公路桥梁桩基设计（共12篇）
公路桥梁桩基设计 篇1
1 公路桥梁桩基的分类
通常根据桩基荷载传递方式的不同, 可以将它分为端承桩和摩擦桩两种。所谓端承桩就是指桩基础在透过土层后, 底端可以有效地支撑于坚硬的土层或岩石层上, 而桩基础顶端所承受的荷载主要利用桩基础底端坚硬土层或岩石层的反作用力来支撑, 桩基础两侧所受到的摩擦力相比较与支撑力而言可以忽略不计, 这种桩基础称之为端承桩。而摩擦桩主要是指桩基础下面柔弱土层较厚, 桩基础的底端无法与坚硬土层或岩石层接触, 桩基础顶端所受的荷载主要通过桩基础与土层之问的摩擦力来承担, 土层与桩基础底端的反作用力相对于摩擦力可以忽略不计, 这种情况下的桩基础被称之为摩擦桩。在现实的公路桥梁桩基础施工中, 通常桩基础会介于这两种类型之间, 也就是说桩基主要是通过桩基所受的摩擦力以及反作用支撑力来实现支撑作用。
2 桩基竖向力产生的原因及机理
要想使桩基产生承载力, 最基本的条件就是桩基础与土体之间产生一定量的位移。一般桩基础由于自身重力以及桩基础顶端荷载的作用会发生向下的移动, 从而导致桩基与土体之间出现了相对的位移, 这种位移直接导致了桩基与土体之间产生相互的剪力, 这种剪力会随着相对位移的不断增加而逐渐增大, 当达到剪力的最大值时, 桩基上继续增加的荷载将会由桩基底端的支撑力来承担, 这是大多数桩基受力的基本特征。
造成桩基和土体之间产生相对位移的主要原因是:桩基自身的压缩沉降、装基底部的沉降变形以及撞击周围土体的沉降变形等。一般而言, 桩基自身产生的型变量较小, 另外两种变形是导致桩基沉降位移出现的主要原因。我国公路桥梁桩基出现沉降变形主要是由于当前国内施工所采用的方法和水平限制, 当前很多国内公路桥梁路基施工采用的是钻孔桩, 很多施工过程都存在孔底清理不彻底的现象, 这一部分未清理的沉渣会在桩孔底形成一层软弱层, 引起桩基的沉降现象。
3 准确计算桩基的承载力
在进行公路桥梁桩基设计和施工时, 不能简单的依靠一些以往的经验来进行, 需要对一些重要的数据进行专业科学的计算。桩基是用来支撑桥面及车辆的重要部分, 因此, 需要对桩基的最大支撑能力进行有效地计算, 从而更好的设计桥梁所能承受的最大重量, 保证桥梁和车辆的相应安全问题。在对公路桥梁桩基最大承载力进行计算时, 应该参照我国当前相关的公路桥梁桩基计算公式进行计算, 公式的表达式为:[P]= (cl A+c2Uh) Ra。在该式中[P]表示的是桩基所能承受的最大承载力, Ra表示桩基底部岩石的极限抗压力强度, h表示的是桩基深入底部岩石中的深度, U表示的是桩基进入岩石层内部分的地面周长, 而A表示的是装基底部的截面积, 另外的cl和c2都表示的是一个相对固定的系数。在使用这一公式进行桩基最大承载力时, 应该注意一些相关的补充和说明条件, 比方说h指的是桩基在去除风化层后深入岩石层的深度, 如果在计算过程中不重视这一问题, 那么将直接导致最终的计算结果与实际差生偏差, 从而给整座公路桥梁项目带来一定的安全隐患。此外, 工程中对于公式计算结果的影响因素较多, 而且处于一种经常变化的状态下, 所以, 设计施工过程中也不能太过于依赖这一公式, 通过对工程实际的情况进行分析后, 在合适的情况下充分利用好这一公式, 可以帮助工程设计施工得到相应的准确结果。
4 桩基负摩阻力
桩基与土体之间的相对位移是桩基承载力实现的必要条件。对于摩擦桩而言, 桩基提供给荷载的支撑力主要来源于桩基与土体之间相对位移产生的摩擦力。通常在计算桩基承载力时所使用的摩阻力都是正摩阻力, 也就是桩基自身的沉降大于周围土体的沉降, 产生的摩阻力方向是向上的。但是在一些软土层路段或者桥台路段的施工时, 由于软土层受到周围填土以及车辆的压力作用, 软土层会出现较为明显的压缩变形, 出现沉降现象, 当周围土体的沉降量明显大于桩基的沉降量时, 土体与桩基之间的摩阻力方向就会出现向下的现象, 这就是所谓的负摩阻力。
通常在进行撞击设计时, 如果没有对负摩阻力进行充分的考虑, 那么将会给桩基施工带来巨大的影响。首先, 会使摩擦桩基沉降的速度明显加快, 从而影响整个桥梁工程的上下整体结构, 其次, 这种沉降会对端承桩的桩基本身以及桩基底部坚硬层产生破坏。造成负摩阻力出现的主要原因有: (1) 桩基周围的地面存在大量的荷载, 比方说桥台周围的填土, 非常容易导致软弱土体层由于沉降量大引起负摩阻力; (2) 由于桩基下的地下水位降低, 使得周围土体中效应力升高, 土体出现固结的现象, 从而出现沉降的现象; (3) 桩基经过还没有固结的软弱土层或新填的土层, 由于土体自身的重力作用, 导致土体出现固结的现象, 出现沉降。所以在进行桩基设计时, 应该充分考虑上述现象, 并采取相应的预防措施, 防止出现土体大幅沉降引起负摩阻力。
5 嵌岩深度和桩端持力层厚度
在公路桥梁桩基设计时, 经常会遇到两层软弱土层中间需要穿过一层具有一定厚度和强度的岩石层的情况。如果这一岩石层的强度无法满足桩基对持力层的强度要求, 那么就必须要求桩基穿过这一岩石层。
通常这种情况下, 岩石层的厚度可以利用以下几个方面的内容来确定: (1) 不考虑桩身周围覆盖的土层侧阻力, 在嵌岩灌注桩的周边嵌入完整或较完整的未风化、微风化以及中风化硬质岩体的最小深度, 按构造要求0.5m; (2) 要求桩底以下3倍桩径范围内没有软弱夹层、洞隙以及断裂带分布; (3) 在桩端应力扩散范围内没有岩体临空面。为了保证桩基设计的经济性与合理性, 应结合经验值与试算数值, 来确定嵌岩深度和桩端持力层的厚度。
5.1 采取合理的桩基配筋布置
基桩各截面的配筋, 理论上应根据桩基内力进行计算布置。桩基内力可采用“m”法或其他有可靠依据的方法计算。按“m”法计算桩基时, 桩身弯矩有四个特点。 (1) 弯矩分布规律近于一条自顶向下衰减的波形曲线, 且衰减很快; (2) 桩身最大弯矩发生在第一个非完整波形内, 一般在地面以下约3m位置; (3) 桩身弯矩在第一个弯矩零点以下很小, 可以忽略不计, 其下桩身主要起传递竖向力作用; (4) 第一个弯矩零点位置在桩人土深度h=4/ah处。
5.2 在设计中通常有两种钢筋布置方式
一种是根据最大弯矩处进行配筋, 另一种是将基桩主筋一半部分一直伸到桩底。从桩体受力和节省工程费用以及发生事故处理的难度来看, 前一种更合理。但是, 第二种配筋方式可以减小施工难度, 桩基灌注混凝土时, 钢筋笼的定位是十分重要的, 钢筋布置到桩底, 易于固定钢筋笼。
总之, 公路桥梁桩基的设计包括大量繁琐的工作, 在进行设计时必须对公路桥梁桩基周围的受力情况、最大承载力计算、负摩阻力以及嵌岩深度等多方面内容进行细致的分析计算, 只有这样才能够保证公路桥梁桩基设计更加科学合理, 从而更好的提升公路桥梁的安全性和可靠性, 同时有效地降低公路桥梁工程的造价, 为公路桥梁施工带来巨大的贡献。
公路桥梁桩基设计 篇2
岩溶地区由于地层岩性软硬不宜，裂隙发育，溶洞的位置、大小、深浅变化多，即使工程地质勘察钻探时一桩一探，一桩一分析，桩基施工时采取超前地质钻探，仍不能准确把握复杂的地质情况。另外钻探有时会留下钻杆、钻头等遗留物，增加了施工的难度系数。这些都给桩基施工造成一定的困难，因而施工中容易出现问题。对此应做好充分准备，有针对性地采取相应措施，防止桩基质量事故的发生。
一、岩溶裂隙及小型溶洞的处理
对岩溶裂隙及小型尺寸定义为0.5m以下，其危害性相对较轻，一般冲击钻孔施工通过溶蚀裂隙发育密集段时，工艺上要求通常进尺一段深度时必须回填一定量粘土，在冲锤冲击作用下挤入裂隙堵塞桩孔周边溶蚀裂隙，同时可以保持泥浆密度。裂隙对钻孔桩施工造成的主要危害是漏浆。
主要处理措施为：
1.1、入岩前，准备充足的水源和1～2台水泵，同时准备足够的粘土、片石等溶洞处理所需要材料。片石采用强度≥30MPa石灰岩，片石粒径为15-50cm。
1.2、密切注意护筒内泥浆面的变化情况，当泥浆面迅速下降时，证明在漏浆，首先要赶快补水，然后将片石加粘土按6：4的比例往下投入孔内再重新开钻。当再次漏浆时，仍按上述方法处理，即可逐步解决裂隙漏浆的问题。二、一般溶洞处理
一般溶洞是指洞高一般小于4m，连通性较差的溶洞。一般溶洞施工以做好预防为主。钻孔前在附近储备大量粘土、片石及一定数量的袋装水泥，钻孔施工过程中，要求配备水泵和充足的水源，保证一旦漏浆，可以立即进行补水补浆。
对于空溶洞或半充填的溶洞，特别是超前钻显示漏浆的溶洞，在击穿洞顶之前，采用小冲程，逐渐将洞顶击穿，防止卡钻，要专人密切注意桩机底盘水平、岩样和护筒内泥浆面的变化一旦发现泥浆面下降、孔内水位变化较大、泥浆稠度、颜色发生变化或钻进速度明显加快又无偏孔现象时，表明已穿越溶洞顶进入溶洞。应根据溶洞的大小和洞内的填充物采取不同的技术措施。首先应迅速用大功率泥浆泵补浆补水，同时及时提钻，防止埋钻，然后用铲车或小型挖掘机（60型）及时将准备好的片石、粘土按适当的比例抛入、必要时投以袋装水泥，仍采用小冲程轻砸，用桩锤击碎后让黏土和片石充分挤入溶洞内壁发挥护壁作用。直至孔中的泥浆停止下降，并慢慢上升，此后可用冲锤进行适
武汉建工股份有限公司 当挤压，直至把桩基周围的溶洞都填满或堵死为止，只有当泥浆漏失现象全部消失后才转入正常钻进。如此反复使钻孔顺利穿越溶洞。击穿溶洞顶板后，要用冲锤将溶洞顶板处的桩孔修理圆滑，以防卡钻或卡钢筋笼。
若溶洞内进尺过快，则在孔底已穿过溶洞底后，再次提升钻头，投入片石、粘土，重新进行冲砸，使块石与粘土在溶洞内挤密形成一道环壁，保证成孔质量。
每遇到一层溶洞，无论是否漏浆，是否为充填溶洞均应向孔中投入一定数量的比例为6：4的片石、粘土，然后用小冲程冲击投下的混合物，使其挤入裂隙、溶洞内，如此反复操作，多次挤入溶洞通道固壁。在钻进过程中，应适当增加粘土数量，提高泥浆密度。若溶洞充满后孔内有漏浆现象，可抛填水泥包、粘土包并用小冲程挤压，使水泥与泥浆混合填充在漏浆的缝内，使缝隙饱满，待水泥与泥浆凝结后再恢复冲进。
三、大型溶洞处理
3.1、回填封堵漏浆
遇到较大的溶洞，特别是溶洞底部原本存在漏浆源的半充填溶洞，在溶洞形成的过程中已充填的粉土、卵石等将漏浆源堵住，冲孔过程中充填物滑落或被重新揭开，造成重新漏浆。为了堵住漏浆源，发现漏浆后，集中水泵向孔中补水以保持水头，同时立即向孔中抛袋装水泥，然后向孔中投入3～5m厚粘土、片石混合物，待漏浆停止后重新冲孔，冲孔到漏浆部位的时间宜控制在水泥终凝时间之前，然后停止6～10h。如此反复操作，直到凝固后的水泥粘土浆把漏浆源堵死为止。
3.2、钢护筒跟进法
遇到特大型空溶洞或半充填的溶洞时，为防止漏浆造成孔壁坍塌，采用预钻孔，然后埋钢护筒隔离上部松软覆盖层的方法进行处理。穿越大型空溶洞或半充填的溶洞时，采用护筒跟进法可达到较好的效果。即先采用较大直径的钻头冲击至溶洞顶，1.0m以后下内护筒至孔底，在换小钻头继续冲砸，直至击穿溶洞，然后回填粘土、片石混合物，采用反复冲击的办法将洞内冲砸密实，再转入正常钻进。此方案的关键在于：
a、内护筒必须位置准确； b、内护筒必须具备足够的刚度；
c、击穿溶洞后及时回填粘土、片石混合物。
对于桩基穿越溶洞高较大的空洞时，采取下钢护筒的处理方案。冲击钻冲穿溶洞后，打入比孔口护筒稍小的钢护筒，用导向锤将钢护筒振至溶洞底岩面。钢护筒跟进法一般情况下必须同时结合采用溶洞内回填片石冲进以及溶洞底部与护筒脚之间的封
武汉建工股份有限公司 堵处理，否则处治效果可能大打折扣。
3.3灌注砼护壁二次成孔钻进法
对于桩基穿越洞高较大且填充物为流塑状溶洞时，由于溶洞较高，且泥浆的侧向压力较大、自稳性较差，如果采用单一的回填片石和砾石等或回填片石后下钢护筒的方法，回填物可能随流塑状填充物涌向桩孔，抛填数量难以估计，清孔困难，在施工砼灌注桩时存在质量隐患，且大量泥浆涌入桩孔或砼大量流失极易造成断桩。因此，在穿越填充物为流塑状的大尺寸溶洞时，还可以采用以下方法，即钻至溶洞底板后，不用清孔，即向孔内灌注水下砼到溶洞顶0.5m左右，待砼达到7d强度后，重新钻进。灌注的砼会在桩孔周围形成一个圆形或半圆形围护，可有效防止溶洞内流塑状填充物涌入或砼流失而引起的断桩。
四、多层溶洞处理
通过由小型和一般溶洞组成的多层溶洞时，岩溶发育层溶洞数量多且期间多夹杂风化裂隙岩体，一般多出现漏浆、斜孔等病害，因此处理方法可采用处理多个一般溶洞的方法一一解决，由于溶洞规模较小，钻探范围有限，钻孔一般不能穿过所有桩孔范围的溶洞，因此钻探资料往往不能如实反映岩溶发育情况，而将一些深层的小型溶洞遗漏，这些小型溶洞在施工时才被发现，于是时常出现原设计桩底高程不能满足终孔要求现场变更的情况。
由大型溶洞组成的多层溶洞的处理可综合采用灌浆法和内护筒法，可以采用全套护筒法，穿过溶洞使钢护筒底部支撑在溶洞底板或顶板上，接着重新再护筒内钻孔，如还是漏浆，则采用下内护筒等方法进行处理。
多层溶洞，根据溶洞层数、大小和填充物的情况，采用片石、多层护筒嵌套施工相结合的方法进行处理。开钻前，根据工程地质纵剖图，确定哪层溶洞需埋设钢护筒及个数，开孔时根据埋设钢护筒的数量确定孔径，一般内套护筒比外层护筒小15cm，最内层护筒内径不小于设计桩径+0.15m。处理溶洞前，外层护筒应穿过砂层，以防塌孔。应根据不同护筒直径选用不同的冲锤。
五、不完整溶洞处理
岩溶地区相对较复杂，常会遇到岩面呈斜面、陡坎、石笋、溶沟、溶槽等复杂情况，处理这些情况，可采取两种方法：
A、抛填粘土片石，反复冲击成孔在孔内分层抛填片石、粘土，然后冲击钻反复冲击成孔，直到完整岩面。如在冲击过程中，出现冲击钻头有偏移情况，则要及时再加入
武汉建工股份有限公司 片石、粘土，然后再反复冲击，此时，冲程不宜过高（2.0m左右），并注意控制孔内泥浆浓度。采取这一方法的优点是操作程序简单、工期短、成本低，易于连续钻进作业，但如覆盖层为砂层或含砂较多的粘土，则成孔后清孔难度相对较大，且易出现漏砂情况。
B、压浆固结
先勘探清楚桩孔位置岩面的具体情况，然后利用地质钻机钻孔压浆，平面布置要基本均匀，但对于沟、槽及岩面较低部位可相对加密，孔深要根据岩面情况及所需固结的厚度来确定，固结厚度范围控制在护筒刃脚上方50cm至岩面最低点，周边宽度控制在比桩径大1.0~1.5cm范围内，岩面砂、粘土层压浆固结完成并达到一定强度后，可开始进行桩基础钻孔施工。采用这一方法的优点并达一定强度后，可开始进行桩基础钻孔施工。采用这一方法的优点是固结完成后，可按普通地层情况进行钻孔钻进，不易出现漏砂情况，清孔容易，质量易保证，但其工期相对较长，成本也较高。
六、岩溶通道串浆、串孔处理
连通孔是指由于场地岩溶裂隙发育，地下水丰富，有连通性好的溶洞存在，使得相邻的桩孔在桩身的某个部位被溶洞贯穿。相邻桩在成孔和灌注混凝土时常有干扰现象，如其中一个桩孔冲孔时，相邻桩孔内水面或淤泥面相应翻动。如有的钻孔暂时停钻或终孔时，由于受邻桩孔钻进影响，冲洗液相互串通，使岩粉和沉渣增多；在灌注混凝土时，混凝土有时会通过荣西流入邻近正在施工的桩孔内，影响临近桩孔的正常施工。
遇到此种情况不可勉强向下施工，应根据地质资料进行判断。若溶洞不大，可向孔内回填粘土，并掺入一定量的片石、卵石、漂石等石料，使其形成具有一定强度和厚度的护壁，阻隔两孔，使之无法串通；若溶洞较大，可将整袋粘土抛入孔内，分层加入一定量的袋装水泥，防止施工过程中出现漏浆、塌孔现象。
施工时若通过露部位发现各桥墩位处存在地下横向贯通溶洞，为避免相邻桩孔在成孔和灌注混凝土时相互干扰，首先考虑整条施工顺序，采用间隔施工，协调好各个施工钻机之间的关系，当一个桩孔终孔进行清孔灌注混凝土时，相邻有干扰关系的桩孔施工必须暂停并提升钻具，以防止清孔不干净影响混凝土的成桩质量。为防止混凝土进入相邻桩孔，在相邻桩孔内投入粘土封堵，待混凝土灌注完毕后，清理孔内的粘土，继续钻进成孔。
七、深大溶槽处理
深大溶槽所在位置处成桩，其穿过的覆盖层厚度往往比周边桩孔深数十米，另外由于溶槽底部往往聚集有类似溶洞充填物的软塑状甚至流塑状土层，动力触探次数一般仅
武汉建工股份有限公司 1~2，溶槽底部基岩面起伏不平整，溶洞以及裂隙孔道发育，因此冲孔中时常遇到成孔困难，护筒变形、塌孔、漏浆甚至地面塌陷等病害多现象，影响程度不亚于大型溶洞，因此对此类岩溶类型需加以重视。通过动弹次数1~2的覆盖层土或溶槽时，成孔孔壁稳定性一般难以保证，宜采用预注浆固结或下钢护筒全程跟进方法。
八、施工注意事项及处理措施
1、卡钻事故处理
卡钻的主要原因是对溶洞分布情况不明确，在钻到离溶洞顶板很近时采用高落程冲击，使钻头冲破溶洞顶板岩石，钻头倾斜，卡在溶洞顶板岩石不同部位。
防止卡钻措施为：严格控制冲程，在施工过程中细心观察，根据不同的地质情况掌握好冲程。如在基岩中采用3~5m的冲程，在靠近溶洞顶月1m处采用0.5~1.5m的小冲程变化冲进，要求轻锤慢打使孔壁圆滑坚固，通过短冲程快频率冲击的方法逐渐将洞顶击穿，防止因冲程过长导致卡钻。经常检查钻机运转性能，对于故障隐患早发现早解决。
遇到卡钻时不能慌，更不能强行提拉，野蛮施工，以防塌孔、埋钻。施工时由于钻机操作手经验不足，卡钻时强行提拉，最后使钻机翻到钻孔左前方，使钻机遭受较大损失。
遇到卡钻时首先分析原因，然后对症下药：若卡在顶板岩石中部，可缓缓上下活动钻头，待松动后慢慢提出。若斜卡在顶板岩石中，可自制简易正绳器，将钻头拉正，缓缓提起；若卡在顶板岩石下部，则可利用大钻头上下松动，由下向上顶撞的办法，轻打卡点的石头将顶板岩石破掉后提出，也可用钢丝绳将小钻头放入把顶板岩石砸碎，再将大钻头提出。
卡钻严重时，用钻机本身提钻时钻机尾部会翘起来引起安全事故，利用钢丝绳和千斤顶给钻头一个外力，再用钻机轻打卡点石，或者采用“振动爆破法”处理，即将经过周密计算和经验总结的一定药量的防水炸药用垂陀放入孔内，沿锤的滑槽放到锤底，而后引爆。震送卡锤，再用卷扬机和千斤顶同时提拉。
卡钻钻头取出后应停止向下继续钻孔，回填片石和粘土快，一般回填高度为1.5米，调整钻机冲程后反复冲砸，在顶板上部形成坚硬柱体以传递冲力，冲击使卡钻的突石、溶洞表明面平整，防止卡钻再次发生。
2、掉钻埋钻事故处理 A、掉钻
掉钻事故主要是主绳和钻头转向鼻子断裂引起的，因此要经常检查者两部分的情况，武汉建工股份有限公司 遇有钻头提不上来时，不要强行提拉。掉钻后要及时摸清情况，钻头上之前要装保险绳，保险绳要牢固、可靠。若泥浆太浓或泥渣太厚导致钻锤被沉淀物或塌孔土石覆盖，应首先清孔吸泥，使打捞工具能接触钻锤。先用侧锤探测钻锤在孔底的情况，用打捞钩放入孔底，钩住钻锤保险绳再提起。
在施工过程中掉钻要以预防为主，经常检查机具设备，及时检修，遇到损坏的部分立即维修或更换，消除隐患。施工时严禁在溶洞内打空锤，应绷紧钢丝绳，采用小冲程进行抵打紧击。一旦发现漏浆或异常情况，马上提锤至洞口，然后采取其他补救措施。
B、埋钻
埋钻也有两种情况：一是沉渣埋钻，二是塌孔埋钻，要避免沉渣埋钻，钻头不能长时间停留在孔底不动，要经常上下活动，使得泥浆不停地循环，这样就可以防止沉渣埋钻的现象发生，如发生塌孔埋钻，最主要的是将主绳保住，利用回旋钻机扫孔和“反冲法”将钻头提出。
3、钻孔偏位处理
穿越溶洞时，对洞顶和洞底岩层倾斜、岩层厚度不均、基岩面陡倾不平整的溶洞进行钻孔施工的关键是防止偏孔和纠正偏孔，钻头穿越溶洞时要密切注意大绳的情况，以便判断是否偏孔。
基岩面大坡度倾斜且微风化层不连续，软硬不均，钻头容易沿坡面歪斜产生斜孔偏孔，当出现冲击钢丝绳摆动较大、进尺突然加大时，则预示发生偏孔，应及时停钻。处理偏孔采用回填片石的措施可有效地解决，片石的强度要强于岩层的强度，处理时应提起钻头，向孔内抛填15cm~25cm大小的片石、碎石机粘土快，回填到斜面顶或偏孔处0.5m以上后再重新冲砸钻进，采取小冲程、低频率的方式冲孔，使钻头保持水平，钢丝绳保持竖直，浅程缓进。若一次纠偏效果不行则进行多次回填。并反复进行，直至进入均匀、稳定完整的基岩内1.0m，然后按正常施工，通过回填片石、粘土，既改变孔底虚实不均的问题，有利于保持桩孔垂直，又可造壁堵漏。
严重的岩石斜面或溶洞交汇岩层强度不一致。上述回填石方法难以凑效，可先掏渣清孔，后向孔内灌注高强度的水下混凝土封底，将溶洞填充满或到达与倾斜岩面上缘相平大的高度，等强度达到30MPa后再重新钻进。
4、塌孔处理
塌孔是主要由于漏浆严重，补水来不及造成的。采用护筒跟进技术可有效防止塌孔事故，但由于投入费用较多，并非所有情况都适用，因此一般情况下主要预防措施是保
武汉建工股份有限公司 持泥浆浓度和水头高度、采用中小冲程钻进、钻机和钻架安装稳定可靠。
根据孔壁稳定原理护筒内设置一定高度的超高水头，以构成对孔壁的附加静水压力，这种静水压力连同孔壁的圆环作用，方能对水中的孔壁起到稳定作用。一般超高水头保持2m~2.5m可以较好地满足护壁需要。
当孔壁局部坍塌，孔内水头无明显损失时，向孔内抛粘土，加大泥浆比重，下沉内护筒进行处理。另外溶洞内压力大导致充填物多次冲入桩孔内部。此类情况应采用砼封堵或加大钢护筒跟进措施。
当遇溶洞、溶穴、溶槽，孔内水头突然损失造成塌孔时，如是小面积塌陷，且护筒无移位，除下沉内护筒外，可及时分层抛入片石、粘土块、袋装水泥、片石等，以填充和堵塞溶洞，回填至内护筒底部以上2~3m，然后采用中小冲程重新钻进。溶洞发育严重时，如连通特大型溶洞或连通地下河溶洞，上述处治措施均不能有效处理好，即使多次回填片石粘土等也不能成功组织漏浆；或者护筒变形，有较大横向位移，无法纠偏时，可拔出钢护筒，用粘土回填，并采用内护筒跟进穿过溶洞。内护筒跟进时应先采用孔径大于25cm的大钻头冲击到岩层，然后下放比孔径大20cm的长护筒到底，再换用正常钻头钻进。这样施工主要目的是防止在施工中继续漏浆造成土层再次塌孔。这种方法关键之处在于护筒的位置放样必须准确。
塌孔常引起钻机倾翻：主要原因是由于桩位处的地面强度弱，当孔内发生局部塌壁，引起地面塌陷，造成钻机倾翻。预防措施可在有溶洞发育的桩位处，在钻机位置横向垫放6~8片12m长的320工字钢，并在钻机滚筒下密铺枕木，扩大钻机与地面的接触面积，减少孔口处的局部压力。
5、漏浆处理
成桩过程中，住哟控制漏浆等情况，如果这些情况控制不好，很可能导致情况进一步恶化造成塌孔、埋钻等事故，甚至会出现地面塌陷，影响周边建筑物的安全。
发生漏浆的主要原因，一是钻孔通过与地下水暗流相连的强透水性地层，如岩溶岩全风化层时，砾石间空隙和孤石较多，孔壁不密实；二是遇到未填充的溶洞、溶穴、溶槽等。施工到溶洞或裂隙处，由于溶洞或裂隙往往具有连通性，泥浆会顺着溶洞或裂隙的空隙大量流失，表现为孔内水头突然下降。如是孔溶洞或大裂隙，孔内泥浆迅速漏光，造成施工事故。泥浆池均尽可能做大，保证有一定的储浆量，同时准备足够的黄泥、粘土、块石等填充物，补水管网接至孔口，一旦发生漏浆迅速补给泥浆、清水、同时大量填充。
武汉建工股份有限公司 出现漏浆一般处理措施是：及时向孔内补充泥浆；加稠保持泥浆浓度，起到减少孔内外的压力差，有效护壁减缓漏浆速度等作用，为处理漏浆争取时间；采用中小冲程钻进；向孔中回填粘土夹片石、块石等，反复冲击回填粘土以增加护壁的密实度和强度。此法对于小裂隙和小容洞、孤立溶洞的堵漏效果较明显，但对于大溶洞、连通裂隙堵漏效果并不理想，当进行第二次冲击成孔时，很快将堵住的地方冲通，又出现漏浆，或者孔内回填粘土无法凑效，回填的粘土随地下岩溶水全部流走，无法堵住。
处理漏浆效果更为明显的另外两类方法是：一类是水泥粘土或混凝土浆固结堵漏发；另一类是互通跟进护壁堵漏法；
A、水泥粘土或混凝土浆固结堵漏发 将漏浆主要分为小裂隙漏浆和大溶洞漏浆。
在冲穿溶洞出现漏浆之前，准备好大量粘土，用水泥袋装好，并封口备用。对于大溶洞，一旦出现大量漏浆，就将整袋粘土抛入孔内，在抛填粘土袋时，分层加入一定量的整包水泥包和片石，回填高度超过漏浆位置，然后轻放下重锤挤压粘土袋及水泥包，使之充填到溶洞缝隙中，再用重锤小冲程轻打，使水泥和粘土混合，形成水泥土浆，使其挤进孔周围的粘土及水泥包之间或挤进岩溶缝隙中。一旦孔内成浆，需停工12h，待水泥土浆凝固，在桩孔壁形成一层水泥土浆护壁层，并具有一定强度时，再进行冲击成孔，其目的是使溶洞空间内形成一个圆锥体，在其中心钻孔，周围形成为有一定厚度和强度的护壁。
对于小裂隙的漏浆，粘土可不必装袋，可直接倒入孔内，水泥需整袋抛入，使其沉底，操作方法同上，其目的是堵漏，同时也为了造浆。
对于多层溶洞，当打穿下一层溶洞再次发生漏浆时，重复上述工作，直到完成一个桩孔为止。钻孔到达桩底标高后漏浆多为桩底贯通性质溶洞溶槽的存在，采用上述方法处理后可暂时防止漏浆现象，由于桩底沉渣有厚度要求，因此需要清孔排渣，在此过程中封堵溶洞的充填物等可能流失，时常出现再次或多次漏浆现象，这种情况下可考虑采用清孔后，根据溶洞大小情况抛入片石，然后桩底灌注或浇筑底层混凝土灌满处理，混凝土有一定强度时再继续。此方法成本较高，工期较长，但可以彻底堵漏。
B、护筒跟进护壁堵漏法
对于大型溶洞造成的漏浆要多次回填，需要大量粘土和水泥，处治不当时还会造成塌孔等其他病害，因此大型溶洞漏浆建议宜用护筒跟进堵漏过溶洞区。
当漏浆程度低时，加入粘土加大量泥浆比重继续钻进；当漏浆程度为一般时，除加
武汉建工股份有限公司 大泥浆比重外，下沉内护筒可遏制漏浆速度；当漏浆程度为高时，除下沉内护筒外，分层抛入片石、粘土块、片石等，以填充和堵塞溶洞、溶穴、溶槽，回填至内护筒底部以上2~3m，然后采用中小冲程重新钻进。
6、混凝土流失及断桩处理
灌桩中混凝土流失。对于能预计的小容洞，成孔后直接灌注砼填充，有小量差方是正常的。
但是当溶洞较高、体积较大时，不采取任何措施时水下混凝土实际灌注的数量一般要大大超过设计数量。针对水下混凝土灌注过程中流失的现象及防止断桩发生，一般有以下施工措施。
A、加大混凝土生产和运输能力。
B、加大混凝土初灌量，避免因首盘混凝土数量不够造成导管埋深不够而断桩； C、灌注过程中加大导管埋深，混凝土灌至溶洞或裂隙处时，适当增加导管埋深，确认安全后，再提升导管。灌注混凝土过程中，在混凝土能下去的情况下，导管下口埋入深度一般宜控制在4~6m。灌注时要勤测量混凝土面高程，对灌注过程中出现的缓慢下降要有准确的判断，防止混凝土面突然下降导管悬空造成断桩事故；
D、对漏浆严重或多次漏浆的个别孔，应做到心中有数，在灌注时应加大混凝土灌注高度，一般考虑超过设计高程1.5~2.0m，尽量避免在灌注完成拔出导管后混凝土面下降造成断桩。
E、遇到大的溶洞或溶洞失水现象严重的桩，为防止浇筑超方过多或发生事故，应准确计算溶洞高程后，灌注混凝土前先在钢筋笼上对应于溶洞的位置，附近钢护筒或薄铁板作包裹处理。以防止灌注混凝土时，护筒被挤破，造成混凝土流失；护筒高度上、下都超过溶洞口1m，从而避免混凝土流入溶洞。
F、对于有比较大的溶洞的钻孔桩，混凝土灌注速度要尽快可能地快一些，以免孔内护壁发生变化出现漏浆或塌孔等异常情况。
公路桥梁桩基设计 篇3
关键词：溶洞群地区桥梁桩基 设计与施工 问题
中图分类号：U443.15文献标识码：A文章编号：1674-098X（2014）09（a）-0099-01
牛郎关互通立交桥位于贵阳环城高速公路南环线，采用了436根直径1.8 m的桥桩，总长71465 m。其中有162根钻孔桩，最浅的7 m，最深的62 m；274根挖孔桩，最浅的9 m，最深的27 m。在该桥处于溶洞群地区，岩溶非常发育，岩溶分布非常广不规律，并且被埋藏很浅，溶腔内有复杂的填充物并且多样[1]。虽然进行了专业的钻探研究，但仍对诸多方面存在不可预知性。
1 桥所处地区的地质情况
牛郎关互通立交桥位于贵州的牛郎关。该地区属于构造溶蚀型地貌，地质结构方面以上覆残坡积层亚粘土为的露地层，下伏白云岩，层间夹杂着钙质泥岩和泥线。白云岩受到了不同程度的风化，一些地段的岩溶非常发育，溶洞多样且多数含有黄色黏土，灰岩、白云岩碎块以及角砾等填充物，溶洞涌水量大，深度不规律。
2 桥桩设计
2.1 桥桩位地质钻探
（1）钻孔数量。按照相关地质勘查规范的要求，在桩直径为20 m时钻探中可以一桩一孔。但是由于溶洞群地区的地质复杂性在实际施工中，在溶洞发育区的桩基中心和桩位周边的1～1.5 m处等地质复杂的区域进行三角补钻。
（2）钻孔深度。根据地质勘查规范的规定，在溶洞地区进行钻孔时，柱底应在整体岩层的深度不少于5 m。从实际钻探情况分析，此地区的溶洞发育情况存在很大的差异，所以柱底应该在整体岩层的深度不小于8 m。
（3）钻探工期计划。在此项目的钻探中，是一边设计一边施工，设计仓促并且缺少有效地设计审查工作[2]。
2.2 桥桩嵌岩深度和持力层厚度
现行的桩基嵌入完整基岩的深度的计算模式有两种。第一种，只对完整基岩端的阻力进行计算，并按照构造要求对嵌岩深度进行确定。但是需要满足深度大于0.5 m，桩底应力扩散范围内均为岩体面，柱底以下3倍于桩直径的范围内不存在洞隙、断裂带、软弱夹层情况。另一种则考虑侧阻力和嵌岩段端阻力。持力层应该大于5 m，应有效利用桩侧嵌固力。
3 桥桩基的成孔工艺的选择
牛郎关互通立交桥随处溶洞地区。结合其复杂的地质情况，笔者认为桥桩基的成孔工艺最好采用回旋钻孔工艺。如果人工挖孔条件成立，则优于机械钻孔工艺。而该项目的施工则正是采用了人工挖孔和机械冲孔两种工艺。针对于桩基深度在20 m以内的并且岩层完整，溶洞涌水量小没有填充物则用人工挖孔，能有效的节省电力、缩短工期，尤其是能够对桥桩底部的溶洞情況进行清晰地掌握，有效确保桥基的安全性[3]。对回旋钻机来说岩层分布非常不均匀是一个致命的弱点。针对于该项目所处地质存在大量不规则分布的溶洞情况，则采用了机械冲孔工艺。但是这种工艺存在冲击的孔径较大，耗费混凝土资源的弱点。鉴于这一点，在施工是通常会采用的冲击钻头的外径要比设计时的桥桩直径小5～10 cm，其具体值，应施工中岩层的强度和施工者的施工经验结合来定。
4 桥桩底部沉渣的清除
根据相关的规范，嵌岩桩孔底沉渣厚度应该在5 m范围内，对于孔底沉渣厚度来说直接受到冲击成孔工艺的影响。通常情况下清孔阶段置换泥浆应该由浓到稀。当清孔完毕并验孔合格后，应该马上下钢筋笼进行混凝土灌注，其冲击力能冲起一些沉渣，一部分沉渣会被上升的水位带出孔外。
采用灌注成桩的桩基，不能确保每一根桩底沉渣的厚度都进行取芯检查。往往都用事先埋好的3根超声波检查器对桥桩底部的沉渣厚度进行检测[4]。如果沉渣厚度大，则用钻机取芯冲孔，注入高压水，对沉渣进行冲洗，当冲洗干净时，再注入泥浆。这种方法在实际施工中简单可行，成本低。此外，对于桩基处有暗河穿过并且桩孔较深的情况，应该加大泥浆浓度，增加一台换浆机并放在暗河位置稍下方处与桥柱底部的换浆机同时进行沉渣清理。此种方法经济适用，效果好。
5 施工中采用的处理方法
在施工中为防止溶洞顶在钻孔时被击穿而出现塌孔的情况，应该事先对空溶洞进行补水。在处理卡钻、斜孔以及溶洞等问题时，对其反复的回填片石、黏土是一种简单有效的方法。针对溶洞孔内漏浆漏水严重的情况，应投入袋装的粘土和水泥并反复冲击以使两者拌和均匀，等胶体凝固后，在进行冲击施工。地表突然下陷在项目建设中存在非常大的安全隐患。针对于孔口表塌陷的情况，唯一的预防措施是根据现场的地质钻探报告对岩层强度和溶洞顶厚度进行仔细的分析，在施工时采用较小的冲击锥把溶洞顶板破穿并反复充填黏土、片石挤密溶洞或者放慢钻进的速度。针对于孔口地表可做回填片石混凝土待凝固后在冲孔的处理，
如有必要可把钢护筒相应的加长[5]。针对于刚发现或者未发现桩底部的溶洞或者孔壁突然崩塌等危机施工人员安全的情况，应马上撤出施工人员，待情况稳定后，可安排有应验的人员对孔进行清理，如果顺利，可继续施工，否则需要重新对孔口回填，并冲孔。在桥桩基关注混凝土时，应事先结合具体的地质钻探情况对溶洞孔壁牢固度进行判断，混凝土导管的埋藏深度以4～6 m为佳，灌注速度应缓慢适当。
6 结语
在溶洞群地区进行桥梁桩基设计和施工时，应该把给地区的地质情况和设计施工相结合。桩基嵌入完整岩石的深度应以2.5～3 d为佳，充分利用桩侧嵌固力。在本项目的施工中采用人工挖空和机械冲孔的工艺，在具备人工挖孔的相关条件下，人工挖孔工艺经济，项目安全质量高。当桩基位置处有暗河或者溶洞时，应该在暗河附近增加一台换浆机，与桩底部的另一台同时进行沉渣清除，能有效提高清理效果。此外，阐述了在桩基施工中处理溶洞情况的一些方法。在工程有一定的使用价值，以供参考。
参考文献
[1]朱克常.桩基穿越溶洞群施工技术探讨—— 以管团大桥群桩基础施工为例[J].交通标准化，2013（17）：62-64.
[2]刘永贵.桥梁桩基特殊溶洞处理方法的探讨与应用[J].公路工程，2012，37（2）：50-52，78.
[3]柏国胜.论溶洞地质条件下桥梁桩基施工技术[J].城市建设理论研究（电子版），2013（27）.
[4]高川川.探讨桥梁桩基的设计与施工[J].城市建设理论研究（电子版），2013（14）.
公路桥梁桩基设计应注意的问题 篇4
1 桩基的分类
公路桥梁常用的桩基主要用来承担上部建筑的载荷, 根据载荷的在桩基上的传播方式的差异, 可以分为摩擦桩和端承桩。端承桩深入到土层的深处, 建立在坚硬的岩石之上, 依靠基岩的坚硬来支撑上部建筑的载荷, 这种桩几乎不会发生相对位移, 因此不会产生摩擦力。对于一些比较厚的土层, 桩基的长度很难达到土层下面的岩层, 这时候就可以利用深厚的土层和桩基之间产生的摩擦力来承担上部建筑的载荷, 这种桩基的底部的岩层所提供的支撑力很小, 因此被称为摩擦桩。这两种桩基在实际的使用过程当中其实是并存的, 很少有单纯的摩擦桩或者是端承桩, 桩基的承载力由两种方式共同提供, 只是二者之间发挥得作用的大小不一定而已。
2 桩基竖向力产生的原因及机理
桩基要能够承受上部建筑的载荷就会与土层之间发生位移。桩基由于自身的重量和上部建筑物产生的载荷而产生一个向下的力, 桩基势必朝下移动, 桩基与土层之间产生相对位移, 发生剪力, 随着二者之间的位移的变化而不断的增大, 当达到一个极限值得时候就会不再增加, 这时继续上升的载荷就会有桩端来承载, 这是一般的桩基的承载力的特征。
桩基自身在自重以及上部载荷的压力之下产生压缩变形, 桩底土层或者是岩层硬度不够, 在载荷的作用之下产生沉降变形, 导致桩基下沉, 发生位移, 还有一种情况就是桩基周围的土层发生沉降变形, 与桩基之间产生位移。这三种情况都会造成桩基发生位移, 由于桩基自身的压缩而发生的位移发生的作用比较小, 最为常见的就是桩底变形以及周围土层沉降造成的位移。
3 桩基负摩阻力
3.1 桩基承载力的发挥桩与土层之间势必会产生位移, 尤其是对
于摩擦桩开说, 其承载能力主要是依靠桩基和侧面土层之间发生相对位移时候的摩擦阻力来提供的。正摩阻力是进行桩长计算中所必须考虑的因素, 这时候周围土层发生沉降的速度要慢于桩下沉的速度, 这时候, 桩和土体之间发生的相对位移所产生的摩擦力是向上的, 从而为桩基提供向上的承载力。桩的摩阻力的方向直接受到二者之间的相对位移的影响。对于一些土质较软的地区, 软土层的深度比较大, 软土层在上部建筑和自重的载荷下, 会产生严重的变形, 迅速产生沉降, 这时候桩的沉降的速度要低于周围土层的沉降速度, 此时二者之间也会产生相对的位移, 但是这时候的摩擦力是向下的, 也就是所谓的负摩阻力。
3.2 一般来说在没有负摩阻力存在的情况之下, 进行的相关的摩阻力的计算能够保证设计的要求。
对于端承桩来说, 一旦出现负摩阻力的情况, 就会对桩或者是地基带来破坏。而对于摩擦桩来说就会造成过大的桩基沉降, 造成上部建筑发生形变和损坏。在进行摩阻力计算的过程当中一定不能忽视负摩阻力造成的影响。以下是桩基表面容易产生负摩阻力的几种情况:
第一, 桩基附近地表面堆有大量荷载, 比如桥台后路基填土, 引起地面沉降, 产生负摩阻力。第二, 地下水位降低, 如抽取地下水, 使土中有效应力增加, 引起土体固结产生下沉。第三, 桩基穿过欠固结的软土或新填土, 而支承于较坚硬的土层或岩层上, 在土体自重作用下, 上层土体产生固结。第四, 自重湿陷性黄土浸水下沉和冻土的融陷等。
3.3 负摩阻力的分布范围与计算。一般来说负摩阻力并不发生在
整个软弱层内。随着桩周软土层的压缩下沉, 桩身表面从上到下的正摩阻力逐渐减小, 并开始在桩顶产生反向摩阻力, 随着土体的继续变形, 负摩擦力范围逐步下移, 在某一深度, 桩侧摩擦力刚好为零, 称为中性点。在中性点以上, 土体下沉量大于桩基下沉量, 是负摩阻区, 在中性点以下, 桩基下沉量大于土体下沉量, 是正摩阻区。
影响中性点位置的因素很多, 有:第一, 桩底持力层的刚度, 持力层越硬, 中性点越深。对于端承桩, 中性点可能在桩底。第二, 桩周土体的力学性质和应力历史, 桩周土体压缩性越高, 欠固结度越大, 土层越厚, 中性点位置就越深。第三, 地下水位降低幅度和范围越大, 中性点位置越深。第四, 桩的长径比越小, 截面刚度越大, 中性点位置越深。一般可参照桩基规范给出的中性点深度与桩长比值进行考虑。
4 支承桩及嵌岩桩持力层选择
根据支承桩及嵌岩桩的定义, 两者均要求一个足够强度的持力层。部分设计人员认为, 嵌岩桩就须嵌入新鲜、完整的基岩或者是微风化岩层上, 完全忽视了岩石的强度。岩石按强度分为硬质岩、软质岩、极软岩三种。岩石类型不同, 其强度就不同, 其不同风化程度的产物强度也有所不同。对于一些硬质岩, 即使是弱风化层。其强度也可达20MPa~60MPa, 是可以满足支承桩和嵌岩桩基底强度的要求。因此对弱风化层厚度在5m以上, 甚至十几米, 还要求穿过弱风化层而嵌入微风化岩层上, 是不合理的, 势必会增加施工难度和工程造价, 造成不必要的浪费。因此, 在支承桩和嵌岩桩设计中, 对桩端持力层的岩石强度需区别对待, 不仅要考虑岩石的风化程度, 更要考虑岩石的完整情况, 岩石的强度等细节, 只要可以满足桩基所需的竖向力要求, 即使是弱风化层、甚至是强风化层都可以作为嵌岩桩的持力层。
5 嵌岩深度
嵌岩桩嵌岩深度与桩基所承受的荷载有关。桥梁桩基荷载主要分为竖向荷载和水平荷载。竖向荷载, 主要为桥梁上下部结构自重及活载作用, 采用规范公式[p]= (c1A+c2Uh) Ra进行验算, 对岩石单轴抗压强度在15MPa以上的地质情况, 竖向力一般不控制设计。在此, 主要讨论桩基受水平荷载作用下的嵌岩深度, 分两种情况进行考虑。
5.1 桩基较长, 覆盖层较厚的情况
由于岩层以上土体深厚, 桩基的弯矩值最大区段一般落在覆盖土层中, 由覆盖土层承担了大部分弯矩和剪力, 对基底嵌岩桩的握裹作用就降低了很多, 其受力形态为柔性桩。根据覆盖土层厚度、性质及桥梁结构类型, 此种情况嵌岩深度一般取0.5m~1.5D (D为桩基直径) 。
5.2 桩基较短, 无覆盖层的情况
这种情况一般指覆盖层很薄, 基岩埋深很浅或者是水中桩受冲刷影响, 此时的嵌岩桩为刚性桩, 所有水平荷载全部靠嵌岩深度提供, 受力模式为刚性桩, 通过对多座桥梁桩基础的设计中, 此类桩基嵌岩深度一般取3D~4D。此类嵌岩桩嵌岩深度受岩石强度和岩石完整程度影响较大, 在某些特殊情况须单独计算。
6 结束语
随着我国公路基础设施建设速度的加快, 公路桥梁工程会越来越多, 这就要求广大桥梁设计人员在设计过程当中做好桩基的相应的计算工作, 保证公路桥梁基础的稳定性, 促进我国交通事业的发展。
摘要：任何工程建设都离不开坚实的基础, 离开了坚实的基础, 任何工程都成为空中楼阁。因此, 在桥梁设计过程中一定要重视基础设计, 只有做好基础设计, 才能够确保整个桥梁工程的稳定。随着我国公路事业的迅速发展, 公路桥梁也随之得到了极大的发展。当前国内公路桥梁的基础一般使用桩基础, 桩基对于整个桥梁工程的质量以及造价都有直接的影响。文章对公路桥梁桩基设计中应该注意的问题进行了探索。
关键词：桩基础,负摩阻力,嵌岩深度
参考文献
[1]武建中.浅谈桥梁桩基设计中的若干问题[J].黑龙江交通科技, 2007, (06) .[1]武建中.浅谈桥梁桩基设计中的若干问题[J].黑龙江交通科技, 2007, (06) .
[2]刘宇晨.桥梁桩基设计中若干问题的探讨[J].城市道桥与防洪, 2006, (03) .[2]刘宇晨.桥梁桩基设计中若干问题的探讨[J].城市道桥与防洪, 2006, (03) .
简述桥梁桩基试验和检测 篇5
简述桥梁桩基试验和检测
桥梁检查是进行桥梁养护、维修与加固的前期工作,是决定维修与加固方案可行和正确与否的`可靠基础.在桥梁结构的生命周期内发生的结构缺陷和损伤将不可避免地影响桥梁的使用性能.为此,在桥梁的寿命周期内需对桥梁的使用状况、缺陷及损伤进行全面检查以便分析、评价缺陷及损伤对桥梁性能和承载力的影响.
作 者：练美琳 作者单位：广东晶通公路工程建设集团有限公司,广东,广州,510000刊 名：黑龙江科技信息英文刊名：HEILONGJIANG SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION年，卷(期)：“”(21)分类号：关键词：桥梁 桩基 检测
桥梁桩基础探讨 篇6
我省地处青藏高原，复杂的地质状况使得在大桥基础在形式上对桩基础的应用非常广泛，特别是钻孔灌注桩适用于地下水位较低的和复杂且常需护壁的地质情况，这种工艺正日益完善，但往往由于工艺不当，断桩、堵管、夹泥、蜂窝、少灌等质量问题也时有发生。正确地选用科学合理的施工工艺，使钻孔灌注桩单桩静载试压达到全部优良。
1.桩基础材料的控制
桩基础对材料的要求时比较严格的，特别是我们在施工中大多都是进行水下混凝土的浇筑施工，所以在试验检测的基础上选用合格的材料，主要材料水泥、钢材必须有产品合格证，而且还要根据进场数量进行抽检合格后方可使用。粗细集料的进场时都需进行检查验收，使用时仍需进行严格试验，以确保原材料的质量。工地试验室严格把关配合比，并做好现场施工检测。水泥混凝土原料宜选用卵石、石子含泥量小于2%，以提高水泥混凝土的流动性，防止堵管。一般水泥混凝土初凝时间仅3—5小时，只能满足浅孔小桩径灌注要求，而深桩灌注时间约为5—7小时，因此应加缓凝剂，使水泥混凝土初凝时间大于8小时，为了使水泥混凝土具有良好的保水性和流动性，应按合理的配合比将水泥、石子、砂子倒入料斗后，先开动搅拌机并加入30%以上的水，然后与拌合料一起均匀加入60%的水，最后再加入10%的水（如砂、石含水率较大时，可适当控制此部分水量），最后加水到出料时间控制在60秒内，坍落度应控制在180～200 mm之间，在灌注砼过程中严格测量灌注砼的标高和导管的埋置深度，导管的埋深应保持在2m～4 m， 要保证证砼顺利进行，当灌注至距顶点标高8m～10 m 时， 及时调整砼坍落度，降低到12 cm～16 cm 以提高砼的强度，每根桩留取砼试件3 组，做强度试验。水泥混凝土灌注距桩顶约5 m处时，坍落度控制在160～170 mm，以确保桩顶浮浆不过高。气温高，成孔深，导管直径在250 mm之内，取高值，反之取低值。钻孔灌注桩水下砼使用导管灌注，现场的配合比要随水泥的品种，砂、石规格及用水量的变化而进行调整。为使每个工作的施工配合比都能准确无误，施工现场选用生产量高的1000 型拌和站生产砼混合料，1000 型砼拌和站各项功能全部电脑操作，其特点是：计量准，生产能力强，产量高，适用于砼用量大的结构工程，施工中各项技术指标自动控制，准确无误。
2.桩基础施工要点
桩基础的钻孔打桩顺序直接影响打桩速度和桩基质量。打桩顺序一般分为：由一侧向单一方面打，自中间向两个方面对称打，自中间向四周打。因此；应结合地基土壤的挤压情况，桩距的大小，桩机的性能，工程特点及工期要求，经综合考虑予以确定，以确保桩基质量。减少桩机的移动和转向，加快打桩速度，由一侧向单一方向打，桩机系单向移动，桩的就位与起吊均很方便，故打桩效率高；但它会使土壤向一作技术检灌注操作技术分为首批水泥混凝土灌注与后续水泥混凝土灌注及后期灌注三个过程。在前一过程中，水泥混凝土灌注量与泥浆至水泥混凝土面高度，水泥混凝土面至孔底高度，泥浆的密度，导管内径及桩直径有关。在后续灌注中，当出现非连续性灌注时，漏斗中的水泥混凝土下落后，应当牵动导管，并观察孔口返浆情况，直至孔口不再返浆，再向漏斗中加入水泥混凝土。牵动导管的作用有两点：1）由于粗骨料间有大量空隙，后续水泥混凝土加入后形成的高压气囊，会挤破管节间的密封胶垫而导致漏水，有时还会形成蜂窝状水泥混凝土，严重影响成桩质量。因此牵动导管有利于后续水泥混凝土的顺利下落，否则水泥混凝土在导管中存留时间稍长，其流动性能变差，与导管间摩擦阻力随之增强，造成水泥浆缓缓流坠，而骨料都滞留在导管中，使水泥混凝土与管壁摩擦阻力增强，灌注水泥混凝土下落困难，导致断桩。2）牵动导管增强水泥混凝土向四周边扩散，加强桩身与周边地层的有效结合，增大桩体摩擦力，同时加大水泥混凝土与钢筋笼的结合力，从而提高桩基承载力。
3.桩基础常见的质量问题及处理措施
（1）根据规范要求钻孔后要彻底清除孔底的淤泥，但在实际施工过程中，很难将淤泥彻底清除，于是在浇灌第一斗混凝土进行封底施工时，孔底沉积的淤泥必然混入混凝土中。由于用导管灌注的水下混凝土是从下往上顶升的，先灌入的混凝土顶升于孔的上面，这样就容易出现桩上段强度较低甚至断桩的现象。
（2）浇灌混凝土时，若导管插入混凝土之内过深，浇注速度又较快，则容易在孔体深部沉积较多的骨料，加上振捣过程所造成的混凝土的离析，也容易导致桩体上部强度较低的质量问题。
（3）断桩。断桩一般常见于地面下1～3 m不同较硬层交接处。其裂痕呈水平或略倾斜，一般都贯通整个截面，其主要原因有：桩距过小，邻桩施打时土的挤压所产生的水平横向抵力和隆起拔力的影响；软硬土层间传递水平力大小不同，对桩产生剪力；桩身水泥混凝土终凝不久，强度弱，承受不了外力的影响。避免断桩的措施有：1）桩的中心距宜大于3.5倍桩径；2）考虑打桩顺序及桩架行走路线时，应注意减少对新桩的影响；3）采用跳打法或控制时间法以减少对邻桩的影响。断桩检查，在2～3 m深度内可用木锤敲击桩头侧面，同时用脚踏在桩头上，如桩已断，会感到浮振。亦可用动测法，由波形曲线和频波曲线图形判断桩的质量和完整程度。
4.结语
随着科学技术的不断提高，建筑新技术及新工艺也不断发现并完善起来。相当多的科研人员及业内人士非常重视钻孔灌注桩的发展，我们在施工过程中注意收集有关地质资料及学习各种复杂的基础施工经验是必不可少的。相信钻孔灌注桩技术会不断完善成熟。
参考文献
[1] 孙超. 钻孔灌桩的施工监理[J]. 安徽科技，2006（12）.
[2] 马刚. 浅议混凝土灌注桩的质量控制[J]. 广西工学院学报，2005（S1）.
岩溶地区桥梁桩基设计与施工概要 篇7
关键词：桥梁桩基,持力层,岩溶,设计计算,施工
岩溶在我国分布广泛, 广东是我国岩溶最为发育的地区之一。岩溶现象给桥梁桩基设计、施工带来了较大的困难, 也是桥梁桩基在施工中容易发生变更的主因。桩基作为桥梁结构最常用的基础形式之一, 能穿过软弱地层及溶洞, 将结构自重及活载传递到较深的高承载持力层中, 从而达到减少基础沉降和结构不均匀变形的目的。岩溶发育地区的桩基, 如何准确确定桩基持力层标高, 如何采用安全、经济、合理的桩基设计方法及溶洞处理方案, 是设计人员应重点关注的问题。
一、工程概况
圭景河特大桥是广东某高速公路上的一座特大桥梁, 跨越内涝河段及养殖池塘, 上部结构为51×25 m装配式预应力砼连续箱梁。下部构造采用柱式墩, 肋板式台、柱式台, 钻孔灌注桩基础, 桩径1.2 m、1.5 m, 全桥共计桩基212根, 设计最大桩长54 m。
桥址区地质条件复杂, 基岩起伏较大, 岩溶发育, 存在软弱夹层和多层溶洞。勘察揭露场地上覆土层主要为第四系新近人工堆填的素填土、填土, 耕植土, 海陆交互沉积的游泥、游泥质土, 冲洪积土、砂层, 残积土层;基底岩石为燕山晚期花岗岩, 侏罗系砂岩, 石炭系白云岩、灰岩。即, (1) 软弱层:主要为流塑~软塑状的淤泥、淤泥质土, 以及局部软塑状的粘土、亚粘土。淤泥、淤泥质土主要分布于0#台~48#墩, 埋深较浅, 厚度变化较均匀, 但工程性质差;软塑状的粘土、亚粘土主要分布于上覆淤泥层的粘土、亚粘土过渡部分及灰岩面上覆的部分粘土、亚粘土层。 (2) 溶洞:勘察共有96个钻孔揭露发育有溶洞, 钻孔见洞率为48%, 在同一桩位一般存在1~4个溶洞, 最多达9个, 呈串珠状, 洞高0.17~25.30 m。
二、岩溶地区桥梁地质勘察
勘察的目的是查明勘察区所处的岩溶工程地质环境的特征、岩溶发育程度及分布规律, 为桥梁桩基设计、施工提供依据。岩溶地区地质情况复杂, 往往在设计阶段很难全面、深入地进行地质勘察, 易造成施工时实际情况与设计不符的情况。实践证明, 由于桩基直径远大于地质勘探孔直径, 个别未进行物探, 仅按逐桩钻孔勘探的溶洞桩基, 并不能完全揭示岩溶发育与分布规律, 对于直径1.5 m以上的桩基, 必要时应用一桩2个或3个地质超前钻探孔查明溶洞分布情况, 并在桩孔施工中, 基岩面露出后, 在其四周布孔, 准确查明桩基直径范围内一定深度的岩溶发育情况。为此, 本桥的具体作法是在分析详勘资料的基础上, 在施工阶段由项目业主组织进行了物探, 并根据物探查明的情况, 进行了部分墩逐桩超前地质钻探, 依据相关地质资料变更桩基设计, 并用于指导施工。从施工过程控制、成桩质量看, 最终效果是很好的。
三、岩溶地区桥梁桩基设计
1. 桩底持力层安全厚度的计算方法
岩溶地区嵌岩桩桩基设计, 原则上应尽量穿过上部岩溶发育带和溶洞层, 选择溶洞下部微风化基岩作为桩端持力层。对于下覆过深的多层溶洞区, 桩基无法全部穿过溶洞层, 桩端持力层为溶洞顶板岩层时, 正确估算持力层厚度是岩溶地区多层溶洞桩基设计的关键问题。对于多层溶洞桩基设计本桥采用了如下两种计算方法。
(1) 按溶洞顶板弯矩控制估算
当溶洞顶板岩层比较完整、层理较厚、强度较高、洞跨较大时 (大于3倍桩径) , 弯矩是主要控制条件, 可按梁板受力情况计算, 最小设计持力层板厚按下式计算:H=[6M/ (q[δ]) ]0.5。式中:q为溶洞顶板自重加上覆盖土层均布荷载 (k N/m) ;[δ]取灰岩1/10容许抗压强MPa) ;M为弯矩。根据顶板岩石的完整性, 分别按简支梁、悬臂梁和固端梁三种情况计算: (1) 当溶洞顶板四周完整, 桩基基底 (即溶洞顶板跨中) 有裂缝时, 按悬臂梁计算, M=ql2/2+Pl; (2) 当溶洞顶板四周有裂缝, 桩基基底 (即溶洞顶板跨中) 完整时, 按简支梁计算, M=ql2/8+Pl/4; (3) 当溶洞顶板均完整时, 按固端梁计算, M=ql2/12+0.7Pl/4, 其中P为桩尖对溶洞顶板的集中作用力。当桩底设置在第二层溶洞以下时, 不考虑覆盖土层均布荷载作用产生的弯矩。对于固端梁, 集中力弯矩按0.7倍的简支梁计算。
(2) 按剪切应力控制估算
当溶洞顶板岩层完整、岩体强度高但洞跨较小时 (小于3倍桩径) , 抗剪切力是溶洞顶板破坏的主要控制条件:H= (q+P) / (τl) 。式中:q为溶洞顶板自重加上覆盖土层均布荷载 (k N/m) ;P为桩尖对溶洞顶板的集中力 (k N) ;τ对于灰岩取1/12容许抗压强度 (MPa) , l为溶洞平面周长 (m) 。
根据以上两种力学计算模式计算, 该桥多层溶洞桩端持力层厚度根据溶洞顶板溶蚀、裂隙情况和完整性, 分别采用摩擦桩和嵌岩桩两种情况分析计算。对于溶蚀、裂隙严重的溶洞顶板, 按摩擦桩计算, 对于无溶蚀、裂隙现象的持力层, 溶洞顶板按嵌岩桩计算, 考虑安全系数后, 决定分别采用不小于3 m和4 m的微风化完整顶板, 作为桩基终孔最小控制溶洞顶板厚度。为检验桩基的承载能力, 溶洞桩基在施工过程中采取大应变检测, 检测结果证明, 桩基承载能力满足设计要求。
2. 岩溶地区桥梁桩基设计的几点体会
(1) 当上覆盖层的摩阻力足以提供桩基的竖向承载力, 桩基不进入溶洞区时, 可按一般摩擦桩设计计算, 但需根据计算桩长的桩底距溶洞顶板距离及溶洞填充情况确定是否尚需对溶洞进行处理。桩底进入溶洞区并终孔在薄顶板或充填物 (密实稳定, 具有足够强度) 中时, 亦可按摩擦桩设计计算, 计入覆盖层及溶洞充填物和溶洞岩体的摩阻力。此时的计算则要根据具体情况变通应用规范公式, 合理选取溶洞区桩侧土的极限侧摩阻力及桩底支承力。
(2) 支承桩及嵌岩桩安全性高、抗震性好, 是首选的桩基类型。当覆盖土层的摩阻力不足以提供桩基的竖向承载力, 或不能满足沉降要求时, 须采用支承桩或嵌岩桩, 桩基的承载力可按规范公式计算。此类桩基的设计难点是如何确定桩底岩层的厚度, 可参照上文桩底持力层安全厚度的计算方法确定。
(3) 当桥梁墩台下地基有呈上下成串分布的溶洞时, 在充分探明溶洞最下层分布的前提下, 宜采用直径不小于1.5 m的钻孔桩。若上面成串分布的溶洞均较小, 且有填充物时, 可在钻孔至空洞时, 先行压浆加固填充, 待其凝固到一定强度后再依次往下钻孔压浆, 直至按摩擦桩计算所需的桩长。若成串的空洞比较大或溶洞大小探明困难, 填充物较松散或没有, 应先钻孔、抛石、压浆填充空洞, 再依次往下钻孔、压浆。此时除非能确保空洞填充、压浆密实, 否则不宜考虑桩周摩阻力。
(4) 岩溶地区的岩石裂隙发育, 赋存丰富的裂隙水和岩溶水, 桩基施工可能会出现渗水、漏浆, 桩底沉淀土难以彻底清除, 在设计中可不考虑桩端土抗力的作用, 以策安全。
(5) 设计时应重视桩基负摩擦力的影响。如本桥0#台~48#墩位表层为流塑~软塑状的淤泥、淤泥质土, 其在自重及施工车辆设备扰动的作用下固结下沉或横向移动, 而产生一个向下的摩擦力 (即负摩擦力) , 从而增加了桩基所承受的轴向荷载, 在桩基设计计算时应充分考虑到其影响。因此施工时, 考虑在中性点 (负摩擦力和正摩擦力分界点) 以上用油毛毡或钢套管 (管内抹油) 作隔离层, 消除负摩擦力的影响。
四、岩溶地区桥梁桩基施工的注意事项
(1) 进行必要的工程地质、水文调查, 研究墩台处岩溶发育情况, 遵循相应的处理原则, 做好溶洞处理的准备工作, 在施工中不盲目依赖地质资料。
(2) 无特殊原因应尽量避免在同一个墩台安两台钻机。由于桩孔设计间距在同一个墩台导致坍孔。
(3) 合理安排施工顺序。原则上按照先安排外围桩而后中间桩, 先安排含有较深、较大、较多溶洞的桩孔施工, 先外后内, 小洞处先开孔, 长桩处先开孔, 桩位之间交叉开孔, 步步包围, 隔开和封闭的原则。
(4) 重视溶洞的桩孔护壁方法。按照常规, 桩孔护壁方法是采用粘土泥浆护壁, 如果溶洞较大也可采用“草袋粘土包”抛填的方法进行护壁。建议:凡溶洞大小超过l m、埋藏深度超过5 m的溶洞地段, 桩孔护壁改用片石与粘土混填的方法, 向溶洞内大量抛填片石和干粘土。因干抛片石的比重为1.8~1.9, 与混凝土比重接近, 这样处理后, 桩孔护壁就不容易被挤破。
(5) 冲击成孔灌注桩终孔后, 应严格控制桩底沉渣的厚度, 因其直接关系到桩基沉降量的大小及桩端抗力的发挥, 而且影响混凝土与桩底胶结程度。因此, 必须对桩底沉渣进行清除, 注意清孔的质量, 保证孔底沉渣厚度在规范设计图允许范围之内, 又不要拖延时间, 及时灌筑混凝土, 以防在换浆清孔过程中溶洞内的填充物再次涌入孔内, 特别在有水流动的溶洞区。
(6) 嵌岩桩桩底高程的确定与终孔判断。由于桩端必须嵌入坚硬的岩体一定深度, 对岩体的整体性与规模性要求也较高。而岩溶洞隙发育, 石笋、溶潭、“乌龟壳”、“半边岩”常有, 这就很难保证基础完全达到设计要求。因此在施工中应特别注意桩底岩面是否平整, 主要依靠观测、测听声音。回转钻进时凭手感判断, 冲击钻进时则以观察冲击锤的工作状态, 岩面平整时, 一般不产生倒锤现象, 倒锤则说明岩面是不平整的斜面, 并有部分是松散层。此外, 灰岩质地坚硬致密, 在重锤的冲击下由井底可传出“咚、咚”的碰撞声, 吊索呈反弹状态, 如果是软基则声音嘶哑甚至无声, 吊索更无反弹现象。这样综合终孔现象与设计标高结合可较准确达到设计要求。
(7) 在岩溶极发育、地下水极丰富的地区, 第一层护筒都应穿过砂层卵石层, 以防突遇溶洞漏浆, 造成孔口坍塌。
五、结语
在各方的共同努力下, 较顺利地完成了全部212根桩基施工, 桩检质量全部合格。从该桥桩基设计、施工可以看出, 详细的地勘资料, 科学选择桩端持力层的位置及溶洞顶板安全厚度, 合理的施工方案, 对确保桥梁桩基工程质量, 加快工程进度, 提高经济效益十分明显。
参考文献
[1]JTGC20-2011, 公路工程地质勘察规范[S].
[2]JTGD63-2007, 公路桥涵地基与基础设计规范[S].
[3]JTG/TF50-2011, 公路桥涵施工技术规范[S].
[4]丘斌.岩溶地区桥梁桩基设计[J].铁道建筑, 2004 (05) .
岩溶区桥梁桩基勘探及设计要点 篇8
1 工程概况
山西平定—阳曲高速公路是北京—昆明高速公路山西省界内的组成部分,位于山西省中东部的阳泉市境内。路线的总体特点是:地形起伏变化大,冲沟发育,自然边坡陡峻,地质条件复杂,不良地质及特殊岩土均有分布。
2 岩溶特点
线路K0+000～K28+400段及K47+100～K69+800段位于灰岩区内,依据地质调查、钻孔揭示及物探成果表明,地层主要由奥陶系石灰岩、白云质灰岩、厚层状灰岩、角砾状泥灰岩及泥灰岩组成,灰岩属易溶岩,泥灰岩属不均匀的可溶岩,岩性变化较大,岩质组成不均匀。
线路区地表水均来自大气降水补给,由于大部分地段地表水沿裂隙面垂直下渗,溶蚀作用明显,岩体破碎,溶隙、溶槽及溶孔发育。局部地段地下水径流方向由垂直渗流转化为潜流,溶蚀作用集中发生在近水平产出的易溶岩层中,大小溶洞及裂隙之间相互贯通,形成了较弱的地下水潜流,随着山体隆升,地下水侵蚀面不断下降,溶蚀作用逐渐向深部发展,水平溶蚀作用与垂直溶蚀作用双向共同作用,使隧址区内岩溶情况变得十分复杂,主要表现为溶洞、溶坑,其次为溶隙、溶槽及溶孔等,钻孔穿过溶蚀区段,岩层因溶蚀发育使得岩芯变得十分破碎,采取率很低,孔内漏浆也很严重,局部充填或半充填处进尺很快,并有掉钻现象,孔内遇到最大的溶洞约15.5 m。区内泥灰岩及角砾状泥灰岩由于岩质软弱程度与可溶程度差距较大,在裂隙发育及地下水动力较强的条件下,易溶岩石不同程度发生溶蚀,而其中的泥质成分在水力作用下软化、泥化,并且随地下水流在裂隙、溶洞中发生冲蚀搬运,在水动力条件较弱时即在附近甚至原溶洞或孔隙内充填或沉积形成溶洞充填物。灰岩岩性较均匀,岩溶的发育与裂隙的密集程度有关,溶蚀作用主要分布于灰岩的大小裂隙内。通过上述岩溶地质作用的各种因素综合分析,区域范围内溶蚀作用强烈,溶洞内有小部分为空洞,一般处于半充填状态,充填物主要以泥灰岩溶蚀形成的土状冲洪积物为主,同时包含少量灰岩碎石,溶蚀作用对地基稳定性、隧道围岩的完整性及稳定性影响较大。
3 对地质勘探的要求
岩溶为可溶性岩层的特有现象,岩溶地区地形、地貌特殊,地质条件复杂。对溶洞发育情况、溶洞大小及其顶板厚度的揭露情况关系到整个工程的造价及施工质量,因此本项目在桥梁地质勘探初期就提出了明确要求,一般要求每一墩台处均有地质钻孔,当基础为桩基且溶洞较发育时,要求一桩一孔。通过地质钻探对溶洞的顶板厚度、岩层的完整性、稳定性做出评价,对溶洞的跨长、溶蚀范围、溶洞洞内的填充物充满程度、密实度、承载力等进行工程地质说明。
4 岩溶区桩基设计的基本原则
1)当桥梁地基下的溶洞较大,埋藏较深,但又不满足顶板厚度检算要求时,或当可溶性岩层埋深在8 m以上,基底岩层部分缺角且无法嵌补,明挖或水下施工压浆有困难时均可使用桩基处理。2)钻(挖)孔桩在穿过溶洞进入完整基岩中深度不得小于5倍桩径,若实际值小于此项要求时,应结合地质资料进行加深或验算。3)对于桩尖下伏溶洞,是采取穿过溶洞还是桩尖立于溶洞顶,须根据检算和经验设计。4)对于挖孔桩,在桩身与基岩相接的侧面上加打牵钉,当遇有流塑状黏性土体与有可能发生缩孔采用护壁仍不能保持断面尺寸者,桩身尺寸适当加大。5)置于岩溶地区溶槽或溶沟处的桩基础,当桩穿过溶槽、溶沟内的填充土支立于溶槽底面或溶沟底面的岩层上时,可按支立于一般岩层上的柱桩分析方法进行桩的内力分析。桩的轴向容许承载力应根据溶槽或溶沟底面岩层的好坏(包括强度和缝隙等情况)来确定。6)当桥梁墩台下地基有呈上下成串分布的溶洞时,在充分探明溶洞最下层分布的前提下,宜采用直径不小于1.5 m的钻孔桩。7)设计时应重视桩基负摩擦力的影响。8)当基桩穿过多层岩溶层支立于坚固的岩层上时,不应考虑多层岩溶层对桩侧起摩阻作用,因为岩溶层与桩侧之间的摩阻作用,在本质上不同于一般土与桩侧之间的摩阻作用。如果多层岩溶层与桩侧之间粘结成一体,桩身轴向荷载如何分配给每一岩层,是一个非常复杂的问题,很可能在某一岩溶层与桩身粘结处,因受力集中首先出现摩阻破坏而导致整个桩基础破坏。因此,通常不仅不应考虑多层岩溶层对桩侧的摩阻作用,而且在钻孔灌注桩施工过程中应采取措施(例如采用麻布或油毛毡作隔层),将多层岩溶层与桩壁之间分隔开,使基桩承受的轴向荷载全部作用于桩底的坚固岩层上,按柱桩设计。
5 桩底持力层安全厚度的计算方法
5.1 按溶洞顶板受弯矩控制估算顶板安全厚度
当溶洞顶板岩层比较完整,层理较厚,强度较高,洞跨较大时(大于3倍桩径),弯矩是主要控制条件,可按梁板受力情况计算,最小设计持力层板厚为:
其中,q为溶洞顶板自重加上覆盖土层均布荷载,kN/m;[σ]为取灰岩1/10容许抗压强度,MPa;M为弯矩。
5.2 按剪切应力控制估算顶板安全厚度
当溶洞顶板岩层完整,岩体强度高,但洞跨较小时(小于3倍桩径),抗剪切力是溶洞顶板破坏的主要控制条件。
其中,q为溶洞顶板自重加上覆盖土层均布荷载,kN/m;P为桩尖对溶洞顶板的集中力,kN;τ为对于灰岩取1/12容许抗压强度,MPa;l为溶洞平面周长,m。根据以上两种力学计算模式计算,考虑安全系数后,确定为6 m的微风化完整顶板作为桩基终孔最小控制溶洞顶板厚度。
6 桩底岩溶的探测
传统的钻孔取芯法,效率低、费用高。尤其在桩孔挖好后在孔口布设钻机,由于钻杆悬空,钻进过程中钻杆摇摆,施工难度较大。钻进中的注水还会造成孔底积水或孔底周围土体塌落等不良影响。灰岩等可溶岩地层岩溶、裂隙发育极其复杂,横、纵向变化大,一个钻孔不足以反映整个桩底的地质情况。采用地质雷达反射波剖面法,在孔底布设环形测线,并对探测资料进行必要的频率域、空间域滤波、侧壁干扰去除、振幅恢复等处理手段,反演出地下地质结构,可探测出整个桩底面以下3倍桩径或6 m深度内岩土体的均匀性、岩溶发育等地质情况。上述方法经过数个项目的探测实践,并经静载荷试验、开挖、钻孔验证,表明该方法具有快捷、经济、准确度高,对地面、桩孔四周、桩底均无任何破坏,是一种有效的探测手段。因此,本项目在各桥的说明中明确提出:为确保桥梁结构的安全,必须对孔底进行检测(雷达检测或钻探检测),并将检测结果告知设计单位提出具体处治意见后方可进行施工。
7 结语
通过应用上述勘探及设计原则,桥梁桩端持力层厚度根据溶洞顶板溶蚀、裂隙情况和整体性,分别采用摩擦桩和嵌岩桩两种情况分析计算。对于溶蚀、裂隙严重的溶洞顶板,按摩擦桩计算,对于无溶蚀、裂隙现象的持力层,溶洞顶板按嵌岩桩计算,考虑安全系数后,决定采用厚度为6 m的微风化完整顶板作为桩基终孔最小控制溶洞顶板厚度。施工期间,设计人员还应结合施工现场开挖情况,结合孔底检测结果,及时对桩基长度进行跟踪调整。
参考文献
[1]丘斌.岩溶地区桥梁桩基设计[J].铁道建筑,2004(5):56-57.
浅析桥梁中桩基设计中的相关问题 篇9
关键词：公路桥梁,桩基设计,承载力验算
引言
随着交通建设的不断加强, 人们对桩基的认识也不断提高。桥梁桩基的设计较为复杂, 涉及到各个方面, 如结构原理、受力原理等。在桩基设计中, 还要根据实际地理位置和路桥的适用范围进行分析, 同时桥梁桩基的基本性能也会随着不同因素的影响而产生不同的问题。设计过程中, 只有综合考虑到方方面面, 才能有效地控制住桥梁的安全性。
1 桥梁桩基的类型
桥梁的桩基作为整个桥梁建设的主导和基础, 其作用是不可取代的。通常情况下, 根据桩基的荷载传递方式不同可以将其分为端承桩和摩擦桩, 端承桩是穿过软弱土层而达到坚硬土层或岩层上的桩, 桩顶通过其反作用力来实现支撑, 桩基础周边所受到的摩擦力非常小, 和支撑力相比较可以忽略不计[1]。而摩擦桩和端承桩正好相反, 主要依靠桩体的摩擦来实现支撑, 桩基础的底部对坚实的岩土层的压力可以忽略不计, 摩擦桩通常适用的环境为基础中较厚的柔软土质, 桩基础的底部无法和坚硬的土层相连, 通过桩基础和土层之间的摩擦来实现支撑。
2 桩基竖向力产生的原因及机理
桥梁桩基在正常工作过程中, 其受力的基本特征便是桩体和土体之间形成一定程度的位移, 桩体受到其自重以及桥梁施加的压力从而导致桩体向下移动, 和桩体周边岩土形成相互的剪切, 并且剪力会随着位移的加大而不断加大。桩体产生基本位移其主要原因来自于桩体自身的沉降、桩基底部的沉降变形以及桩体周边土质的变形等。
桩基竖向力的产生最容易导致竖向位移的产生, 最终影响桩基及桥梁的稳定性。桥梁桩基的沉降主要可以分为两个部分, 分别是桩基基础沉降的土体流变部分和固结变形部分[3]。桩基的沉降因素有很多方面, 相关力学原理解释为桩顶部压力不是太大时, 桩基底部的压力也不是很大, 从而导致摩擦力不足以承载, 产生位移。桩和土之间的位移是保证桩基摩擦力的最大条件, 因此在设计和施工时要根据实际工程情况来选定土质。
3 桥梁桩基承载力的计算
对桥梁承载力的计算后, 必须严格按照国家相关规范和数据进行验算, 例如《公路桥涵地基与基础设计规范》 (JTJ024-85) 等, 要综合考虑行车数据、桥梁自重以及其他相关数据, 设计出最大承载力, 确保行车安全性和桥梁稳定性。当前在公路桩基的承载力计算式为:
其中, [P]表示为桩基承载力的最大设计值, Ra表示为桩基底部岩层的极限抗压强度, h表示桩基深入土层或岩层的深度, U表示为桩基深入土层后的接触周长, 通常按设计长度计入, A表示桩基底部和岩层的接触面积, c1和c2为根据清孔情况和岩石的破碎情况来确定的固定参数。在运用此公式进行相关计算时, 应注意h是指桩基在去除风化层后的有效深度。如果忽视风化层, 会导致计算承载力[P]远远小于实际极限承载力P, 影响其他数据[2]。同时, 设计人员在进行承载力计算时, 还应综合自身工作经验, 确保桥梁的承载力满足要求。
相关实验表明, 当岩层表面比较平整且桩基的嵌入深度h>2 d时, 桩侧产生的摩擦力能够承载总荷载的50%以上。随着深度的增加, 桩基的承载力也随之增大, 当嵌入深度h>3 d时, 承载力的增长不大。因此在对h没有限制时, 可以通过增加桩身直径来提高桩基的承载力[2]。
在确定嵌岩深度及桩端持力层时需要综合考虑岩层夹层的厚度。若夹层实际厚度的承载力达不到承载要求时, 桩基则要穿过夹层, 最终达到持力层, 满足设计要求承载力, 此环节在机械施工和施工进度方面是一个重点和难点。在岩层厚度的确定和计算中, 需要注意三个方面的问题, 分别是:1) 不考虑桩身周边覆盖土层的侧向阻力, 保证嵌入岩层中桩基周边岩层的完整性, 微风化和中风化岩石的最小深度0.5 m。2) 严格要求桩基底部3倍桩径范围内无软土层、软弱夹层、断裂带以及裂缝孔洞等薄弱土层分部。3) 在桩基承载力感应区无岩体临空面[3]。桩基的施工受到地质状态的影响较大, 受到我国当前科学技术的限制, 无法采用设备对基底进行扫描, 只能采用人工跟进的方法进行测定, 这在增加事故发生率的同时也增加了施工成本。
在确定负摩阻力时, 需要对负摩阻力进行计算, 主要通过对桩基周围软土层的下沉进行观测, 最终得到正摩阻力的相关数据, 从而推断负摩阻力在发生过程中桩基下沉的深度。在发生变化的过程中, 会存在一个桩基所受的摩擦力为零的位置, 这个位置通常称作中性点。
4 桩基配筋的布置
桩基界面的配筋通常都是由桩基所受内力决定的, 通过m法或其他可靠依据进行计算, 这种方法可以有效地保证弯矩均匀分部, 形成一条自上向下的波形曲线, 这种曲线通常呈衰减型。根据相关数据显示, 桩基的最大弯矩通常显示在地面下方3 m左右位置, 第一个弯矩为零的位置多位于桩基入土深度h=4/αh位置[1]。在桩基承载力验算和设计过程中, 通常选用两种方式来布置桩基, 一种是在桩基最大弯矩部位进行布置, 将桩基竖向钢筋从顶部一直伸到最大弯矩部位, 同时留下桩基钢筋的锚固长度, 这种配筋最容易穿过软土成, 通常对软基基础使用较多;另一种方法是将桩基竖向主筋从桩基一半部分伸至桩底, 采用这种配筋方法的缺点是增加了桩基受力和工程成本费用, 相比较第一种方法, 有很多不足。产生这种方法的主要原因是前者在桩基较长部分不设钢筋, 减少了钢筋的使用量, 当发生断桩现象, 拔出钢筋笼之后, 对桩基进行二次钻孔时可减小桩基施工时出现的偏差, 但增加了工程施工的难度, 而后者可以减小施工的难度, 对装进更加容易固定。
5 结语
桥梁桩基设计阶段与施工阶段有很大区别, 实际施工阶段受到各方面因素的影响, 操作不当给桥梁的安全、经济以及环保等方面造成影响, 而设计阶段是在施工前结合实际情况进行设计, 设计的合理与否将会直接影响桥梁的安全。在未来的发展中, 随着科学技术的发展, 桥梁桩基技术将更加便捷、安全。
参考文献
[1]史梁.公路桥梁桩基设计问题初探[J].中国新技术新产品, 2011 (21) :8.
[2]李文娟.农村公路桥梁桩基设计问题分析[J].科技世界, 2015 (2) :358.
公路桥梁桩基设计 篇10
关键词：高地震烈度,桥梁,桩基础
1 引言
大跨度桥梁基础多采用承台群桩基础结构。在高地震烈度地区, 由于桥梁的上部结构质量巨大, 主梁、索塔高度较大, 在发生高烈度地震时会产生很大的地震力, 对结构造成巨大的破坏和损伤。在地震发生时, 桥梁桩基础通过承台等构造承受全部的地震反应并传到地基中, 因此, 桩基础是桥梁的关键传力部件, 设计必须加以重视并保证满足抗震要求。
在某大跨度斜拉桥设计中, 由于桥位处地震烈度较高, 在计算E2地震反应时基础纵、横向弯矩反应较大, 桥梁桩基础出现上拔力, 本文结合本桥梁桩基础设计作以探讨, 以期对同类桥梁基础设计具有一定借鉴作用。
2 桥梁基本资料
大桥为某省跨江双塔双索面钢箱梁斜拉桥, 跨径布置为 (86+229+636+229+86) m, 索塔采用H型, 辅助桥墩、过渡桥墩采用薄壁墩身。基础均采用钻孔灌注桩群桩基础, 按照嵌岩桩设计, 桩基础采用直径2.5m, C30混凝土。桥梁桥型布置图见图1, 索塔和辅助桥墩、过渡桥墩构造图见图2, 空间动力分析模型见图3。
桥梁桥址区域地质:本桥桥位区位于某地震构造准地台上, 经历了多次构造运动, 地质构造变形强烈, 但地壳整体基本稳定。根据GB18306-2001《中国地震动参数区划图》, 桥位区地震基本烈度为Ⅶ度, 地震动反应谱特征周期为0.35s, 地震动峰值加速度为0.15g。
通过对桥位区地质勘察, 大桥揭露的地层主要为第四系冲洪积素填土 (种植土) 、粉质粘土、粉砂、细砂、中砂、卵石、 (J3X) 安山质角砾凝灰岩等。
经砂土液化计算可知, 桥位区表层砂土液化现象主要存在于第③层细砂、中砂层, 液化深度0.3～17.2m, 土层液化指数为7.06～54.88, 液化程度中等～严重。
地震动力反应分析结果表明, 场址3%阻尼比、50年超越概率63%、10%和2%的地表水平向峰值加速度分别为59cm/s2、177cm/s2、336cm/s2, 对应反应谱特征周期分别是0.40s、0.46s和0.59s;100年63%、10%和2%的地表水平向峰值加速度分别为78cm/s2、234cm/s2、448cm/s2, 对应反应谱特征周期分别是0.44s、0.50s和0.70s。
本桥河床高程一般在-5.0m左右, 河床合计冲涮深度约7.0m, 下覆岩床顶面高程约-25.33～-33.41m之间, 按照常规嵌岩桩设计, 桩长一般在25～30m之间, 会导致桩基础有效受力长度比较短, 从而导致结构存在巨大风险, 这是本桥桩基础结构设计的重点和难点所在。
综合而言, 本桥地质、地形比较复杂, 尤其在高地震烈度、地基液化和岩床出露高程方面具有其极为独特的特殊性。
3 桥梁设计抗震计算成果
本桥时程抗震分析计算按照“安评报告”采用100年10%及100年4%两个超越概率水准下的水平和竖向加速度时程, 每一超越概率取3条加速度时程, 进行水平地震时程曲线及目标谱与拟合谱比较。地震输入方式为纵向+竖向、横向+竖向两种方式。分析方法采用线性、非线性时程分析方法, 地震加速度时程选用3条时程波, 并取三条波的最大响应作为最终输出结果。限于篇幅, 其中, 5m冲刷线水平加速度时程曲线 (P2概率:100年4%超越概率) 见图4。
根据桥梁设计抗震计算结果, 本桥主桥索塔桥墩、辅助桥墩、主桥引桥过渡桥墩桩基础均出现不同程度大小的拉力, 100年超越概率4% 地震作用组合计算结果见表1:
4 桥梁桩基础设计
根据本桥实际情况, 本桥桩基础本身设计时应考虑的主要因素有桩基础垂直竖向承载能力抗压、抗拉和桩基础钢筋配筋。
鉴于本桥基础为嵌岩桩, 桩基础垂直竖向抗压承载能力应很容易满足要求。下文主要探讨桩基础抗拉承载能力和桩基础钢筋配筋方面的问题。
4.1 有关规范对桩基础抗拉设计的规定
(1) 《公路桥涵地基与基础设计规范》 (JTGD63-2007) 摩擦桩单桩轴向受拉承载力容许值 (5.3.8) :
(2) 《铁路桥涵地基和基础设计规范》 (TB10002.5-2005) 摩擦桩轴向受拉容许承载力 (6.2.2-5) :
(3) 《建筑桩基技术规范》 (JGJ94-2008) 群桩基础基桩抗拔承载力 (5.4.5) :
整体破坏:
非整体破坏:
总体而言, 建筑桩基规范规定比较详细, 但各个规范计算基本思路还是一样的, 就是桩基础总抗拔力要大于桩基础 (土) 自重和桩侧有效摩阻力, 但是各个规范约定的安全系数K略有不同, 公路、铁路规范为K=2, 建筑规范折算抗拔系数l后安全系数约在K=2～1.25之间, 同时铁路和建筑规范明确要求进行整体和单桩破坏验算, 公路规范仅给出单桩验算公式, 其他规范如电力输变电塔基础等要求与上述讨论基本一致。
另一个控制桩基础抗拔力的主要因素就是桩侧摩阻力大小, 桩基础设计中混凝土–岩石界面间的摩阻力特性对桩的极限荷载起决定性作用。同等条件下, 桩径越大, 嵌岩桩侧摩阻力分布越均匀, 嵌岩桩能把荷载传递至更深的岩层, 桩径越小, 摩阻力在桩身顶部集中, 其传递的深度是有限的, 在一定的深度处, 摩阻力基本为零, 外荷载完全由上部桩体分担, 是纯粹的摩擦桩, 因此, 合理地设计嵌岩桩的桩径非常重要。各桩基础设计规范对抗拔力与抗压计算时桩侧摩阻力指标基本相同, 但采用不同发挥系数和安全系数保证结构的可靠度, 对于粘土和砂性土等非岩石类地基土应不存在大的问题, 但是对于嵌岩部分桩基础, 这样计算存在很大问题, 主要是桩基础混凝土与嵌岩基岩之间的界面摩阻力离散性大, 受基岩强度、破碎解理程度、嵌岩深径比、施工工艺、混凝土–岩石界面上局部表面形状等影响严重, 有时岩石抗压强度大大高于桩基础混凝土强度 (一般桩基础混凝土采用C25～C30) , 导致桩-岩界面比较光滑, 从而桩基础混凝土与嵌岩基岩之间的界面摩阻力往往小于基岩和混凝土抗剪强度, 考虑钻孔泥浆护壁等因素, 在个别不利的工况如地震组合时, 桩基础与桩侧岩面之间的界面摩阻力起控制作用;同时, 针对地震作用, 考察结构震动历程, 加速度一般是逐步变化, 并非地震开始就是结构和地基变形或加速度达到最大值, 桩侧地质如果是砂、土、卵石等, 对于桩基础在地震时虽然存在液化等不利现象, 但砂、土等具有良好的变形追随性, 相反, 对于嵌岩部分, 地震时嵌岩部分岩层对桩基础变形追随性比较差, 容易造成一侧紧贴, 另一侧存在瞬时局部空隙的可能, 导致桩-岩界面摩阻力大幅度降低, 对结构容易造成损伤。图5为上海某建筑桩基础拔出案例, 从图中还可以看出, 配筋不足也可能是导致桩基础拔断的原因之一。
针对本桥, 根据地质勘察报告, 桩基础侧砂层、卵石层、强风化安山质角砾凝灰岩摩阻力为160kPa, 嵌岩部分为中风化安山质角砾凝灰岩的单轴饱和极限抗压强度在18.43～77MPa之间, 平均约40MPa, 相当于C25～C50混凝土强度, 根据规范, 覆盖土层的侧阻力发挥系数frk>30MPa时, zs=0.2。根据有关试验资料分析, 在各种岩层中, 嵌岩段侧阻力的最大值与岩石的天然状态下单轴受压强度有着良好的线性关系, 即有
式中, qikmax为嵌岩段桩侧摩阻力的最大值;frc为岩石天然湿度单轴极限抗压强度。岩体抗剪强度指标的确定方法很多, 主要有现场试验、室内试验、反演分析、工程地质类比、经验折减估算以及采用多指标岩体分类评价法和数值试验方法等。其中岩体结构面现场直剪试验是直接获取结构面抗剪强度参数的最可靠手段, 在岩体力学基本特性实验研究中应用最广, 并被广泛地接受和应用。对本桥而言, 侧摩阻发挥系数=0.2, 则qik=18.43×0.14×1000×0.2=516kPa, 则嵌岩部分桩基础与中风化安山质角砾凝灰岩的界面侧摩阻力为400～600kPa左右, C30混凝土直接抗剪强度设计值为2.09MPa, 如考虑0.2发挥系数, 则qc30=0.2×2090=418kPa, 与通用计算结果基本接近 (本桥试桩工程桩基础界面摩阻测试结果约为400kPa) 。
4.2 桩基础抗拉设计计算
根据本桥抗震计算成果, 本桥主桥桩基础最大抗拉力为20700kN (过渡桥墩) 。针对上述讨论, 采用计算参数为桩基础直径2.5m, qik=400kPa, 上覆土层有效厚度按照25m计算, 下面以19号过渡桥墩桩基础为例予以说明。
19号过渡桥墩桩基础桩顶高程-2.70m, 桩底高程-38.7m, 桩长36m。根据地质勘察报告, 桥墩布置2个地质钻孔XZK10和XZK11, 根据资料, 上覆砂层、卵石层、强风化土层, 嵌岩段为中风化安山质角砾凝灰岩, 砂层液化深度约为6m, 总冲刷深度约9.4m, 总冲刷完成后冲刷线底部高程为-11.77m。地质与桩基础对应如图6。
根据规范规定, 桩基础抗压承载能力可以根据不同的工况予以提高, 提高系数为1.1～1.5之间。由于桩基础抗拔力受力特性不同于抗压承载力情况, 在动载时抗拔计算不宜考虑承载能力提高系数, 同时考虑桥梁重要性, 地震时桩基础底部、嵌岩侧面周边与基岩之间由于岩土变形追随性差异特点容易出现空隙, 可能会存在渗透水, 因此桩基础自重按照浮容重计入, 桩基础抗拉承载能力计算结果如表2:
结合桥墩附近岩床坡度, 根据表2, 桥墩桩基础进入岩层有效深度为9m时方能满足抗拉要求, 远远大于按照抗压承载能力计算需要的3m的嵌岩深度。
4.3 桩基础钢筋抗拉设计计算
本桥主桥桩基础最大拉力为20700kN (过渡桥墩) 。钢筋应力验算结果见表3, 可见计算结果满足要求。
5 结论
在高地震烈度地区大跨度桥梁桩基础设计过程中, 必须认真根据桥梁地质、地形、桥梁基础结构形式, 结合地震计算结果作实事求是的分析, 周密计算, 目前规范对抗拔桩的规定还不十分详细, 更需要设计人员充分理解规范规定的物理意义, 合理确定技术参数, 在桥梁结构安全和经济指标之间确定适当的平衡点, 才能确保设计既安全又经济合理。
参考文献
[1]JTG D63-2007, 公路桥涵地基与基础设计规范[S].
探析桥梁桩基工程的施工 篇11
【关键词】桩基；施工；技术
1.桩基工程的施工组织与管理
应随着经济体制改革的不断深化和建设市场竞争激烈的形势，加强施工管理，同时应针对桩基施工的特点，在施工中进行科学规划。施工组织设计是进行施工准备、合理部署施工活动，推行先进技术和实行科学管理的指导性文件。桩基工程施工组织设计的编制应体现技术先进、经济合理、安全适用和确保质量的原则，应结合工程特点和具体施工条件(工程地质与水文地质条件、环境条件及场地条件等)，合理确定桩基施工工艺，选择合适的机械设备，采取有效的技术措施和组织管理手段，确保施工质量，加快施工进度，实现桩施工技术的先进性、可靠性和合理性。
2.桩基工程施工特点
2.1重要性
桩基础设计承载力较大，如果发生严重的质量事故，将会带来很大的经济损失，甚至造成灾难性的后果；二是其造价占工程总造价的份额较大，因此必须在确保工程质量的前提下，力求降低造价。
2.2隐蔽性
桩基础属于地下隐蔽工程，因操作质量低劣而引起的多数事故，事后往往不易检验，补救也较困难。
2.3复杂性
2.3.1桩型多，各类桩型的施工工艺、适用范围和技术要求差别很大，因此桩型的选择应考虑多种因素。
2.3.2地下未知因素多，而往往由于工程勘察费用的限制，勘探工作量及勘探点密度设置也不尽能满足桩基施工的要求，所以试成孔(对于灌注桩)或试沉桩(对于打入桩及压入桩)就显得十分必要。
2.3.3桩工机械设备品种多，每种桩型的施工，或同一种桩型在不同地层土质中施工时，都有适合于具体施工条件的桩工机械及附属设备，因此机械设备的选择是否适用和合理，对施工造价、进度及工程质量均会产生明显的影响。
2.4困难性
2.4.1施工限制条件多，诸如：用电量和用水量的限制：噪声和振动的限制、泥浆排放的限制及大型车辆和机械进场时间的限制等。
2.4.2不安全因素多，诸如：高空坠落、深孔坠落、机械伤害、桩架倒塌、物体打击、触电事故、深孔作业时有害气体与孔壁坍塌致伤致命等。
2.4.3工序多，对于灌注桩施工而言主要有两大工序：成孔和成桩，对于预制桩而言也有两大工序：制桩和沉桩，每一个大工序中又可分为若干个小工序，每道工序中都可能遇到难点。
2.5质量事故常见性和多发性
桩基施工因工序多、工程地质水文地质条件随机变化，加之在地下作业“看不见、摸不着”，稍有疏忽就会出现质量缺陷，甚至质量事故，所以在施工组织设计中必须制定切实有效的质量保证措施。
2.6知识多样性
从知识范围看，操作桩基施工必须具有建筑结构、建筑机械、建筑材料、工程与水文地质、土力学与地基基础、静动测试等多种学科的知识，同时还要熟悉有关规范规程，此外还应具有桩基施工经验以及桩基事故的预防与处理的经验。如果上述某一方面的知识与经验匮乏或不够，进行桩基施工，将会造成事故。一份优秀的桩基工程施工组织设计，往往需集思广益，是集体智慧和经验的结晶。
3.工程桩基施工混凝土中的几个技术问题
3.1强度等级
桩基施工中护壁混凝土强度等级应与桩基混凝土的强度等级一样，且护壁应高出地面至少30厘米，另外应对护壁进行仔细检查有无漏水和渗水。
3.2桩基混凝土配合比
应在施工前选择取料场，对原材料进行检测合格后，分人工挖孔桩和钻孔桩进行配合比设计，一般情况下，钻孔桩水下混凝土的坍落度比人工挖孔桩混凝土坍落度要大，但无论何种混凝土都应满足施工工艺的具体要求，如混凝土坍落度、初凝时间、终凝时间等，其中最重要是混凝土粘聚性和保水性一定要好。
3.3混凝土灌注前應仔细对孔底进行检查，检查孔底有无积水和沉渣
一般情况下，沉渣较容易清除，但由于地下水位比较高时，积水就难清尽，鉴于此一般有两种处理方法：一是地下水量较少时，可在第一盘混凝土灌注前使用海绵、毛毡等物品尽量将孔底积水吸干净，一旦吸干净就可以立即进行混凝土灌注；且第一盘混凝土的水泥用量应适当加大，灌注高度应严格进行控制，也利混凝土充分振捣；二是地下水量较大采用海绵、毛毡无法吸干净时，可以考虑按钻孔桩进行水下混凝土灌注。
3.4钻孔桩水下混凝土灌注应仔细对每盘混凝土下料量和导管拔管高度进行严格的计算
否则极易出现导管拔出混凝土以造成断桩，另外，应将混凝土灌注超过桩顶设计标高至少0．8米，也保证将桩头凿出浮浆后桩顶的混凝土质量。
3.5人工挖桩混凝土灌注
首先应将孔积水，特别是串筒润湿而流下的积水吸干净，避免孔底混凝土由于积水而使混凝土局部水灰比增大而出现混凝土强度偏低，严重时会造成混凝土离析，另外灌注过程中，应严格控制混凝土振捣高度，保证混凝土振捣充分避免漏振和过振，最后随着桩基混凝土的不断上升，桩基表面由于混凝土振捣而产生的浮浆不断增加，这时应用捉桶将表面的浮浆捉出倒掉，特别是接近桩顶更是如此，也避免由于混凝土配合比失真而造成桩顶出现低强度区。
3.6桩基混凝土灌注完成后，在混凝土终凝后应对桩基混凝土进行保养
桥梁工程桩基混凝土灌注完保养至龄期后，应对桩基质量进行检测，目前我国对于交通工程中桥梁桩基的检测方法普遍采用的有两种，一是超声波透射法，二是低应变法。低应变法由于其检测结果精度低，目前主要用在小直径桩或短桩的检测。
4.桩基工程全面质量管理
4.1影响桩基工程质量的因素影响桩基质量的因素有以下几方面
业主的职业素质、道德品质(是否无理压价、是否拖欠施工款项)与桩基知识；工程地质与水文地质勘察资料的准确性和代表性；设计选用桩型、持力层与桩基参数(桩侧摩阻力、桩端阻力、设计承载力等)取值的合理性；工程监理制度的严格性与完善性；质量监督部门的执法公正性与严肃性；桩基测试的科学性，测试手段的可靠性；桩基施工方法和施工工艺的合理性，桩基施工技术的先进性和可靠性，以及施工管理的严密性和真实性等。
总之，桩基施工质量的优劣取决于业主、勘察、设计、监理、质量监督、检测和施工等部门的分工、协调和配合的好坏，其中某一方面失误或不周，就会造成质量问题或事故。一般说来，桩基施工单位是保证和影响桩基施工质量的主体。
4.2全面质量管理的基本概念
全面质量管理的基本特点是从过去的事后检验和把关为主转变为预防和改进为主，从管结果变为管因素，把影响质量的诸因素查出来，抓住主要矛盾，发动全员、全部门参加，依靠科学管理的理论、程序和方法，使生产的全过程都处于受控状态。因此，推行桩基施工全面质量管理时，也应该注意做到“三全、一多样”，即全员、全过程、全企业的质量管理，所运用的方法必须多种多样，因地制宜。质量控制是质量管理的一部分，致力于满足质量要求，如适用性、可靠性、安全性等。它涉及质量形成全过程的各个环节，其内容涉及专业技术和管理技术两个方面。故应围绕工程质量形成全过程的各个环节，对影响工程质量的人、机(器)、(原材)料、(方)法、环(境)诸要素进行控制，并对质量活动的成果进行分阶段验证，以便及时发现问题，采取措施，防止不合格重复发生。
4.3树立“质量第一、“安全第一”的指导思想
任何时候、任何情况都不能放松警惕，严格按设计、按规范施工，把好各道工序各个环节质量关。并能针对各种可能发生事故的直接原因和潜在原因，预先采取必要的措施，防患于未然。
【参考文献】
公路桥梁桩基的施工与检测 篇12
1 人工挖孔桩施工中应注意的事项
1) 人工挖孔成孔方案存在弊端, 最大的弊端就是井下作业不安全因素较多, 必须严格按照安全生产条例执行, 时刻保持高度重视, 仔细地查找、消除不安全隐患。井下作业人员必须佩戴安全帽, 进、出井孔要系保险绳, 挖孔作业中必须搭设掩体, 提取土渣的吊桶、吊钩、钢丝绳、卷扬机等必须经常检查。钢丝绳安全系数宜取5以上, 发现有断丝要立即更换。井口围护要高出地面20 cm～30 cm, 防止土、石等杂物落入孔内伤人, 并阻止地面水流入孔内, 挖孔工作暂停时, 要及时罩盖孔口, 以避免孔壁干燥吸收混凝土中水分及安全事故的发生。
2) 如果孔壁有少数位置土质不好, 或有渗水现象, 会发生掉块、滑坍、塌孔等现象, 孔壁一定要进行支护, 宜采用现浇混凝土护壁。支模时下口大, 上口小, 呈“锥形”, 以利于混凝土的浇筑, 振捣, 还能增大桩身摩擦力。护壁混凝土作为桩身的一部分时, 其标号不能低于桩身混凝土标号。
3) 当挖孔中遇到坚硬地层, 如岩石等, 需进行爆破时, 应用浅眼爆破法, 严格控制用药量, 并在炮眼附近加强支护, 防止震塌孔壁。爆破产生的烟雾、有毒气体应使用机械通风方法排出孔外, 直至孔内空气符合人体健康标准要求后方可继续作业。
4) 在挖孔过程中或灌注桩基混凝土之前, 若孔底积水较多, 可用水泵抽取, 积水较少时可用水桶人工排除。
5) 挖孔达到设计标高后, 对孔底的松散土渣、淤泥、沉淀等扰动过的软层要进行清除, 最后达到孔底平整、原状土外露要求。若桩底进入斜岩层时, 应凿成水平或台阶状。
6) 在实施人工挖孔的过程中, 当发现地质或水文地质与钻探资料有较大出入且不利于人工挖孔时, 应根据具体情况回填后采取机械重新钻孔或钻机完成剩余孔深等方法, 以确保安全。
7) 挖孔过程中如遇大的孔洞、裂缝, 要会同业主、设计、监理等有关单位技术人员共同查看, 查明原因后, 再依照具体情况, 采用浆砌片石填缝或采用流动度较大的混凝土、片石混凝土浇筑填塞等办法解决。
2 钻孔灌注桩施工中应注意的事项
1) 钻孔灌注桩在钻孔开始时, 需稍提钻杆, 在护筒内旋转造浆, 开动泥浆泵进行循环, 等泥浆均匀后以低挡慢速开始钻进, 使护筒脚处有牢固的泥皮护壁, 钻至护筒脚下1 m后, 方可按正常速度钻进;在钻进过程中, 应注意地层变化, 对不同的土层, 采用不同的钻进方法;在黏性土中钻进, 宜选用尖底钻头, 中等钻速, 大泵量, 稀泥浆;在砂土或软土层中钻进, 宜用平底钻头、控制进尺、轻压、低挡慢速、大泵量、稠泥浆钻进;在土夹砾 (卵) 石层中钻进, 宜采用低挡慢速、优质泥浆、大泵量、分两级钻进的方法钻进。
2) 对于泥浆护壁桩基, 钻孔能否成功, 泥浆是关键。在钻孔过程中, 要不断向孔内补充新泥浆, 以保持泥浆的稠度和比重。泥浆顶面要高出地下水位线50 cm以上, 以保持孔壁的稳定。同时要严密注视地质条件的变化, 并随时调整泥浆的性能和配合比。在钻进过程中, 根据地质情况适当调整泥浆比重, 一般地层以1.1～1.3为宜, 松散地层以1.4～1.6为宜。
3) 当孔深距设计标高差50 cm时, 将钢筋笼、导管及其他机具、材料等准备就绪, 以避免成孔后等待机具、材料而造成时间间隔, 引起由于地质不良发生的塌孔现象。
4) 清孔, 当钻机钻到设计高程时, 就立即进行清孔, 清孔后泥浆比重控制在1.15～1.2之间, 如果泥浆比重太大, 则不利于混凝土的浇筑, 如果太小可能会引起塌孔。
3 桩基检测技术
3.1 成孔检测
在我国, 成桩检测技术要优于成孔检测技术。从防患于未然的层面来看, 桩的成孔检测应比成桩后检测更为重要。大力提倡成孔检测技术的开发, 特别是对桩承载力有很大影响的灌注桩桩底沉渣厚度测试手段的研究, 今后仍是我国桩基工程中的迫切任务。
3.2 静载荷试验法
尽管在目前桩的静载试验仍被国内外公认为评价桩承载力最直观、可靠的方法, 但由于测试仪表的精度、试验方法的限制、分析方法的差异和工程判断的能力等因素, 其测试误差也能达到10%。因此, 如何改进静载试验测试、分析方法, 提高静载试验的可靠度, 长期以来是工程界所关心的课题。近年来, 试验吨位有了很大提高, 国内已有不少单位可以从事30 000 kN以上吨位的加载, 也有许多研究人员对相关的负摩阻现象进行了研究和探讨, 对于大吨位的桩, 在桩底埋设千斤顶和传感器进行载荷试验。
3.3 声波透射法
这虽是一项传统技术, 以前应用却并不广泛。随着近几年来交通系统投资的增加, 以桥桩为代表的各种大直径钻孔灌注桩的大量涌现, 声波透射法在国内已得到越来越广泛的应用, 在这种方法的应用过程中, 数字化声波仪已取代了传统的模拟声波仪, 不仅在使用的方便程度上有了质的飞跃, 而且在分析手段上也有了很大提高, 声失时判读已不再是唯一的选择, 声幅和声频已开始进入了分析判断领域, 尤其令人欣慰的是, 声波CT已步入实用阶段, 为声波透射法的后续研究提供了广阔的前景。
3.4应力波反射法完整性检测
尽管近年来国内外对于这种方法的研究未见本质性的进展, 但在实用和普及方面国内却有较大提高, 这些不仅表现在国产桩基动测仪和配套用传感已达到或接近国外先进仪器方面, 也表现在许多单位认真研究各个测试细小环节和分析环节方面, 更主要的是表现在许多管理部门已开始认真总结应力波反射法完整性检测的得与失, 开始使这种方法的应用回归到一种正常的位置, 如广东省正在将这种方法定位于为后续检测提供前期技术准备, 这种定位已与该方法解决问题的真实能力完全对应。
3.5高应变动力试桩法
在我国, 高应变动力试桩法的研究是起自20世纪80年代中后期, 90年代初期已有相关的软硬件问题, 其实际应用效果已不弱于国外, 其后面向国内大量的灌注桩检测, 已有单位在模型改进、拟合技巧、参数选定等方面进行了大量工作, 也有应用者在桩如何才算被充分激发方面进行了研究。值得一提的是, 桩基动测方面, 国产仪器和软件业已达到国际先进水平, 许多方面甚于更具有中国特色。
3.6动静法
由于高应变动力试桩法力的作用时间过短, 桩只能被视为弹性体进行分析, 国外有人提出了一种动静法, 采用技术将力的作用时间延长, 使沿桩身传播的应力波波长大于实际桩长, 进而将桩视为刚体, 回避了应力波的传播问题。应该说这种方法既克服了传统静载试验的笨重与费时, 也克服了高应力方法的过分间接性, 是一种较好的方法, 但由于该方法对锤的配重要求太高, 具体操作仍有较大难度。
4结语
伴随着城乡建设事业的迅速发展, 桩基工程越来越多, 桩基工程的施工质量必须引起高度的重视, 以防留下诸多安全隐患近些年来, 桩基工程检测技术也成为一个热门, 并得到广泛重视, 特别是近10年, 桩基检测技术得到了长足的发展, 有关桩基工程检测的标准、规范相继发布、施行, 使桩基检测工作进一步规范化, 对保证工程质量起到了良好的作用。
参考文献
[1]JGJ 106-2003, 建筑基桩检测技术规范[S].
[2]黄为民.浅谈桥梁钻孔灌注桩施工体会[J].山西建筑, 2007, 33 (19) :103-104.