桥梁基础施工常用方法及常见问题处理.doc

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桥梁基础施工常用方法及常见问题处理

铁路桥梁，特别是客运专线桥梁，由于对结构刚度的要求，基础一般采用钻孔灌注桩群桩基础，简支梁，桩径一般小于1.5米，连续梁，桩径一般大于1.5米。

常用成孔方法有：

旋挖钻成孔、回旋钻成孔、冲击钻成孔等方法。

一）钻机选型及注意事项

钻机选型要根据地质情况、钻孔桩的桩径、桩长，以及资源情况，工期要求等，综合考虑。

几种常用钻机类型应性及注意事项如下：

1、旋挖钻成孔，是使用旋挖钻机直接旋挖取土成孔，特点是成孔速度快，一般适合于桩径小于2.0米，桩长小于50米，岩石强度低于400kpa，的稳定土层；

注意事项，⑴由于旋挖钻成孔是使用旋挖钻机直接旋挖取土成孔，对于孔壁没有形成泥浆护壁，容易塌孔，因此，成孔后必须尽快进行混凝土灌注；⑵钻孔时，孔口护筒应高出地面20cm-30cm，并及时向孔内补充浆液，保持足够的泥浆压力。

2、回旋钻成孔（正循环法），是使用回旋钻机，将连接钻头的钻杆旋转，带动钻头转动，并对岩层施以一定钻压，使岩石破碎，通过注入泥浆，将钻渣浮出孔外，泥浆在孔壁形成泥浆膜，防止塌孔。

回旋钻成孔基本适应各类地层（较松散的卵石层、溶岩地质、或有较大的孤石、漂石除外）、各种桩径和桩长；

注意事项，⑴根据钻孔桩的桩长、桩径及地质情况选择回旋钻的钻机、钻头类型及循环方式；⑵配置优质泥浆，保证泥浆护壁质量和浮渣效果；⑶钻孔过程中要保持钻具铅垂，切忌全压钻进，避免斜孔、卡钻、甚至扭断钻杆；

3、冲击钻成孔（重锤冲击钻），冲击成孔是用重锤不断冲击岩层，使岩石破碎，利用泥浆循环，将钻渣浮出孔外，冲击钻几乎适应各类地层。

特别是岩溶地区、卵石地层等，优先选用冲击钻。

注意事项，⑴吊钻头的钢丝绳必须选用同向捻制，无死弯、无断丝的优质钢丝绳，安全系数大于12；⑵使用冲击钻，要根据不同地层确定冲程，开始钻孔时应采用小冲程开孔，待钻孔深度超过钻头高度加正常冲程后方可按正常冲程冲孔，任何情况，冲程不要大于6米，防止卡钻；⑶要及时进行泥浆循环，以利除渣和护壁；⑷对于岩石强度不均匀或倾斜地层，要注意观察，防止斜孔。

二）钻孔桩施工过程应注意事项

1、钻孔平台，要求钻孔平台牢靠、稳定，能承受施工过程中所有动静活载，能保证钻机钻架定位平稳牢固，不发生偏移和沉降，防止偏孔和卡钻。

2、导向钢护筒，护筒直径一般大于孔径200—400mm，导向钢护筒的作用是⑴定位和导向，要求护筒中心平面偏差不大于5cm，倾斜度不大于1%；⑵防止松散地层塌孔和漏浆，护筒埋深要求穿过地表松散回填层和浅埋流塑层；⑶护筒顶高度要求满足孔内泥浆面高度大于地下水位或附近湖面水位高度2m，防止塌孔。

3、对于大直径深孔，使用冲击钻时，为防止掉钻，应设置保险装置，并及时更换连接冲锤部位的钢丝绳。

4、对于岩面倾斜较大，或强度软硬不均的地层，采用冲击钻时，应密切观察提锤和冲锤时，钢丝绳是否跑位，一旦出现斜孔，要及时回填片石和粘土，进行纠偏。

三）成孔检测

1、孔底标高的确定

采用旋挖钻、回旋钻，孔底标高可以通过钻具的长度来确定，再用测绳进行复测；当采用冲击钻时，一般难以通过钻具来确定，常用的方法是用带测锤的测绳直接测量孔深来确定。

测量前，先要对测绳进行复核，先将新测绳浸泡12小时以上，使测绳收缩变形完成，再用校定后的长钢尺对测绳进行校核，测锤一般为1km左右的圆柱形铁锤。

测量方法是：

通过钻孔记录和初测确定孔深达到设计标高后，立即停止冲孔，提出钻头，对孔底注入泥浆，进行清孔，在清孔过程对孔深进行测量（每次测三个点，取平均），间隔测量二、三次，测量孔深数据没变化时，可确定为最大孔深。

2、孔径、倾斜检测

对于大直径、深孔，一般要求采用成孔检测仪，可直接检测出孔形、孔径、孔深和孔的倾斜；对于孔径较小，孔深不大的钻孔桩，可用直径为钢筋笼直径加100mm（不大于钻头直径），长度为4--6倍孔径的钢筋探笼进行通过试验，能顺利通过的，一般可认为合格。

四）水下混凝土灌注

1、导管及导管试压

钻孔桩水下混凝土灌注采用直升导管法，常用导管内径200-350mm，壁厚3mm，导管使用前须进行压力水密试验，试压的最小压力不小于孔内泥浆深度压力的1.5倍，也不小于导管壁、焊缝和连接承受最小拉力（导管内混凝土高度重量）的1.5倍。

试压合格后的导管应按照试压时导管的连接顺序自下而上进行编号和标示尺寸。

2、清孔

当经测量确定孔底标高达到设计要求后，安装钢筋笼之前要进行第一次清孔，使孔底沉渣厚度和泥浆指标均满足规定要求后方可进行钢筋笼安装。

清孔方法，对于孔径较小，孔深不大的钻孔桩，一般采用正循环法清孔，即通过泥浆管向孔底注入优质泥浆，通过泥浆的浮力和流速，将钻渣浮出孔外，并用优质泥浆代替原孔内泥浆；对于孔径大于1.5m，孔深大于60米的钻孔桩，采用正循环法清孔一般难以达到要求，常采用反循环法清孔，常用反循环法有气举反循环和泵吸反循环两种。

3、钢筋笼安装

1）钢筋笼安装注意事项

单节钢筋笼在钢筋加工车间加工完成并通过验收后，用带固定架的运输车辆运至钻孔桩工地，在清孔达到要求后进行钢筋笼安装。

安装钢筋笼应注意：

⑴安装钢筋笼的起吊设备、吊架等应满足整个钢筋笼重量要求；⑵钢筋笼的悬吊系统的强度和刚度应满足整个钢筋笼重量要求；⑶钢筋笼吊点、吊筋的设置应满足钢筋笼位置的要求，并保证钢筋笼呈垂直状态；⑷对于半笼，应在钢筋笼底部设置防浮笼装置；⑸每安装完一节钢筋笼向孔内下放之前，要进行监理验收，有必要时进行现场取样抽检；⑹钢筋笼入孔后应准确、牢固定位，平面偏差不大于10cm，高程偏差不大于±10cm。

2）钢筋笼安装连接方法

钢筋笼的连接，在现场，钢筋笼的连接一般采用焊接和机械连接两种方法。

⑴焊接:

由于钢筋笼主筋直径较大，现场焊接一般采用帮条焊接，焊缝长度双面焊为5倍d，单面焊为10倍d，同一截面钢筋焊接数量不大于50%；⑵机械连接一般有挤压套筒和螺纹连接，钻孔桩钢筋笼安装一般采用直螺纹连接（注意，直螺纹加工时应将钢筋端头打磨平整），同一截面钢筋接头数量不大于50%，直螺纹连接具有连接速度快，连接质量稳定可靠等特点。

由于钢筋笼现场安装条件和环境都较差，且焊接均为立焊，焊接质量保证难度大，由于钢筋数量多，对于大直径、深孔，如采用帮条焊接，钢筋笼安装一般需要好几天时间，既影响钻孔桩质量，又增加塌孔风险，因此，一般要求优先采用直螺纹等机械连接方式。

4、第二次清孔

钢筋笼安装完成后，要求对孔底沉淀、泥浆指标等进行再次检测，如不满足设计和规定要求，则需进行第二次清孔，直至满足要求后方可进行混凝土灌注。

5、水下混凝土灌注

首批混凝土数量，是指首批混凝土灌注使导管埋深不小于1m所需混凝土和混凝土面以上导管内混凝土数。

V≧1.1*（1.0+0.4）πD²／４＋r1/r2πd²H/4.

注意事项：

1）首批混凝土灌注前应检查导管安装情况，导管底口应离孔底40cm左右。

2）在导管与储料斗连接处的导管口铺上一块用肥皂水浸泡过的塑料薄膜（使混凝土与水隔离），并用专用木球将导管口堵住，用钢筋叉将木球固定牢靠，防止混凝土储存时上浮。

3）首批混凝土准备好后用小转扬机将木球拔起，首批混凝土须连续不间断的灌注孔内，首批混凝土灌注后应检测混凝土面标高、导管埋深等，还需用低压工作灯检查导管内是否漏水。

4）首批混凝土灌注后必须保持混凝土连续灌注，灌注过程应保持导管埋深2-4m，最大埋深不要超过6m。

5）混凝土灌注高度应较设计桩顶超灌1m左右。

五）常见问题及处理

1）灌注过程出现钢筋笼上浮现象：

有两种情况，一种是设计钢筋笼到底（全笼），这种情况产生浮笼一般出现在较小孔径的钻孔桩，主要原因是：

由于钢筋笼较轻，首批混凝土灌注时，由于孔径小，混凝土面上涨速度快，加上混凝土灌注的冲击力，带动钢筋笼上浮。

第二种情况是钢筋笼设计为半笼（桩长的一半左右），这种情况一般为较大直径的深孔，在混凝土较长时间灌注时，由于顶压作用，上层混凝土较为密实，当混凝土面进入钢筋笼时，混凝土对钢筋笼的正面阻力和侧面摩阻力都较大，随着混凝土面的上升，带动钢筋笼一起上升。

处理方法：

对于第一种情况，首先，钢筋笼安装时一定要固定牢靠；混凝土灌注时，首批混凝土量要计算准确，不要是混凝土面上涨过高，首批混凝土灌注后，适当控制每次灌注混凝土的数量和节奏，是混凝土面每次上涨较少，当钢筋笼达到一定埋深后进入正常灌注；第二种情况，一般在钢筋笼安装时，在钢筋笼底部设置防上浮锚固钢筋，钢筋数量一般为钢筋笼的1/3左右，长度9-12m，与钢筋笼底部焊接，在混凝土灌注时，混凝土面接近或刚进入钢筋笼时，适当加大导管埋深，放慢灌注速度。

当钢筋笼埋深达到4m左右时，将导管底口提升至钢筋笼底以上2m左右（保证导管埋深2m以上），加快灌注速度，钢筋笼埋深达到10m以上后，进行正常灌注。

2）桩头混凝土质量差，桩头嵌入承台高度不够。

主要原因有两种情况，一是混凝土面测量不准确，使得混凝土没有按照规定要求超灌1m左右；另一种情况是由于混凝土灌注时导管长时间埋深较深，使混凝土面沿孔壁上升行程较长，孔壁泥土在混凝土周围积累，以及混凝土粗骨料下沉，造成桩头混凝土质量差，漏筋、夹泥等情况。

处理方法：

第一种情况，要求混凝土灌注前使用优质泥浆清孔（任何情况都必须如此），尽量减少混凝土灌注过程中的泥浆沉淀。

在灌注结束前，可用破头的竹竿，插捣混凝土面，感觉是否是混凝土面，取出竹竿是否能带出混凝土。

第二钟情况，主要是控制好导管埋深。

3）桩身完整性检测不合格。

造成此种结果的原因较多，也较复杂，主要有以下几种情况：

⑴成孔质量不好，有局部缩颈等情况；

⑵混凝土灌注过程中，导管埋深不足或导管提出混凝土面，造成断桩；

⑶混凝土灌注过程中，出现局部坍塌；

⑷地层层压水，对混凝土局部冲洗；

⑸灌注过程导管出现漏水等情况。

针对不同情况应制订相应防范措施和处理预案。