桥梁桩基嵌岩桩施工技术研究

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桥梁工程建造中，桩基嵌岩桩是使用比较普遍的基础模式，因为桩基嵌进岩层内，单桩轴向允许承载性能由桩基底部岩石强度与嵌进岩层的深度所决定，桩基外力都传送到桩底岩层，所以其对成孔时清理的要求很高，对沉淀层厚度有更高要求。现针对工作中面临的桩基选择挖孔水底灌注成桩时，因为操作工艺的处理不当，导致桩基底下沉淀层过厚，选择吹孔压浆来补强处理的方法进行分析。

1嵌岩桩荷载传送特征

结合80年代至今嵌岩桩荷载传送性能的原位检测结果研究，桩体承载性能由桩侧摩阻力和桩头阻力构成。桩侧摩阻力和桩端阻力的体现需要特殊的桩土相对变化。嵌岩桩受到荷载时，桩体顶部的混凝土产生压缩，桩土界面出现相对位移，刺激桩体顶部桩周土层的侧边摩阻力，伴随桩顶荷载的不断加大，桩体轴力由上向下传送，桩体混凝土也从上之下出现压缩变化，进而刺激桩轴土阻力从上到下慢慢发挥（通常粘性土充分起到桩侧阻力所要的最高桩土相对变化大概是0.1~0.8cm，无粘性土完全起到桩侧阻力所要的最高桩土相对变化大概是0.5~1.2cm，岩石充分起到桩侧阻力所要的最高桩岩相对移动大概是0.1~0.4cm），直至桩体轴力传送桩头。桩侧摩阻力顺利发挥后，接着加大桩顶荷载便会出现桩头位移，进而刺激桩头阻力。桩侧摩阻力与桩头阻力的体现不是同时进行的，由于桩侧摩阻力彻底发挥所要的桩土相对变化很小，所以，在桩满足极限承载性能以前，大多数桩侧土层侧阻力都可以获得比较充分的体现，但受到桩下沉渣的干扰，桩端阻力完全发挥所要的桩头位移很大，所以在桩满足正常应用条件的极限承载性能时，桩头位移量通常还无法全面突出桩头阻力。

2工程介绍

2.1某工程概况。某桥梁顶部结构是3伊16m的预应力筒支空心架，桥面不间断，宽度为26m。规划标准是车辆-超20级，挂车-120，行人3.5kN•m2。底部结构桥墩选择四柱墩，直径为准1.4m，桩规划长度12m。桥台是肋式桥台，直径准1.2m，桩规划长度12m。桩基模式是嵌岩桩，底部标高66.188m。地质环境为下部标高62.61~59.1砂岩，72.2~62.7m是弱风化砂岩，72.81~72.2m时强风化砂岩，75.4~72.9m是全风化砂岩，78.88~75.4是亚粘土。2.2桩基建设和检测。因为地质环境良好，选择人工打孔的方式成孔，操作时气候干旱，地下渗透量低。灌注混凝土时，天气持续阴雨，孔壁渗漏量很大，为安全起见，决定选择水下灌注混凝土的方式成桩。成桩后通过检测机构超声波无损测试发现，3#-18桩下方波形异常，通过分析觉得桩下方混凝土强度较低，取芯后咽喉发现其下部有0.5m左右混凝土强度较低的软弱夹层，主要组成成分是基岩碎屑物与黄泥，对其桩体芯样混凝土试件展开单轴压强度测试，表明防压强度都符合规划强度等级标准。2.3夹层的成因。为掌握问题的性质，仔细研究其产生的主因。原本3#-18桩基成孔后，气候较好，孔中渗透量少，决定选择空气灌注方式成桩[1]。后因为一直阴雨天气，改成水下灌注混凝土法成桩。在向孔中注入清水时，因为操作不善把护壁台阶上的物质和黄泥冲进孔下，出现软弱沉淀层。

3操作方案

桩下软弱夹层的出现，大幅度下降桩基的单桩承载性能。为保证3#-8桩的轴向允许承载力符合设计标准，对该桩实施补强处置。桩体补强施工的标准是清理底下软弱沉淀层，压注进水泥浆液，令基础直接支护于基岩上，进而令桩基可以符合单桩承载力的需求。3.1钻芯成孔。为清理底下的软弱沉淀层，选择吹孔压浆到桩基下部软弱层的方法做好补强措施。在原本3#-18桩基随意钻芯采样的1#孔对称位置再钻一个2#孔，口径时0.1m。3.2清孔。把桩顶的浮浆、杂质清理干净，向孔中灌满清水，建立一个直径是0.06m的钢管和空气机主管衔接，在钢管出气头建立一个0.02m的弯头，便于可以在孔下横向吹孔[2]。将空压机的出气管开关打开，慢慢缓从1#孔中伸进桩基底下，边吹边施压，这时桩基底下沉渣物会随水流由孔中吹出，等吹出的水含砂低且很清时，能确定沉渣物已清理干净。3.3配备砂浆。所配备的水泥浆液标号是30#，超出桩基混凝土标号，砂浆具备较强的和易性、膨胀性，以确保混凝土密实，同时不离析，水灰比维持在0.4~0.5之间，采用425#硅酸盐水泥浆液，在水泥浆液内加入适当的膨胀剂与降水剂，配备水泥浆液沁水率低于3%，搅拌后3h沁水率低于2%，免受约束自行膨胀率低于10%，稠度维持在14-18s以内。为保证水泥浆液的质量，对水泥浆液试样进行了测试。3.4压浆。把压浆管置于2#孔的底下，进行压浆泵处理，水泥浆液于1#、2#孔中同步升高，因为压力差浆液首先将从1#孔压出，如果浆液压浆到13孔时，为确保孔中充满砂浆，等1#孔口冒出原材料时，堵塞1#孔，此时慢慢提高压浆管，边拔边施压，把压浆管提到23孔口时维持一定稳压闷浆时间，直到压浆泵智能停止压浆，而且封闭2#孔。压浆时要缓慢、均匀处理，不能中断[3]。当时温度是5益左右，压浆时间不能超出45min，这一过程水泥浆液应持续搅动，以避免离析，若由于时间过长而造成流动性下降，则无法通过注水来加大流动性。3.5生产安全施工阶段，操作人员要佩戴眼镜，以避免空压机意外伤害眼睛。

4效果介绍

处理完一周后，再次展开超声波测试，从结果中判定桩体完好，可以符合应用性能。

5生产注意事项

淤钻取压浆孔时应垂直，钻至孔底基岩表面，便于可以完全清孔与保障压浆的均匀性；于清孔过程需纵管和横管冲压相统一，以保证装机底下的沉渣杂合物可以完全被冲出，清孔是操作工艺的核心所在；盂水泥浆液应掺入合适的膨胀剂与活性硅粉，以提高砂浆固结水平与连接性；榆压浆过程应一直维持压浆管在孔中混凝土面之下1m位置，以地避免混凝土出现断层。

6钻孔事故的防范与处理

（1）塌孔、渗浆。塌孔出现的主因时护筒预埋太浅、周围回填土不严密、操作水位太高、泥浆比重较低等；漏浆主因在于孔壁地层不紧密，间隙率大，渗透性强。处理方法是能增大护筒深度，适当提高泥浆比例，且在塌孔、漏浆位置都用砂砾石和粘土夹片石填充，再反复冲击，提高孔壁可靠性。（2）卡锤。冲孔操作中卡锤情况十分常见。预防方法：淤及时检测钻锤直径，如果发现钻锤直径低于规划桩径时，不仅要及时补焊，还要适当填充适当高度后重钻；于统计钻锤于不同地层的受损率，结合嵌岩深度在进到中风化岩层时就将钻锤用足。卡锤的解决方法是：对轻微卡锤，能够用钻机和配备起重器提锤；对卡锤明显的，能先进行水底微量爆破，把钻锤周围岩层爆松后再把钻锤提起。

7结束语

总之，吹孔压浆操作嵌岩桩底下成渣物属于一项科技性很强的方法，操作环节应认真、仔细。选择了科学的吹孔压浆方法后，令桩基完全可以符合设计应用性能，满足对其承载性能的需求，尤其是其操作的简易性、稳定性、低成本性，为解决这类问题带来良好依据。当然操作后的桩底混凝土和原混凝土的融合受该方法限制，必定存在薄弱沉淀层，在灌注混凝土桩体时，要注意操作、方法、配合等，避免出现质量缺陷。

作者:蒲先锋 单位:四川省亚通工程咨询有限公司