浅谈黄河冲积平原区高速铁路桩基施工质量控制

浅谈黄河冲积平原区高速铁路桩基施工质量控制

李成强

中建铁路投资建设集团有限公司  济南  250000

【摘要】近年来中国高速铁路发展迅速，铁路的分布区域也越来越多。桥梁的形式更是变化多端，但基础形式基本一致。铁路桥梁多数以下部桩基础及承台作为主要受力构件，而桩基质量更是重中之重。本文就是根据位于黄河冲击平原区的山东济南济滨高铁项目桩基施工，在桩基施工过程中按照规范及设计要求从各个工序方面入手，从根源上解决桩基施工过程中存在的弊端，保证项目桩基的成孔质量，为桥梁上部结构施工夯实基础。

【关键词】桩基；施工控制；质量 

1 概况

济滨铁路项目位于黄河下游冲积平原区，地形平坦开阔，地面高程+2.7~+35.2m，历史上由于黄河多次决口、改道、泛滥，形成了岗地、洼地等微地貌景观。沿线交通便利，以城镇、工厂、农田及林地为主。

桥梁基础采用桩基础形式，根据设计要求桩基采用摩擦桩形式，桩长为40m～52m，桩径采用1.0m、1.25m两种形式。

2桩基施工流程及工序过程质量控制

2.1钻机选型

项目前期采用旋挖钻及反循环钻机，其中旋挖钻选用240型，反循环采用DZ50型。经过试桩试验分析如下：

①同桩长、同桩径桩基，旋挖钻成孔时间为3.5h，反循环钻机成孔时间为4.5h。

②1台旋挖钻倒运4个桩基平台，可开挖一个大的泥浆池供4个平台桩基施工使用；反循环倒运4个桩基平台，需开挖2个泥浆池供其施工使用。

③旋挖钻钻孔所需泥浆比重较大，翻寻选所需泥浆比重较小。

④在粉砂、细砂地层，旋挖钻成孔后容易出现缩径现象；反循环可以正常施工，成桩质量较高。

⑤旋挖钻机对场地要求较高，反循环次之。

⑥旋挖钻进出场费用、维修费用及综合单价较高，反循环次之。

综上分析，经项目研究决定采用反循环钻机施工。

2.2工序施工过程质量控制

（1）护筒埋设

护筒为钻头正常钻进提供导向作用，也起到稳定地面土体的作用。

施工中护筒直径≥桩径+0.2m，现场施工1.0m桩基是采用1.2m护筒。为防止护筒偏差过大引起钻头偏位，最终导致成桩后桩基偏位现象，护筒埋设时偏差须控制在5cm之内。施工前、施工过程中随时要根据护桩“十字线”对钻机倾斜度进行调整，防止因钻机倾斜引起桩基偏孔。

（2）钻机就位及调平

钻机就位准确、钻机水平是开钻的前提。开钻前现场管理人员采用水平仪对钻机垂直度进行测量，钻进过程中根据进尺不定时监测钻机垂直度，防止钻机偏位引起桩位偏移。

（3）泥浆制备

泥浆制备对于钻孔桩施工是至关重要的环节，泥浆的性能指标是否满足要求严重影响桩基的钻孔质量。

济滨铁路项目根据设计地质地层分析，从地面线往下地层分类大致如下：粉土→粉质黏土→粉土→粉质黏土→粉砂→细砂→粉土→粉质黏土→粉土→粉质黏土。部分桩基粉砂、细砂层厚近22m厚，试桩过程中发现旋挖钻在以上地层中容易出现缩径现象，而反循环并无此现象。

经过分析发现，旋挖钻缩径原因主要有以下两点：①旋挖钻转速快、钻孔时间短、所需泥浆指标均偏大，而其在成孔过程中并未对孔壁形成有效夯实，泥浆对孔壁也未起到一定的保护作用。在遇到粉砂、细砂地层时，因孔壁不密实的原因，孔壁内的砂土向孔内挤压造成缩径现象。②目前山东铁投业主方正在实行信息化平台报验系统，每道工序均需要在系统上报审通过后方可进入下道工序，导致现场等待时间较长、工序衔接不紧密，而旋挖钻泥浆比重偏大，成孔后等待时间过长后容易在孔壁内形成较厚的泥膜，造成桩基缩径。

（4）钻进成孔

开孔时钻机以慢速钻进，当进尺累计达到4.0m左右时开始加速，加速后保持13cm/min的速度匀速钻进。钻进过程中不得随意改变速度，防止进尺过快而泥浆对孔壁未形成一定的保护造成塌孔现象。钻机钻进过程中采用水平尺随时校核钻机垂直度，防止因地面塌陷、钻机震动等原因造成钻机偏位，最终引起偏孔现象。

钻进过程中按照进尺和地层变化情况，及时留存渣样。

成孔后及时量测实际孔深，因反循环钻机钻头端头呈锥形，量测实际孔深后需减去锥头的长度，该数值才是有效实测孔深。根据现场进场的钻机和钻头形式，锥头长度为50cm～60cm不等。

孔深量测完毕后采用检孔器对桩孔垂直度进行检查，检孔器的直径等于桩身直径。检孔器进入孔内后，连接四根护桩并形成“十字线”。随后继续下放检孔器，同时观察钢丝绳与十字线交叉点的距离变化，当两者距离超过5cm时，证明钻机在钻进过程中出现了偏位。

（5）钢筋笼及声测管安装

钢筋笼采用标准化钢筋加工场统一加工制作，现场进行对接安装。

钢筋笼安装过程中要注意钢筋笼偏位情况及对接焊缝质量，为控制钢筋笼安装位置，项目部加工定位套来固定钢筋笼的下方位置。

声测管安装焊接时，焊缝必须饱满，防止声测管出现漏浆里面充满泥浆检桩不合格。声测管及钢筋笼安装完毕后，及时给声测管内注满清水，检查声测管是否存在漏焊现象。声测管内注满清水后，当管内水面不出现下降时方可封堵声测管管口。

（6）二次清孔及混凝土灌注

钢筋笼安装完毕后，及时下放安装导管。导管对于混凝土灌注是否成功起到关键作用，导管进场后要对其出场合格证等资料进行查看，同时检查管径、管长是否符合现场施工需求及规范要求。导管验收合格后使用前按照规范要求做水密承压试验，防止导管在混凝土灌注过程中因为泥浆压力过大导致漏浆现象。导管安装过程中要随时检查其接头是否敲紧、是否安装密封圈，每节接头安装合格后方可安装下一节。

导管安装完毕后及时进行二次清孔，为防止导管悬空过大导致清孔不彻底，采用“试探悬空清孔”法。把导管一直落到孔底位置后，再提高20～30cm再开始清孔，按照此方法可以将孔底沉渣全部清干净。清孔过程中检测泥浆指标是否符合规范要求，泥浆指标偏大时及时适量加水调整泥浆指标。

清孔完毕、量测沉渣符合要求后及时灌注混凝土，混凝土配合比及性能由试验人员调试。混凝土到现场后测试混凝土的塌落度指标，符合要求后方可灌注混凝土。

灌注时首封混凝土方量需满足导管最小埋深1m的要求，同时要考虑钻头锥头所占用的方量，防止混凝土不能封住导管底口。现场实际操作过程中，当料斗封盘提起、料斗内混凝土下降时，让罐车司机加油增加混凝土的出料速度，一直维持混凝土连续灌注，根据方量估算导管埋深已经大于规范要求后停止罐车加速，改为慢速放料。

灌注过程中及时量测导管埋深高度，埋深超过6m后及时拆除导管，避免因导管埋深过大导致导管拔不出来；同时也要保证导管埋深大于2m，防止导管拔漏出现断桩现象。

混凝土灌注到桩顶时要保证超灌高度，现场实际控制以“吊筋+50cm”不灌或者超灌50cm～80cm控制桩头混凝土高度。当用测绳测的超灌满足要求后，再采用“小漏勺”捞取粗骨料的方式，以后者为准，防止混凝土离析造成桩头混凝土全是浮浆。

灌注完毕养护期满足要求后开挖基坑施作承台结构。

3 结语

钻孔桩施工工艺变化多样，地层结构多种多样。为保证钻孔桩成桩质量，在正式施工前务必根据设计地质情况及地理环境进行机械选型、成桩试验，选择更有利于项目的设备。

施工过程中对于易造成质量问题的地方、严重影响成孔质量的环节和工序，要提前消除隐患，提前采取保护措施，以免造成不可挽回的损失。

黄河堆积平原带的桩基施工，均以摩擦桩为主，质量控制要以过程控制为主、事前准备为辅，过程中严格控制各工序的施工质量，才能保证最终成桩质量。

参考文献：

[1] 《铁路桥梁钻孔桩施工技术规程》（Q∕CR 9212-2015）

[2] 《铁路混凝土工程质量施工质量验收标准》（TB 10424-2018）

[3] 《铁路桥涵工程施工质量验收标准》TB 10415-2018