浅谈铁路桥梁大直径桩施工技术措施

远不是 ２ 纪 ８ ０世 Ｏ年代认为 ０ ８ ． ｍ就称 大直径 了，当前 一般
把直径大 于等于 ２ ５ ｍ 的桩定 义为 常 规意 义 上 的“ ． 大直 径 桩”， 其空 心 者 为 “ 直 径 空心 桩 ”（ ： 大 本 所指 桩 即 以上 两 种 ） 小于 ２５ｎ 的桩统称 “ 规直径桩 ” ， ． ｌ 常 或简称 “ ” 桩 。大直 径桩的深度从几 十米 到上 百米 不等 ，这 就要 求每 根桩均 有
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第３ ７卷 总第 １ ２期 ６
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浅 谈 铁 路 桥 梁 大 直 径 桩 施 工 技 术 措 施
范红 兵
（ 中铁 十八 局集 团有 限公 司 ）
摘 要 ：随 着社会 不 断进 步，大直径 桩在 我 国铁 路桥
大直径桩在 结构 形式 上进 行 了很多 的优 化 ，出现 了许 多在
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们 在 施 工 过 程 中必 须 注 意 并 严 格 控 制 的 。 （ ）铁 路 桥 梁大 直 径 桩 的长 度 往 往 较 大 ，钻 孔 时 最 为 ２
程量大 、造价 高 、工期 也会 长 、河 中施 ： 难 度也 就大 。但 亡 是 ，大直径 桩 的设 计理 论 尚不 完 善 ，桩 基 试 验资 料 不 多 ， 其数据不具 有系统 性 、准 确性 ，很多 问题都 应认 真加 以研
究 ，使之合理 、准确 和适用 。特 别 是大直 径桩 施工 质量 受 工程地质条 件 、水 下混凝 土灌 注工 艺、现场 管理 等 因素 的
桥 梁 和 楼 字 ，发 展 到 今 天 有 矩 形 、Ｔ 型 、 十 字 型 、 条 型 、
（ ）根 据 大 直 径 灌 注 桩 的 荷 载 传 递 特 性 可 知 ，基 桩 承 １
垂直型 、倾斜 型等 多用 于建 筑 、水利等１２ ，出 现形式 多 ５程 １
样 的桩 。为 改 善 大 直 径 桩 施 工 中 出 现 的 不 良 现 象 ， 目前 的
故 障率 低 ，安 装 、使 用 及 维 护 方 便 。 直 线 振 动 方 式 使 筛 分
全依靠砂石 泵抽 吸产生 的负压来 维持 ，有效 吸程较小 ，不
适 应 长 度 大 于 ５ ０ｉ 桩 。针 对 这 种 情 况 ，必 须 采 取 气举 反 ｎ的
循环办法 ，即利用空压 机将压 缩空气送 人钻杆 内与泥浆 混 合形成 比重小于 １的掺气 泥浆 ，在钻杆外 泥浆压 力作用下 钻杆内掺气泥浆 携带渣 屑返 回地面 ，通过调 整气压 ，克服 桩长度与直径大的影 响。 （ ）在大直径桩 基成 孔 的过 程 中，随着孔 径 的加 大 ， ３
同 的地 层 的造 孔 进 尺 。
（ ）因桩径 的加 大 ，单 桩混凝土 供应 量 、导管灌 注施 ６
工时要求配套的生产 能力亦加 大 ，对混凝 土灌 注设备 与灌
注 技 术 能 力 的 配 合 提 出 了 更 高 的 要 求 。通 过 钻 埋 方 式 形 成
特别是淤泥质沙 黏土 、粉砂土 等覆盖层 处易产 生孑 壁 滑坍 Ｌ
１ ３ 无 承 台 、 变截 面 、大 直 径 空 ・ 桩 的 社 会 经 济 效 益 更 加 ． Ｌ ， ｅ
明 显
方法 ，可供有 关专业人 员参考。
关 键 词 ：铁 路 桥 梁 ； 大 直 径 桩 ；施 工 措 施
中 图 分 类 号 ：Ｕ ４ ． ３ ４ ８ １
文 献 标 识 码 ：Ｂ
浆质量控制困难 、难 以满足施工 需要 等问题 ，同时还存 在
泥 浆 损 耗 大 、废 弃 泥 浆 按 照 环 保 要 求 处 理 成 本 高 等 弊 病 。 基 于 上述 原 因 ，可 以选 用 Ｚ 一 ０ Ｘ ５ ０型 泥浆 分 离 设 备 。 该 设
备整机处理污染能力大、达到 ５０珊 ／ ，净化除砂效率 高 ， ０ ｈ 可以达到 ９ ％以上（ ．７ ｌ ０ ０ ０４ ｌｎ粒级 ） ｌ ｌ 。操作 简单的振 动筛 ，
较好的质 量 ，否则 发生 质 量 事故 后 ，不仅 补 桩修 复 困 难 ，
减少钻机产 出机械故 障，同时可 以保证钻孔 质量 （ 径大小 孔
和钻孔斜率 ） 和安全保 障体 系 。
２ 铁路 桥梁 大直 径桩 施工 难点 的对 策
针对铁路桥梁 大直径 桩施 工具 体情 况 ，并结 合大 直径
也 因此较难 控制 ，在 施工 过程 中极 易 出现问 题 ，其施工 过
程 中的 难 点 问 题 常 常 困 扰 着 现 场 的 施 工 人员 ｊ 因 此 ，为 Ｊ。
结构空心化 ，大 大减少 了结 构的 圬工体 积 ，社 会经济 效益
十 分 明显 。 １４ 施 工 大 直 径桩 的钻 机 性 能提 升 快 ．
巨大经济损失 ，何 况 即使 处理 成功 ，对承 载潜质 的损 害也 会造成结构性 能的大 打折扣 。为适 应结 构受 力要求 ，使施 工误差的修正有更 大盈余 ，铁路 桥梁深 水 基础桩 必须 采用
变 截 面 结 构 。变 截 面 段 的 采 用 为 取 消 承 台提 供 了 有 力 条 件 。 随 着 承 台的 取 消 ，下 部 构 造 受 力 将 更 加 明 确 ，水 下 施 工 难 度 减 少 ，从 而 有 力 地 争 取 了 施 工 工 期 ，为 桥 梁 基 础 走 向装 配 化 铺 平 了道 路 。
设 计 及 施 工 上 更 加 合 理 的 结 构 形 式 。 目前 ，在 铁 路 桥 梁 大
梁工程 基础 中得 到较 为广泛 的应 用 ，文 章结合 了铁路 桥 梁
大 直 径 桩 基 的特 点 、施 工 工 艺 上 的 难 点 及 国 内成 功 的 解 决
直径桩 中较 为常见的几种 结构 形式包 括 ：单桩 （ 双桩 ） 双柱 结 构、钻埋 空心桩 、沉挖 空心桩及压浆混凝土桩 。
要求 ，若采用国内常规 的泥浆 自然循 环 的工 艺 ，则将存 在
处 理 流 量 大 、 占用 场 地 多 、泥 浆 处 理 质 量 低 和 速 度 慢 、泥
常用 的是泥浆护壁 法。对于 泥浆护壁 法中 的正 循环 回转钻
进 ， 由于 大 直径 桩 孔 中 钻 杆 与 孑 壁 之 间空 隙 大 ，泥 浆 上 返 Ｌ 流 速 慢 ，携 渣 能 力 差 ，孔 底 不 容 易 清 干 净 ，会 影 响 成 桩 质 量 （ 不 到无 沉 渣 的要 求 ） 而泵 吸 反 循 环 由 于 泥浆 的循 环 完 达 ；
文 章 编 号 ：１７ ４ １ （０ １ ４— １ １ ０ ６ ２— ０ １ ２ １ ）０ ０ ４ — ２
０ 前
言
“ 桥梁成败 关键在基础 ” 这是建桥的 ，而基础 的发 ， 各言 展趋向应为 大直径 桩 ，因为它有 许 多优越性 ，如 可承受 很 大荷载 ，可减少 水 中作业 ，可加 快工 期 ，抗 震性 、抗风 稳 定性 良好 ，具有 较强 的抵御 冲击能 力 ，故安 全可靠 性高 且
可 以利用小功率钻 机 采取分 级扩孑 的工 艺 ，亦 可扩大 成 为 Ｌ ２ ５— ． ． ４ ０ｍ桩孔。钻机 以钻进最优化参数进行程序 化钻 进 ， 例如可 以根 据 不 同地层 ， 自动 调节 钻机 转 速 、钻压 大 小 、
给 进 量 大 小 ， 因 而 可 提 高 钻 进 效 率 ，减 轻 工 人 劳 动 强 度 ，
对 于孑 壁的坍塌 问题 ，通常 可以采用 分段成 孔 、分级 Ｌ
扩孔 的施工方法 ，以便 有效 地解决成 孔机械 扭矩不足 的矛 盾 。但是 ，这一方法 也增大 了护壁 工作 的难 度 ；孔径 的加
（ ）成孔后 应用 电磁 波层析 Ｃ ７ Ｔ法 检测桩 径 。电磁波 层析 Ｃ Ｔ探测技术就是 利用不 同介 质之 间吸收系 数的差 异 ， 通过钻孑 之间扫描性 的观测 ，并通 过数学 处理来 重建 两孔 Ｌ
孔 壁 环 拱 作 用 急 剧 减 弱 ，必 然 造 成 孑 壁 不 稳 定 因 素 的增 加 果 。可 以调 节的 振动筛激 振 力 、筛 面角度及筛孔 尺寸使其 可 以在 不 同的地层均 保持 良 好的筛 分效果 。振动筛 分效率 高可 以适 应 于各种钻 机在不
长期 以来 ，大、中跨径 桥梁 深水桩 基 结构 大 多采用 有 承台 、等截面 、常规 直径 群桩形式 。常 用承 台施 工受地 层 、 人力 、设备 和季节 因素 影响 ，工 序繁 多且 受工 期 限制 ，无
法 实 施 工 厂 化 （ 装 配 化 ） 业 ；清 孔 手 段 的 限 制 ，桩 尖 沉 或 作
机 ，这些钻机 的特点 是外 型小 、重 量轻 、扭力 大 ，既 便 于
安 装 、运 输 ，又 有 利 于 快 速 钻 进 。 近 年 国 产 大 型 钻 机 相 继 问 世 ，在 直 径 上 、深 度 上 可 满 足 于 目前 生 产 需 要 。另 外 也
随着成孔 机械 和 成 桩工 艺 及配 套设 施 的 改进 和 提 高 ， 大直径桩 的涵义 也在 不 断变化 。 目前 的大直 径桩 的涵义 远
能 减 少 承 台 工 作 量 ，因 而 总 造 价 相 应 会 低 ，这 与 采 用 多 根 小 直 径 桩 有 明 显 差 异 。通 常 情 况 下 ，桩 径 小 、桩 数 多 ，工
淀层的存在 ，降低 了整桩 的承 载能力 ；桩 身缺陷 事故 往往 难于避免 ，由事故带来 的 巨额处 理直 接费 使施工 单位 蒙受
现象 ；另一方 面 ，地 质构造 中的 冲积层所夹 带 的卵石、漂
¨ ．
大直径预应力空 心桩 ，或 预埋 石料 压浆法 形成 大直径 压浆
混凝土桩 ，为上 述问题 的解决 提供 了切实可行 的方 法。同
砾石往往也给成孔施工过程带来 不小的麻烦 ，特别是卵石 、
漂砾 石的厚度较大时 问题更 加突 出，它 不仅使护筒 所受 的
保证工程 的质量 ，对铁 路桥 梁大 直径桩 的施 工难 点进行 深
人研究并提 出相应的对策是十分必要 的。
我 国在 大 直 径 桩 施 工 时 开 始 多从 １ 、德 国 等 引 进 钻 ３本
１ 铁路 桥 梁大 直径 桩施 工面 临 的新 形势
１ １ 大 直 径 桩 的 概 念 不 断 更新 ．
载力除 了与 桩身混 凝土 强度 、桩 径 、桩长 、长径 比等 内在 因素 有 关 外 ，还 与 桩 穿 越 的 各 土 层 的 层 厚 和 力 学 性 质 、嵌 岩段的长度和力学性质等地基 强度 因素 ，孔 壁泥皮 、清孔 、 水下混凝土灌注 等诸 多外部 因素 有关 。这 些外 部 因素是 我
桩 的 特 点 ，总 结 已成 功 运 用 于 铁 路 桥 梁 大 直 径 桩 施 工 过 程
中难 点 的 解 决 方 法 。
而且对经济 会受到 很大 损失 ，工期 也将延 长 ，质 量也会 存
在一定缺陷 。
１ ２ 大 直 径 桩 结 构 形 式 的 不 断 优 化 ．
大直径桩从 灌注桩 、钢 管桩或 钢筋 混凝 土管桩 多用 于
影响 ，桩质 量离散 性大 ，缺陷 事故时有 发生 ，工期 及造 价
元承 台、变载面 、大 直径 空心桩 撇 除 了大直 径桩 施工 中出现 的上述 弊端 ，桩基 结 构与 受力状 况更 合理 ，结 构抗 弯刚度大大 增加 ，荷 载稳定 性 、防撞 能力 将大 大改 善 ；施 工工序急剧减 少 ，为加 快工 程进 度创造 了有 利条 件。通过
之
时采用 预制预应力 空心桩 ，还 能更好 地解决 大直径 桩单 位
体积混凝土承载能力 低下 的缺陷 ，是 实现桥 梁结构 拼装化
（ 工 厂 化 ） 生 产 的 一 个 有效 突破 。 或
阻力 较大而难 以下沉 到设计 高程 ，而且在 钻进过程 中漂砾
材 石 常 堵 塞 钻 头 的排 渣 孔 和导 管 ，使 钻 进 速 度较 慢 。