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摘要: 通过工程实践，总结出了沙漠地区桩基的施工经验，并详细介绍桩基施工的工艺流程和质量控制方法，为以后类似地质情况的桩基施工积累了宝贵经验。
关键词：沙漠地区；桩基；施工方法；质量控制
1. 工程概况
榆横煤化工铁路专用线位于陕西省榆林市榆阳区和横山县境内，本地区地处毛乌素沙漠与黄土高原过渡地带，该段地形地貌类型以风沙地貌为主，属温带干旱半干旱大陆性季风气候，全年平均降水量316～513毫米，是陕西省降水量最少的地区，且多集中在7、8、9三个月，约占全年降水量的2/3。
2．沙漠地区桩基特点
榆横煤化工铁路专用线立交大桥的桩基均为端承桩，而端承桩的承载机理是桩把荷载传递到桩的底部，它支承在坚固的岩土上。通过设计图纸的审核及现场实际钻孔得知，该施工段的地质情况为原地面以下0-15米间为细沙层，直至地面以下约50米处的岩层为泥岩夹砂岩，该端承桩的入岩深度均不小于3.0米。
从地质角度分析，由于细沙与岩层的过渡较突然，采用单一的成孔方式进行钻孔，很难控制桩基的施工质量。
3. 施工方法比较
该桥梁设计图纸中显示桩基地质情况大部分为细沙，桩底少部分为岩层，考虑施工工期及施工成本，开始采用反循环钻机施工，但钻之较硬的岩层时，桩基的钻进速度很慢，原计划的施工工期无法满足；后来更换为冲击钻钻孔，虽然施工速度得到了保证，但又出现扩孔严重、增大材料用量的问题，显然也不合适。充分考虑沙漠地区桩基地质的特殊情况，现场经过多次试验，最后决定先采用循环钻，至循环钻伸入岩层约1——2米时，再换用冲击钻继续钻孔。
4.质量控制
4.1 成孔质量控制
1、由于细沙的粘结性及整体性不好，当桩孔净距过小时，必须采取间隔跳跨施工，防止沙性地质条件下孔内穿影响成孔桩的质量。
2、在细沙层与岩层的过渡地层中施工时，应加大泥浆稠度。充分考虑泥浆指标符合规范要求的前提下可以进行适当的调整，泥浆比重、黏度、含砂率、胶体率和PH值等指标可以再5%的范围内浮动。
3、施工中应尽量不间断，不得中途无故停钻。 更换钻机的速度要快，并尽量减少振动。
4、在钻到设计深度时，应用探测器检查桩孔直径、深度和孔底情况。将回落土及淤泥等孔底沉渣清除干净。
4.2 沉渣量的检查
沙漠地区的桩基成孔后应立即清孔，以免沉渣增加清孔工作量和难度。清孔后应在2小时内灌注混凝土并检查孔底沉渣厚度，若超过规定要求，应重新清孔。对于端承桩，如果沉渣量过大，势必会造成受荷时发生大量沉降，这样就会使桩的承载力降低或失效；由于沙漠地区的地质情况特殊，端承桩的摩擦阻力部分可以等同为零，所以在桩端的承载力就显得尤为重要，一定要严格控制桩底的沉渣量，对于端承桩，根据桥梁技术规范，灌注混凝土之前的沉渣量不得大于100mm。
4.3 灌注桩身混凝土强度的控制
地基承载力符合设计要求，如桩身混凝土强度不足，桩的承载力亦得不到保证，桩身强度是桩质量控制的另一关键。
灌注桩混凝土浇注要把握这样几个要点：砼的连续灌筑、砼的塌落度、导管的埋深等。 混凝土的缺陷往往是由于施工工艺不合理引起的，因此必须对桩基工程的施工工艺、质量保证措施进行严格控制。桩身质量控制主要在于控制混凝土的质量，桩身强度取决于钢筋笼的制作质量与混凝土质量。钢筋笼的制作检查简单明了；而影响混凝土质量因素则很多，有些是可见的，有些是不可见的。在工程实践中，不少桩由于混凝土质量问题而使桩身强度达不到设计要求，因此桩身质量的控制主要在于控制混凝土的质量，混凝土的配料、拌制、运输和灌注必须严格按要求进行。混凝土质量控制主要有：
1、控制好混凝土和易性，防止出现堵管、埋管，引起断桩事故。
2、混凝土配合比应先按原材料性能及混凝土的技术要求进行计算，并经实验室试配与调整，然后定出满足设计和施工要求并比较经济合理的混凝土配合比。此外，还要严格控制原材料的质量验收。
3、混凝土实际灌注量不得少于设计桩身体积，一般土质为1.1，松散土质为1.2-1.3。
4、首批混凝土灌注后，应紧凑，连续不断地进行灌注，严禁中途停工。在灌注过程中，应经常观察孔内情况，出现故障时，应及时分析和正确判断发生故障的原因，制定处理灌注的措施。
5、灌注混凝土接近桩顶时，为确保桩顶混凝土的质量，漏斗及导管中混凝土的高度与孔内混凝土面的高差应小于2m。
5. 混凝土灌注桩基础缺陷及防治措施
5.1 桩底地基承载力不足
原因：桩端没有支承在持力层上面。
防治措施：在钻孔过程中，一定要注意渣样的取样工作，入岩的时候一定要做好相应的记录，并对入岩深度有所掌握，现场填好钻孔桩的钻孔记录表，如果入岩深度不能满足端承桩的入岩深度，要及时与设计院和业主沟通，申请设计变更。
5.2 缩径（孔径小于设计孔径）
原因：塑性土膨胀。
防治措施：成孔时，应加大泵量，加快成孔速度，快速通过，在成孔一段时间，孔壁形成泥皮，孔壁不会渗水，亦不会引起膨胀；如出现缩径，采用上下反复扫孔的办法，以扩大孔径。
5.3 桩底沉渣量过大
原因：检查不够认真，清孔不干净或没有进行二次清孔。
防治措施：（1）认真检查，采用正确的测绳与测锤；（2）一次清孔后，不符合要求，要采取措施：如改善泥浆性能，延长清孔时间等进行清孔。在下完钢筋笼后，再检查沉渣量，如沉渣量超过规范要求，应进行二次清孔。二次清孔可利用导管进行，准备一个清孔接头，一头可接导管，一头接胶管，在导管下完后，提离孔底0.4m，在胶管上接上泥浆泵直接进行泥浆循环。二次清孔优点：及时有效保证桩底干净。
5.4 钢筋笼上浮
原因：（1）当混凝土灌注至钢筋笼下，若此时提升导管，导管底端距钢筋笼仅1m左右距离时，由于浇注的混凝土自导管流出后冲击力较大，推动了钢筋笼上浮；（2）由于混凝土灌注至钢筋笼且导管埋深较大时，其上层混凝土因浇注时间较长，已近初凝，表面形成硬壳，混凝土与钢筋笼有一定握裹力，如果此时导管底端未及时提到钢筋笼底部以上，混凝土在导管流出后将以一定速度向上顶升，同时也带动钢筋笼上移。
防治措施：（1）灌注混凝土过程中，应随时掌握混凝土浇注标高及导管埋深，当混凝土埋过钢筋笼底端2-3m时，应及时将导管提至钢筋笼底端以上；（2）当发现钢筋笼开始上浮时，应立即停止浇注，并准确计算导管埋深和已浇混凝土标高，提升导管后再进行浇注，上浮现象即可消除。
5.5 断桩与夹泥层
原因：（1）泥浆过稠，增加了浇注混凝土的阻力，如泥浆比重大且泥浆中含较大的泥块，因此，在施工中经常发生导管堵塞、流动不畅等现象，有时甚至灌满导管还是不行，最后只好提取导管上下振击，由于导管内储存大量混凝土，一旦流出其势甚猛，在混凝土流出导管后，即冲破泥浆最薄弱处急速返上，并将泥浆夹裹于桩内，造成夹泥层；（2）灌注混凝土过程中，因导管漏水或导管提漏而二次下球也是造成夹泥层和断桩的原因。（3）灌注时间过长，而上部混凝土已接近初凝，形成硬壳，而且随时间增长，泥浆中残渣将不断沉淀，从而加厚了积聚在混凝土表面的沉淀物，造成混凝土灌注极为困难，造成堵管与导管拔不上来，引发断桩事故。
防治方法：（1）认真做好清孔，防止孔壁坍塌；（2）尽可能提高混凝土浇注速度：a.开始浇混凝土时尽量积累大量混凝土，产生极大的冲击力可以克服泥浆阻力。b.快速连续浇注，使混凝土和泥浆一直保持流动状态，可防导管堵塞；（3）提升导管要准确可靠，灌注混凝土过程中随时测量导管埋深，并严格遵守操作规程。
6．结束语
综上所述，在沙漠地区进行基础方案选型及施工确实存在较大困难，必须充分了解场地的地质和水文条件、全面分析各种复杂地质条件对工程施工的影响，合理地选择基础形式和施工措施，从各种基础形式来看，在钻孔桩施工中一定要注意施工工艺。
随着施工企业日益积极参与各个领域和地域的竞争，越来越多的企业将在陌生的环境和陌生的气候条件下施工，在沙漠气候条件下，对桥梁桩基的施工控制是保证桥梁施工质量的重要环节之一。希望本文能够给类似地质情况下桩基的施工带来帮助，以确保工程进度和工程质量。
关键词：沙漠地区；桩基；施工方法；质量控制
1. 工程概况
榆横煤化工铁路专用线位于陕西省榆林市榆阳区和横山县境内，本地区地处毛乌素沙漠与黄土高原过渡地带，该段地形地貌类型以风沙地貌为主，属温带干旱半干旱大陆性季风气候，全年平均降水量316～513毫米，是陕西省降水量最少的地区，且多集中在7、8、9三个月，约占全年降水量的2/3。
2．沙漠地区桩基特点
榆横煤化工铁路专用线立交大桥的桩基均为端承桩，而端承桩的承载机理是桩把荷载传递到桩的底部，它支承在坚固的岩土上。通过设计图纸的审核及现场实际钻孔得知，该施工段的地质情况为原地面以下0-15米间为细沙层，直至地面以下约50米处的岩层为泥岩夹砂岩，该端承桩的入岩深度均不小于3.0米。
从地质角度分析，由于细沙与岩层的过渡较突然，采用单一的成孔方式进行钻孔，很难控制桩基的施工质量。
3. 施工方法比较
该桥梁设计图纸中显示桩基地质情况大部分为细沙，桩底少部分为岩层，考虑施工工期及施工成本，开始采用反循环钻机施工，但钻之较硬的岩层时，桩基的钻进速度很慢，原计划的施工工期无法满足；后来更换为冲击钻钻孔，虽然施工速度得到了保证，但又出现扩孔严重、增大材料用量的问题，显然也不合适。充分考虑沙漠地区桩基地质的特殊情况，现场经过多次试验，最后决定先采用循环钻，至循环钻伸入岩层约1——2米时，再换用冲击钻继续钻孔。
4.质量控制
4.1 成孔质量控制
1、由于细沙的粘结性及整体性不好，当桩孔净距过小时，必须采取间隔跳跨施工，防止沙性地质条件下孔内穿影响成孔桩的质量。
2、在细沙层与岩层的过渡地层中施工时，应加大泥浆稠度。充分考虑泥浆指标符合规范要求的前提下可以进行适当的调整，泥浆比重、黏度、含砂率、胶体率和PH值等指标可以再5%的范围内浮动。
3、施工中应尽量不间断，不得中途无故停钻。 更换钻机的速度要快，并尽量减少振动。
4、在钻到设计深度时，应用探测器检查桩孔直径、深度和孔底情况。将回落土及淤泥等孔底沉渣清除干净。
4.2 沉渣量的检查
沙漠地区的桩基成孔后应立即清孔，以免沉渣增加清孔工作量和难度。清孔后应在2小时内灌注混凝土并检查孔底沉渣厚度，若超过规定要求，应重新清孔。对于端承桩，如果沉渣量过大，势必会造成受荷时发生大量沉降，这样就会使桩的承载力降低或失效；由于沙漠地区的地质情况特殊，端承桩的摩擦阻力部分可以等同为零，所以在桩端的承载力就显得尤为重要，一定要严格控制桩底的沉渣量，对于端承桩，根据桥梁技术规范，灌注混凝土之前的沉渣量不得大于100mm。
4.3 灌注桩身混凝土强度的控制
地基承载力符合设计要求，如桩身混凝土强度不足，桩的承载力亦得不到保证，桩身强度是桩质量控制的另一关键。
灌注桩混凝土浇注要把握这样几个要点：砼的连续灌筑、砼的塌落度、导管的埋深等。 混凝土的缺陷往往是由于施工工艺不合理引起的，因此必须对桩基工程的施工工艺、质量保证措施进行严格控制。桩身质量控制主要在于控制混凝土的质量，桩身强度取决于钢筋笼的制作质量与混凝土质量。钢筋笼的制作检查简单明了；而影响混凝土质量因素则很多，有些是可见的，有些是不可见的。在工程实践中，不少桩由于混凝土质量问题而使桩身强度达不到设计要求，因此桩身质量的控制主要在于控制混凝土的质量，混凝土的配料、拌制、运输和灌注必须严格按要求进行。混凝土质量控制主要有：
1、控制好混凝土和易性，防止出现堵管、埋管，引起断桩事故。
2、混凝土配合比应先按原材料性能及混凝土的技术要求进行计算，并经实验室试配与调整，然后定出满足设计和施工要求并比较经济合理的混凝土配合比。此外，还要严格控制原材料的质量验收。
3、混凝土实际灌注量不得少于设计桩身体积，一般土质为1.1，松散土质为1.2-1.3。
4、首批混凝土灌注后，应紧凑，连续不断地进行灌注，严禁中途停工。在灌注过程中，应经常观察孔内情况，出现故障时，应及时分析和正确判断发生故障的原因，制定处理灌注的措施。
5、灌注混凝土接近桩顶时，为确保桩顶混凝土的质量，漏斗及导管中混凝土的高度与孔内混凝土面的高差应小于2m。
5. 混凝土灌注桩基础缺陷及防治措施
5.1 桩底地基承载力不足
原因：桩端没有支承在持力层上面。
防治措施：在钻孔过程中，一定要注意渣样的取样工作，入岩的时候一定要做好相应的记录，并对入岩深度有所掌握，现场填好钻孔桩的钻孔记录表，如果入岩深度不能满足端承桩的入岩深度，要及时与设计院和业主沟通，申请设计变更。
5.2 缩径（孔径小于设计孔径）
原因：塑性土膨胀。
防治措施：成孔时，应加大泵量，加快成孔速度，快速通过，在成孔一段时间，孔壁形成泥皮，孔壁不会渗水，亦不会引起膨胀；如出现缩径，采用上下反复扫孔的办法，以扩大孔径。
5.3 桩底沉渣量过大
原因：检查不够认真，清孔不干净或没有进行二次清孔。
防治措施：（1）认真检查，采用正确的测绳与测锤；（2）一次清孔后，不符合要求，要采取措施：如改善泥浆性能，延长清孔时间等进行清孔。在下完钢筋笼后，再检查沉渣量，如沉渣量超过规范要求，应进行二次清孔。二次清孔可利用导管进行，准备一个清孔接头，一头可接导管，一头接胶管，在导管下完后，提离孔底0.4m，在胶管上接上泥浆泵直接进行泥浆循环。二次清孔优点：及时有效保证桩底干净。
5.4 钢筋笼上浮
原因：（1）当混凝土灌注至钢筋笼下，若此时提升导管，导管底端距钢筋笼仅1m左右距离时，由于浇注的混凝土自导管流出后冲击力较大，推动了钢筋笼上浮；（2）由于混凝土灌注至钢筋笼且导管埋深较大时，其上层混凝土因浇注时间较长，已近初凝，表面形成硬壳，混凝土与钢筋笼有一定握裹力，如果此时导管底端未及时提到钢筋笼底部以上，混凝土在导管流出后将以一定速度向上顶升，同时也带动钢筋笼上移。
防治措施：（1）灌注混凝土过程中，应随时掌握混凝土浇注标高及导管埋深，当混凝土埋过钢筋笼底端2-3m时，应及时将导管提至钢筋笼底端以上；（2）当发现钢筋笼开始上浮时，应立即停止浇注，并准确计算导管埋深和已浇混凝土标高，提升导管后再进行浇注，上浮现象即可消除。
5.5 断桩与夹泥层
原因：（1）泥浆过稠，增加了浇注混凝土的阻力，如泥浆比重大且泥浆中含较大的泥块，因此，在施工中经常发生导管堵塞、流动不畅等现象，有时甚至灌满导管还是不行，最后只好提取导管上下振击，由于导管内储存大量混凝土，一旦流出其势甚猛，在混凝土流出导管后，即冲破泥浆最薄弱处急速返上，并将泥浆夹裹于桩内，造成夹泥层；（2）灌注混凝土过程中，因导管漏水或导管提漏而二次下球也是造成夹泥层和断桩的原因。（3）灌注时间过长，而上部混凝土已接近初凝，形成硬壳，而且随时间增长，泥浆中残渣将不断沉淀，从而加厚了积聚在混凝土表面的沉淀物，造成混凝土灌注极为困难，造成堵管与导管拔不上来，引发断桩事故。
防治方法：（1）认真做好清孔，防止孔壁坍塌；（2）尽可能提高混凝土浇注速度：a.开始浇混凝土时尽量积累大量混凝土，产生极大的冲击力可以克服泥浆阻力。b.快速连续浇注，使混凝土和泥浆一直保持流动状态，可防导管堵塞；（3）提升导管要准确可靠，灌注混凝土过程中随时测量导管埋深，并严格遵守操作规程。
6．结束语
综上所述，在沙漠地区进行基础方案选型及施工确实存在较大困难，必须充分了解场地的地质和水文条件、全面分析各种复杂地质条件对工程施工的影响，合理地选择基础形式和施工措施，从各种基础形式来看，在钻孔桩施工中一定要注意施工工艺。
随着施工企业日益积极参与各个领域和地域的竞争，越来越多的企业将在陌生的环境和陌生的气候条件下施工，在沙漠气候条件下，对桥梁桩基的施工控制是保证桥梁施工质量的重要环节之一。希望本文能够给类似地质情况下桩基的施工带来帮助，以确保工程进度和工程质量。