崔雙彪/中鐵十九局第二工程公司

淺談高鐵橋梁建設(shè)樁基施工技術(shù)與檢測

崔雙彪/中鐵十九局第二工程公司

隨著我國高鐵基礎(chǔ)建設(shè)的迅速發(fā)展。鐵路部門興建了大量的混凝土橋梁，且工程規(guī)模越來越大，對樁基基礎(chǔ)承載力的要求也越來越高，質(zhì)量成為一個(gè)突出的問題，因此必須加強(qiáng)質(zhì)量檢測，從而保證橋梁的施工質(zhì)量。

高鐵；質(zhì)量；檢測；橋梁

一、高鐵橋梁的?特點(diǎn)

1.橋梁比例大，高架長橋多。高速鐵路設(shè)計(jì)參數(shù)限制嚴(yán)格，曲線半徑大、坡度小，并需要全封閉行車，因而橋梁建筑物大大多于普通鐵路，高架長橋的數(shù)量也很多。

2.以中小跨度為主。由于高速鐵路對線路、橋梁、隧道等土建工程的剛度要求嚴(yán)格，因此，高速鐵路橋梁跨度以中小跨度為主。

3.剛度較大，整體性好。高速鐵路橋梁必須具有足夠大的剛度和良好的整體性，以防止橋梁出現(xiàn)較大撓度和振幅。同時(shí)，必須限制橋梁的預(yù)應(yīng)力徐變上拱和不均勻溫差引起的結(jié)構(gòu)變形，以保證軌道的高平順行。

4.縱向剛度大。高速鐵路要求依次鋪設(shè)跨區(qū)間無縫線路，而橋上無縫線路鋼軌的受力狀態(tài)不同于路基，結(jié)構(gòu)的溫度變化、列車制動(dòng)、橋梁撓曲會(huì)使橋梁在縱向產(chǎn)生一定位移，引起橋上鋼軌產(chǎn)生附加應(yīng)力。過大的附加應(yīng)力會(huì)造成橋上無縫線路失穩(wěn)，影響行車安全

5.結(jié)構(gòu)便于檢查維修。高速鐵路的中斷行車會(huì)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響，因此高速鐵路橋梁一方面要盡量減少維修，另一方面要便于日常檢查和維修。

二、樁基基礎(chǔ)的施工準(zhǔn)備

1.樁基基礎(chǔ)的施工環(huán)境。場地位于旱地時(shí)，清除現(xiàn)場雜物，硬化場地。場地位于淺水時(shí)，采用筑島法（引橋），場地位于深水時(shí)，采用鋼管樁施工平臺(tái)法（主橋）。平臺(tái)必須平整，聯(lián)結(jié)牢固。

2.樁基基礎(chǔ)樁位測定。在平整好的場地上測定樁位，用方木樁準(zhǔn)確標(biāo)識(shí)各樁位的中心及標(biāo)高，同時(shí)埋設(shè)護(hù)樁，護(hù)樁埋設(shè)方法，在樁中心向外大干樁徑50cm均勻分布三個(gè)并量出距離，護(hù)樁頂要與地面相平并用砂漿固定牢固，做出明顯標(biāo)記。深水樁基的定位由鋼護(hù)筒定位架固定。

3.樁基基礎(chǔ)的護(hù)簡。護(hù)筒一般采用鋼護(hù)筒，水上主墩鋼護(hù)筒采用12m m厚鋼板卷制在頂和底部用12m m鋼板加固，直徑2.5m的鋼護(hù)筒用14ram厚鋼板卷制，其余則用10m m厚鋼板卷制。護(hù)筒內(nèi)徑大干鉆頭直徑20～40cm，護(hù)筒高視土質(zhì)而定，最小不小于2m。安置時(shí)，護(hù)筒頂高出地面30cm以上，高出最高施工水位或地下水位1.5～2.0m。旱墩護(hù)簡周圍50cm范圍內(nèi)粘土夯實(shí)，深度至護(hù)筒底。并用穩(wěn)定護(hù)筒內(nèi)水頭的措施。護(hù)筒的埋設(shè)位置必須保證其中心與樁位中心的偏差不超過50m m。并應(yīng)注意兩節(jié)護(hù)筒的連接質(zhì)量，護(hù)筒埋深為2～4m，水上主墩護(hù)筒應(yīng)沉入局部沖刷線以下不小于1.0～1.5m。

4.樁基基礎(chǔ)的鉆孔泥漿。在開鉆前，應(yīng)選擇和備足良好的造漿粘土或膨潤土，科學(xué)選料配制，泥漿比重1.1-1.2，泥漿粘度一般地層16～22Pa·s。含沙率必須小于2%。鉆孔時(shí)泥漿需要不斷的循環(huán)和凈化，故在施工前應(yīng)對泥漿的循環(huán)和凈化作適當(dāng)布置，設(shè)置好制漿池、儲(chǔ)漿池、沉淀池，并用循環(huán)槽連接。廢棄泥漿根據(jù)現(xiàn)場情況在橋旁設(shè)置儲(chǔ)漿池，作為廢棄泥漿的傾倒場地。

三、樁基基礎(chǔ)鉆孔的施工

鉆孔前，按施工設(shè)計(jì)所提供的地質(zhì)、水文資料繪制地質(zhì)剖面圖，掛在鉆臺(tái)上。針對不同地質(zhì)層選用適當(dāng)?shù)你@機(jī)和泥漿比重，并做鉆孔標(biāo)示牌，內(nèi)容包括墩臺(tái)號(hào)、樁位、應(yīng)鉆孔深、鉆機(jī)型號(hào)、負(fù)責(zé)人等。初次鉆孔時(shí)進(jìn)尺適當(dāng)控制，采用慢速鉆進(jìn)，沖擊鉆用小沖程，正反循環(huán)鉆應(yīng)采用減壓鉆進(jìn)，孔底承受的鉆壓不超過鉆具重力之和（扣除浮力）的80%。并經(jīng)常檢查放置鉆機(jī)的起吊滑輪線、鉆頭（鉆桿）和鉆孔中心三者是否在同一鉛垂線上，使初成孔豎直、圓順，防止孔位偏心、孔?？谔Ｕｃ@進(jìn)后，沖擊鉆采用4-5m中、大沖程。但最大沖程不超過6m，正反循環(huán)鉆則待導(dǎo)向部位或鉆頭全部進(jìn)入地層后方可加速鉆進(jìn)。

施工中應(yīng)經(jīng)常檢查鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)裝置是否被鉆碴卡住，鉆進(jìn)時(shí)常低錘勤擊，沖擊鉆鋼絲繩松繩不得過大，以免造成斜孔、卡鉆、坍孔、漏漿等故障，且鋼絲繩松繩不得過小以免造成打空錘，影響進(jìn)尺。鉆孔作業(yè)必須連續(xù)進(jìn)行，不得中斷。因特殊情況必須停鉆時(shí)，孔口應(yīng)加保護(hù)蓋。用5cm厚木板或3m m花紋鋼制作）并嚴(yán)禁鉆頭留在孔內(nèi)，以防埋鉆。經(jīng)常檢查泥漿的各項(xiàng)指標(biāo)，包括泥漿比重、稠度、含砂率、酸堿度等，并根據(jù)地質(zhì)情況及時(shí)調(diào)整。

當(dāng)鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)對孔深、孔徑、孔位和孔形等進(jìn)行檢查，測繩應(yīng)經(jīng)常校正刻度，避免超鉆、或鉆孔深度不夠，檢孔器鋼筋外圈直徑應(yīng)大干鋼筋籠外圈直徑l 0cm，且不得大于鉆頭直徑，確認(rèn)滿足設(shè)計(jì)要求后，立即填寫終孔檢查證，并經(jīng)駐地監(jiān)理工程師認(rèn)可，方可進(jìn)行孔底清理和灌注水下混凝土的準(zhǔn)備工作。

四、高速鐵路橋梁樁基檢測方法

1.鉆芯檢測法。鉆芯檢測法屬于局部破損檢測法，它是按規(guī)定的抽檢比例進(jìn)行檢測，或?qū)顿|(zhì)量有疑問時(shí)采用，通過檢測可判斷樁身的完整性、混凝土強(qiáng)度、樁長、樁底沉渣厚度及持力層性狀能否滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。鉆芯取樣是鉆芯法檢測中的重要環(huán)節(jié)，其質(zhì)量好壞直接關(guān)系到整個(gè)樁基質(zhì)量評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。

2.靜載荷實(shí)驗(yàn)法。單樁豎向承載力的確定在樁基工程中特別重要。靜載荷實(shí)驗(yàn)法在檢測單樁豎向承載力時(shí)雖然是最原始的但也是最可靠的方法。在樁頂施加荷載，了解荷載施加過程中，樁土間的作用，通過得到P-S曲線的特征確定承載力，判別樁基的施工質(zhì)量。

3.低應(yīng)變動(dòng)測法。低應(yīng)變動(dòng)測法是使用小錘敲擊樁頂，通過粘接在樁頂?shù)膫鞲衅鹘邮諄碜詷吨械膽?yīng)力波信號(hào)，采用應(yīng)力波理論來研究樁土體系的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，反演分析實(shí)測速度信號(hào)、頻率信號(hào)，從而獲得樁的完整性。該方法檢測簡便，且檢測速度較快，但如何獲取好的波形，如何較好地分析樁身完整性是檢測工作的關(guān)鍵。

4.高應(yīng)變動(dòng)力檢測法。高應(yīng)變動(dòng)力法測試技術(shù)于20世紀(jì)80年代由美國引入我國，近年來該技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。它是通過在樁頂量測被激發(fā)的阻力產(chǎn)生的應(yīng)力波和速度波來確定承載力的。

5.超聲波檢測法。超聲波檢測法是通過測定超聲波在混凝土中傳播過程中的聲速、波幅、頻率、聲時(shí)等聲學(xué)參數(shù)，而反映混凝土的質(zhì)量。對于組成材料相同且配合比一定的構(gòu)件，其內(nèi)部越致密，孔隙率越低，則聲波波速越高，波幅越大，頻率越高，強(qiáng)度也越高。

6.低應(yīng)變發(fā)射波檢測法。應(yīng)力放射波法是以應(yīng)力波在樁身中的傳播反射特征為理論基礎(chǔ)的一種方法。該方法把樁假定為連續(xù)彈性的一維截面勻質(zhì)桿件，并且不考慮樁周土體對沿樁身傳播應(yīng)力波的影響。當(dāng)在樁頂施加一瞬態(tài)錘擊振力，將在樁內(nèi)激發(fā)應(yīng)力波，由于樁與樁周土體之間的波阻抗差異懸殊，應(yīng)力波大部分能量將在樁內(nèi)傳播，當(dāng)L（波長）〉〉D（樁徑），應(yīng)力波波長λ〉〉D時(shí)，樁可以看作一維桿件，應(yīng)力波在樁內(nèi)傳播可以采用一維桿波動(dòng)方程計(jì)算。垂直入射的應(yīng)力波在樁內(nèi)傳播過程中，當(dāng)樁內(nèi)存在有波阻抗差異界面時(shí)，將產(chǎn)生反射波和透射波，反射波將沿樁身反向傳播到樁頂，而透射波繼續(xù)向下傳播。樁身的缺陷、樁底均可以根據(jù)反射波的相位、振幅、頻率特性，輔以地層資料、施工記錄以及實(shí)踐分析經(jīng)驗(yàn)，對其性質(zhì)做出確切的判斷。