地铁高架线深水桥桩基施工技术浅析

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【摘要】：以地铁高架线深水桥梁桩基础为例，总结其施工准备、钻孔过程、灌注混凝土过程等关键技术的创新经验，以适应日益庞大的深水桥梁桩基础施工。

【关键词】：桥粱桩基；问题；钻孔；灌注混凝土

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

0.引言

随着社会发展，市场经济不断深化，城市交通基础设施建设迅猛发展，地铁桥梁建设规模也在不断扩大。在桥梁施工过程中，大型深水基础施工技术成为桥梁施工的重点和难点。目前，桥梁深水基础以高桩承台或低桩承台结构为主。施工方法的选择主要根据桥梁基础结构、桥梁附近水域情况、墩位离岸远近，墩位处水下地形、覆盖层厚度和土层性质、基岩埋深及表面状况，水深及水位变幅、水流速度和流态、施工期通航要求等方面来选择确定。桩基质量将直接影响桥梁的整体质量。现就对桥梁工程程桩基施工中的几个技术问题提出自己的见解

1.深水桩基施工工艺流程

深水桩基施工工艺流程如下图。

桥梁深水基础的修建。主要困难在于防水、防土及防冲刷等，因此，施工前的准备、钻孔过程、灌注混凝土过程等关键问题和技术，它们的结构设计和施工质量直接影响着桥梁基础乃至整座桥的稳定性和耐久性。我们有必要对深水桥梁桩基施工技术进行必要的总结、改进与创新。

2.桥梁桩基施工中的技术问题

2．1施工准备

(1)在正式施工前，应准备必要的工程资料。包括：水位地质资料；施工机械的技术性能资料；桩基钢筋砼所用建材的质检报告。

(2)桩位测量放样。根据设计图和有关测量成果资料进行桩位测量放样，并将开工报告和测量结果报监理工程师。在取得上程师的审批后，便可准备开工。

(3)施工场地准备。施工场地应根据不同情况分别进行处理。当场地为深水，但水流平稳，水位升降缓慢，钻机可设在组合船舶或浮箱上，但必须锚固稳定，以免造成偏位、斜孔或其他事故；当场地为深水、流速较大时，可采用双壁钢围堰，就位后灌水、下沉、落床，然后在其顶面搭设工作平台。并且施工场地或工作平台的高度必须考虑施工期内可能出现的高水位或潮水位，并高出其上2m。从而确保平台有足够的刚度和稳定性，能支承钻孔机械、护筒加压、钻孔操作、吊钢筋笼以及灌注水下砼时可能产生的重力。

(4)制定质量保证措施。在桩基施工前，应制定可行的质量保证措施，至少包括：1)编制相应的工艺措施，制定紧急情况下钻孔或浇筑混凝土等关键工序被迫中断时的应急措施。2)确保钻孔工序连续、快速作业，尽量缩短成孔与灌孔时间间隔。3)认真核对地下腐蚀环境情况，对有腐蚀环境影响的地段，必须按设计要求或制定桩基混凝土防腐性能的保证措施。

(5)制定环保、文明措施。对钻孔泥浆的排放和运输，以及钻孔对地下水和当地河流的影响，要制定预防措施。施上现场应悬挂上程标志牌，安全生产宣传牌等。

(6)安全措施。配备专职安全员进行施工安全检查：1)挖出的土石方应及时运离孔口，不得堆放在孔口四周1m范围内，机动车辆的通行不得对井壁的安全造成影响。2)施工现场的一切电源、电路的安装和拆除必须由持证电工操作；电器必须严格接地、接零和使用漏电保护器。

2．2钻孔过程中的相关技术问题

(1)配备足够数量的技术人员和质量检查员，保证钻孔过程技术指导和质量检查。

(2)钻机安全应控制钻机及钻架的稳定性可靠性，保证位置准确。钻机安全完成后，应进行试运转，并检查各项包括：钻机平台、钻机及钻架稳定牢固，不产生位移及沉降；钻架垂直及机身水平，钻架上的起吊滑轮组与转盘中心应在同一铅垂线上；应对钢护筒的位置及直径进行复查，钻头、钻杆中心与护筒中心的偏差不得大于5cm；安装钻孔时，钻杆、钻头、护筒中心三者在竖直线上，并经常检查校正。

(3)钻孔过程中，始终保持孔内既定的水位差和泥浆浓度，以起到护壁作用。

(4)钻孔时，孔内水位宜高于护筒底脚O．5cm以上或地下水位1．5—2．0cm以上。在冲击钻进中取渣或停钻后，应及时向孔内补水或泥浆，保持孔内水头高度和泥浆比重粘度。

(5)钻孔作业应该连续进行。因故停钻时，有钻杆的钻机应将钻头提离孔底5m以上，其它钻机应将钻头提出孔外，孔口应加护盖。

(6)钻孔时，起落钻头的速度宜均匀，不得过猛或骤然变速，孔内出土不得堆积在钻孔周围。

(7)钻孔过程还应做好下列工作：经常观测泥浆面标高，保持孔内泥浆压力，定期测定泥浆的各项指标，并做好检测记录；随时测定孔深、孔径及斜度。若出现异常现象，应及时停钻并采取有效措施处理；经常检查并记录地层土质情况；经常注意检查钻机位置，保持其正确和平台稳固。

(8)发生坍孔、扩孔和缩孔处理方式。1)坍孔：应查明坍孔位置和原因，依据现场的泥浆指标、护筒埋深、护筒内外压力差、钻机速度、地质、水文情况进行分析处理。不严重时，可采用提高泥浆性能、适当提高护筒内泥浆标高、埋深护筒等措施；严重时，回填至坍孔处以上l—2m。待回填物密实后重新钻孔。2)扩孔：是孔壁坍塌而造成的结果，各种钻孔方法均可能发生。若仅孔内局部发生坍塌而扩孔，钻孔仍能达到设计深度则不必处理，只是混凝土灌注量大大增加；若因扩孔后继续坍塌而影响钻进，应按坍孔事故处理。3)缩孔：应调整泥浆指标反复扫孔，扩大孔径。

2．3灌注混凝土过程中的相关技术问题

(1)混凝土导管应符合规定：1)钢导管内壁应光滑、圆顺，内径一致，接口严密。导管直径应与桩径及混凝土浇筑速度相适应。2)导管使用前应进行试拼和试压，按自下而上顺序编号和标示尺度。导管组装后轴线偏差，不宜超过孔深的O．5％并不宜大于10cm；进行拉力测试时的水压不应小于导管管壁可能承受的最大内压力，水密试验时水的压力不小于井孔内水深1．5倍。3)导管长度应按孔深和工作平台高度决定。漏斗底距钻孔上口应大于一节导管长度。导管接头宜采用螺旋丝扣型接头，但必须有防松装置。4)导管应位于钻孔中央，在浇筑混凝土前，应进行升降试验并将导管送至孔底，以便对孔底标高、导管长度相互核对。

(2)混凝土的初存量应满足，混凝土的数量应能满足导管埋置深度≥1．Om和填充导管底部的需要。

(3)灌注应连续进行，中途不宜停工，并应尽量缩短拆除导管的间断时间，保证每根桩在配合比设定的初凝时间内浇筑完成。后续混凝土要徐徐灌入，以免在导管内形成高压气囊，挤出管节间的橡皮垫，而使导管漏水。

(4)在灌注过程中，应经常用测深锤或超声波法测深，导管的埋置深度宜控制在2—6m。防止导管提升过猛、管底提离混凝土面或埋入过浅，而使导管内进水造成断桩夹泥；也要防止导管埋入过深。而造成导管内混凝土压不出或导管被混凝土埋住而不能提升，导致终止浇灌而断桩。

(5)提升导管时保持其轴线竖直和位置居中，逐步提升，拆除导管的动作要快。

(6)为防止堵管，在向导管内倾注混凝土时不宜正对管口中心，且不得过猛；为防止埋管，应严格控制埋管深度，不得超过6m，在导管上端装设附着式振捣器，每隔数分钟振动一次，使导管周围的混凝土不致初凝；首批混凝土掺入缓凝剂，加速灌注速度；导管接头螺栓应事先检查是否稳妥，提升导管时不可猛拔；为防止卡管，灌注前应仔细检查灌注机械，并准备备用机械，必要时可将首批混凝土中加入缓凝剂，以延缓混凝土的初凝时间。

(7)为了防止浇筑过程中钢筋骨架上浮，可采取将钢筋笼上端主筋焊在护筒上或将适当数量的主筋延长至桩底，并设置l～2道加强环形筋。在浇筑过程中应注意，当混凝土上升到骨架底部4m以上时，提升导管，使其底口高于骨架底部2m以上再恢复正常的灌注速度。

(8)为了确保桩顶质量，灌注的桩顶标高应比设计高出0．5—1．Om，待混凝土凝结前，挖除多余的桩头，但应保留10—20cm，以待随后修凿，接筑承台。

(9)灌注混凝土结束时，因导管内混凝土超压力降低，混凝土上升困难，可加水稀释。在拔最后一节导管时，提升必须缓慢，以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管，形成泥心。

(10)及时记录混凝土灌注的时间、混凝土面的深度、导管的埋深等。灌注中如果发生故障，应及时查明原因，合理确定处理方案，及时进行处理。

3.结语

地铁高架线深水桩基础施工是近年来随着城市交通设施的高速发展而逐步发展起来的。深水桩具备施工难度高、危险性大等特点，所以，近年来一直被人们所重视。施工中只有按照深水桩施工的工艺要求进行施工，并时刻注意施工过程中的一些具体技术问题，才能取得工程的良好质量。

【参考文献】：

【1】中华人民共和国行业标准．公路桥涵施工技术规范(JTJ04l一2000)．北京：人民交通出版社．2000．

【2】杨文渊．桥梁施工工程师手册(第二版)【M】．北京：人民交通出版社．2002．