京沪高铁桩基声测管施工技术 作者 :王晓
摘要：目前桩基施工的主要检测手段为超声波无损检测，在检测中发现大量声测管堵塞，弯曲变形、丢失等现象，严重影响桩基检测。文章总结了桩基成孔施工中的注重事项，对施工中碰到的声测管意外情况也作了分析，提出了保证声测管疏通的解决方案。
关键词：声测管 无损检测 桩基
一、 工程概况
我工区负责施工京沪高速铁路土建工程六标段七工区全长7.68Km（里程为DK1277+301-DK1284+982）铁路施工任务，属于蕴藻浜桥段。工程地点位于上海市西端嘉定区安亭镇。
京沪高速铁路是350Km/h双线高速铁路，为无碴轨道。本工区全线桩基共2198根，桩基计划工期9个月为2008年3月15日-2009年12月31日。桩长视地质情况和桥梁跨度50~90m不等，平均桩长68m。一般墩桩基直径1.0m，连续梁边墩桩基直径1.25m，连续梁中墩和提篮拱墩桩基直径1.5m，灌注C30水下混凝土共132689m3。根据设计要求，桩长大于50m的钻孔桩必须采用超声波无损检测，桩基内需要设置3根通常的声测管，声测管规格为直径5cm，壁厚5mm的无缝钢管。
二、 地理、地质概况
1. 工程地质条件
蕴藻浜桥段位于上海市西端嘉定区安亭镇，为平原地区，地层主要为第四系松散堆积层，总厚度在100m以上，以第四系全新统及上更新统海积、冲海积粘性土、粉性土及砂类土为主。
2. 地质构造及不良地质
桥址位于平原地区，第四系覆盖层厚度较大，地基土层分布较稳定，地下无滑坡、泥石流等不良地质现象。
地下分布淤泥质粉质粘土，属高压缩性土，欠固结性，力学性能差，分布不连续。
上海市由于历年大规模超采地下水引起的区域地面沉降现象十分严重。
3. 水文地质特征及评价
桥址位于泻湖沼泽平原区，上部为第四系全新统粘性土及粉砂层，厚20-50m，其下为上更新粘性土及粉细砂层，地下水根据成因类型可分为孔隙潜水和微承压水。孔隙潜水水位埋深分布为0.3-3.7m，微承压水水位埋深大于20m。地表水有硫酸盐侵蚀，环境作用等级为H1。
4. 场地地震效应
本区地震动峰值加速度为0.1g（桥址区地震设防烈度属七度区）。场地类别为III类，属抗震不利地段。
三、 桩基声测管施工
1. 桩基设计
桩基由中铁第四勘察设计院设计，桩基均为摩擦桩，检测桩基质量要求采用无损法超声波检测，需要预埋声测管。声测管为φ50mm钢管，钢筋笼加强筋内侧对称布置3根声测管，安照120°均匀分布。
2. 桩基声测管施工方案
1) 桩基声测管的连接
桩基钢筋笼由两部分组成，主笼长20m为主筋16或20的螺纹钢组成，副笼到达桩底为加强筋和接地钢筋组成，声测管为全桩长布置。施工时，根据吊机能力，钢筋笼分段长度设置为20-22m。钢筋连接采用单面焊接，焊缝长度不小于10d。
声测管底部出厂时已经封死，声测管顶部采用木塞堵塞，防止泥浆进入。声测管分段的连接一般采用以下4种方式：①法兰盘螺丝连接、②套筒式焊接、③套筒式铁丝绑扎、④螺丝扣套筒连接。如下图所示。
2) 桩基声测管的施工顺序
① 声测管制作加工
声测管进场后首先要检查管壁是否有破损，接头处是否合格。
其次确定声测管的分段长度。声测管的长度需要根据钢筋笼的分段长度进行确定，不能过长也不能过短，否则无法对上下两节声测管进行连接。声测管一般出厂长度为12m、9m和3m，根据钢筋笼长度合理搭配声测管型号。
声测管的底节在加工厂直接与接地钢筋和加强筋绑扎连接好，连接时应注意每道加强筋处都应将声测管进行绑扎，防止连接不牢固发生脱落现象。
② 声测管的安装
底节声测管与接地钢筋和加强筋是已经绑扎连接好的，可以直接利用吊车进行吊放。底笼吊放至笼顶靠近钻机作业平台位置时，用钢柱或钢轨穿过加强筋位置并放置在作业平台上，进行第二节声测管吊放。因要调整第二节笼的声测管位置，所以第二节声测管是活动的，吊装时需要用钩子临时固定到接地钢筋和加强筋上。第二节笼与底笼连接先焊接接地钢筋，然后调整第二节笼中声测管的高度，连接声测管。依次顺序完成所有的钢筋笼吊装作业，声测管的顶部需要及时安装木塞或者橡胶套，防止泥浆进入声测管。
四、 声测管施工通病及措施
1. 泥浆通过声测管顶口流入声测管
声测管安装完毕，必须及时用木塞塞住管口或者用橡胶套盖住管口，为后期破桩头时警示作业人员小心管口，另外需要用彩色塑料包裹管口。
2. 桩基孔底高压压破声测管，然后如入泥浆
京沪高速铁路蕴藻浜桥段平均桩长约68m，加上空钻，孔深约72m，孔底压强P=ρ泥gh=1.4*9.8*72=987.8Pa
压力过大，可能会将声测管伤损处压破，施工时下方每节声测管时必须在声测管内注满清水，此时孔底压强为P=(ρ泥-ρ气)gh=（1.4-1）*9.8*72=282.2Pa，压强降为原来的0.28倍，大大提高了保险系数。
3. 声测管接头破损或错位，流入泥浆或者混凝土
在进行水下灌注混凝土时，因上下窜动导管，导管底部碰到声测管接头的可能性非常大，而声测管接头部位比较脆弱，经常是一碰就开，就会造成泥浆和混凝土流入声测管内。为解决这个问题，我们对声测管的接头提出了多种方案，具体见前面描述。
采用第一种法兰盘螺丝连接，这种连接方式连接强度最高，但接头过大导管碰到的几率也最大。采用第二种套筒式焊接，这种连接方式接头最小，但如果焊接质量不好，会直接烧破声测管或损伤声测管。采用第三种套筒式铁丝绑扎，这种连接方式接头也是最小，不会烧伤声测管，但因为铁丝绑扎连接，强度又较低。采用第四种螺丝扣套筒连接，这种连接方式接头大小适中，又避免了其他几种方式的弊病，在最后的施工阶段用的最多的连接方式。
无论现场采用什么连接方式，在声测管接头部位必须增加绑扎，保证声测管与接地钢筋和加强筋密贴，尽量减小导管碰撞的几率。
另外根据声测管接头的位置，合理调整导管拆除时导管口的位置，尽量避开声测管接头位置。
4. 声测管弯曲变形
声测管的弯曲变形主要有两种原因
① 导管碰弯
在灌注水下混凝土时，因桩长较长，导管很容易碰到声测管，碰撞会直接导致声测管的弯曲变形。这种情况只能是增加声测管与钢筋笼的绑扎数量，使声测管与钢筋笼密贴，增加保险系数。
② 钢筋笼沉放过低压弯
吊装钢筋笼时，必须控制好钢筋笼的底标高，防止钢筋笼已经到达孔底仍然下放钢筋笼，造成下部声测管受压弯曲变形。
5. 声测管丢失
这种情况较少见，主要是声测管与接地钢筋和加强筋连接不牢固，下放钢筋笼时，声测管掉落到孔底。解决方法就是增加声测管与钢筋笼的绑扎连接。
五、 实施情况
京沪高铁蕴藻浜桥段桩基2198根，桩基施工前期因声测管施工存在的问题，导致后期处理声测管花费了大量的人力物力，个别墩位需要处理的声测管比例最高达到了35%。为降低声测管处理的比例，曾经采用声测管吊装完毕后在声测管内安装38mm的塑料管的方案，但因声测管的变形，导致许多塑料管卡在声测管内无法拔出的情况，最终否决了这种方案重新寻求常规的解决方法。在总结了前期出现的问题后，从出现的各种通病进行了针对性处理，后期声测管施工的质量得到了大幅度的提高，基本杜绝了声测管堵塞、弯曲变形、丢失等现象，需要处理的声测管的数量比例也降到了4%左右。
六、 结语
尽管地下情况千变万化，但通过我们的认真分析，采取有效的措施和严格的现场控制，桩基的声测管施工能够按照设计完成，并保证顺利的检测桩基的施工质量。