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一、问题及处理方案概述
该工程为黄河大桥北岸滩地引桥，有钻孔桩约1000根，设计桩径为1.25m，设计桩长60m左右，是常见的桥梁桩基础。但是在钻孔桩桩基检测过程中，出现了个别桩基在设计桩顶标高向下4米左右范围内有信号较弱的现象，初步判定为桩基水封时顶部孔壁坍塌，包裹泥沙所致。在基坑开挖后，这些有缺陷的桩基均出现护筒刃脚下扩孔现象。
这种问题虽然不大，但是处理起来非常麻烦，对于该类桩所存在的缺陷，项目部多次组织相关人员召开了处理方案研讨会，对处理过程中可能遇到的问题进行了细致的讨论与阐述，一般是采用问题部分桩头凿除，清理后重新浇筑的方法。但是这个施工面往往在地下水位以下，地下水位较高，在下挖施工、凿除施工中常常会出现涌水翻砂现象，给施工制造困难，以至于无法继续施工。针对这种情况，项目部又制定了一种排水降水处理方案，其方案具体为：以桩身中心为中心点插一节打长4m左右、直径2m左右的钢护筒，原则以方便施工操作为宜，在护筒外围设置井点管降水，边降水边人工开挖，开挖到位后，由人工清除护筒内杂物和钢筋上的污物，并将桩头清洗干净，经技术人员及监理检查合格后，干封混凝土至桩顶标高以上10cm，即处理完成。该处理方案对于类似问题具有普遍适用性。
二、处理方案具体要求
1、钢护筒制造
施工需要钢护筒一节，直径长度以方便施工为原则，钢板厚度需考虑护筒的刚度而定。加工好的护筒必须保证椭圆度。平整度：沿直径方向≤5mm；椭圆度≤20mm（两端任何相互垂直方向直径之差）。该护筒要求密封不漏水，焊接时要保证焊缝质量。钢护筒加工完毕后，经技术人员检查合格后方可用于施工。
2、钢护筒倒运吊装
钢护筒在钢结构车间检查合格后，由施工人员倒运至问题桩处。钢护筒吊运时要设置专门的起吊扁担，起吊作业时必须规范操作，防止护筒变形，确保人员安全。
3、钢护筒的插打
这种问题一般现场施工操作面小，且护筒需插打深度较浅，根据实际情况可以采用相应的方法插打，如振动锤，按压，压重等方法。但是护筒入土深度必须能保证开挖时的有效防护作用。施工过程中需保证有专业装吊工全程指挥，确保操作安全及插打质量。施工时有几点注意，如钢护筒下放前应将桩头凿出来的钢筋笼用铁线捆绑固定，以免影响钢护筒的放置插打；在钢护筒按压下沉过程中，采用有效措施，保证护筒下沉时的垂直度；保证钢护筒不变形影响施工等。
4、井点降水
施工位置一般处于基坑底部，在地下水位较高时，需要降水。根据现场实际情况，采取井点法降水或深井降水。
5、 桩基凿除及清理
在做好以上准备工作后，即可以进行缺陷部分凿除施工。在凿除范围内的泥沙及有缺陷的混凝土必须清理干净，各个结合面必须露出合格混凝土。由技术人员确定凿除合格后，施工人员清除护筒内杂物，并将桩头各个结合面清洗干净，孔内不得存有积水。
6、 钢筋笼整理
桩头凿除清理干净以后，需将桩头露出部分钢筋笼重新清理干净、整理绑扎。使其符合验标要求后方可进行混凝土浇筑。
7、混凝土浇筑
专人检查具备浇筑条件后，报监理工程师批准进行混凝土浇筑作业。现场混凝土浇筑一般采取溜槽下料，分层浇筑，人工振捣的施工方法。
混凝土强度等级、配合比应与钻孔桩混凝土配比相同，混凝土由现场混凝土工厂生产供应。混凝土浇筑时，拌合设备都应始终保持良好的状态。混凝土拌合严格按施工配合比配料，砂、石、水泥、水及外加剂计量准确，保证拌合时间。已拌制好的混凝土不允许用加水或其他办法变更混凝土的稠度，浇筑时混凝土坍落度不符合要求的不得使用。
混凝土浇筑前，项目部制订切实可靠的混凝土浇筑人员组织体系，明确职责。混凝土浇筑时，先在新鲜混凝土表面均匀摊铺2cm水泥砂浆；混凝土浇筑时自由下落高度不得大于2m；混凝土水平分层浇筑，每层厚度不超过30cm；上、下层混凝土浇筑间隔时间不应超过混凝土的初凝时间；混凝土的振捣采用插入式振捣棒振捣，振捣棒要垂直地插入混凝土内，并插至前一层混凝土5～10cm，以保证前后浇筑混凝土结合良好；混凝土振捣时不得过振、欠振或漏振，混凝土振捣时间以20～30s为宜，以混凝土停止下沉、不冒气泡和表面泛浆为度。混凝土的浇筑应连续进行，直至浇筑到设计桩顶标高处。整个浇筑过程，相关人员应认真填写混凝土施工记录，详细记录浇筑日期、原材料质量、混凝土的配合比、坍落度、拌合质量、混凝土的浇筑和振捣方法、浇筑进度等。
三、施工主要机械设备
整个施工过程一般需要机械设备如下表，另需混凝土生产设备。
名 称 型 号 单位 数 量 功 用
空压机 - 台 2 辅助凿桩头
泥浆泵 - 台 2 吸砂
清水泵 1 台 1 辅助施工
吊机 - 台 1 辅助施工
平板车 - 台 1 辅助施工
发电机 - 台 2 现场电源提供
振捣棒 - 个 2 砼浇筑振捣
挖掘机 - 台 1 钢护筒插打
电焊机 BSQ6-400 台 4 钢护筒制造、焊接
清洗机 - 台 1 清洗混凝土结合面
四、施工人员组织
施工人员一般需设置总负责人，技术、质量、安全、机电、调度等相关人员。另外需根据施工情况安排施工人员，一般20人左右，其中钢结构加工作业队5人；井点降水作业队5人；桩头处理作业队10人。桩头处理包括凿除、清理、钢筋笼整理、混凝土浇筑。
五、桩基缺陷原因分析
1、地质状况：本工程施工段为黄河北岸滩地段，长期淤砂非常厚，地质情况多为粉砂、細砂、粉土系流砂层，成孔过程中质量控制要求极高。同时结合本桥钻孔桩长期施工分析，在护筒刃脚处极易发生塌孔，为造成此桩桩顶砼施工中包裹砂土的主要原因；
2、泥浆性能较差，封孔时测得泥浆比重1.13g/cm3，胶体率为98%，粘度为25s，含砂率为2%，泥浆比重相对于此地层偏小，含砂率相对于此地层偏大，是造成孔壁在封孔过程中发生塌孔的间接原因；
3、根据目前所有钻孔桩成孔方式及桩基检测质量分析，旋挖钻机在本地质情况（处于黄河滩地，主要为粉砂、细砂）内成孔质量较差，护筒底口位置易出现塌陷扩孔，桩头易出现混凝土不密实等缺陷；汽车回旋钻机成孔质量较好，目前尚未出现类似问题。所以此类地质条件宜采用汽车回旋钻机。
六、预防措施
1、根据地质情况调整优化泥浆性能指标，提高泥浆比重值，降低泥浆含砂率，同时，进一步加强现场技术控制，在开孔前和成孔后泥浆性能指标不满足要求坚决不准进入下步工序，严格控制质量；
2、加长钻孔桩护筒长度，尽量避免孔口坍塌；
3、合理组织施工生产，使工序衔接，成孔后及时安装钢筋笼，钢筋笼安装完毕后以最快速度进行封孔施工，缩短成孔后持续时间，降低施工风险；
4、在封孔过程中根据量测孔深情况观察砼上升是否正常，发现异常情况及时处理。
七、结语
在黄河滩地有大量的桥梁施工作业，该工程钻孔桩问题具有一定的代表性，通过对该问题的探究处理，能够总结出一些现场施工资料及相关经验，在此与大家共同探讨，希望能够对类似问题的处理尽绵薄之力。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
该工程为黄河大桥北岸滩地引桥，有钻孔桩约1000根，设计桩径为1.25m，设计桩长60m左右，是常见的桥梁桩基础。但是在钻孔桩桩基检测过程中，出现了个别桩基在设计桩顶标高向下4米左右范围内有信号较弱的现象，初步判定为桩基水封时顶部孔壁坍塌，包裹泥沙所致。在基坑开挖后，这些有缺陷的桩基均出现护筒刃脚下扩孔现象。
这种问题虽然不大，但是处理起来非常麻烦，对于该类桩所存在的缺陷，项目部多次组织相关人员召开了处理方案研讨会，对处理过程中可能遇到的问题进行了细致的讨论与阐述，一般是采用问题部分桩头凿除，清理后重新浇筑的方法。但是这个施工面往往在地下水位以下，地下水位较高，在下挖施工、凿除施工中常常会出现涌水翻砂现象，给施工制造困难，以至于无法继续施工。针对这种情况，项目部又制定了一种排水降水处理方案，其方案具体为：以桩身中心为中心点插一节打长4m左右、直径2m左右的钢护筒，原则以方便施工操作为宜，在护筒外围设置井点管降水，边降水边人工开挖，开挖到位后，由人工清除护筒内杂物和钢筋上的污物，并将桩头清洗干净，经技术人员及监理检查合格后，干封混凝土至桩顶标高以上10cm，即处理完成。该处理方案对于类似问题具有普遍适用性。
二、处理方案具体要求
1、钢护筒制造
施工需要钢护筒一节，直径长度以方便施工为原则，钢板厚度需考虑护筒的刚度而定。加工好的护筒必须保证椭圆度。平整度：沿直径方向≤5mm；椭圆度≤20mm（两端任何相互垂直方向直径之差）。该护筒要求密封不漏水，焊接时要保证焊缝质量。钢护筒加工完毕后，经技术人员检查合格后方可用于施工。
2、钢护筒倒运吊装
钢护筒在钢结构车间检查合格后，由施工人员倒运至问题桩处。钢护筒吊运时要设置专门的起吊扁担，起吊作业时必须规范操作，防止护筒变形，确保人员安全。
3、钢护筒的插打
这种问题一般现场施工操作面小，且护筒需插打深度较浅，根据实际情况可以采用相应的方法插打，如振动锤，按压，压重等方法。但是护筒入土深度必须能保证开挖时的有效防护作用。施工过程中需保证有专业装吊工全程指挥，确保操作安全及插打质量。施工时有几点注意，如钢护筒下放前应将桩头凿出来的钢筋笼用铁线捆绑固定，以免影响钢护筒的放置插打；在钢护筒按压下沉过程中，采用有效措施，保证护筒下沉时的垂直度；保证钢护筒不变形影响施工等。
4、井点降水
施工位置一般处于基坑底部，在地下水位较高时，需要降水。根据现场实际情况，采取井点法降水或深井降水。
5、 桩基凿除及清理
在做好以上准备工作后，即可以进行缺陷部分凿除施工。在凿除范围内的泥沙及有缺陷的混凝土必须清理干净，各个结合面必须露出合格混凝土。由技术人员确定凿除合格后，施工人员清除护筒内杂物，并将桩头各个结合面清洗干净，孔内不得存有积水。
6、 钢筋笼整理
桩头凿除清理干净以后，需将桩头露出部分钢筋笼重新清理干净、整理绑扎。使其符合验标要求后方可进行混凝土浇筑。
7、混凝土浇筑
专人检查具备浇筑条件后，报监理工程师批准进行混凝土浇筑作业。现场混凝土浇筑一般采取溜槽下料，分层浇筑，人工振捣的施工方法。
混凝土强度等级、配合比应与钻孔桩混凝土配比相同，混凝土由现场混凝土工厂生产供应。混凝土浇筑时，拌合设备都应始终保持良好的状态。混凝土拌合严格按施工配合比配料，砂、石、水泥、水及外加剂计量准确，保证拌合时间。已拌制好的混凝土不允许用加水或其他办法变更混凝土的稠度，浇筑时混凝土坍落度不符合要求的不得使用。
混凝土浇筑前，项目部制订切实可靠的混凝土浇筑人员组织体系，明确职责。混凝土浇筑时，先在新鲜混凝土表面均匀摊铺2cm水泥砂浆；混凝土浇筑时自由下落高度不得大于2m；混凝土水平分层浇筑，每层厚度不超过30cm；上、下层混凝土浇筑间隔时间不应超过混凝土的初凝时间；混凝土的振捣采用插入式振捣棒振捣，振捣棒要垂直地插入混凝土内，并插至前一层混凝土5～10cm，以保证前后浇筑混凝土结合良好；混凝土振捣时不得过振、欠振或漏振，混凝土振捣时间以20～30s为宜，以混凝土停止下沉、不冒气泡和表面泛浆为度。混凝土的浇筑应连续进行，直至浇筑到设计桩顶标高处。整个浇筑过程，相关人员应认真填写混凝土施工记录，详细记录浇筑日期、原材料质量、混凝土的配合比、坍落度、拌合质量、混凝土的浇筑和振捣方法、浇筑进度等。
三、施工主要机械设备
整个施工过程一般需要机械设备如下表，另需混凝土生产设备。
名 称 型 号 单位 数 量 功 用
空压机 - 台 2 辅助凿桩头
泥浆泵 - 台 2 吸砂
清水泵 1 台 1 辅助施工
吊机 - 台 1 辅助施工
平板车 - 台 1 辅助施工
发电机 - 台 2 现场电源提供
振捣棒 - 个 2 砼浇筑振捣
挖掘机 - 台 1 钢护筒插打
电焊机 BSQ6-400 台 4 钢护筒制造、焊接
清洗机 - 台 1 清洗混凝土结合面
四、施工人员组织
施工人员一般需设置总负责人，技术、质量、安全、机电、调度等相关人员。另外需根据施工情况安排施工人员，一般20人左右，其中钢结构加工作业队5人；井点降水作业队5人；桩头处理作业队10人。桩头处理包括凿除、清理、钢筋笼整理、混凝土浇筑。
五、桩基缺陷原因分析
1、地质状况：本工程施工段为黄河北岸滩地段，长期淤砂非常厚，地质情况多为粉砂、細砂、粉土系流砂层，成孔过程中质量控制要求极高。同时结合本桥钻孔桩长期施工分析，在护筒刃脚处极易发生塌孔，为造成此桩桩顶砼施工中包裹砂土的主要原因；
2、泥浆性能较差，封孔时测得泥浆比重1.13g/cm3，胶体率为98%，粘度为25s，含砂率为2%，泥浆比重相对于此地层偏小，含砂率相对于此地层偏大，是造成孔壁在封孔过程中发生塌孔的间接原因；
3、根据目前所有钻孔桩成孔方式及桩基检测质量分析，旋挖钻机在本地质情况（处于黄河滩地，主要为粉砂、细砂）内成孔质量较差，护筒底口位置易出现塌陷扩孔，桩头易出现混凝土不密实等缺陷；汽车回旋钻机成孔质量较好，目前尚未出现类似问题。所以此类地质条件宜采用汽车回旋钻机。
六、预防措施
1、根据地质情况调整优化泥浆性能指标，提高泥浆比重值，降低泥浆含砂率，同时，进一步加强现场技术控制，在开孔前和成孔后泥浆性能指标不满足要求坚决不准进入下步工序，严格控制质量；
2、加长钻孔桩护筒长度，尽量避免孔口坍塌；
3、合理组织施工生产，使工序衔接，成孔后及时安装钢筋笼，钢筋笼安装完毕后以最快速度进行封孔施工，缩短成孔后持续时间，降低施工风险；
4、在封孔过程中根据量测孔深情况观察砼上升是否正常，发现异常情况及时处理。
七、结语
在黄河滩地有大量的桥梁施工作业，该工程钻孔桩问题具有一定的代表性，通过对该问题的探究处理，能够总结出一些现场施工资料及相关经验，在此与大家共同探讨，希望能够对类似问题的处理尽绵薄之力。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。