淺談高鐵橋梁建設樁基施工技術與檢測

崔雙彪/中鐵十九局第二工程公司

淺談高鐵橋梁建設樁基施工技術與檢測

崔雙彪/中鐵十九局第二工程公司

隨著我國高鐵基礎建設的迅速發展。鐵路部門興建了大量的混凝土橋梁，且工程規模越來越大，對樁基基礎承載力的要求也越來越高，質量成為一個突出的問題，因此必須加強質量檢測，從而保證橋梁的施工質量。

高鐵；質量；檢測；橋梁

一、高鐵橋梁的?特點

1.橋梁比例大，高架長橋多。高速鐵路設計參數限制嚴格，曲線半徑大、坡度小，并需要全封閉行車，因而橋梁建筑物大大多于普通鐵路，高架長橋的數量也很多。

2.以中小跨度為主。由于高速鐵路對線路、橋梁、隧道等土建工程的剛度要求嚴格，因此，高速鐵路橋梁跨度以中小跨度為主。

3.剛度較大，整體性好。高速鐵路橋梁必須具有足夠大的剛度和良好的整體性，以防止橋梁出現較大撓度和振幅。同時，必須限制橋梁的預應力徐變上拱和不均勻溫差引起的結構變形，以保證軌道的高平順行。

4.縱向剛度大。高速鐵路要求依次鋪設跨區間無縫線路，而橋上無縫線路鋼軌的受力狀態不同于路基，結構的溫度變化、列車制動、橋梁撓曲會使橋梁在縱向產生一定位移，引起橋上鋼軌產生附加應力。過大的附加應力會造成橋上無縫線路失穩，影響行車安全

5.結構便于檢查維修。高速鐵路的中斷行車會造成很大的經濟損失和社會影響，因此高速鐵路橋梁一方面要盡量減少維修，另一方面要便于日常檢查和維修。

二、樁基基礎的施工準備

1.樁基基礎的施工環境。場地位于旱地時，清除現場雜物，硬化場地。場地位于淺水時，采用筑島法（引橋），場地位于深水時，采用鋼管樁施工平臺法（主橋）。平臺必須平整，聯結牢固。

2.樁基基礎樁位測定。在平整好的場地上測定樁位，用方木樁準確標識各樁位的中心及標高，同時埋設護樁，護樁埋設方法，在樁中心向外大干樁徑50cm均勻分布三個并量出距離，護樁頂要與地面相平并用砂漿固定牢固，做出明顯標記。深水樁基的定位由鋼護筒定位架固定。

3.樁基基礎的護簡。護筒一般采用鋼護筒，水上主墩鋼護筒采用12m m厚鋼板卷制在頂和底部用12m m鋼板加固，直徑2.5m的鋼護筒用14ram厚鋼板卷制，其余則用10m m厚鋼板卷制。護筒內徑大干鉆頭直徑20～40cm，護筒高視土質而定，最小不小于2m。安置時，護筒頂高出地面30cm以上，高出最高施工水位或地下水位1.5～2.0m。旱墩護簡周圍50cm范圍內粘土夯實，深度至護筒底。并用穩定護筒內水頭的措施。護筒的埋設位置必須保證其中心與樁位中心的偏差不超過50m m。并應注意兩節護筒的連接質量，護筒埋深為2～4m，水上主墩護筒應沉入局部沖刷線以下不小于1.0～1.5m。

4.樁基基礎的鉆孔泥漿。在開鉆前，應選擇和備足良好的造漿粘土或膨潤土，科學選料配制，泥漿比重1.1-1.2，泥漿粘度一般地層16～22Pa·s。含沙率必須小于2%。鉆孔時泥漿需要不斷的循環和凈化，故在施工前應對泥漿的循環和凈化作適當布置，設置好制漿池、儲漿池、沉淀池，并用循環槽連接。廢棄泥漿根據現場情況在橋旁設置儲漿池，作為廢棄泥漿的傾倒場地。

三、樁基基礎鉆孔的施工

鉆孔前，按施工設計所提供的地質、水文資料繪制地質剖面圖，掛在鉆臺上。針對不同地質層選用適當的鉆機和泥漿比重，并做鉆孔標示牌，內容包括墩臺號、樁位、應鉆孔深、鉆機型號、負責人等。初次鉆孔時進尺適當控制，采用慢速鉆進，沖擊鉆用小沖程，正反循環鉆應采用減壓鉆進，孔底承受的鉆壓不超過鉆具重力之和（扣除浮力）的80%。并經常檢查放置鉆機的起吊滑輪線、鉆頭（鉆桿）和鉆孔中心三者是否在同一鉛垂線上，使初成孔豎直、圓順，防止孔位偏心、孔。口坍塌。正常鉆進后，沖擊鉆采用4-5m中、大沖程。但最大沖程不超過6m，正反循環鉆則待導向部位或鉆頭全部進入地層后方可加速鉆進。

施工中應經常檢查鉆頭轉動裝置是否被鉆碴卡住，鉆進時常低錘勤擊，沖擊鉆鋼絲繩松繩不得過大，以免造成斜孔、卡鉆、坍孔、漏漿等故障，且鋼絲繩松繩不得過小以免造成打空錘，影響進尺。鉆孔作業必須連續進行，不得中斷。因特殊情況必須停鉆時，孔口應加保護蓋。用5cm厚木板或3m m花紋鋼制作）并嚴禁鉆頭留在孔內，以防埋鉆。經常檢查泥漿的各項指標，包括泥漿比重、稠度、含砂率、酸堿度等，并根據地質情況及時調整。

當鉆孔深度達到設計要求時，應對孔深、孔徑、孔位和孔形等進行檢查，測繩應經常校正刻度，避免超鉆、或鉆孔深度不夠，檢孔器鋼筋外圈直徑應大干鋼筋籠外圈直徑l 0cm，且不得大于鉆頭直徑，確認滿足設計要求后，立即填寫終孔檢查證，并經駐地監理工程師認可，方可進行孔底清理和灌注水下混凝土的準備工作。

四、高速鐵路橋梁樁基檢測方法

1.鉆芯檢測法。鉆芯檢測法屬于局部破損檢測法，它是按規定的抽檢比例進行檢測，或對樁質量有疑問時采用，通過檢測可判斷樁身的完整性、混凝土強度、樁長、樁底沉渣厚度及持力層性狀能否滿足設計及規范要求。鉆芯取樣是鉆芯法檢測中的重要環節，其質量好壞直接關系到整個樁基質量評價的準確性。

2.靜載荷實驗法。單樁豎向承載力的確定在樁基工程中特別重要。靜載荷實驗法在檢測單樁豎向承載力時雖然是最原始的但也是最可靠的方法。在樁頂施加荷載，了解荷載施加過程中，樁土間的作用，通過得到P-S曲線的特征確定承載力，判別樁基的施工質量。

3.低應變動測法。低應變動測法是使用小錘敲擊樁頂，通過粘接在樁頂的傳感器接收來自樁中的應力波信號，采用應力波理論來研究樁土體系的動態響應，反演分析實測速度信號、頻率信號，從而獲得樁的完整性。該方法檢測簡便，且檢測速度較快，但如何獲取好的波形，如何較好地分析樁身完整性是檢測工作的關鍵。

4.高應變動力檢測法。高應變動力法測試技術于20世紀80年代由美國引入我國，近年來該技術得到了廣泛的應用和發展。它是通過在樁頂量測被激發的阻力產生的應力波和速度波來確定承載力的。

5.超聲波檢測法。超聲波檢測法是通過測定超聲波在混凝土中傳播過程中的聲速、波幅、頻率、聲時等聲學參數，而反映混凝土的質量。對于組成材料相同且配合比一定的構件，其內部越致密，孔隙率越低，則聲波波速越高，波幅越大，頻率越高，強度也越高。

6.低應變發射波檢測法。應力放射波法是以應力波在樁身中的傳播反射特征為理論基礎的一種方法。該方法把樁假定為連續彈性的一維截面勻質桿件，并且不考慮樁周土體對沿樁身傳播應力波的影響。當在樁頂施加一瞬態錘擊振力，將在樁內激發應力波，由于樁與樁周土體之間的波阻抗差異懸殊，應力波大部分能量將在樁內傳播，當L（波長）〉〉D（樁徑），應力波波長λ〉〉D時，樁可以看作一維桿件，應力波在樁內傳播可以采用一維桿波動方程計算。垂直入射的應力波在樁內傳播過程中，當樁內存在有波阻抗差異界面時，將產生反射波和透射波，反射波將沿樁身反向傳播到樁頂，而透射波繼續向下傳播。樁身的缺陷、樁底均可以根據反射波的相位、振幅、頻率特性，輔以地層資料、施工記錄以及實踐分析經驗，對其性質做出確切的判斷。