近年來隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，尤其是在國家擴(kuò)大內(nèi)需政策的帶動下，公路和鐵路的發(fā)展也在相應(yīng)擴(kuò)大規(guī)模，橋梁工程更顯得尤為重要。從技術(shù)上講，一座重要的大跨度橋梁通常會集中體現(xiàn)一個國家在工程設(shè)計、建筑材料和制造工藝等方面的當(dāng)代水平；從經(jīng)濟(jì)上講，一條線路中橋涵的造價要占線路總造價的10%~20%；從美學(xué)上講，橋梁不僅僅是滿足使用要求的工程結(jié)構(gòu)物，還常常作為建筑藝術(shù)長久地從在于社會生活中。那些工程宏大、結(jié)構(gòu)造型宏偉壯觀的大橋，往往成為一個城市的標(biāo)志和驕傲。橋梁的地基與基礎(chǔ)施工質(zhì)量的好壞，是關(guān)系到整座橋梁質(zhì)量的關(guān)鍵所在。因為基礎(chǔ)工程是隱蔽工程，如有缺陷，較難發(fā)現(xiàn)，也較難彌補或修復(fù)，而這些缺陷往往直接影響整座橋梁的使用甚至安危。鉆孔樁基礎(chǔ)工程施工的進(jìn)度，經(jīng)常控制全橋施工進(jìn)度，因此從事橋梁基礎(chǔ)施工必須做到精心施工，確保萬無一失。

 

    1.1成孔質(zhì)量控制

    成孔是灌注樁施工工序中的一個重要環(huán)節(jié)，其成孔質(zhì)量的優(yōu)劣(包括塌孔、縮徑、偏斜等)，直接影響到鋼筋籠及導(dǎo)管的下放以及樁身質(zhì)量及樁基承載力的優(yōu)劣，在成孔過程中應(yīng)注意以下幾點：

    （一）保證鉆孔垂直度：鉆孔垂直與否，不僅影響下一步鋼筋籠及導(dǎo)管的下放，而且直接關(guān)系到其樁基整體受力狀態(tài)，因此在鉆進(jìn)過程中應(yīng)經(jīng)常校核其垂直度，包括對鉆孔設(shè)備垂直系統(tǒng)的檢查。

 

    （二）保證鉆孔直徑：這也是鉆孔過程中值得注意的環(huán)節(jié)之一。一是為防止塌孔、縮徑，其有效的辦法是根據(jù)不同的地質(zhì)情況，隨時調(diào)整鉆孔工藝、鉆進(jìn)速度并及時了解、調(diào)配泥漿的比重、粘度。二是鉆頭的消耗也是造成孔徑偏小的一個重要因素之一，因此應(yīng)經(jīng)常檢查鉆頭的直徑，如發(fā)現(xiàn)其磨損超過一定程度就要及時補焊鉆頭使其達(dá)到要求的直徑。

 

    （三）鉆孔泥漿的配置：對于不同的鉆孔工藝，鉆孔泥漿具有不同的作用，只有掌握了泥漿的性能及其作用，才能很好地在施工中應(yīng)用。如在易塌的砂層、卵石層等地層，用于正循環(huán)鉆孔工藝的泥漿，比重要相對大一些，一般的粘土就可作為造漿原材料。這種泥漿既可以起到護(hù)壁作用，同時可以起到攜帶鉆渣的功能。用于旋挖鉆鉆孔工藝的泥漿，比重相對小一些，泥漿起護(hù)壁和穩(wěn)定液的作用，對泥漿的原材料要求相對較高。在全樁長范圍內(nèi)地層是粘土的情況下，直接用清水鉆孔就可以達(dá)到很好的效果。如果全樁長范圍內(nèi)，沒有地下水時，就可用干成孔的工藝鉆孔，無需配置泥漿。

 

    1.2鋼筋加工的質(zhì)量控制

    在鋼筋籠加工(制作)前首先要檢查其質(zhì)量證明書(原材出廠合格證、復(fù)檢合格證、焊條、焊劑產(chǎn)品合格證)并加以驗收。

 

    （一）焊接質(zhì)量控制：鋼筋焊接質(zhì)量的優(yōu)劣，不僅影響其籠體的整體性，也直接影響其承載力的高低。在焊接驗收中，首先對參與該項工程施焊的焊工進(jìn)行現(xiàn)場條件下的焊接工藝試驗，并經(jīng)試驗合格后，方可上崗；其次應(yīng)著重驗收其焊接外觀質(zhì)量(裂紋、氣孔、夾渣、焊瘤等)、接頭處彎折度以及接頭處鋼筋軸線偏移。

 

    （二）鋼筋吊裝及下放質(zhì)量控制：在鋼筋籠運輸和吊裝時應(yīng)注意防止其變形。在鋼筋籠下放時應(yīng)注意不能碰撞孔壁，當(dāng)?shù)醴攀茏钑r，不能強行加壓下放，以防止坍孔、籠體變形。應(yīng)停止吊放并尋找原因，如因鋼筋籠沒有垂直吊放而造成的，應(yīng)提出后重新垂直吊放；如果是成孔偏斜而造成的，則要求進(jìn)行復(fù)鉆糾偏，并在重新驗收成孔質(zhì)量后再吊放鋼筋籠。同時籠體焊接時間應(yīng)盡可能短，以防造成沉渣過大或孔壁縮徑。鋼筋籠定位應(yīng)準(zhǔn)確，中心位置和標(biāo)高應(yīng)控制在誤差范圍內(nèi)。

 

    1.3混凝土灌注質(zhì)量控制

    （一）混凝土原材料的質(zhì)量控制：為確保成樁質(zhì)量，首先要檢查進(jìn)場的原材料質(zhì)量證明及試驗報告（水泥出廠合格證及試驗報告，砂、石的試驗報告以及水質(zhì)的化驗報告），杜絕不合格材料用于混凝土灌注樁。

 

    （二）灌注用導(dǎo)管的質(zhì)量檢查：目前水下混凝土灌注普遍采用導(dǎo)管灌注法（長2～4m，直徑200～250mm），在灌注前應(yīng)首先進(jìn)行水密試驗，試水壓力按相關(guān)規(guī)范執(zhí)行，試驗合格的導(dǎo)管才能用于水下灌注。導(dǎo)管試壓應(yīng)滿足下列要求

 

    （1）導(dǎo)管試壓要求：

    灌注水下混凝土用導(dǎo)管，在使用前應(yīng)進(jìn)行試拼、試壓、不得漏水，并編號及自下而上標(biāo)示尺度。試壓的壓力宜等于孔底靜水壓力的1.5倍。具體操作如下：

 

    （2）水密試驗壓力計算：

    A 假定條件：孔深為60米，孔內(nèi)水柱為60米；

    B 孔底靜水壓力：Pw=rw*Hw=10KN/m3×60m=600KN/m2

    C 試壓的壓力：P=1.5×600 KN/m2=900 KN/m2=0.9MPa

 

    （3）導(dǎo)管試壓過程：

    將導(dǎo)管在較平坦的地面上，連接為60米長后，導(dǎo)管兩端裝滿水后封閉，一端裝有壓力表，一端向?qū)Ч軆?nèi)打壓，當(dāng)壓力表讀數(shù)達(dá)到要求時，停止打壓。在一定時間內(nèi)，檢查導(dǎo)管全長范圍內(nèi)，有無漏水現(xiàn)象以及壓力表讀數(shù)的減小情況。如果上述現(xiàn)象，此長度范圍內(nèi)導(dǎo)管可用于灌注水下混凝土。否則查明原因，剔除不能使用的導(dǎo)管，并做好標(biāo)志。重新連接導(dǎo)管，重新做水密試驗，直到達(dá)到要求為止。

 

    （4）注意事項：

    A 試壓時，一定使得導(dǎo)管內(nèi)充滿水，壓力應(yīng)為水的壓力而不是氣體的壓力。

    B 打壓試驗至少應(yīng)做兩次。第一次試壓合格后，將導(dǎo)管打亂順序，重新連接，進(jìn)行第二次打壓試驗，直到試驗合格。

 

    （三）混凝土初灌：在進(jìn)行水下混凝土初灌之前，應(yīng)對孔深、配置好的導(dǎo)管長度、混凝土的坍落度和擴(kuò)展度進(jìn)行檢查，檢查合格后方可進(jìn)行水下混凝土灌注。初灌量是水下灌注的關(guān)鍵指標(biāo)，要保證混凝土完成初次灌注后導(dǎo)管的埋深滿足相關(guān)規(guī)范要求。

 

    （四）灌注過程控制：在灌注過程中應(yīng)嚴(yán)格控制幾個指標(biāo)(混凝土的坍落度和擴(kuò)展度、灌注時間和導(dǎo)管埋深等)。一般混凝土的坍落度宜控制在180～220mm。坍落度過大時會產(chǎn)生離析現(xiàn)象，使粗骨料與水泥砂漿分離失去流動性；坍落度過小時混凝土流動性過小。以上兩種情況均加大混凝土下落阻力而阻塞導(dǎo)管，導(dǎo)致卡管事故。灌注時間過長，混凝土流動性降低，同樣造成混凝土灌注困難。所以嚴(yán)格控制混凝土配合比，縮短灌注時間，是減少和避免此類事故的重要措施。灌注時混凝土應(yīng)有足夠的儲備量，使導(dǎo)管首次埋入混凝土1.0m以上，并控制在2～6m。埋深過淺，易造成拔脫提漏；埋深過大以及灌注時間過長，導(dǎo)致已灌混凝土流動性降低，灌注困難。由于科技的發(fā)展，高性能混凝土大量用于鉆孔灌注樁，對于高性能混凝土拌合物而言，為了施工時易于操作而保證質(zhì)量，混凝土應(yīng)具有充填性、流動性和穩(wěn)定性（及抗泌水性和抗離析性）等工作性能。普通混凝土拌合物的流動性用坍落度反映就可以了，而對于高性能混凝土而言，則要用坍落度和擴(kuò)展度（拌和物坍落穩(wěn)定時所鋪展的直徑）兩個參數(shù)來表示，在進(jìn)行水下混凝土質(zhì)量檢查時，應(yīng)注意這個情況。坍落度和擴(kuò)展度比值約等于0.4時，混凝土的工作性能較好；太小時，混凝土易離析；太大時，混凝土則太粘稠。太小或太大均不利于水下混凝土灌注。

 

    鉆孔灌注樁施工是一個復(fù)雜、嚴(yán)密的工程，要綜合考慮地質(zhì)條件、鉆孔設(shè)備、施工工藝等因素，準(zhǔn)確的現(xiàn)場施工記錄，過硬的施工單位素質(zhì)，切合實際的施工方案，以及每道工序的施工質(zhì)量，是保證樁基質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。

 

    2.1成孔過程的常見病害及防治措施

    2.1.1護(hù)筒外壁冒水 護(hù)筒外壁冒水，嚴(yán)重時會引起地基下沉、護(hù)筒傾斜和位移，造成樁孔偏斜，甚至無法施工。

 

    （一）病因分析：埋設(shè)護(hù)筒時周圍土不密實；或護(hù)筒內(nèi)外水位差太大；或鉆頭起落時碰撞。

 

    （二）防治措施：埋護(hù)筒時，坑底與四周要選用最佳含水量的黏土分層夯實；護(hù)筒內(nèi)保持有1～1.5m的水頭高度；起落鉆頭時，防止碰撞護(hù)筒。發(fā)現(xiàn)護(hù)筒冒水時，可用黏土在四周填實加固，如護(hù)筒嚴(yán)重下沉或位移，則應(yīng)返工重埋。

 

    2.1.2樁孔孔壁坍塌成孔中或成孔后孔壁不同程度塌落。成孔中排出的泥漿不斷出現(xiàn)氣泡，有時護(hù)筒內(nèi)的水位突然下降，均為塌孔的先兆。

    (一)病因分析

    主要是由于土質(zhì)松散，加之泥漿護(hù)壁不好；護(hù)筒埋設(shè)不好，孔內(nèi)水位不高；或成孔后待灌時間過長都易引起鉆孔坍塌現(xiàn)象。

 

    (二)防治措施

    在松散易坍土層中適當(dāng)深埋護(hù)筒，密實回填土；使用優(yōu)質(zhì)泥漿，提高泥漿比重和黏度；升高護(hù)筒，終孔后補給泥漿，保持要求的水頭高度；保證鋼筋籠制作質(zhì)量，防止變形；吊設(shè)時要對準(zhǔn)孔位，吊直扶穩(wěn)，緩緩下沉，防止碰撞孔壁；成孔后縮短待灌時間，并應(yīng)盡可能加快灌注速度，縮短灌注時間。一旦出現(xiàn)塌孔，根據(jù)不同的情況進(jìn)行清孔或回填后重新鉆孔。

 

    2.1.3孔底沉渣過多

    孔底沉淤、殘留泥砂過厚或孔壁泥土塌落在孔底。

 

    (一)病因分析

    注泥漿過程清孔未凈；清孔泥漿比重過小或清水置換：鋼筋籠吊放未垂直對中，碰刮孔壁泥土坍落孔底；清孔后待灌時間過長，泥漿沉淀；或沉渣厚度測量的孔底標(biāo)高不統(tǒng)一。

 

    (二)防治措施

    終孔后，清孔要徹底，清孔采用優(yōu)質(zhì)泥漿，控制泥漿比重和黏度，不要直接用清水置換，鋼筋籠垂直緩放入孔；用平底鉆頭時，沉渣厚度從鉆頭底部所達(dá)到的孔底平面算起；用底部帶圓錐的籠頭鉆頭時，沉渣厚度從鉆頭底部所達(dá)到的孔底平面算起；有條件時采用導(dǎo)管二次清水，

 

    2.1.4旋挖鉆機卡鉆

    所謂卡鉆，是指鉆機在鉆進(jìn)或提升過程中，由于非鉆機本身的原因，即鉆機的各系統(tǒng)工作正常時，出現(xiàn)正反轉(zhuǎn)動作均無法進(jìn)行、且主卷揚無法將鉆桿提起，然后反復(fù)重復(fù)以上動作，也無法恢復(fù)正常工作的情況。

 

    (一)卡鉆的原因

    根據(jù)近幾年一些卡鉆事故的調(diào)查分析，初步認(rèn)為卡鉆的主要原因有以下幾方面:

    (1)在鉆進(jìn)和提升過程中，孔壁發(fā)生大面積塌方而造成埋鉆，使鉆頭既無法進(jìn)行正反轉(zhuǎn)，也無法提起。這種情況在密實度不太大的砂卵層或流砂層較易發(fā)生。

    (2)由于操作手在鉆進(jìn)時操作有誤，一次進(jìn)尺太深，造成孔壁縮徑，使鉆頭筒壁與孔壁間的間隙消失而造成卡鉆。此種情況在粘泥層或砂層變?yōu)檎衬鄬訒r易為發(fā)生。

    (3)鉆頭邊齒、側(cè)齒磨損嚴(yán)重，成孔直徑無法保證尺寸要求，使鉆筒外壁與孔壁間無間隙，同時鉆進(jìn)過深而造成。

    (4)由于偶發(fā)因素造成。

 

    （二）預(yù)防卡鉆的措施

    卡鉆是旋挖鉆機在施工過程中所出現(xiàn)的問題中較為嚴(yán)重的事故，一旦發(fā)生，則不易處理。即使最后將鉆頭取出，也需付出很大的人力、財力，花費較長的時間，造成很大的經(jīng)濟(jì)損失，所以我們應(yīng)以預(yù)防為主。

 

    主要從以下幾方面入手：

    (1)開鉆前要充分研究地質(zhì)報告，掌握地層情況，同時在施工過程中密切注意地層變化。

    (2)操作手在深層鉆進(jìn)時要控制進(jìn)尺。

    (3)制作鉆頭時應(yīng)注意鉆筒尺寸，同時應(yīng)保證鉆頭掛勾有效，避免意外脫勾。

    (4)要注意鉆機本身的及時保養(yǎng)和維修，避免因鉆機出現(xiàn)故障而造成長時間停鉆。

    (5)調(diào)整好護(hù)壁液的密度和粘度，使孔底能在一定時間內(nèi)無沉渣，以保證設(shè)備偶然出現(xiàn)故障后有充分的時間排除。

 

    （三）卡鉆處理措施

    (1)分析造成卡鉆的原因，盡快測量卡鉆深度，分析地層等因素，以便采取相應(yīng)對策。

    (2)根據(jù)分析出的原因，采取相應(yīng)對策。

 

    ①由于塌孔或設(shè)備自身原因造成的卡鉆，沉渣厚度大，要首先清孔，然后再用鉆機或輔助設(shè)備處理。

    ②由于非塌方因素造成的卡鉆，沉渣不多時，應(yīng)首先采取自救措施，另外也可以適度起升桅桿，以增大對鉆桿的起吊能力，以上方法只能在卡鉆初期使用。

    ③如果自救無效時，要改用輔助設(shè)備處理。其方法主要包括直接起吊法、鉆頭周圍疏通法、護(hù)壁開挖法。

 

    2.2成樁過程的常見病害

    2.2.1鉆孔樁鋼筋籠浮籠措施

 

    （一）分析鋼筋籠浮籠原因：

    鋼筋籠浮籠原因是由多種因素造成的，主要因素有以下幾項：

    （1）鋼筋籠為半籠，重量較輕：灌注過程中，當(dāng)混凝土灌注至鋼筋籠底時，混凝土容易推動鋼筋籠上浮.

    （2）混凝土質(zhì)量和中間等待時間過長：混凝土初灌時坍落度小以及混凝土初凝時間短，灌注至一定時間后，孔內(nèi)形成初凝層，當(dāng)混凝土灌注至鋼筋籠底部時初凝層推動鋼筋籠底部使其上浮。

    （3）混凝土灌注至鋼筋籠底時，灌注速度過快，也可導(dǎo)致鋼筋籠上浮。

 

    （二）防鋼筋籠浮籠措施：

    （1）采用定位措施：為了防止浮籠現(xiàn)象發(fā)生，從鋼筋籠浮籠的機理考慮，只要給鋼筋籠上部施加一定的力的作用，平衡混凝土的上推力，鋼筋籠就不會浮籠。因此，我們在鋼筋籠定位時，可給鋼筋籠頂部第一個加強箍筋處，輔以剛性較強的活卡頭，卡頭上部用鋼管連接至護(hù)筒頂，然后和護(hù)筒頂焊接為一體。混凝土灌注至第一個加強箍筋前，拔出活卡頭。

    （2）混凝土質(zhì)量保證：混凝土質(zhì)量必須符合水下混凝土的坍落度、初凝時間以及運送的時間間隔要求，保證混凝土初凝前完成水下混凝土的灌注作業(yè)。

    （3）灌注過程控制：鋼筋籠為半籠且重量較輕時，混凝土灌注至鋼筋籠底時，混凝土的灌注速度應(yīng)減慢。另外，拆除導(dǎo)管時，應(yīng)盡量避開導(dǎo)管底口與鋼筋籠底在同一平面或接近同一平面。

 

    2.2.2防止鉆孔樁斷樁措施

    （一）分析鉆孔樁斷樁原因：

    鉆孔樁斷樁可以是單個因素造成，也可以是由多種因素綜合造成的，主要有以下幾項：

    （1）導(dǎo)管水密性不好，在灌注混凝土過程中，導(dǎo)管內(nèi)進(jìn)水使得導(dǎo)管內(nèi)混凝土離析，灌注不能進(jìn)行造成斷樁事故。

    （2）安放到孔內(nèi)的導(dǎo)管長度不夠，致使初灌失敗，且未進(jìn)行及時清孔處理而繼續(xù)灌注混凝土，造成樁底斷樁事故，使得樁身不完整。

    （3）混凝土質(zhì)量和每次灌注之間間隔時間太長，使得孔內(nèi)和導(dǎo)管內(nèi)堵管或混凝土凝固，而無法繼續(xù)灌注造成斷樁事故。

    （4）灌注過程中，由于探測混凝土面不準(zhǔn)或計算錯誤，導(dǎo)管拔出混凝土面造成斷樁事故。

    （5）灌注過程中，出現(xiàn)塌孔或泥漿沉淀太厚，下部混凝土無法推動上部無流動性的塌孔物或沉淀層，使得灌注無法繼續(xù)進(jìn)行造成斷樁事故，或灌注雖能進(jìn)行但造成夾帶的質(zhì)量問題。

 

    （二）防止鉆孔樁斷樁的措施：

    （1）導(dǎo)管使用前應(yīng)先做水密試驗。“導(dǎo)管使用前”是指導(dǎo)管初用或工地變化或放置時間較長后適用。只要能保證灌注時導(dǎo)管不會進(jìn)水，每根樁灌前不一定要做試驗。

    （2）安放導(dǎo)管：一是安放到孔內(nèi)的導(dǎo)管長度必須滿足要求，一般導(dǎo)管底距孔底沉渣面宜為0.3～0.6m（該參數(shù)可根據(jù)不同的孔徑和導(dǎo)管直徑適當(dāng)放寬范圍。例如：孔徑較大，在1.5米以上，即使導(dǎo)管為300mm導(dǎo)管，參數(shù)取低線時，也能順利灌注；如果孔徑較小，小于或等于1.0米，導(dǎo)管為300mm導(dǎo)管，取高線時，有時也會灌注困難，參數(shù)甚至要達(dá)到0.8米，才能灌注順暢。）；二是導(dǎo)管之間連接要牢固密封，防止導(dǎo)管內(nèi)進(jìn)水。

    （3）混凝土質(zhì)量保證：混凝土質(zhì)量必須符合水下混凝土的坍落度、初凝時間以及運送的時間間隔要求，保證混凝土初凝前完成水下混凝土的灌注作業(yè)。

    （4）灌注過程中，要求勤測混凝土面深度，計算導(dǎo)管埋置深度，及時拆除導(dǎo)管。拆除導(dǎo)管后，孔內(nèi)導(dǎo)管埋深要保證大于一節(jié)中間導(dǎo)管長度，以免因計算失誤多拆導(dǎo)管而造成的斷樁事故。同時掌握每車混凝土應(yīng)上升高度與實測上升高度的差值，分析差值產(chǎn)生的原因。及時預(yù)防和處理可能發(fā)生的問題。

    （5）在砂層較厚的地質(zhì)情況下鉆孔時，控制泥漿的性能指標(biāo)，使用優(yōu)質(zhì)粘土或膨潤土造漿。目的：一是很好的護(hù)壁，防止塌孔；二是泥漿不容易沉淀。泥漿含沙量過大，比重和粘度過低等泥漿性能指標(biāo)不良時，孔內(nèi)泥漿容易沉淀，孔壁也不穩(wěn)定，如果停放時間或灌注時間過長，沉淀就會較厚，從而影響灌注質(zhì)量。