公路樁基施工及質量控制探討

陸文龍 陳士高

1. 紹興市柯橋區建設集團有限公司 浙江 紹興 312000

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樁基質量的好壞直接關系到橋梁的安全和施工的質量。其主要原因是承重橋梁的樁基，同時也包括了過往車輛的荷載。在橋梁施工后，由于地基是埋在地下的，因此樁基的質量會對整個結構的安全和穩定性產生很大的影響。樁基是橋梁的基礎，如果地基不夠穩固，那么整個公路都會受到威脅。所以，要強化對路面橋梁樁基施工質量監督管理，以提升樁基施工管理水平。

1 公路橋梁樁基的定義

橋梁樁基，一般是指橋梁的底部結構以及地基所接觸的部位，稱為基礎，也是橋基的最下層。樁基通常是在使用時直接作用于巖層或地面，其頂部連接著整個橋或者橋墩，整個結構被稱為基礎。所以說，基礎工程的好壞，不僅關系到大橋能否安全運營，而且對全橋乃至整個橋梁工程也有著重大影響。橋墩的作用是利用其自身的特點，承受上部結構的各種荷載，并把自身的重量轉移到地基上。從這一點可以看出，在全橋的建設中，樁基的作用與地位是至關重要的。地基與地基應具有足夠的強度、剛度、穩定性，以確保其結構的絕對安全和正常運行，不允許水平位移過大，沉降不均勻[1]。

2 公路橋梁樁基施工的特征

（1）復雜性。樁基的施工工作量非常大，通常一個項目要打數十上百根樁基，并且工期相對較長，樁基的建設周期也較長，有些任務也需要限時完成。

（2）多樣性。道路和橋梁的樁基施工有多種類型。不同類型的樁基礎，其施工技術和方法也不盡相同。對樁基工程進行系統科學的調查、技術交底、確定施工程序的適用范圍及存在的問題，并對影響因素進行全面的分析，確定施工后期線路。

（3）重要性。由于在橋梁的建設中，樁基關系到橋梁的承載能力和使用年限。若工程質量差，不僅會造成結構損傷，而且會降低其使用年限，還會造成重大的破壞，對公眾的生命財產造成威脅。在橋梁建設過程中，應加強對橋梁基礎的建設，以保證工程的質量和規范的實施。

3 公路橋梁樁基施工出現的弊端與形成原因

3.1 鋼筋籠偏位方面

第一，鋼筋籠的長度未按施工要求加工，鋼筋籠在運輸過程中，若不做好保護措施，可能會發生變形，影響安裝。當將鋼筋籠插入孔洞時，也會造成鋼筋籠的變形；第二，在澆注混凝土時，如果不能對鋼筋籠底部的間距進行有效的控制，將會引起鋼筋籠的上浮，造成鋼筋籠的偏移；第三，在豎向吊裝鋼筋籠時，未按有關規定操作，或插入孔中保護層厚度未達到標準。同時還會引起鋼筋籠的偏移。此外，由于鉆孔中的沉淀未得到有效的處理，造成安裝過程中的偏斜；第四，未按規范灌漿，管道埋入深度過大，造成鋼筋籠與混凝土間出現不同程度的裹力，致使鋼筋籠出現上浮。

3.2 縮頸和斜孔方面

鉆孔完畢后，需要安裝鋼筋籠。由于鋼筋籠是在附近鋼筋加工場地上事先進行加工的，因此，在鉆孔過程中，若出現了傾斜的孔洞，將會使鋼筋籠在安裝過程中受阻，可以用檢孔器對樁孔的豎直度和樁徑提前進行檢查，保障后期階段的順利作業。其次，盡管在進行鉆孔之前必須進行詳細的現場勘察，但是由于地層條件的復雜，存在一定的誤差。對鉆孔產生了一定的影響。孔眼的深度越大，孔壁的穩定性越差，越易出現崩塌現象；而在鉆孔過程中，由于孔眼的偏移，會對以后的鉆孔工作帶來很大的難度。所以，要確保鉆孔的施工質量和施工速度。首先，必須進行嚴格的管制。在土體所受力不均勻時，巖層的強度變化會對鉆孔的鉆孔速率有很大的影響。當巖土應力分布不均衡時，可能出現傾斜鉆孔等風險。若在工程期間發生此類事故，應立即進行處理，盡量減小對工程的影響。

3.3 卡、埋管現象

為了確保整個混凝土在澆筑過程中的順利進行，必須嚴格控制配合比。在施工過程中，要保證每一個環節都符合要求，這樣才能確保工程質量和進度。如果混凝土整個和易性不能滿足規范要求和施工需要，將可能導致發生堵管、樁基砼質量不合格、甚至斷樁等情況。在選擇塞球的直徑時，也需要注意導管的匹配。如果兩個直徑差很小，很容易卡住。致使埋管現象出現的因素主要受人為管控。埋深因導管內部與管道外樁孔處的水泥上表面高度差異較大，會造成灌漿困難和管道外側的混凝土摻有雜質。由于管道的埋入深度太低，埋深太小，砼會和泥漿摻雜到一起，形成斷樁。

3.4 塌孔方面

孔洞坍塌的主要成因有以下四大層面:第一，由于未按規定鉆孔作業，鉆孔用泥漿比重太小，黏度不夠，孔壁泥皮厚度和強度不夠，孔內外水頭差小，孔內泥漿水頭不穩定；第二，鉆孔施工期間的持續降雨導致孔口套管下方土層軟變形；第三，在鉆孔作業中，由于在孔眼形成的中途階段，施工安排不緊密，注漿時間不夠長，進給速率沒有按不同的地層條件進行適當的調整。第四，在加水過程中，如果孔內泥漿水位和泥漿稠度控制不好，孔洞就很容易發生塌陷[2]。

4 提高公路樁基施工質量控制的有效途徑

4.1 準備階段的控制要點

第一，準備好施工需要的施工物料;包括擬建公路橋梁工程的基本地質狀況和所需水位等地質資料、主要施工機具和相關配套設施的基本性能數據。第二，在樁基施工前應認真落實工程質量管理與控制方法，并做好如下工作:在樁基施工計劃中應確定樁位置、施工順序、臨時設備數量和地點，編制有關機具和原物料的供給計劃，編制勞力安排計劃和施工作業規劃，并做好季節性工程應對預防措施，以保證工程的順利完成。

4.2 鉆孔施工技術要點

（1）泥漿的制備。制造泥漿之前需要提前制備適量的優質膨潤土。鉆孔時，應控制泥漿自身比重。在粘土層中實施鉆孔時，應使用清水制成泥漿，用于護壁。當鉆頭到達砂層時，泥漿的自身比重以及黏度，應適當增大。確保泥漿能夠在一定時間內循環，避免泥漿滲漏或者沉淀，失去一定的護壁效果。（2）泥漿循環系統。主要包括過濾系統和沉淀系統，其中沉淀系統由過濾器和反洗水回收罐組成，反洗水經處理后再回用。（3）套管結構。首先，在施工現場測量管線，然后鋪設護筒，埋深到規定的深度并壓實，然后恢復護筒，通過復測確定護筒的偏差，并在防護罩和護筒的交點處進行標記。（4）環境檢查。在鉆孔前，應仔細勘察周邊工程的情況，并依據有關的地質數據作好相應的準備工作。要進一步完善施工的機構，強化施工的安全管理，特別是在施工條件較為復雜、有較為健全和可靠的安全保障的情況下，為后期的樁基施工打下堅實的基礎[3]。

回轉式鉆頭的選擇是鉆孔的關鍵，特別是在高強度的花崗巖體中，鉆孔的選擇更是關鍵。為了保證鉆進速度、成樁質量及降低施工成本，建議采用圓柱形鉆頭。對各種型號鉆頭進行了比較分析，推薦使用普通型鉆頭。在巖層風化的過程中，圓柱形鉆孔宜配備雙層底螺旋鉆桿及截齒直螺線鉆孔。在鉆孔過程中，必須定期檢查鉆孔磨損芯，以保證垂直鉆孔，并最大限度地提高鉆孔的最終垂直率。為確保沖擊震動不影響相鄰孔壁和混凝土的凝結過程，隔樁跳打，減少對已成樁基的影響。在鉆孔時要先預備好適量的泥漿，而且在鉆孔過程中，要注意及時制漿、補漿。在此階段中，應嚴格檢測泥漿的各種指標。特別是在鉆孔過程中，一旦出現重大地質改變，要及時跟設計和地質代表反映，現場動態設計調整泥漿相關技術指標，全面考慮可能會對周圍建筑物產生破壞的各種因素。

4.3 鋼筋籠安裝及制作設計的質量控制

鋼筋籠的施工應嚴格按照有關設計要求進行，分散制造鋼結構籠，應遵守以下質量控制舉措：

（1）制作設計方面

第一，嚴格把關鋼筋籠材料，確保鋼筋籠質量合格;嚴格保證焊條質量，檢查焊桿的種類和性能，選擇合適等級的焊條進行鋼筋籠焊接；

第二，要根據工程設計規定進行設計，采用鋼筋定位支架保證鋼筋定位的等角。在進行鋼筋籠的安裝時，必須對樁基孔道進行嚴密的檢驗，以保證不出現坍塌，并將其置于其上；

第三，安裝應平穩、緩慢，避免鋼筋籠碰撞變形，標準制定后，應合理地控制鋼筋籠的高度，并與鋼筋固定，避免浮動。

（2）安裝方面

第一，在安裝鋼筋籠過程中 ，孔中心一定要與鋼筋籠中心完全對準。第二，鋼筋籠安裝時要防止其產生偏斜和扭曲[5]。因為這對樁基礎施工是非常重要的。如果護筒的實際偏差大于2cm，則應使用鋼筋通過限位使鋼筋籠的頂部中心與樁孔的中心位置很好地對應。

第二，在鋼筋籠安裝的過程中，要嚴格對管線進行全面檢查，發現問題及時處理，避免發生漏檢或誤判現象，確保數據精準性。在放線時盡量采用直線型敷設方式。聲測管中應該及時灌注清液，但嚴禁摻入水泥砂漿，不然就會影響到檢測結果，而且最終檢測結果也不真實。

第三，通過精準控制引籠直徑的實際尺寸，能夠合理的計算鋼筋直徑籠頂的實際標高，符合工程的特殊要求以及有關標準的要求。安裝鋼筋籠之前，應先測量樁孔深度兩次，并與最終鉆孔深度進行全面比較，初步判斷樁孔底部沉淀物的實際沉降速率，為選擇合適、有效的清孔方法提供基礎。

4.4 混凝土澆筑施工質量控制

施工單位必須要嚴格地依據國家有關法規對鉆孔灌注樁工程實施嚴格管理和監控，以確保其工程質量達到規范標準。同時，砼澆筑前應對孔底沉渣厚度、清孔質量、泥漿砂率進行檢查，嚴禁出現塌孔和浮渣。如有滲水，應及時停水處理。如果沒有太多的水，它可以被排干和壓制成混凝土。末端應保持在孔底部2m以內。如水量過大，或積水困難時，可采取管道水下法施工，控制卵石和骨料的粒度，并嚴格把控合適材料與混凝土的配比[4]。水下混凝土的強度應該按照超過設計強度的級別來設置，其塌落度通常為160-220mm。灌注樁的實際標高不能低于設計值，通常為0.5-1.0m，以保證其強度。在接樁之前，應先將剩余的樁體全部鑿掉，使樁端不能有松動的巖層。同時水泥的拌和質量也要控制好，以提高混凝土的均勻性、流動性，攪拌時間控制在1.5分鐘以上。在灌注時必須嚴格按照設計規定作業，提高灌注樁的密實性、硬度和耐久性，并嚴格控制混凝土用量。灌注時，應注意材料的坍落度損失。若有偏離施工標準的狀況，應該進行調節，避免不平衡的物料流入孔中，調節鋼樁混凝土標高，樁身的實測高度要高于設計標準，并預留出作為測試用的樁。就水泥砼的實際強度而言，不同強度等級、不同配合比的混凝土，應當在現場或現場進行抽樣，并單獨進行試驗。在澆注普通體積結構（如基礎或者墩臺）過程中，各構件的自身構造必須設置兩組。對于大型體積結構，在持續澆注過程中，每個作業班80-200m要做兩組。每根鉆孔柱要求制作2組以上的樣品；在樁身實際長度達20m以上時，可制取3個以上的樣品；如果樁實際直徑較大，需要較長的灌漿周期，可制作4組以上的樣品。另外，在砼施工過程中，指派專門技術人員密切觀測和管理砼塌落量，監督材料的使用和操作，確保混凝土按照技術要求和施工規定實施澆筑。

4.5 樁基檢測與分析

在施工結束后應當對整個項目進行全面細致的驗收，確保樁基施工質量達到標準。若有不符合設計要求的現象，應對其原因進行深入分析，提出合理解決方案。如果發現樁體施工不足，應及時對混凝土進行檢測和應變矯正，并結合施工實際情況進行豎向靜載試驗。目前，施工現場通過超聲波檢測技術對樁基是否存在病變部位實施檢驗比較多。由于聲波脈沖在有瑕疵的交界面上的反射與折射，使波形產生了各種形狀的變化，且因傳輸通路或在界面上發生了波形畸變，因而波形失真的接收傳感器的出現是有差別的。因此，將所述接收的波形重疊在同一或不同的相位上。結果表明，當超聲波信號在發射時出現故障時，其接收信號會發生失真，因而，信號失真度可以用來判定故障的嚴重程度[5]。

4.6 提升施工人員綜合素質

在樁基工程中，施工人員是主要的參與者，其自身素質的高低將對樁基礎的施工質量產生重要影響。當前，要進一步提高他們的專業技術能力，進行合理的訓練，使他們的專業技術能力得到進一步的提高。培訓的重點是安全責任意識和專業技術培訓。這一訓練模式是基于技術交流、經驗探討、精英人員的協助與輔導。其目標在于激發員工的工作熱情，提升其業務技能。所以，在施工初期，要做好細致的規劃，并嚴格地實施，強化組織和制度建設。另外，要建立一個專業的保安與責任教育體系，增強員工的安全意識與責任心。通過宣傳施工現場相關安全知識，分析有關安全事故，能有效地調動作業人員的工作熱情，增強作業人員的工作積極性。

5 結論

總而言之，樁基在整個橋梁中占有舉足輕重的地位。目前，我國傳統的橋梁樁基施工質量管理方法已不能適應現代社會的要求。由于我國公路橋梁樁基施工的質量管理問題越來越受到重視，因此越來越多的學者開始重視樁基施工過程中出現的質量管理問題。另外，現階段對樁基施工現場的作業人員提出了更高的要求，從而使整個樁基施工質量得到更好的保障。