淺談橋梁基礎施工中常見問題及解決要點

文/鐘志強 中鐵五局四公司 廣東韶關 512031

淺談橋梁基礎施工中常見問題及解決要點

文/鐘志強 中鐵五局四公司 廣東韶關 512031

橋梁是交通運輸行業的重要基礎性建設，是確保人員流動、交通運輸的必要保證，橋梁工程的建設質量直接決定著橋梁的使用體驗和使用壽命。而橋梁基礎作為橋梁工程的重要組成部分，它的施工質量則直接關系到整個橋梁的質量，因此如何解決橋梁基礎施工過程中出現的問題，也是保證橋梁工程質量的關鍵。本文以蒙華鐵路橫澗河特大橋基礎施工為例進行闡述。

橋梁基礎；常見問題；解決要點

橫澗河特大橋全長928.43米，設計為27 墩2臺，其中14-15號墩跨越橫澗河，河床寬約50米，最大墩高51米。橋梁下部結構采用明挖擴大基礎或鉆孔灌注樁+承臺基礎，橋墩采用圓端形橋墩，橋臺采用埋入式或矩形空心橋臺，上部結構采用1-32米簡支T梁。全橋設計共有擴大基礎3個，鉆孔灌注樁280根。

1、鉆孔樁施工常見問題及解決要點

1.1鉆孔樁擴孔和縮孔

在地下水流速大、土層松軟或鉆頭擺幅過大，都容易發生擴孔現象，發生擴孔時一般都伴隨著局部塌孔的發生。如果是因為只是孔內局部塌孔而導致擴孔，而樁長仍能滿足設計要求可直接進行灌注，只是出現混凝土超量的情況。若因擴孔后導致孔壁坍塌不能鉆進，則按塌孔事故進行處理。

縮孔是因為孔徑的縮小不能滿足設計要求，現場主要體現在鉆機鉆進時出現卡鉆、導致鉆頭無法提起而發生異響。主要產生原因有：一是鉆頭在鉆進過程中遇堅硬地層磨損過大，現場未及時補焊，導致成孔樁徑偏小；二是鉆進地層中的地質原因，地下軟土遇水膨脹導致孔徑縮小。所以在鉆孔過程中，一是要經常檢查鉆頭的尺寸，發現鉆頭尺寸變小時要進行補焊，二是選用的泥漿護壁要能保水，不宜選用失水率大的泥漿，鉆進過程要低速重復鉆進；或者開動鉆機對縮孔部位進行掃孔以達到擴大樁徑的目的，直到符合設計樁徑為止。對發生縮孔的孔樁，吊放鋼筋籠完成后要及時進行水下混凝土灌注，以防樁身回縮塌孔或出現露筋現象。

1.2鉆孔樁孔斜

孔斜是指在橋梁基礎鉆孔的過程中，實際的空間位置偏離設計空間位置，即偏離設計軸線，稱之為孔斜。孔斜問題的出現一般由以下三個原因導致：一是施工所在地區地質條件的原因，孔位如果位于軟硬交界或巖石傾斜處則容易導致鉆頭受力的不均勻，發生偏移，導致成孔后在孔洞內不能形成一條垂直的直線。二是鉆桿的磨耗或變形過大的原因，鉆桿的彎曲變形都會導致現場鉆孔孔斜現象的發生。三是在施工中遇到硬度較高的探頭石等原因。

目前鉆孔施工過程中，針對孔斜問題的預防措施主要為：①鉆機就位時，將底座基礎進行夯實和平整，卷揚機滑輪邊緣、鉆桿固定的卡孔和護筒中心位置處在同一條垂線上，并在鉆進過程中要經常進行檢查和校正，確保鉆桿垂直；②因為鉆桿長度較大，鉆進時底部受力會使上部發生較大的搖動，可以在鉆機上設置限位裝置對鉆桿進行控制，使鉆桿能夠減少擺動以保證鉆頭的中心位置準確；③對鉆桿的接頭要定期檢查，當發現鉆桿變形時，可用千斤頂及時進行校正。

1.3鉆孔樁出現“梅花孔”

鉆機在鉆進過程中，所形成的孔不能成圓形，稱作“梅花孔”。產生“梅花孔”的主要原因有四：一是鉆機轉向裝置失效，以致沖頭不能轉動，只能在同一位置反復上下沖擊；二是泥漿比重和粘度偏高，沖擊中鉆頭的轉動阻力過大，鉆頭難以轉動；三是鉆孔時時鋼絲繩過松或鉆頭提升高度不足導致沖程過小，沖擊位置不能隨時發生變化；四是地層有軟硬不均現象，如孔底孤石的存在，會造成孔壁局部有凹凸現象，形成“梅花孔”。

預防“梅花孔”常用的做法有：一是經常檢查轉向裝置的靈活性，發現問題時及時進行維修或更換失效的轉向裝置；二是采用質量好的泥漿，并根據進尺情況及時清渣；三是用“高低搭配”的沖程來進行鉆進，通過高、低沖程的反復沖擊來達到修孔的目的；四是采用上述方法無效時，用片石夾粘土將孔及時進行回填，重新鉆孔。

1.4鉆進過程中卡鉆

鉆孔樁施工時，發生卡鉆的原因主要有：一是鉆頭鉆進至狹小空間時被卡；二是沖頭磨損過大導致縮孔，而經補焊的鉆頭增大后再行沖擊，都會發生卡鉆；三是孔內不大的孤石未能被沖碎，卡住鉆頭；四是孔口落石或其它堅硬性物件，鉆頭被卡；五是在粘土層中鉆進時提鉆過高，泥漿質量不達標，鉆頭被吸住；六是鋼絲繩過于松弛，鉆頭傾倒在孔壁處被卡。

卡鉆的常用處理方法：①因為上述“梅花孔”原因發生卡鉆時，若鉆頭還有向下的空間，可將鉆頭向下轉動并提起鉆頭。②如在卡鉆時強提會造成塌孔和埋鉆；③采用大鋼絲繩和打撈鉤或打撈繩放進孔內進行打撈；④打撈時應進行攪拌防止泥漿沉淀造成鉆頭被埋；⑤用小鉆頭、掏渣筒等對卡鉆位置進行沖擊，以擠走卡鉆石塊來將鉆頭取出；⑥用高壓水管或壓縮空氣對卡鉆位置進行沖射，松動卡點后再行提出；⑦根據卡鉆情況自制工具撥正頂住孔壁的鉆頭；⑧采用水下爆破法進行提鉆。

1.5坍孔

不論在鉆進中和成孔后都可能發生坍孔，坍孔發生的現象是孔內水位突降，孔內有氣泡外冒，出渣量變大而進尺明顯變慢或不進尺等。

坍孔的主要原因有：①泥漿不符合規范要求，護壁效果差；②由于清孔過度或出渣后未及時補漿，經過強透水地層時因為孔內水的流失過大等而造成孔內水頭高度過低；③護筒埋置過淺，底部漏水或孔口附近地面被水泡弱后發生坍塌，鉆機置于護筒上，鉆進時發生振動使導致孔口坍塌；④在軟弱地層中高速過快；⑤鉆進時鉆頭速度過快，形成空轉；⑥清孔時清孔水管直接對沖孔壁、清孔過度或過程停頓時間過長；⑦鋼筋籠吊入時不豎直，造成碰撞孔壁形成坍孔。

坍孔的預防和處理措施有：①在透水性地層中鉆進時，應低速鉆進，選用比重較大、粘度或膠體率較高的泥漿以加強護壁效果；②坍孔發生后，應將護筒直接拔出并經重新埋設后再行鉆進；③孔內發生坍孔后，應迅速查明坍孔的具體位置，并用砂和粘土進行回填后重新鉆進；④清孔后發現泥漿太稀后應及時進行補漿，同時保證孔內的水頭高度；⑤現場吊入鋼筋籠時要進行對中，朝孔位中心垂直放入，以防止掛碰孔壁。

1.6樁基斷裂

一般而言，橋梁基礎樁基斷裂的原因有以下幾種：首批混凝土封底失敗、供料和設備故障使灌注停工、灌注過程中導管撥空掉管、塌孔，導致灌注過程中混凝土上升困難，孔口不翻漿、灌注高度不足。

為預防橋梁基礎施工時樁基斷裂，在施工前必須要做到以下幾點：①根據孔徑、導管離孔底高度等認真計算首盤砼數量；②配合比選用合理，和易性滿足現場需要；③做好灌樁前準備工作，有些設備如吊車等要求現場備用；④制定應急措施并進行演練；⑤對導管埋深，要勤測勤算，傾于保守；⑥過程中拆管后要認真仔細連接導管接頭，導管埋深過大時要及時進行拆管；⑦要加強測量砼面的高度；⑧樁頭要適當超灌，一般不得小于60厘米。

1.7鉆孔漏漿

導致鉆孔漏漿的原因主要有：①透水地層且地下水較豐富時，泥漿直接流向孔壁外造成損失；②護筒埋置深度不夠，四周未用粘土進行回填夯實，護筒底部跑漿；③護筒自身制作質量差，接縫不嚴實導致漏漿；④孔內水壓力過大，壓迫泥漿外滲。

鉆孔漏漿的常用處理辦法如下兩點：①凡屬于透水性強的地層中采用回轉鉆機應使用濃度大或質量好的泥漿進行鉆孔；②由于護筒埋設不當造成漏漿的，應按規范對護筒重新進行埋設。

2、承臺施工常見問題及解決要點

從經濟方面考慮，承臺采用的混凝土標號不高。混凝土一次澆筑方量較大或混凝土結構最小尺寸在2米及以上，且對混凝土的澆筑需要考慮溫度控制措施的混凝土為大體積混凝土，本橋承臺滿足上述條件，由此界定為大體積混凝土。由于大體積混凝土水化熱聚集于結構內部難于散失，就會使混凝土的內外溫差過大，混凝土表面受拉破壞而產生裂紋，因此解決好大體積混凝土的施工是承臺施工的關鍵。

2.1原材料選擇合理，對混凝土配合比進行優化

在滿足結構強度的前堤下，盡可能采用如礦碴硅酸鹽水泥等較低水化熱的水泥，以降低混凝土的水化熱；在設計配合比時改善骨料的級配，摻加Ⅰ級粉煤灰和外加劑。Ⅰ級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%以內，由于粉煤灰含量太大影響混凝土早期強度增長速度，含量太小則混凝土的水化熱較大，通過這些措施，就能在保證混凝土強度的同時，將水泥用量和水化熱盡可能降低。

2.2 在承臺內埋設冷卻水管

在承臺混凝土內埋設冷卻水管，通過冷卻水管內水的循環流動，將承臺混凝土內水化過程中產生的多余熱量帶出，以降低混凝土結構內的溫度，使內外溫差得到有效減少。當混凝土表面的溫度與內部的溫度之差大于15℃時，應啟動循環水進行降溫。冷卻水管布設后須進行檢查，砼澆筑前進行試運行，以檢驗管路是否有滲漏。

2.3 分層澆筑，減小澆筑層厚度，促進混凝土熱量散熱

分層澆筑厚度控制在 30-50厘米間，并保證混凝土澆筑過程的連續，已澆注下層混凝土初凝之前，就要進行上層的混凝土澆筑，否則要按施工縫進行處理。

2.4采取措施降低混凝土入模溫度

混凝土的內部溫度主要是由水泥水化反應過程產生的溫度、 入模溫度和結構自身的散熱產生的溫降等多種溫度的積累產生， 因此，最大限度的采取措施降低混凝土的入模溫度對降低混凝土內部溫度有很大的作用。常規做法為：混凝土原材料要采取遮蓋措施，以防止日曬升溫，條件允許時采用冷卻水拌制混凝土，以降低混凝土的出廠和入模溫度。

2.5 加強混凝土養護

為了防止養生不到位造成混凝土表面干縮裂縫，混凝土表面終凝后覆蓋土工布等保濕材料進行養生，保持表面潮濕；同時加強與氣象部門聯系，如遇氣溫突變應做好保溫措施。

結語：

鉆孔樁問題和大體積砼裂紋是在橋梁基礎施工中經常碰到的現象，這些問題不僅會影響到橋梁結構的使用功能和壽命，也會直接影響橋梁的承載能力甚至會釀成質量事故，因此要對所出現的問題進行認真研究、不斷總結提升，采用科學合理的方法進行有針對性的處理，并在施工中采取合理有效的辦法來預防這些問題的出現，以優質高效的建設好橋梁工程。

［1］曲忠義.路橋工程施工中幾種常見的路橋施工技術研究［J］.建筑工程技術與設計，2015，23（12）：34--35

［2］張志輝.路橋施工工程中鉆孔灌注樁施工技術分析［J］.技術與市場，2015.

［3］龍勝.大體積橋墩素混凝土施工溫度裂縫分析與控制［J］.貴州鐵道，2007.