公路桥梁桩基施工技术要点

时间：2024-05-18

伏永祥

(甘肃交通职业技术学院甘肃兰州 730207)

在对公路桥梁桩基施工的过程中，运用的施工技术较多，能够进一步保证公路桥梁的建设质量和使用安全。随着交通流量的不断增大，公路桥梁受到的压力也越来越大，特别是桩基，对其承载能力提出了更高的要求。对此，应该加强对公路桥梁桩基施工技术要点的研究，明确施工过程中容易出现的问题，合理应用施工技术来解决这些问题，提升公路桥梁的稳定性。对此，文章主要分析公路桥梁桩基施工中容易出现的问题，探究公路桥梁桩基施工前准备工作与施工技术要点。

1 公路桥梁桩基施工中容易出现的问题

1.1 斜孔

在公路桥梁桩基施工的过程中，若钢筋笼无法正常、顺利地下放到孔中，表明出现了孔斜故障问题。这种问题不仅会对施工造成影响，还会产生人力、物力等资源的浪费，造成一定的经济损失[1]。导致斜孔故障问题的原因进行分析，发现主要有以下几个方面：（1）地质下层有坚硬的孤石，会对钻孔施工造成影响，出现钻孔偏斜的情况；（2）地质层交界位置存在卵石层，在钻头钻入时就出现偏斜情况，无法垂直钻孔，导致后续出现孔斜故障；（3）钻孔时机械设备的底座未加强稳固，在钻孔时出现机械设备倾斜的情况，导致钻头偏斜，后续出现孔斜故障；（4）钻具自身存在质量问题，钻头位置偏斜，导致后期钻孔时出现孔斜故障。

1.2 塌孔

在公路桥梁桩基施工过程中，塌孔故障是比较常见的问题之一。引发该问题的原因较多，主要表现在以下几个方面：（1）钻头施工缺乏规范性，一般施工过程中要求钻头的下降和上升幅度符合标准和要求，若幅度过大就容易出现塌孔的情况；（2）护筒的填埋深度未达到施工设计要求的深度，而且回填土缺乏密实性，未达到施工标准，这些问题都会导致塌孔的出现；（3）孔壁的受压状况会影响泥浆的水位，若水位较低，孔壁的受压就会降低，容易出现塌孔的情况；（4）假如泥浆的黏度不符合工程施工的标准和要求，泥皮的护壁性会降低，无法支撑孔洞；（5）若钻孔的砂层比较松软，会导致内部土层气体增加，也会出现塌孔情况[2]。

1.3 钢筋笼偏位

任何工程的建设都离不开施工图纸，公路桥梁的桩基施工也不例外，施工的任何环节都是按照施工图纸的内容进行。在钢筋笼制作和下放环节，都需要按照图纸进行实施，否则将会出现钢筋笼偏位的情况。在钢筋笼制作的过程中，会在其周围放置浇筑好的混凝土垫块，保证垫块均匀且对称，这样能够保证钢筋笼保持圆形构造，起到钢筋笼保护作用。同时，施工人员还会在钢筋笼顶层位置进行焊接工作，保证钢筋笼更加稳定和牢固，若未按照这些要求进行，就会降低钢筋笼的稳定性，出现偏位的情况[3]。

1.4 掉钻

掉钻出现的原因包含两个方面：一是在公路桥梁桩基施工的过程中，对岩层中实施钻进工作时，若钻杆接头滑丝，包括两根钻杆在内，钻头也会掉进孔中，在处理的过程中应用专用的打捞设备，并将其插入钻杆中，将钻头提到孔口外部；二是在实施钻进工作的过程中，出现钻机剧烈震动的情况，提起钻头后发现两把滚刀掉落到孔中，可以用电磁铁将其吸出[4]。

2 公路桥梁桩基施工技术要点

2.1 钻孔施工技术

钻孔作为公路桥梁桩基施工中的基础工作内容，是保证工程建设质量的根本要求。在钻孔的过程中，应该确保孔洞和桩基处于同一个中心点，而且误差不超过5 m，孔径设置尺寸要尽可能大于桩基的实际尺寸，这样能够保证孔洞满足施工要求，而且保持竖直、均匀的状态。通常在公路桥梁桩基施工采用的钻孔施工技术主要是反循环钻孔成技术，用于砂土、砂砾、淤泥黏土、填土等施工中，尤其是有地下水的土层和非自重湿陷性的黄土层施工中。在进行钻孔的过程中，一般针对硬岩层使用的钻头为滚轮式，针对软土层使用的钻头为圆锥式。在应用反循环钻成孔技术的过程中，一般在桩顶位置敷设护筒，并且护筒的直径要超过桩孔直径的15%，并要求地下自然水位比护筒中的水位低2 m，以此将孔壁水压力始终控制在0.02 MPa 以上，这样也能判断孔壁是否存在坍塌的可能，确保套管完整。在钻孔的过程中，可以应用具有旋转功能的钻头破碎岩土，进而将冲洗液灌注到孔壁、钻杆之间的环状空间中，促使其流到孔底能够冷却钻头[5]。

2.2 清孔施工技术

在完成钻孔工作之后，需要结合工程方案和设计要求，对孔底的成渣进行清理，具体可以采用换浆法进行清孔施工如图1所示，具体操作如下。

图1 换浆法清孔技术示意图

第一，在钻孔的过程中，钻到设计深度的位置时，停钻后应立即拆除钻杆，并将检孔器下入到孔洞内，检测孔深是否满足设计要求，进而就可以对孔底的沉渣进行清除。在应用换浆法清孔的过程中，假如泥浆的浓度超过1.1 g/m3，就需要停止换浆。

第二，综合考虑公路桥梁的桩基类型，若为嵌岩桩，为了保证桩基自身混凝土和孔底岩石层之间有黏结，就需要在钢筋笼下放之后实施第二次清孔操作。

第三，在混凝土灌注之前，应该向孔内下放使用高压风管，对孔底进行吹扫处理（见图2）。

图2 高压风管清扫清孔示意图

第四，在完成清孔施工之后，需要对抽出的泥浆进行检测，保证其泥浆中无粒径为2.0～3.0 mm的颗粒，泥浆的比重控制在1.1以内，含砂率低于2%。

2.3 钢筋笼施工技术

公路桥梁桩基钢筋笼施工的过程中一般使用十字焊接方式进行，在钢筋笼浇筑的过程中，会在混凝土浮力作用下导致钢筋笼出现偏斜情况，调整难度较大，尽管能够利用大型的吊装机器进行调整，但是效果一般，甚至会出现更加严重的偏斜问题。对此，需要加强钢筋笼施工技术要点研究，采用以下方式进行钢筋笼定位施工[6]。

2.3.1 “抽浆+十字定位+桩顶标高加密定位筋”

在桩基平台标高相对较高的位置，可以采用“抽浆+十字定位+桩顶标高加密定位筋”的方式进行钢筋笼定位施工，示意图如图3所示。

图3 桥梁桩基施工纵断面和横纵面示意图

首先，通过抽浆法对桩基内部的泥浆进行抽取，并不会对桩基平台本身的土质造成影响，也不会造成塌方、渗水等问题。可以利用大功率水泵提升施工效率，将桩基内的泥浆抽取出来，一直到孔洞内泥浆高度比设计标的误差为±10 cm，并将桩基中心位置标出，围绕中心位置放置钢筋笼。其次，应该做好桩基测量引点的控制工作，在工程建设之前，对桩基的中心点问题进行标记，并从中心点开始将桩体结构引出，避免出现偏移的情况。最后，根据中心点标准实施钢筋笼下放工作，在下放的过程中，施工人员应严格观察和计算钢筋笼到中心点之间的距离，每进行一次下放就需要对中心点距离进行一次测量，假如测量的半径值发生改变，则表示钢筋笼出现偏移。对此，施工人员应该做好钢筋笼外缘到中心点位置距离的控制工作，而且在下放结束之后，应该对钢筋笼内的定位钢筋进行焊接固定，按照护筒之间的距离设计要求进行焊接，在移除护筒的过程中避免与其他定位筋发生碰撞[7]。在落实钢筋固定工作的过程中，应该在每一根定位筋固定完成后，水平旋转90°，然后再次定位，这样能够保证定位筋始终处于一条直线。

2.3.2 “钢护筒埋设+桩基钢筋笼吊放+定位筋加密”

通常在桩基标高较低的位置进行钢筋笼定位存在较大的难度，而且一些桩基标高较低的位置中还可能会存在一些实际高度超过要求标高的泥浆，假如采用传统施工技术，可能会由于施工操作不当出现桩基钢筋笼偏移的问题。对此，针对公路桥梁桩基标高比较低的情况，可以采用“钢护筒埋设+桩基钢筋笼吊放+定位筋加密”的施工技术，在桩基的外部增加护筒保护，并采用中心点位置对护筒位置进行明确，并利用护筒确定钢筋笼位置。要想保证钢护筒埋设位置的精确性，就需要对其进行严格的校对和审核，一般需要进行3 次：第一次，通过放样明确桩基的中心点位置，进而采用十字交叉法明确钢护筒埋设的具体位置；第二次，要对出现偏移问题的钢护筒进行矫正，并对其进行标注；第三次，采用铅锤对钢护筒埋设和桩基位置是否在中心点进行检测[8]。另外，在钢筋笼吊放的过程中，应该尽可能使用两根吊筋，保证吊环大小一样且对称分布，保证钢筋笼两侧受力的均匀性，才能保证钢筋笼定位准确。

2.3.3 预防钢筋笼偏斜采用新技术手段

为了预防钢筋笼出现偏斜，可以采用新的技术手段，即桩基钢筋笼入孔定位纠偏装置。该装置是一种专利技术，主要应用直螺纹顶杆，在其顶端设置顶头弯板，并按照设计要求固定在底座位置。顶头弯板与钢筋笼一样，有着相同的横向弧度，但是弯曲方式相反，将直螺纹套筒设置到直螺纹顶杆上，能够通过调整套筒对钢筋笼下放的精度进行调整。在将钢筋笼下放在孔洞之后，就可以应用纠偏装置于钢筋笼周围，对其实施纠偏处理。但是，在混凝土的横向作用下，钢筋笼还可能会出现水平偏斜的情况，而且也无法保证钢筋笼保护层的厚度，就可以通过按照2 m 间隔标准在钢筋笼上设置耳筋，起到固定保护层，精准定位的效果。

2.4 混凝土灌注

2.4.1 混凝土控制要点

第一，原材料控制。在公路桥梁桩基施工中应用混凝土灌注技术的过程中，应该对混凝土中原材料进行控制，保证原材料质量，才能保证混凝土质量，保证桩基施工质量。在原材料的采购环节，相关采购人员应该严格检查材料生产厂家的资质，检查材料质量，进而合理选择供货商。同时，对材料的性能进行检查，在必要情况下可以实施性能试验，保证选购的材料满足桩基施工要求。而且公路桥梁桩基施工标准中对混凝土性能要求较高，需要混凝土具备较高的抗弯强，并结合施工实际需求，确定粗细骨料的等级，结合等级要求选择粗细骨料。另外，由于有些公路桥梁工程建设的环境比较恶劣，对抗盐冻有一定的要求，因此，在选择材料的过程中，还需要结合国家标准进行选择，切实保证原材料质量。

第二，混凝土拌制。在拌制混凝土前应该对骨料进行检查，检验其中含水率是否符合标准，结合检测结果对骨料和水的用量进行调整。同时，除了骨料之外其他原材料的投入量也要符合标准，不能超过1%的偏差，粗骨料和细骨料不能超过2%。若将外加剂融入混凝土拌制中，就需要适当延长搅拌的时间，保证搅拌的混凝土颜色和整体的均匀性，避免出现泌水或者离析的情况[9]。另外，拌制好的混凝土要进行坍落度检测，运送到施工现场的混凝土要进行第二次坍落度检测，重点检测混凝土的粘聚性和保水性，不合格的混凝土无法应用于施工中，避免对整体公路桥梁施工造成影响[10]。

2.4.2 混凝土技术应用流程

公路桥梁桩基施工中应用混凝土灌注法时，很容易出现灌注设备堵塞，从而导致灌注失败，对此，需要做好混凝土灌注技术的管控，若出现灌注失败的情况，就要做好局部补强工作。具体混凝土技术的应用流程如下。

第一，选择合适的灌注设备。将灌注设备焊接在管桩的桩端位置，并且在其顶部做好注浆管连接工作，使用的注浆管内径一般为20 mm 左右，应用的钢管长度一般要短于管桩。第二，开展测量放线工作。以公路桥梁桩基施工整体规划布局为基础，在施工现场做好测量放线工作，结合设计网点，对各个测量点实施布控，保证单位工程内至少设置两个测量控制点，通过建筑轴线，明确桩基中心点位，并在中心点位中钉入短钢筋，做好标记。第三，实施起吊管桩工作[10]。在桩机进场就位之后，要应用卷扬机对管桩实施起吊作业，在这个过程中，应用经纬仪对管桩垂直度进行调整，可以先对管桩进行微调，保证桩尖对准桩位中心点之后，进行管桩压进工作，一般压进为0.5～1.0 cm，之后实施桩垂直度检验。第四，采用静压沉桩施工方式。在对管桩下压的过程中，严格控制管桩入土的深度，一般在1.5～2.0 cm 内，然后实施松压反复作业，在桩压距离地面1.0 cm时，就要停止静压开始接桩工作。第五，实施接桩工作。在对管桩起吊的过程中，要保证上管桩和下管桩精准对接，对其垂直度进行检验，在接缝位置安装导向箍圈，确保上下管桩紧密结合，细节部分用丝箍处理，实施3 次满焊焊接。第六，实施送桩和注浆作业。在送桩的过程中，应用送桩器，借助静压桩机夹钳，完成后进行注浆工作。