麦联大桥桩基施工中存在的问题及处理方法

田聪

(四川二滩国际工程咨询有限责任公司，成都，611130)

麦联大桥桩基施工中存在的问题及处理方法

田聪

(四川二滩国际工程咨询有限责任公司，成都，611130)

以黄金坪水电站省道S211复建公路工程Ⅲ标段麦联大桥为例，阐述了麦联大桥桩基施工中常见的问题分析及处理方法，根据《公路桥涵施工技术规范》和施工图设计文件相结合，通过对麦联大桥桩基施工中常见的问题进行分析和处理，确保了麦联大桥桩基施工进度和施工质量。

麦联大桥 桩基施工 问题分析 处理方法

1 工程概述

黄金坪水电站省道S211复建公路起于四川省甘孜州康定县姑咱镇上游羊厂沟口附近，接现有省道S211公路K247＋000m，终点位于大渡河上游野坝村现有S211公路K231＋060m附近，路线全长12.7km。其中，麦联大桥全长1433m，桥面宽9m，由3－16m一联和4－16m一联钢筋混凝土连续板梁和31跨40m预应力混凝土先简支后连续T梁组成。板梁桩基桩直径为2m，桩长25m～35m；预应力T梁桩基直径为2.2m，桩长30m～51m，全桥总共设计桩长2835.5m。

麦联大桥横跨大渡河左右两岸，桥位区上覆表层土为第四系冲洪积漂石土、卵石土，揭露厚度为34.79m～36.30m(未揭穿)，上部密度松散，中下部为稍密～中密。下伏基岩为晋宁－澄江期第三期中性侵入岩之江咀石英闪长岩体，具中细粒半自形斑晶结构，块状结构。强风化闪长岩单轴饱和抗压强度为49.6MPa，属较坚硬岩，弱风化闪长岩单轴饱和抗压强度为49.4MPa～78.9MPa，为坚硬岩。

2 桩基施工中常见问题及处理

2.1 塌孔

在冲孔桩施工过程中容易发生塌孔的问题，孔内水位突然下降，孔口冒细密的水泡，出渣量显著增加而不见进尺，锤头冲击不稳等，都是发生塌孔的前兆。麦联大桥在桩基施工过程中，多根桩基出现了塌孔现象。

2.1.1 产生塌孔的原因分析

(1)泥浆相对密度不够及其它泥浆性能指标不满足施工要求，使孔壁未形成坚实泥皮；

(2)出渣后未及时向孔内补充合格的泥浆；

(3)河水上涨，孔内出现承压水，或锤头通过砂砾等强透水层，孔内水流失等，造成孔内水头高度不够；

(4)护筒埋置太浅，下端孔口漏水、坍塌或孔口附近地面受水浸湿泡软，或锤头提起过高而直接接触在护筒上，由于冲击使孔口坍塌，扩展成较大坍孔；

(5)在松软砂层中锤击进尺太快；

(6)清孔后泥浆相对密度、粘度等指标降低，且清孔操作不当，清孔时间过久或清孔停顿时间过长，清孔完成后未及时灌注混凝土；

(7)吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。

2.1.2 塌孔的预防和处理措施

(1)在松散粉砂土或流砂中冲孔时，应控制进尺速度，选用较大相对密度、粘度、胶体率的泥浆或高质量泥浆，随时检测泥浆相对密度、粘度、含砂率、胶体率等泥浆性能指标，不满足施工要求时及时进行调整，确保泥浆各项性能指标满足施工需求；

(2)发生孔口坍塌时，可立即拆除护筒并回填孔口，重新埋设护筒再冲；

(3)如发生孔内坍塌，判明坍塌位置，回填砂和粘质土(或砂砾和黄土)混合物到坍孔处以上1m～2m，如坍孔严重时应全部回填，待回填物沉积密实后再行钻进；

(4)清孔时应指定专人补浆(或水)，保证孔内必要的水头高度，清孔完成后及时进行混凝土灌注施工；

(5)吊入钢筋骨架时应对准孔中心竖直插入，严防触及孔壁。

2.2 偏孔问题

2.2.1 产生偏孔的原因

(1)冲孔中遇有较大的孤石或探头石(斜坡岩面)；

(2)在有倾斜的软硬地层交界处，岩面倾斜冲进；或者粒径大小悬殊的砂卵石层中冲进，锤头受力不均；

(3)冲孔桩机底座未安置水平或产生不均匀沉陷、位移，钻孔时锤头摆动偏向一方。

2.2.2 产生偏孔的预防及处理方法

(1)安装冲孔桩机时要使底盘、底座水平，起重滑轮缘、固定锤头的钢丝绳的卡孔和护筒中心三者应在一条竖直线上，并经常检查校正；

(2)当发现锤头冲击不稳时(左右摆动)应停止冲击，查看是否是发生偏孔，如果发生偏孔及时处理；

(3)当发现有偏孔时，先查明偏孔原因及偏孔大小。如果是由于锤头冲击到孤石或探头石(斜坡岩面)时，要及时向孔内回填块石，回填到高出岩面1m时再冲击，如此反复回填、冲击，直到孔位满足设计要求后，才恢复正常钻孔施工。

2.3 掉锤落物

2.3.1 产生掉锤落物原因分析

(1)该桩位位于前期沙场范围内，淘沙作业开挖最大深度约为5m左右，承包人在围堰筑岛填筑时高度约7m左右，且筑岛填筑料下部大部分为河道中开采砂石料。该材料结构松散，填筑过程中水下部位无法夯实，导致填筑体结构松散，自稳性极差，承包商无法将钢护筒下至填筑底部，导致麦联大桥16－1＃和16－2＃分别施工至35m和38m时发生孔口坍塌，导致施工钻头被埋。强行提锤时由于锤头被埋较深，使钢丝绳超负荷或疲劳断裂；

(2)锤头与钢丝绳连接不牢。

2.3.2 掉锤落物预防措施及处理方法

(1)开冲前应先检查各接头是否连接稳定；经常检查锤头、钢丝绳和连接装置，发现问题及时更换；

(2)掉锤后应及时摸清情况，若锤头被沉淀物或坍孔土石埋住，应首先清孔，使打捞工具能接触锤头；

(3)备好备用电源，防止突然停电导致锤头被泥浆、泥沙等沉淀物掩埋，锤头无法提出。

2.4 梅花孔(或十字孔)问题

麦联大桥5＃桩基在冲孔桩冲击时，冲成的孔不圆，形成了梅花孔或十字孔。

2.4.1 形成梅花孔原因

(1)泥浆相对密度和粘度过高，冲击阻力太大，锤头转动困难；

(2)操作时钢丝绳太松或冲程太小，锤头刚提起又落下，钻头转动时间不充分或转动很小，改换不了冲击位置；

(3)有非匀质地层，如漂卵石层、堆积层等易出现探头石，造成局部孔壁凸进，成孔不圆。

2.4.2 预防办法

(1)选用适当粘度和相对密度的泥浆，并适时掏渣；

(2)用低冲程时，每冲击一段换用高一些冲程冲击，交替冲击修整孔形；

(3)出现梅花孔后，可用片、卵石混合粘土回填钻孔，重新冲击，直到成孔满足设计要求。

2.5 卡锤

在进行麦联大桥桩基施工时，2＃、3＃、4＃、6＃桩基均出现了卡锤问题。

2.5.1 产生卡锤的原因分析

(1)冲孔形成梅花形，锤头被狭窄部位卡住；

(2)孔口掉下石块或其它物件，卡住冲锤；

(3)在粘土层中冲击冲程太高，泥浆太稠，以致冲锤被吸住；

(4)钢丝绳松放太多，冲锤倾倒，顶住孔壁；

(5)桩基地质情况不均匀，靠山侧围岩相对较为坚硬，另一侧围岩强度相对较弱，钻机冲孔时钻头容易朝一侧倾斜，导致卡锤。

2.5.2 产生卡锤的处理方法

(1)当为梅花桩时，若锤头向下有活动余地，可使锤头向下并转动直径较大方向提起钻头。也可松一下钢丝绳，慢慢提起锤头，有可能将锤头提出；

(2)卡锤不宜强提以防坍孔。宜用由下向上顶撞的办法，轻打卡点的石头，有时使锤头上下活动，也能脱离卡点或使掉入的石块落下；

(3)用较粗的钢丝绳带打捞钩或打捞绳放进孔内，将冲锤勾住后，与大绳同时提动，或交替提动，并多次上下、左右摆动试探，有时能将锤头提出；

(4)在打捞过程中，要继续搅拌泥浆，防止沉淀埋锤头；

(5)用其它工具，如小冲锤、小掏渣筒等下到孔内冲击，将卡锤的石块挤进孔壁；

(6)试用水下爆破提锤法，将防水炸药或自制火药包(小于1kg)放于孔内，沿锤的滑槽放到锤底，而后引爆，震松卡锤，然后提拉锤头；

(7)用以上方法提升锤头无效时，可采用潜水员下到卡锤处，将卡锤的石块或其它物体慢慢取出，然后再用较大的钢丝绳套住锤头将其钻头提出。

2.6 冲孔漏浆

在进行麦联大桥桩基施工时，1＃、13＃、14＃、15＃、16＃、17＃桩基均出现了冲孔漏浆问题。

2.6.1 产生漏浆原因分析

(1)桩基地质条件较差，桩基位置为覆盖层或松散堆积体，桩基底部存在裂隙。在透水性强的砂砾或流砂中，特别是在有地下水流动的地层中冲进时，稀泥浆向孔壁外漏失；

(2)护筒埋置太浅，围堰回填土夯实不够，致使刃脚漏浆；

(3)护筒制作不良，接缝不严密，造成漏浆；

(4)水头过高，水柱压力过大，使孔壁渗浆。

2.6.2 产生漏浆的处理办法

(1)凡属于第一种情况，使用较粘稠或高质量的泥浆冲孔。冲击桩基可加稠泥浆或回填粘土掺片石、卵石反复冲击增强护壁；

(2)属于护筒漏浆的，如果接缝处漏浆不严重，可用棉絮堵塞，封闭接缝；如果漏水严重的，应挖出护筒，修理完善后重新埋设。如果护筒埋置太浅，围堰回填土夯实不够，致使刃脚漏浆的，应对护筒进行加长加深，护筒埋深至少穿过围堰填筑范围。

2.7 灌注混凝土时断桩

2.7.1 首批混凝土封底失败

2.7.1.1 事故原因和预防措施

(1)由于计算错误，使导管下口距离孔底太高或太低。太高了使首批混凝土数量不够，埋不了导管下口(1m以上)，太低了使首批混凝土下落困难，造成泥浆与混凝土混合。一般要求导管底部距离孔底在50cm左右。

预防措施:准确计算每节导管的长度，并编号记录，复核孔深及导管总长度。也可将拼装好的导管直接下到孔底，相互校核长度，然后再将导管提出孔底50cm左右；

(2)由于计算错误，造成首批混凝土数量不够，埋管失败。

预防措施:根据桩孔直径、桩孔孔底至导管底端间距(一般为50cm左右)、导管初次埋设深度(≥1m以上)、导管内径(一般为 200mm～350mm)以及导管内混凝土柱平衡导管外压力所需的高度(一般控制在2m～6m)等，认真计算和复核首批混凝土数量；

(3)首批混凝土和易性太差，翻浆困难，或坍落度太大，造成离析。

预防措施:严格按照设计要求进行配合比设计，严格控制好混凝土和易性。试验人员加强对砂石骨料、水泥、外加剂等原材料的质量控制，严格按照设计配合比进行拌制，控制好拌合时间，同时要求加强对混凝土出机口和现场的塌落度检查，确保灌注时混凝土的和易性、塌落度以及强度等性能指标满足设计要求；

(4)导管密封性差，在首批混凝土灌注后，由于外部泥浆压力太大，渗入导管内，造成混凝土与泥浆混和。

预防措施:灌注水下混凝土前，要求先对导管进行水密承压试验，待导管内有压气体全部排出，导管内无气泡冒出时再进行混凝土灌注施工。

2.7.1.2 处理办法

首批混凝土封底失败后，应立即快速拨出导管，立即清孔，待清孔完成后，重新进行水下混凝土灌注施工。

2.7.2 供料和设备故障使灌注停工

2.7.2.1 事故原因和预防措施由于设备故障，混凝土材料供应问题造成停工较长时间，使混凝土凝结而断桩。

预防措施:施工前应提前对混凝土拌和设备进行维护检查，保证使用时拌和设备正常运行，确保混凝土的拌和能力满足现场施工需求。对于混凝土运输设备，要求运输能力务必满足现场灌注混凝土的施工需求，最好多备用一台运输设备。灌注混凝土前要求提前上报事故应急预案，确保桩基混凝土灌注顺利施工。

2.7.2.2 处理方法

(1)如果桩基在灌注过程中，因供料不及时导致导管内混凝土堵塞，无法正常灌注混凝土，此时可采取迅速拔出堵塞导管，重新安装导管插入已灌注的混凝土内，立即组织进行重新接桩灌注施工；

(2)断桩距离地面较深，考虑提起钢筋笼后重新成孔，断桩距离地面较浅，可采用接桩；

(3)如原孔无法利用，则回填后采取补桩的办法。

2.7.3 导管拨空、掉管

2.7.3.1 事故原因和预防措施

(1)由于测量和计算错误，致使灌注混凝土时导管拨空，导管内充满泥浆；或导管埋深过少，泥浆涌入导管。

预防措施:应认真测量和复核孔深、导管长度，并做好相应的测量记录。对导管埋深长度随时进行测量，保证导管埋深在2m～6m范围内，适当取保守数值；

(2)导管接头连接不符合要求，导管挂住钢筋笼，强拉而拉脱等导致掉管。

预防措施:每次拆管后应仔细重新连接导管接头，导管埋深较大时应及时拆管。

2.7.4 灌注过程中混凝土上升困难、不翻浆

2.7.4.1 事故原因

(1)混凝土供料间隔时间太长，灌注停顿，混凝土流动性变小；

(2)混凝土和易性太差；

(3)导管埋深过大；

(4)灌注将近结束时，由于导管内混凝土柱高减小，超压力降低；

(5)管外的泥浆及所含渣土稠度增加，相对密度增大。

2.7.4.2 补救措施

(1)随时对导管埋深进行检测，只要导管埋深超过2m就可以提升导管，减少导管埋深；

(2)提高导管内混凝土柱高，在灌注混凝土时随时上下提升晃动导管；

(3)在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀土。

3 结语

综上所述，针对麦联大桥桩基施工中所面临的特殊水文和地质条件，采取各种施工办法，从而有效地解决了麦联大桥桩基施工过程中遇到的塌孔、偏孔、掉锤落物、梅花孔、卡锤、冲孔漏浆、灌注混凝土时断桩等一系列难题，确保了施工质量和施工进度，为以后处理类似桩基施工问题提供了宝贵的施工经验。目前，黄金坪水电站省道S211复建公路工程麦联大桥已按照设计要求施工完成，所有的每道施工工序均按照《大渡河黄金坪水电站S211线复建公路两阶段施工图设计》、《公路桥涵施工技术规范》等进行检查验收，并按照《公路工程质量检验评定标准》对每个分项、分部工程进行质量评定；桩基无损检测全部满足设计及相关规范要求，桥梁荷载试验各项参数均满足要求，试验合格，于2014年11月16日已正式投入使用。

U445∶55

B

2095－1809(2016)05－0075－04

田聪(1974－)，男，贵州省沿河县人，大本，注册监理工程师，高级工程师，主要从事水利水电工程建设监理工作。