàn)象。

1.2鉆孔樁孔斜

孔斜是指在橋梁基礎(chǔ)鉆孔的過程中，實(shí)際的空間位置偏離設(shè)計(jì)空間位置，即偏離設(shè)計(jì)軸線，稱之為孔斜。孔斜問題的出現(xiàn)一般由以下三個(gè)原因?qū)е拢阂皇鞘┕に诘貐^(qū)地質(zhì)條件的原因，孔位如果位于軟硬交界或巖石傾斜處則容易導(dǎo)致鉆頭受力的不均勻，發(fā)生偏移，導(dǎo)致成孔后在孔洞內(nèi)不能形成一條垂直的直線。二是鉆桿的磨耗或變形過大的原因，鉆桿的彎曲變形都會(huì)導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)鉆孔孔斜現(xiàn)象的發(fā)生。三是在施工中遇到硬度較高的探頭石等原因。

目前鉆孔施工過程中，針對(duì)孔斜問題的預(yù)防措施主要為：①鉆機(jī)就位時(shí)，將底座基礎(chǔ)進(jìn)行夯實(shí)和平整，卷揚(yáng)機(jī)滑輪邊緣、鉆桿固定的卡孔和護(hù)筒中心位置處在同一條垂線上，并在鉆進(jìn)過程中要經(jīng)常進(jìn)行檢查和校正，確保鉆桿垂直；②因?yàn)殂@桿長度較大，鉆進(jìn)時(shí)底部受力會(huì)使上部發(fā)生較大的搖動(dòng)，可以在鉆機(jī)上設(shè)置限位裝置對(duì)鉆桿進(jìn)行控制，使鉆桿能夠減少擺動(dòng)以保證鉆頭的中心位置準(zhǔn)確；③對(duì)鉆桿的接頭要定期檢查，當(dāng)發(fā)現(xiàn)鉆桿變形時(shí)，可用千斤頂及時(shí)進(jìn)行校正。

1.3鉆孔樁出現(xiàn)“梅花孔”

鉆機(jī)在鉆進(jìn)過程中，所形成的孔不能成圓形，稱作“梅花孔”。產(chǎn)生“梅花孔”的主要原因有四：一是鉆機(jī)轉(zhuǎn)向裝置失效，以致沖頭不能轉(zhuǎn)動(dòng)，只能在同一位置反復(fù)上下沖擊；二是泥漿比重和粘度偏高，沖擊中鉆頭的轉(zhuǎn)動(dòng)阻力過大，鉆頭難以轉(zhuǎn)動(dòng)；三是鉆孔時(shí)時(shí)鋼絲繩過松或鉆頭提升高度不足導(dǎo)致沖程過小，沖擊位置不能隨時(shí)發(fā)生變化；四是地層有軟硬不均現(xiàn)象，如孔底孤石的存在，會(huì)造成孔壁局部有凹凸現(xiàn)象，形成“梅花孔”。

預(yù)防“梅花孔”常用的做法有：一是經(jīng)常檢查轉(zhuǎn)向裝置的靈活性，發(fā)現(xiàn)問題時(shí)及時(shí)進(jìn)行維修或更換失效的轉(zhuǎn)向裝置；二是采用質(zhì)量好的泥漿，并根據(jù)進(jìn)尺情況及時(shí)清渣；三是用“高低搭配”的沖程來進(jìn)行鉆進(jìn)，通過高、低沖程的反復(fù)沖擊來達(dá)到修孔的目的；四是采用上述方法無效時(shí)，用片石夾粘土將孔及時(shí)進(jìn)行回填，重新鉆孔。

1.4鉆進(jìn)過程中卡鉆

鉆孔樁施工時(shí)，發(fā)生卡鉆的原因主要有：一是鉆頭鉆進(jìn)至狹小空間時(shí)被卡；二是沖頭磨損過大導(dǎo)致縮孔，而經(jīng)補(bǔ)焊的鉆頭增大后再行沖擊，都會(huì)發(fā)生卡鉆；三是孔內(nèi)不大的孤石未能被沖碎，卡住鉆頭；四是孔口落石或其它堅(jiān)硬性物件，鉆頭被卡；五是在粘土層中鉆進(jìn)時(shí)提鉆過高，泥漿質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，鉆頭被吸?。涣卿摻z繩過于松弛，鉆頭傾倒在孔壁處被卡。

卡鉆的常用處理方法：①因?yàn)樯鲜觥懊坊住痹虬l(fā)生卡鉆時(shí)，若鉆頭還有向下的空間，可將鉆頭向下轉(zhuǎn)動(dòng)并提起鉆頭。②如在卡鉆時(shí)強(qiáng)提會(huì)造成塌孔和埋鉆；③采用大鋼絲繩和打撈鉤或打撈繩放進(jìn)孔內(nèi)進(jìn)行打撈；④打撈時(shí)應(yīng)進(jìn)行攪拌防止泥漿沉淀造成鉆頭被埋；⑤用小鉆頭、掏渣筒等對(duì)卡鉆位置進(jìn)行沖擊，以擠走卡鉆石塊來將鉆頭取出；⑥用高壓水管或壓縮空氣對(duì)卡鉆位置進(jìn)行沖射，松動(dòng)卡點(diǎn)后再行提出；⑦根據(jù)卡鉆情況自制工具撥正頂住孔壁的鉆頭；⑧采用水下爆破法進(jìn)行提鉆。

1.5坍孔

不論在鉆進(jìn)中和成孔后都可能發(fā)生坍孔，坍孔發(fā)生的現(xiàn)象是孔內(nèi)水位突降，孔內(nèi)有氣泡外冒，出渣量變大而進(jìn)尺明顯變慢或不進(jìn)尺等。

坍孔的主要原因有：①泥漿不符合規(guī)范要求，護(hù)壁效果差；②由于清孔過度或出渣后未及時(shí)補(bǔ)漿，經(jīng)過強(qiáng)透水地層時(shí)因?yàn)榭變?nèi)水的流失過大等而造成孔內(nèi)水頭高度過低；③護(hù)筒埋置過淺，底部漏水或孔口附近地面被水泡弱后發(fā)生坍塌，鉆機(jī)置于護(hù)筒上，鉆進(jìn)時(shí)發(fā)生振動(dòng)使導(dǎo)致孔口坍塌；④在軟弱地層中高速過快；⑤鉆進(jìn)時(shí)鉆頭速度過快，形成空轉(zhuǎn)；⑥清孔時(shí)清孔水管直接對(duì)沖孔壁、清孔過度或過程停頓時(shí)間過長；⑦鋼筋籠吊入時(shí)不豎直，造成碰撞孔壁形成坍孔。

坍孔的預(yù)防和處理措施有：①在透水性地層中鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)低速鉆進(jìn)，選用比重較大、粘度或膠體率較高的泥漿以加強(qiáng)護(hù)壁效果；②坍孔發(fā)生后，應(yīng)將護(hù)筒直接拔出并經(jīng)重新埋設(shè)后再行鉆進(jìn)；③孔內(nèi)發(fā)生坍孔后，應(yīng)迅速查明坍孔的具體位置，并用砂和粘土進(jìn)行回填后重新鉆進(jìn)；④清孔后發(fā)現(xiàn)泥漿太稀后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)漿，同時(shí)保證孔內(nèi)的水頭高度；⑤現(xiàn)場(chǎng)吊入鋼筋籠時(shí)要進(jìn)行對(duì)中，朝孔位中心垂直放入，以防止掛碰孔壁。

1.6樁基斷裂

一般而言，橋梁基礎(chǔ)樁基斷裂的原因有以下幾種：首批混凝土封底失敗、供料和設(shè)備故障使灌注停工、灌注過程中導(dǎo)管撥空掉管、塌孔，導(dǎo)致灌注過程中混凝土上升困難，孔口不翻漿、灌注高度不足。

為預(yù)防橋梁基礎(chǔ)施工時(shí)樁基斷裂，在施工前必須要做到以下幾點(diǎn)：①根據(jù)孔徑、導(dǎo)管離孔底高度等認(rèn)真計(jì)算首盤砼數(shù)量；②配合比選用合理，和易性滿足現(xiàn)場(chǎng)需要；③做好灌樁前準(zhǔn)備工作，有些設(shè)備如吊車等要求現(xiàn)場(chǎng)備用；④制定應(yīng)急措施并進(jìn)行演練；⑤對(duì)導(dǎo)管埋深，要勤測(cè)勤算，傾于保守；⑥過程中拆管后要認(rèn)真仔細(xì)連接導(dǎo)管接頭，導(dǎo)管埋深過大時(shí)要及時(shí)進(jìn)行拆管；⑦要加強(qiáng)測(cè)量砼面的高度；⑧樁頭要適當(dāng)超灌，一般不得小于60厘米。

1.7鉆孔漏漿

導(dǎo)致鉆孔漏漿的原因主要有：①透水地層且地下水較豐富時(shí)，泥漿直接流向孔壁外造成損失；②護(hù)筒埋置深度不夠，四周未用粘土進(jìn)行回填夯實(shí)，護(hù)筒底部跑漿；③護(hù)筒自身制作質(zhì)量差，接縫不嚴(yán)實(shí)導(dǎo)致漏漿；④孔內(nèi)水壓力過大，壓迫泥漿外滲。

鉆孔漏漿的常用處理辦法如下兩點(diǎn)：①凡屬于透水性強(qiáng)的地層中采用回轉(zhuǎn)鉆機(jī)應(yīng)使用濃度大或質(zhì)量好的泥漿進(jìn)行鉆孔；②由于護(hù)筒埋設(shè)不當(dāng)造成漏漿的，應(yīng)按規(guī)范對(duì)護(hù)筒重新進(jìn)行埋設(shè)。

2、承臺(tái)施工常見問題及解決要點(diǎn)

從經(jīng)濟(jì)方面考慮，承臺(tái)采用的混凝土標(biāo)號(hào)不高。混凝土一次澆筑方量較大或混凝土結(jié)構(gòu)最小尺寸在2米及以上，且對(duì)混凝土的澆筑需要考慮溫度控制措施的混凝土為大體積混凝土，本橋承臺(tái)滿足上述條件，由此界定為大體積混凝土。由于大體積混凝土水化熱聚集于結(jié)構(gòu)內(nèi)部難于散失，就會(huì)使混凝土的內(nèi)外溫差過大，混凝土表面受拉破壞而產(chǎn)生裂紋，因此解決好大體積混凝土的施工是承臺(tái)施工的關(guān)鍵。

2.1原材料選擇合理，對(duì)混凝土配合比進(jìn)行優(yōu)化

在滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前堤下，盡可能采用如礦碴硅酸鹽水泥等較低水化熱的水泥，以降低混凝土的水化熱；在設(shè)計(jì)配合比時(shí)改善骨料的級(jí)配，摻加Ⅰ級(jí)粉煤灰和外加劑。Ⅰ級(jí)粉煤灰用于替代部份水泥用量，其用量控制在水泥用量的25%以內(nèi)，由于粉煤灰含量太大影響混凝土早期強(qiáng)度增長速度，含量太小則混凝土的水化熱較大，通過這些措施，就能在保證混凝土強(qiáng)度的同時(shí)，將水泥用量和水化熱盡可能降低。

2.2 在承臺(tái)內(nèi)埋設(shè)冷卻水管

在承臺(tái)混凝土內(nèi)埋設(shè)冷卻水管，通過冷卻水管內(nèi)水的循環(huán)流動(dòng)，將承臺(tái)混凝土內(nèi)水化過程中產(chǎn)生的多余熱量帶出，以降低混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)的溫度，使內(nèi)外溫差得到有效減少。當(dāng)混凝土表面的溫度與內(nèi)部的溫度之差大于15℃時(shí)，應(yīng)啟動(dòng)循環(huán)水進(jìn)行降溫。冷卻水管布設(shè)后須進(jìn)行檢查，砼澆筑前進(jìn)行試運(yùn)行，以檢驗(yàn)管路是否有滲漏。

2.3 分層澆筑，減小澆筑層厚度，促進(jìn)混凝土熱量散熱

分層澆筑厚度控制在 30-50厘米間，并保證混凝土澆筑過程的連續(xù)，已澆注下層混凝土初凝之前，就要進(jìn)行上層的混凝土澆筑，否則要按施工縫進(jìn)行處理。

2.4采取措施降低混凝土入模溫度

混凝土的內(nèi)部溫度主要是由水泥水化反應(yīng)過程產(chǎn)生的溫度、 入模溫度和結(jié)構(gòu)自身的散熱產(chǎn)生的溫降等多種溫度的積累產(chǎn)生， 因此，最大限度的采取措施降低混凝土的入模溫度對(duì)降低混凝土內(nèi)部溫度有很大的作用。常規(guī)做法為：混凝土原材料要采取遮蓋措施，以防止日曬升溫，條件允許時(shí)采用冷卻水拌制混凝土，以降低混凝土的出廠和入模溫度。

2.5 加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)

為了防止養(yǎng)生不到位造成混凝土表面干縮裂縫，混凝土表面終凝后覆蓋土工布等保濕材料進(jìn)行養(yǎng)生，保持表面潮濕；同時(shí)加強(qiáng)與氣象部門聯(lián)系，如遇氣溫突變應(yīng)做好保溫措施。

結(jié)語：

鉆孔樁問題和大體積砼裂紋是在橋梁基礎(chǔ)施工中經(jīng)常碰到的現(xiàn)象，這些問題不僅會(huì)影響到橋梁結(jié)構(gòu)的使用功能和壽命，也會(huì)直接影響橋梁的承載能力甚至?xí)劤少|(zhì)量事故，因此要對(duì)所出現(xiàn)的問題進(jìn)行認(rèn)真研究、不斷總結(jié)提升，采用科學(xué)合理的方法進(jìn)行有針對(duì)性的處理，并在施工中采取合理有效的辦法來預(yù)防這些問題的出現(xiàn)，以優(yōu)質(zhì)高效的建設(shè)好橋梁工程。

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［2］張志輝.路橋施工工程中鉆孔灌注樁施工技術(shù)分析［J］.技術(shù)與市場(chǎng)，2015.

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