桥梁基础施工问题与解决要点分析

桥梁基础施工问题与解决要点分析

王金波

深圳市林润实业有限公司

摘要：桥梁基础作为桥梁工程的重要组成部分，其施工质量关系到整个桥梁工程质量，因此，在桥梁基础施工过程中所出现的问题如何得到有效处理，是保证桥梁工程质量的关键。本文根据工程案例，对桥梁基础施工常见的问题与解决要点进行分析。

关键词：桥梁基础；施工问题；要点

一、工程概况

某大桥设计27墩2台，全长928.43米，河床宽约50米，最大墩高51米。该桥梁下部结构采用明挖扩大基础或钻孔灌注桩+承台基础，桥墩采用圆端形桥墩，桥台采用埋入式或矩形空心桥台，上部结构采用1-32米简支T梁。全桥设计共有扩大基础3个，钻孔灌注桩280根。

二、鉆孔桩施工常见问题及解决要点

（一）钻孔桩扩孔和缩孔

在地下水流速大、土层松软或钻头摆幅过大，都容易发生扩孔现象，发生扩孔时一般都伴随着局部塌孔的发生。如果是因为只是孔内局部塌孔而导致扩孔，而桩长仍能满足设计要求可直接进行灌注，只是出现混凝土超量的情况。若因扩孔后导致孔壁坍塌不能钻进，则按塌孔事故进行处理。

缩孔是因为孔径的缩小不能满足设计要求，现场主要体现在钻机钻进时出现卡钻、导致钻头无法提起而发生异响。主要产生原因有：一是钻头在钻进过程中遇坚硬地层磨损过大，现场未及时补焊，导致成孔桩径偏小；二是钻进地层中的地质原因，地下软土遇水膨胀导致孔径缩小。所以在钻孔过程中，一是要经常检查钻头的尺寸，发现钻头尺寸变小时要进行补焊，二是选用的泥浆护壁要能保水，不宜选用失水率大的泥浆，钻进过程要低速重复钻进；或者开动钻机对缩孔部位进行扫孔以达到扩大桩径的目的，直到符合设计桩径为止。对发生缩孔的孔桩，吊放钢筋笼完成后要及时进行水下混凝土灌注.以防桩身回缩塌孔或出现露筋现象。

（二）钻孔桩孔斜

孔斜是指在桥梁基础钻孔的过程中，实际的空间位置偏离设计空间位置，即偏离设计轴线，称之为孔斜。孔斜问题的出现一般由以下三个原因导致：一是施工所在地区地质条件的原因，孔位如果位于软硬交界或岩石倾斜处则容易导致钻头受力的不均匀，发生偏移，导致成孔后在孔洞内不能形成一条垂直的直线。二是钻杆的磨耗或变形过大的原因，钻杆的弯曲变形都会导致现场钻孔孔斜现象的发生。三是在施工中遇到硬度较高的探头石等原因。

目前钻孔施工过程中，针对孔斜问题的预防措施主要为：①钻机就位时，将底座基础进行夯实和平整，卷扬机滑轮边缘、钻杆固定的卡孔和护筒中心位置处在同一条垂线上，并在钻进过程中要经常进行检查和校正，确保钴杆垂直；②因为钻杆长度较大，钻进时底部受力会使上部发生较大的摇动，可以在钻机上设置限位装置对钻杆进行控制，使钻杆能够减少摆动以保证钻头的中心位置准确；③对钻杆的接头要定期检查，当发现钻杆变形时，可用千斤顶及时进行校正。

（三）钻孔桩出现“梅花孔”

钻机在钻进过程中，所形成的孔不能成圆形，称作“梅花孔”。产生“梅花孔”的主要原因有四：一是钻机转向装置失效，以致冲头不能转动，只能在同一位置反复上下冲击；二是泥浆比重和粘度偏高，冲击中钻头的转动阻力过大，钻头难以转动；三是钻孔时时钢丝绳过松或钻头提升高度不足导致冲程过小，冲击位置不能随时发生变化；四是地层有软硬不均现象，如孔底孤石的存在，会造成孔壁局部有凹凸现象，形成“梅花孔”。

预防“梅花孔”常用的做法有：一是经常检查转向装置的灵活性，发现问题时及时进行维修或更换失效的转向装置；二是采用质量好的泥浆，并根据进尺情况及时清渣；三是用“高低搭配”的冲程来进行钻进，通过高、低冲程的反复冲击来达到修孔的目的；四是采用上述方法无效时，用片石夹粘土将孔及时进行回填，重新钻孔。

（四）钻进过程中卡钻

钻孔桩施工时，发生卡钻的原因主要有：一是钻头钻进至狭小空间时被卡；二是冲头磨损过大导致缩孔，而经补焊的钻头增大后再行冲击，都会发生卡钻；三是孔内不大的孤石未能被冲碎，卡住钻头；四是孔口落石或其它坚硬性物件，钻头被卡；五是在粘土层中钻进时提钻过高，泥浆质量不达标，钻头被吸住；六是钢丝绳过于松弛，钻头倾倒在孔壁处被卡。

卡钴的常用处理方法：①因为上述“梅花孔”原因发生卡钻时，若钻头还有向下的空间，可将钻头向下转动并提起钻头。②如在卡钻时强提会造成塌孔和埋钻；③采用大钢丝绳和打捞钩或打捞绳放进孔内进行打捞；④打捞时应进行搅拌防止泥浆沉淀造成钻头被埋；⑤用小钻头、掏渣筒等对卡钻位置进行冲击，以挤走卡钻石块来将钻头取出；⑥用高压水管或压缩空气对卡钻位置进行冲射，松动卡点后再行提出；⑦根据卡钻情况自制工具拨正顶住孔壁的钻头；⑧采用水下爆破法进行提钻。

（五）坍孔

不论在钻进中和成孔后都可能发生坍孔，坍孔发生的现象是孔内水位突降，孔内有气泡外冒，出渣量变大而进尺明显变慢或不进尺等。

坍孔的主要原因有：①泥浆不符合规范要求，护壁效果差；②由于清孔过度或出渣后未及时补浆，经过强透水地层时因为孔内水的流失过大等而造成孔内水头高度过低；③护筒埋置过浅，底部漏水或孔口附近地面被水泡弱后发生坍塌，钻机置于护筒上，钻进时发生振动使导致孔口坍塌；④在软弱地层中高速过快；⑤钻进时钻头速度过快，形成空转；⑥清孔时清孔水管直接对冲孔壁、清孔过度或过程停顿时间过长；⑦钢筋笼吊入时不竖直，造成碰撞孔壁形成坍孔。

坍孔的预防和处理措施有：①在透水性地层中钻进时，应低速钻进，选用比重较大、粘度或胶体率较高的泥浆以加强护壁效果；②坍孔发生后，应将护筒直接拔出并经重新埋设后再行钻进；③孔内发生坍孔后，应迅速查明坍孔的具体位置，并用砂和粘土进行回填后重新钻进；④清孔后发现泥浆太稀后应及时进行补浆，同时保证孔内的水头高度；⑤现场吊入钢筋笼时要进行对中，朝孔位中心垂直放入，以防止挂碰孔壁。

（六）桩基断裂

一般而言，桥梁基础桩基断裂的原因有以下几种：首批混凝土封底失败、供料和设备故障使灌注停工、灌注过程中导管拨空掉管、塌孔，导致灌注过程中混凝土上升困难，孔口不翻浆、灌注高度不足。

为预防桥梁基础施工时桩基断裂，在施工前必须要做到以下几点：①根据孔径、导管离孔底高度等认真计算首盘砼数量；②配合比选用合理，和易性满足现场需要；③做好灌桩前准备工作，有些设备如吊车等要求现场备用；④制定应急措施并进行演练；⑤对导管埋深，要勤测勤算，倾于保守；⑥过程中拆管后要认真仔细连接导管接头，导管埋深过大时要及时进行拆管；⑦要加强测量砼面的高度；⑧桩头要适当超灌，一般不得小于60厘米。

（七）钻孔漏浆

导致钻孔漏浆的原因主要有：①透水地层且地下水较丰富时，泥浆直接流向孔壁外造成损失；②护筒埋置深度不够，四周末用粘土进行回填夯实，护筒底部跑浆；③护筒自身制作质量差，接缝不严实导致漏浆；④孔内水压力过大，压迫泥浆外渗。

钻孔漏浆的常用处理办法如下两点：①凡属于透水性强的地层中采用回转钻机应使用浓度大或质量好的泥浆进行钻孔；②由于护筒埋设不当造成漏浆的，应按规范对护筒重新进行埋设。

三、承台施工常见问题及解决要点

从经济方面考虑，承台采用的混凝土标号不高。混凝土一次浇筑方量较大或混凝土结构最小尺寸在2米及以上，且对混凝土的浇筑需要考虑温度控制措施的混凝土为大体积混凝土，本桥承台满足上述条件，由此界定为大体积混凝土。由于大体积混凝土水化热聚集于结构内部难于散失，就会使混凝土的内外温差过大，混凝土表面受拉破坏而产生裂纹，因此解决好大体积混凝土的施工是承台施工的关键。

（一）原材料选择合理，对混凝土配合比进行优化

在满足结构强度的前堤下，尽可能采用如矿碴硅酸盐水泥等较低水化热的水泥，以降低混凝土的水化热；在设计配合比时改善骨料的级配，掺加I级粉煤灰和外加剂。I级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%以内，由于粉煤灰含量太大影响混凝土早期强度增长速度，含量太小则混凝土的水化热较大，通过这些措施，就能在保证混凝土强度的同时，将水泥用量和水化热尽可能降低。

（二）在承台内埋设冷却水管

在承台混凝土内埋设冷却水管，通过冷却水管內水的循环流动，将承台混凝土内水化过程中产生的多余热量带出，以降低混凝土结构内的温度，使内外温差得到有效减少。当混凝土表面的温度与内部的温度之差大于15℃时，应启动循环水进行降温。冷却水管布设后须进行检查，砼浇筑前进行试运行，以检验管路是否有渗漏。

（三）分层浇筑，减小浇筑层厚度，促进混凝土热量散热

分层浇筑厚度控制在30-50厘米间，并保证混凝土浇筑过程的连续，已浇注下层混凝土初凝之前，就要进行上层的混凝土浇筑，否则要按施工缝进行处理。

（四）采取措施降低混凝土入模温度

混凝土的内部温度主要是由水泥水化反应过程产生的温度、入模温度和结构自身的散热产生的温降等多种温度的积累产生，因此，最大限度的采取措施降低混凝土的入模温度对降低混凝土内部温度有很大的作用。常规做法为：混凝土原材料要采取遮盖措施，以防止日晒升温，条件允许时采用冷却水拌制混凝土，以降低混凝土的出厂和入模温度。

（五）加强混凝土养护

为了防止养生不到位造成混凝土表面干缩裂缝，混凝土表面终凝后覆盖土工布等保湿材料进行养生，保持表面潮湿；同时加强与气象部门联系，如遇气温突变应做好保温措施。

四、结束语

钻孔桩问题和大体积砼裂纹是在桥梁基础施工中经常碰到的现象，这些问题不仅会影响到桥梁结构的使用功能和寿命，也会直接影响桥梁的承载能力甚至会酿成质量事故，因此要对所出现的问题进行认真研究、不断总结提升，采用科学合理的方法进行有针对性的处理，并在施工中采取合理有效的办法来预防这些问题的出现，以优质高效的建设好桥梁工程。