桥梁桩基施工技术图文解析，包括典型案例分析

随着我国经济的发展和公路桥梁建设步伐的加快，公路桥梁工程也出现了一系列的质量事故，直接关系到人民的财产安全，成为人们关注的焦点。公路桥梁施工单位应该对此高度重视。桥梁桩基施工的隐蔽性要求在桥梁桩基的施工中，不仅要依靠先进的科学技术进行施工，还要根据丰富的施工经验对在施工中出现的问题及时进行处理，避免工程质量事故的发生。根据工程具体地质情况，桩基施工一般采用挖空桩施工。不易挖空的地质，采用钻孔灌注桩施工。由于桥梁工程中钻孔灌注桩是隐蔽工程，大部分工作在水下进行，施工质量检验困难重重。所以，桥梁工程中钻孔桩施工技术讨论具有十分重要的意义

     

• 桩基由若干根桩和桩顶承台组成，是一 种常用的深基础。当墩台位置处的软弱覆盖层较厚、持力岩层较深时，桩基可穿过软弱层支承于撑力岩层上。桥梁桩基础大多采用钢筋混凝土桩。

• 按受力形式桩基可分为端承桩和摩擦桩，前者承载力 主要由桩底岩层提供，后者由桩身穿过土层的竖向摩擦力提供。

 

• 桩基施工方法可分为两大类：灌注桩和沉入桩。
  
  
  

 

钻孔灌注桩    

   

• 灌注桩施工是先用人工或机械在土中做成桩孔，然后再把桩身钢筋笼放入桩孔中，向孔中灌注混凝土而成桩，最后在桩顶浇筑系梁或承台。若用人工开挖桩孔则称为挖孔桩，若用机械挖孔称为钻孔桩。
  
  
• 钻孔桩成孔方法主要有：旋挖钻机成孔、正反循环钻机成孔、套管钻机成孔、冲击钻机成孔等。

 

• 灌注桩施工是先用人工或机械在土中做成桩孔，然后 再把桩身钢筋笼放入桩孔中，向孔中灌注混凝土而成桩，最后在桩顶浇筑系梁或承台。若用人工开挖桩孔则称为挖孔桩，若用机械挖孔称为钻孔桩。

 

 

• 钻孔桩成孔方法主要有：旋挖钻机成孔、正反循环钻机成孔、套管钻机成孔、冲击钻机成孔等。

 

旋挖钻机成孔 ：是由钻杆带动钻头旋转， 动力钻头正转可低速钻进，反转高速甩土，钻头旋转将土或砂粒切成碴土，然后快速提出孔外。该法可实现干法施工，不需用泥浆出碴，环保性良好，适用于黏土、粉土、砂土、淤泥质土以及部分卵石碎石地层等。  

 

冲击钻机成孔 ：冲击钻机是用卷扬机等设备将带刃的重钻头或冲抓提高，然后放开卷扬机，钻头落下，切削压碎孔底岩土。可以把钻头提出孔口后用出碴筒出碴，亦可用泥浆循环法出碴。冲击钻孔适用范围较广，黏土、粉砂、卵石层均适用。  

 

 

 

套管钻机成孔 ：是在钻孔的同时，用机械晃动压入一钢制套管 。套管作用是防坍孔，孔中用重锤式抓斗机除土。成孔后放入钢筋笼，然后在灌注桩身砼时，逐步将套管拔出。套管钻孔法适用于非岩层的履盖土层中，对坍孔防护作用好，可在已有建筑附近施工。  

工作程序  

 

 

 

正反循环钻机成孔 ：依靠钻头旋转钻进，用泥浆循环进出钻孔浮起并将钻碴带出钻孔实现出碴。按照泥浆循环方法可分为：正循环和反循环两种。反循环比正循环法出碴效率高。  

泥浆同时起到护壁（平衡孔内水压力），防止坍孔和浮 碴的作用。泥浆由黏土或膨胀土加外加剂组成，泥浆比重一 般在1.1~1.3间。  

 

 

典型实例    

   

桥址处地质条件为粉、细、中、粗砂层及少量砂砾层。桥梁基础为混凝土钻孔灌注桩，每桥墩为4根φ3.0m钻孔桩，横桥向桩距10.0m，顺桥向桩距9.0m，桩长91.0m。考虑到雨季时河床冲刷严重，钻孔桩上部有钢护筒，桥墩桩钢护
 

筒设计为直径φ3.0m，护筒长52m。  

 

特点：  

从永久钢护筒底口钻孔开始至混凝土填充至永久钢护 筒底口不得超过73小时（39m桩长）。孔底沉碴厚度：孔底至少50%横截面上沉碴厚度<15mm，孔底截面任何位置沉碴厚度≯40mm。桩底压浆：为了钢筋笼底部的压浆管路尽可能贴近孔底而又不被损坏，在钢筋笼底部安装有触底指示灯开关。  

 

施工流程1  

 

 

 

施工流程2  

 

 

钢护筒制造与安装  

桥墩钢护筒直径3.0m，长52m，板厚25mm。护筒在钢结构厂制造，用卷板机成型，在旋转胎架上用自动电焊机焊接。一般分为四节出厂，用平板拖车或牵引车运输到现场。现场采用手工焊拼接，所有焊缝都要经过超声波探伤检查。  

桥墩桩入土60m~66m，采用预钻孔方法埋设。首先安装φ3.4m临时护筒，临时护筒入土深度10m左右，然后安装  

钻机，钻头直径φ3.15m~φ3.22m，钻孔至-49m标高，钢护筒底口设计标高为-50m，留1m用APE震动锤震打到位。  

钢筋笼制造与安装  

 

 

桥墩桩钢筋笼长度94.5m，钢筋笼重量约150t主筋 φ36mm，箍筋φ20mm。部分断面为双层钢筋笼，同一断面钢筋数量最多达240根，钢筋密集。
 

 

钢筋笼内侧沿圆周均布6根φ50mm钢管，用于超声波 检测桩身混凝土的灌注质量。  

 

钢筋笼内布置循环注浆管路，用于桩底压浆以增加桩 底承载力。注浆管采用12根φ25mm钢管，底部连接形成6条压浆回路。每回路底部安装两个套筒部件，每个套筒内，钢管上设置两个直径6mm，被橡胶套筒紧密包裹的出浆孔，出浆孔口朝下。  

 

钢筋笼在长线台座上制作，分为4节进行安装，在各节 钢筋笼接头处应做好标记，以便安装时对应拼接。主筋接长采用搭接，每个搭接接头采用2个“U”型卡连接。  

 

钢筋笼吊入桩孔后，悬挂在钢护筒顶口，按分节顺序 进行拼接，逐节下放，最终的钢筋笼悬挂在护筒顶口。  

 

为保证出浆孔紧贴桩底，在钢筋笼底部安装3个触底指 示灯开关，电线引出孔口，钢筋笼下端接近护筒底口时，应放慢下放速度，当注浆管紧贴桩底时，指示灯发亮，停止钢筋笼下沉，防止损伤底部注浆管。  

钻孔桩施工  

钻孔施工采用KPG-3000型液压钻机和ZSD300/210型液 压动力头钻机，采用重锤导向，减压钻进，泥浆反循环方式排碴，使用ZX-500型泥浆分离器净化处理泥浆。VHP700空气压缩机提供风力。  

 

泥浆指标  

 

 

泥浆采用复合泥浆，由水、膨润土、粘土、Na2CO3配制而成 。膨润土采用钠质膨润土，粘土选用塑性指数IP>25，粒径小于0.005mm的粘土颗粒含量大于50%的粘土即可。所选粘土中不应含有石膏、石灰或钙盐类化合物。  

 

 泥浆拌制的加料顺序是先加水、再加膨润土，搅拌2分钟后加 Na2CO3再搅拌1分钟，放入泥浆池待用，不得在钻孔桩内拌制泥浆。  

 

钻孔时采用反循环的方法，其泥浆循环过程为：新制泥浆→泥浆池→桩孔→泥浆净化→桩孔→钻孔结束→泥浆池。  

 

钻孔进行过程中，严格控制孔内泥浆面高度，泥浆顶面应高  

出水面2.0m~3.5m，滩地桩不低于孔口高程，确保孔壁稳定， 不塌孔。每小时检查进浆口泥浆质量。  

 

对于深孔钻进时，要经常观察排渣口的的出浆情况，若发现  

排渣不连续，可能是因力不足所致，需调整中间风包位置。  

 

钻孔至设计标高后，将钻头提离孔底5~10cm，转盘慢速旋转 继续泥浆反循环，经净化后的泥浆返回孔中，清孔直至满足要求为止，清孔完毕，拆除钻机。  

 

钻机拆除后即可进行成孔质量检测。检测的项目有孔深 、孔径、垂直度、沉渣厚度。孔深以钻杆长度控制，并以测锤测绳比尺法复核，用CDJ超声波大孔径测孔仪检测孔径、孔斜率及沉渣厚度。  

 

水下混凝土灌注  

 

 

 

砼灌注前，对导管均应逐段进行承压水密试验，在无渗 漏的条件下持荷时间不少于5分钟。导管安装完毕，底口离桩底约40cm。导管连接接头应牢固，密封。  

 

灌注砼前需对砼输送管路及容器洒水润湿，然后在填充导管内安设泡沫隔水栓塞。首批混凝土能使导管口埋入混凝土1.5m以上并立即继续灌注混凝土。  

 

砼灌注过程中要有专人测量砼面标高，正确计算导管在砼内的埋置深度，导管的埋置深度不小于3m，砼灌注至设计标高拔出最后一节导管时应缓慢提出，以免桩内夹入泥芯或形成空洞。  

 

桩底压浆  

为重新压缩钻孔时松动的土层，提高桩的端部承载力，减少桩的沉降量以改善上部连续结构的梁体应力，所有的桩的桩底进行均匀的压力灌浆。  

 

压浆浆液由水泥、膨润土、水、缓凝剂组成，其7天最小抗压强度5MPa。浆液要求流动性好，压力泌水小，初凝时间约2~3小时，粘度为8~10s。  

 

桩身混凝土灌注后24~48小时，开始压水，出浆口出水 后，关闭出浆阀，继续加压，使套筒包裹的出浆口开裂，当出浆孔开裂后，逐渐减压，防止高压水回流，夹带杂物堵塞压浆孔。  

 

压浆在混凝土灌注完成10天后进行。  

 

浆液按剂量通过灌浆回路轮流依次压注，每次循环每个 回路的剂量不超过100L，所有回路应以规定的剂量轮流压注达到100bar的压力后维持10分钟，压注后应用清水彻底冲洗回路以便下次压注顺利进行。  

 

压注完成后不少于6小时开始下一轮的压注，直至1注浆 量达到2500L或所有回路达到100bar（10Mpa）压力即可停止。  

 

 

 

桩身混凝土完整性检测  

灌注混凝土一周后进行，即可用声波动测法检测桩身混凝土填充质量，声测数据以0.5m行程连续读取并以数字式盘片记录以使长期保存，检测报告在检测结束后48小时之内提交工程师认可。声测利用6根声测管检测9个断面。  

 

典型事故    

   

北京某桥钻孔桩桩头下没有粗骨料由于商品混凝土陷度超过
 

24Cm，运距远，造成混凝土内 粗骨料下沉，而桩顶预留超灌高度不足以将浮浆浮至桩头部位，导致这种现状。  

处理办法：  

继续向下凿，直至正常为止。  

结果 ：凿下40至80Cm即正常。  

 

东莞某桥φ1.6m钻孔桩成桩后， 检测发现桩底有1m沉砂！  

原因 ：清孔不彻底；泥浆池 内有沉渣；清孔完成—封混凝土的时间过长，封底前，没有再进行检测沉渣厚度。  

处理方法 ：冲击造孔，重新 成桩。损失10万元。  

 

 

汉江某桥φ2.4m钻孔桩断桩  

原因 ：护筒没有打入不良地 质层，导致封底灌注混凝土过程中局部塌孔，造成断桩。  

处理方法 ：特制包径钢护筒， 打入原桩外围，重新成桩。  

    

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