浅议桥梁桩基施工
2015-04-10
随着国民经济的快速发展，我国高速公路发展迅猛，桥梁工程在高速路上广泛运用。桥梁工程中桥梁桩基极为关键，常见的桥梁桩基包括两种：人工挖孔桩和冲击钻孔桩。这两种方法各有优势，在桥梁桩基施工中发挥着重要的作用。
1 人工挖孔桩
1.1施工准备
1.1.1场地处理
对原有场地进行平整；在建筑物（施工场地）外围四周适当位置设置排水沟，做集水井；开挖面做混凝土垫层，桩孔土方的处理：施工现场设置临时土方堆放场地，挖出土方必须在两天内用汽车外运（挖掘机配合人工装车），所挖土方不堆放在孔边，确保施工现场畅通。
1.1.2施工机具
卷扬机和提土桶，用于材料和弃土的垂直运输以及供施工人员上下工作使用；护壁钢模板；潜水泵；鼓风机、空压机和送风管；镐、锹、土筐等挖运工具：若遇到硬土或岩石， 尚需风镐、潜孔钻；插捣工具，用于插捣护壁砼；应急软爬梯；照明灯、对讲机、电铃等。
1.2工序流程
施工程序为：场地平整→放线→定桩位→架设支架或电动基芦→准备潜水泵、鼓风机、照明设备等→边挖边抽水→每下挖90MM进行桩孔周壁的清理。校核桩孔的直径和垂直度→支撑护壁模板→浇灌护壁砼→拆模继续下挖，达到微风化一定深度后，由勘测单位验收→绑扎钢筋笼→验收钢筋笼→排除孔底积水、放入串筒，灌注桩芯砼至设计顶标高。
1.3主要施工工艺
(1)放线、定桩位及高程：依据建筑物测量控制网资料和桩位平面布置图，测定桩位方格控制网和高程基准点，确定好桩位中心，以桩位中心为圆心，以桩身半径加护壁厚度为半径画出上部圆周，撒石灰线作为桩孔开挖尺寸线，桩位线定好后，经监理复查合格后方可开挖。
(2)开挖第一节桩孔土方：开挖桩孔应从上到下逐层开挖，先挖中间部分的土方，然后向周边扩挖，有效控制桩孔的截面尺寸，每节的开挖高度应根据土质和设计而定，一般以0.9～1.2m为宜。
(3)支设护壁模板: 模板高度取决于开挖土方施工段的高度，一般为1m。护壁中心线控制，系将桩控制轴线，高程引到第一节混凝土护壁上，每节以十字线对中、吊大线锤控制中心点位置，用尺杆找圆周，然后由基准点测量孔深。
(4)浇筑护壁砼: 护壁砼要捣实，上下壁搭接50～75mm，护壁采用外齿或内齿式；护壁砼强度等级为C25，厚度150mm，护壁内根据需要等距放置直钢筋，插入下层护壁内，使上下护壁有钢筋拉结，避免某段护壁出现流砂、淤泥而造成护壁因自重而沉裂的现象；第一节砼护壁高出地面200mm左右，便于挡水和定位。
(5)每节桩孔护壁做好以后，将桩位轴线和标高测设在护壁上口，然后，用十字线对中，吊线坠向井底投设，以半径尺杆检查孔壁的垂直度。随之进行修整，孔深必须以基准点为依据逐根引测。保证桩孔轴线位置、标高、截面尺寸满足设计要求。成孔以后必须对桩身直径，孔底标高，桩位中心线，井壁垂直度等进行检测，并做好记录，报监理检验合格方可进入下套工序。
1.4常见问题处理
1.4.1地下水
地下水是深基础施工中最常见的问题，它给人工挖孔桩施工带来许多困难。含水层中的水在开挖时破坏了其平衡状态，使周围的静态水充入桩孔内，从而影响了人工挖孔桩的正常施工。其处理方法如下：地下水量不大时，可选用潜水泵抽水，边抽水边开挖，成孔后及时浇筑相应段的混凝土护壁，然后继续下一段的施工；水量较大时，当用施工孔自身水泵抽水，也不易开挖时，应从施工顺序考虑，采取对周围桩孔同时抽水，以减少开挖孔内的涌水量，并采取交替循环施工的方法，组织安排合理，能达到很好的效果；对不太深的挖孔桩，可在场地四周合理布置统一的轻型管井降水分流，对基础平面占地较大时，也可增加降水管井的排数，一般即可解决。
1.4.2流砂
人工挖孔在开挖时，如遇细砂、粉砂层地质时，再加上地下水的作用，极易形成流砂。遇到流动性淤泥或流砂时，孔圈护壁的施工可按下列方法进行处理：减少每节护壁的高度（可取0.3～0.5M），或采用钢护筒施工，采用上述方法后仍无法施工时，应迅速用砂回填桩孔到能控制坍孔为止，并速报有关技术部门及设计单位处理；对塌方施工段应即挖、即验收、即灌注护壁混凝土；开挖时流砂严重的桩孔，应先将附近无流砂的桩孔挖深，使其起集水井作用。集水井应先在地下水流的上方；当抽水影响邻近原有建（构）筑物基础及地面下沉时，应即在原有建（构）筑物附近设立灌水管，或利用已开挖但未完成的桩孔进行灌水，以保持水压平衡与土体稳定。
1.5施工安全控制
人工挖孔桩的缺点是挖孔中劳动强度较大，单桩施工速度较慢，尤其是安全性较差。所以人工挖孔桩施工中安全措施非常重要，施工单位必须高度重视，主要应做到以下几点措施保障：
孔内设应急爬梯供人员上下井；施工人员进入孔内必须戴安全帽；使用吊笼、电葫芦等应有安全可靠的自动卡紧保险装置；开挖深度超过10米时应配有通风设备；挖出的土石方应及时运离孔口，不得堆放在孔口四周1m范围内，机动车辆的通行不得对井壁造成安全影响；施工现场电源安全，照明应采用安全矿灯或12V以下的安全灯。
2 冲击钻孔桩施工
2.1施工准备
(1)施工场地清除杂物，整平夯实，排水方便，适宜人员操作，机械安装运转，水、电、路三通，达到施工条件需要。
(2)安装钻机：钻机稳定地安装在钻孔的一侧，钻机支承垫木不得压在孔口钢护筒上。选择适宜地层的配套钻锥和钻孔事故处理的配套机具，接通水电供应，备好造泥浆粘土和泥浆池。调整钻机，使钻锥起吊滑轮缘，钻锥中心和桩孔中心三者在同一垂线上，稳定好钻机和扒杆揽风绳。
2.2工序流程
钻孔灌注桩的施工顺序为：初步放样→筑岛→恢复定线→护筒埋设→钻孔→成孔检测清孔→下钢筋笼→下导管→砼浇注→破桩头→成桩检测。
2.3主要施工工艺
(1)初步放样：施工前先排水、修路、清除桩基位置的杂草和淤泥，换填山皮土并刮平压实，使施工机具顺利进出，能保证钻机在施工中平稳，然后根据设计提供的导线点（经导线复测闭合后）及水准点用光电全站仪及水准仪定位，桥墩中线在桥轴线方向上的位置中误差不应大于±15cm，成排成列放样，放样后用钢尺校核。
(2)筑岛：场地为浅水时，采用草袋围堰，普通土填充，筑岛高出水面1.5cm为准。
(3)护筒埋设，恢复定线：护筒埋设是重要一环，起到定位、导向，靠筒内水位和泥浆比重使孔内水压大于外部水压，防止塌孔，护筒内径比桩经大200-400mm，护筒高度宜高出地面0.3m或水面1.0-2.0m，护筒的埋设深度应根据设计要求或桩径及水文地质情况确定，一般情况埋置深度宜为2-4m，有冲刷影响的河床，应沉入冲刷线以下不少于1.0-1.5m。
(4)钻孔：分冲击钻和正反循环钻，应按设计资料绘制的地质剖面图，选用适当的钻孔和泥浆，根据实际情况选用冲击钻。
(5)泥浆的配制：为保证中层易液化坍塌砂质层的成孔质量和最终能将孔底清理干净，对泥浆的比重与粘度要制定严格的指标，经过多次的泥浆配比试验来确定泥浆配和比。优质的泥浆可使孔壁形成一层粘性好、密度大渗透性差的泥皮，这层泥皮可防止孔内泥浆外渗，大大减缓孔内水头降低的速度，这也是使孔壁稳定的有效措施。
2.4常见问题处理
2.4.1塌孔情况
坍孔事故多发生在孔内6m-8m回填土层，主要表现为护筒沉陷、倾斜；孔内水位突然下降；孔口水面冒细雨密的水泡；出土量显著增加且没有进尺或进尺量很小；孔口突然变浅，钻头到不到原来的孔深等。
处理措施：发现坍孔后应首先提起锤头，防止埋钻。坍孔发生在护筒周围，可用粘土填实，坍孔较严重时可用装有粘土的编织袋（最好用草袋或麻袋）用铁线吊在护筒周围再用粘土填缝。当护筒底部土台冲没，护筒下沉严重时可换大直径护筒或将第二个护筒与第一个护筒焊接后压入地层中，超过垮塌部位。若坍孔位置较深且不十分严重可以加大泥浆比重后继续钻进。若情况严重时应立即用小砾石或基石加粘土回填至坍孔以上位置，甚至浆整个钻孔全部回填，用钻锤夯实，水位稳定后重新钻进。
2.4.2卡钻
卡钻现象主要包括以下方面：坍孔、落石或工具掉进孔内，卡住钻头；长护筒倾斜，下端卡住钻头；钻头不圆；伸入孔内不大的探头石未被打碎，卡住冲锤；底层岩石过硬，震掉回填土中的孤石卡住钻头。
处理措施：锤头中部可以用钢筋焊隔石圈（比锤头周长略小间呈放射状，隔20CM焊钢筋支棍，并可兼做提升钩）。地质条件特别好时才可以用掏渣筒，地质条件差时必须用泥浆泵循环。因为用掏渣筒时加水会冲坏回填土层的泥浆护壁。一般卡钻事故经验丰富的钻机操做手可自行用收放锤头的方法处理。若较严重时可用液压千斤顶，套筒砸锤头，微爆破。慎用反弹铁等工具,以防反弹铁卡在钻头上。注意发现问题应及时处理，以免时间过长发生埋钻事故。时刻注意调整护筒的垂直度
2.4.3掉钻
由于机械故障、钢丝绳断裂、孔壁坍塌等因素造成钻头落入孔底的现象通常称“掉钻”。发生“掉钻”后，应及时采取恰当的方法实施打捞。
处理措施：钻孔壁稳定的情况可直接用钻机起吊“打捞器”入孔进行打捞。打捞前，先用“探针”探明钻头在孔中的位置为制定打捞方案提供依据。打捞设备和打捞操作方法必须保证在抓住钻头后尽量一次成功，避免起吊至空中再度落入孔中的现象发生；钻孔壁出现局部坍塌将钻头埋没且大部分钻孔壁处于稳定时，应先加大孔内泥浆的浓度，将旋转钻头放入安全的深度范围搅动泥浆以加强钻孔壁，而后，采取“气举法”清除钻头上方的沉积土和淤泥，确认钻头已露出后再实施钻头的打捞工作。钻孔壁随时有继续坍塌可能时，先在孔内安装长钢护筒、搅拌桩围护、帷幕法等方法加固钻孔壁，而后打捞钻头。
3 结语
桥梁桩基是桥梁的重要部位，它的质量好坏直接影响到整座桥梁的工程质量。由于桥梁桩基施工的隐蔽性，在施工过程中存在不可预见性的因素较多，经常出现一些问题不可避免，因此，在桥梁桩基的施工中，不仅要依靠先进的科学技术进行施工，还要根据丰富的施工经验对在施工中出现的问题进行及时处理，避免工程质量事故的发生。
