Question

桥梁桩基施工常见方法

桥梁桩基施工有哪些常见的方法?

Answer 1

钻孔桩，挖孔桩，这两种是最常见的两种，钻孔桩分地质不一样，有用冲击钻的，有用正循环。反循环的

Answer 2

桥梁桩基施工常见方法：
一、工程概况
火星北路浏阳河特大桥位于长沙市北部，自芙蓉区火星村跨越浏阳河至开福区鸭子铺。主桥为中承式类双层钢箱拱桥，上部结构：主拱为悬链线钢箱拱肋无绞结构，通过64根柔性吊杆，每一吊点采用双杆自主拱吊住16道钢箱型横梁，横梁间设4道钢箱型纵梁，桥面荷载通过钢筋混凝土双肋板梁结构传递给钢横梁；下部结构：拱桥两侧主承台为两个42.4*26.04*4.5的大体积钢筋混凝土承台，基础为钻孔灌注桩基础。共有桩长为59m,桩径为2m的桩60根, 根据工程地质状况，决定采用φ200冲击钻机在枯水季节冲击成孔，钻孔过程中根据地质变化情况选择泥浆和冲程。
二、冲击钻机成孔施工工艺流程
该桥钻孔施工的工艺流程为：1.测量定位；2.加固钻机底座；3.埋设钢护筒；4. 冲击钻机安装就位；5. 冲击成孔；6．成孔检查；7.清孔；8.钢筋笼制作、吊装、就位；9.二次清孔；10.灌注混凝土；11.待砼终凝后拔出钢护筒。
（一）测量定位
建立施工测量控制网，校核测量仪器，桩位放样座标、高程计算，根据测量控制网用全站仪定出桩位。
（二）加固钻机底座
桥位地势较平坦开阔，属冲积堆积区，砾岩裂隙较发育，局部溶蚀强烈，为岩溶发育区，由于地质情况复杂，因此在钻机就位前，对钻机底座进行支垫和加固，防止钻机在冲击成孔过程中下沉和倾斜。
（三）埋设钢护筒
为固定桩位，保护孔口不坍塌，保持孔内水头以维护孔壁，用10t振动锤将钢护筒压入，入土深度根据河床土质情况来确定，一般应埋入河床冲刷线以下1.5m并穿过软土、粉沙层，钢护筒采用10mm厚的钢板卷制成筒状，直径为2.3m, 护筒保证有足够的强度和刚度且不漏水。
（四）冲击钻机安装就位
钻机就位时，垫平钻机，保持平稳，严防在冲击过程中移位、沉陷；钻机就位后，进行桩位校核，保证就位准确。
孔前除保证“三通”外，应储备一定数量的粘土、片石，以备调配泥浆比重，处理斜孔和穿越溶洞时使用。
（五）冲击成孔
开孔一般投入大比例粘土，造浓浆（相对密度1.4～1.6），采用小冲程进行底打紧击造孔，以上述方式穿过覆盖层、粉沙层2～4m后，再按正常的冲击成孔工艺成孔，钻进过程中要严密观察护筒内的水头，保持比施工水位高出1.5～2m, 并派专人检查地质变化情况及泥浆指标。根据不同的地质状况调整不同指标的泥浆，当通过漂石层时，如表面不平整，应先投放粘土或小片石将表面垫平，再冲击钻进，防止发生斜孔、塌孔现象。
冲锤击穿溶洞顶板后，无论溶洞是否填充、半填充、未填充，也无论是否漏浆，均向孔内投入片石，同时视情况亦可加适量3～5cm的碎石、袋装粘土和水泥，然后采用小冲程冲击，如此反复操作，达到挤塞溶洞通道、加固孔壁，以便顺利通过溶洞。
为防止钻架使用时间过长，可能会产生位移；孔内有探头石，会造成偏孔， 因此每个台班检查钻机不少于一次。
（六）成孔检查
当孔深达到设计要求后，应对孔深、孔径、垂直度进行终孔检查。检查方法是：用φ25的钢筋焊成直径为2m，长为9m的检孔器，吊入孔内直放到孔底检测，如检孔器放不到孔底，则说明桩孔有缩径或局部偏孔现象，在检孔器沉入孔底的过程中，根据悬挂着检孔器的钢丝绳的倾斜程度可判断孔壁是否倾斜：倾斜度用铅垂线、钢尺检测。
（七）清孔
当钻孔达到设计深度，经建设各责任主体方确认后，开始清孔。清孔采用换浆法进行，以已净化的、相对密度较低的泥浆压入，把相对密度较大的泥浆和悬浮钻渣换出孔外，保持孔内液面稳定，直到孔内泥浆的各项指标及沉渣厚度符合规范及设计要求为止。
（八）钢筋笼的制作、吊装、就位
钢筋笼就近成型。钢笼主筋搭接采用闪光对焊，箍筋与主筋采用点焊，主筋与加劲箍应100%焊接牢固。由于钢筋笼直径比较大，采用在钢筋笼加劲箍内加焊三角形撑，以加强钢筋笼结构的整体性，防止钢筋笼在吊装过程中变形。钢筋笼制作时安装声测管，声测管上下管口用木塞封口。在每个加劲箍外周焊接8个7cm厚钢筋笼保护层“耳环”，钢筋笼制作完成后，按程序通过验收后采用50T吊车吊放。钢筋笼采用分2段制作和吊装，两段钢筋笼的主筋错开搭接、焊接长度应符合设计、规范要求，三角形撑在钢筋笼下放过程中割除。
导管的安装：导管直径为φ300mm, 壁厚5mm，每节长2~5m, 另配1m长导管各一节,接头由丝扣连接，并用橡胶圈密封。导管使用前经过接头抗拉试验和不小于孔内水深1.3倍的水密承压试验。混凝土灌注开始时，导管底部距孔底的距离约为40cm。
（九）二次清孔
钢笼安放完毕后，孔内泥浆各项指标、孔内沉渣如超出要求，应采用二次清孔方法，直到泥浆各项指标、沉渣符合要求为止。二次清孔后及时组织实施灌桩工作。
（十）灌注水下混凝土
各项准备工作完备, 应及时组织实施灌桩工作,一般情况下, 导管及漏斗、储料斗安装完毕, 灌注工作随即开始, 它包括两个部分: 拌和及运输、 现场浇注。混凝土的拌和主要控制配合比、 拌和时间、 坍落度、和易性等几个指标。施工时要根据设计配合比, 材料当时的含水量调节成施工配合比, 并依此认真计量, 加强现场监督、 现场检查并随机留取规定组数的试件。
混凝土运输采用混凝土输送泵,混凝土的运输能力与拌和能力一样, 要与灌注速度相适应, 充分保证灌注工作的不间断。混凝土的现场灌注工作, 安排有统一的指挥, 且各工种分工明确, 协调配合, 快速连续施工, 做好现场的各种有关记录,在施工过程中, 注意下面几个关键问题:
1．初灌时, 一次性投料数量确保混凝土埋置导管大于1m , 孔口自然返水, 导管内与外部水隔绝, 处于正常工作状态。尽量缩短导管拆卸时间, 做好灌注记录。
2．灌注过程中, 根据操作进展, 定时测量混凝土面高度, 并与灌入的混凝土量的折算值相比较, 以确定是否有坍孔等情况发生, 以测定埋深来控制提升、拆卸导管, 导管的埋置深度宜在2～6m , 最小埋深大于2m, 最大埋深不得大于6m,提升导管时, 应轻提轻放, 并尽量居中, 垂直, 以免挂笼、损坏或超提。注意导管是否漏水, 渗水, 发现问题及时处理。拆下的导管及时冲洗, 检查,以利于再次使用。保证导管内混凝土上下连续, 当含有空气时, 后续混凝土要缓缓灌入, 避免在导管内形成高压气囊, 影响工程质量。
3．导管外混凝土上升过程中, 对钢筋笼有向上的浮力, 要采取适当的措施加以避免, 比如, 在钢筋笼顶部适当加压;当孔内混凝土顶面距钢筋笼底部约1m时,降低混凝土的灌注速度等。
4．灌注后期接近桩顶时, 要尽量做到混凝土落差在6m 以上, 以增加混凝土下落的冲击力。因为此时导管外泥浆稠度增加, 比重增大, 上升阻力也大,且混凝土落差已相对减小很多, 容易出现顶升困难。为此, 可向孔内加水稀释泥浆, 掏出部分沉淀物, 必要时可适当小幅转动提放导管。最后的测深工作尤其要细、认真, 充分考虑浮浆及混合杂物的厚度,确保有效的桩顶标高。
5．在施工中, 做好原始数据的记录, 检测混凝土的相关指标, 制作混凝土试件。
三、混凝土灌注桩施工过程的常见问题及处理方法
（一）孔壁坍塌
原因：泥浆稠度小，护筒埋深不够，松软地层进尺速度太快，孔内泥浆水位高度不够，在地质不好的情况下处理不及时。
技术措施：在松散砂土钻进时，控制进尺速度，选用高粘度、不分散的优质泥浆，如PHP泥浆；确保护筒埋设已穿过软土、粉沙层；钻进时及时补充孔内泥浆，保证孔内水头相对稳定。
（二）斜孔
原因：当遇到岩面倾斜、大孤石、探头石或土层软硬不匀时，稍有不注意就会造成斜孔。
技术措施：如有探头石、大孤石，低速将石打碎；当遇到岩面倾斜，采用片石填平后再冲击；遇到土层软硬不匀，致使锤头受力不均时，往孔内填入底标号混凝土，待混凝土凝固到一定强度再用锤低速打进。
（三）卡锤
原因：钻进速度太快，地质情况不明，岩面倾斜、遇有孤石、溶洞或被坍孔落下的石块卡住等。
技术措施：应严格按操作规程进行钻孔作业。当遇有岩面倾斜或溶洞时，应采取前述有关措施先期进行处理后,再按常规进行钻孔；卡锤后不宜强提，只宜轻提，采用冲、吸等方法将锤周围松动后再提出。
（四）沉渣过厚
原因：泥浆指标不符合要求，含砂率过大；下放钢筋笼时间过长或钢筋笼碰撞孔壁，造成塌方。
技术措施：清孔时严格控制泥浆指标，保证清孔后，孔内泥浆各项指标符合设计要求；尽量缩短下放钢筋笼的时间，但下放时应徐徐下放，不得快速冲下。如钢笼安放完毕后，孔内沉渣仍超出要求，应采用二次清孔方法，直到沉渣符合要求为止。
（五）灌注混凝土时钢筋笼上浮
原因：灌注混凝土时，埋管过深；或混凝土供应不上，混凝土已初凝，混凝土抱死钢筋笼。
技术措施：经常上下提动导管，控制埋管深度在2-6m 范围内。砼的供应要连续均衡。
（六）断桩与夹泥层
原因：混凝土坍落度太小，骨料不符合要求，粒径太大；灌注过程未及时提升导管，造成导管堵塞；混凝土供应不及时，间歇时间过长；提升导管时碰撞钢筋笼，使孔壁土体混入混凝土中；超提导管。
技术措施：混凝土要经常测定坍落度，检查骨料是否符合规范要求；边浇灌混凝土边提升导管，并勘测混凝土顶面高度，随时掌握埋管深度，避免塞管及导管拔出混凝土面；做好混凝土的供应工作，保证混凝土浇灌的连续进行；提升导管要使导管垂直上升，并注意观察钢筋笼有否上升或移动。灌注水下砼前检查导管是否漏水、弯曲，发现问题及时更换。
五、结语
水下灌注桩的施工过程是人们无法直接能观察到，而河床中桩基础的施工存在的困难更大，它还需要克服河床底土层的结构变化与水流的影响，因此，其桩基础的质量是否能达到要求，需要技术人员预先制定严谨的施工方案，多方面了解现场实际情况，遇到问题及时处理。要多借鉴以往的经验，结合实际情况去进行施工，以杜绝质量隐患, 减少经济损失。
【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（JTJ041-2000）.北京：人民交通出版社，2000．
[2]杨文渊，徐犇.桥梁施工工程师手册（第二版）[M].北京：人民交通出版社，2002．

Answer 3

挖孔，连接承台，加钢筋

Answer 4

桩的分类
工程技术的不断发展，新型钢桩和钢筋混凝土桩在工程建设中用途越来越广泛。而不同的桩型特点亦有不同。
按受力情况分类：
摩擦桩 —— 荷载绝大部分由桩周土的摩擦力承担，而桩端阻力可以忽略不计的桩
基桩
端承摩擦桩 —— 荷载主要由桩身摩擦力承担的桩
端承桩 —— 荷载绝大部分由桩尖支承力来承担，而桩侧阻力可以忽略不计的
摩擦端承桩 ——荷载主要由桩端阻力承担的桩
按施工方法分类：
机械成孔桩
灌注桩 人工挖孔桩
沉管灌注桩
钢筋混凝土桩
基桩 预制桩 预应力混凝土桩
钢桩
水泥土搅拌桩
搅拌桩
其他化学材料搅拌桩
按桩的外型尺寸分类
长桩
基桩
短桩
中长桩
变截面桩
按沉桩方法预制桩可分为打入桩、压入桩、振动沉入桩、旋入桩等。
预制桩按材料可分为普通钢筋混凝土桩和预应力钢筋混凝土桩。按桩截面形状又可分为实心桩和空心桩，圆形桩和方形桩、异形桩等。接桩的方法有钢板角钢焊接，法兰盘加螺栓联结，硫磺胶泥锚固以及机械联结（如插入楔块、销钉联结）等。
混凝土灌注桩按施工方法可分为振动沉管灌注桩、弗朗克桩、钢套管旋入冲抓成孔灌注桩、泥浆护壁成孔灌注桩、预压孔打入灌注桩、预压孔打入混凝土桩以及钻扩孔混凝土灌注桩等。
弗朗克桩在欧洲流行甚广，我国也有用此法施工的工程。这种方法适用于松散砂、砾及超固结粘土，桩身直径30～60cm，桩长10～24m，管心锤重25～50kN，落距3～5m，单桩容许承载力可达1500kN。旋转钢管下沉成孔的灌注桩，在钢管底部装有经过淬火的钢齿，可沉入至页岩或砂岩层，直径可达1.5米。钢管用法兰盘联接,预压孔打入混凝土桩是介于打入桩和灌注桩之间的一种桩型。其施工步骤是先将钢制的传力杆打入土中0.5～1.0m,然后拔出钢传力杆,往孔中灌注混凝土或砂浆,再将一根预制的钢筋混凝土桩置于孔中, 打到预定深度,这种桩的承载力高于普通桩。
钻孔扩底灌注桩，国内外都已广泛地应用，用于住宅及高层建筑。由机械成孔，直径一般为0.6～2.5m，可一直钻到坚硬密实土层或基岩，但在有砂或粉砂的地下水位以下钻孔时，需要套管，有时将套管留在土中，或用膨润土泥浆护壁。为增加桩端承载力，常在超固结粘土中设置扩大头，扩大头直径约为桩身直径的2～3倍。
对于打入桩，在砂土地基上打桩，将桩周边砂挤密，挤密区内砂土的内摩擦角增大。对于中密或密实的砂，在打桩时会引起地表隆起。对于较松散的砂，打桩初期地表要下沉，每侧下沉扩展的范围距离相当于桩长。
在粘性土中打桩也会引起桩周土的重塑，抗剪强度会有临时的降低，降低值可达到20%～50%。打桩后，抗剪强度会逐渐提高，有时甚至会超过原来的强度。打入桩使土内摩擦角相应增大，可通过标准贯入试验确定桩侧摩阻力。
在粘土中打桩也会引起地表面隆起，总隆起量大约相当于群桩总体积的一半。在深基坑内，打桩会引起坑底隆起。因周围侧向位移受到限制，基坑的隆起量就比较大。为减少隆起量，应在开挖前打桩（但需送桩，会降低打桩效率）。
浅埋的筏板基础和不同桩长的摩擦桩，都可用于软粘土层。补偿筏基由于施工时挖除土方量与上部结构重量相同，因而土中应力影响范围较小，基础沉降甚小。而长摩擦群桩由于有可能影响范围较大，引起地基的沉降变形量也大，这种情况下桩基础并不一定比浅筏基础方案好。因此应进行方案比较。
在粘土中的摩擦群桩中，桩间距一般不少于3D。当桩群的破坏方式从块体破坏转为桩破坏时，其桩间距应大于最佳桩距。
改变桩距尺寸，必然要影响承台尺寸。加大桩距可减少桩数，但承台尺寸却要增加，这也会影响整个桩基础的工程造价。
在群桩施工中，易造成桩偏离中心线，还需注意到打桩时土体之间相挤压造成隆起及断桩等问题。
如果桩尖持力层岩层的层理面倾斜得很陡，并有张开的横向节理时，端承桩承载力的取值应慎重对待。
桩基承载力包括单桩承载力和群桩承载力，单桩承载力又根据承受荷载状态的不同，分为竖向受压桩、抗拔桩、以及承受水平方向力的桩。位于粘性土地基中的摩擦群桩还应考虑群桩效应问题。
总之，根据不同建筑荷载要求及场地条件，可使用不同桩型，一些新桩型的发展，又有力地推动了上部结构的发展，为建筑结构的设计提供了许多可选择的方案 .