关于桥梁钻孔灌注桩技术的探讨

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ken331
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  摘要:桩基施工是桥梁施工中很重要的一部分。钻孔灌注桩的施工大部分是在水下进行的,其施工过程无法观察,成桩后也不能进行开挖验收。施工中任何一个环节出现问题,都将直接影响到整个工程的质量和进度,甚至给投资者造成巨大的经济损失和不良的社会影响。文主要对桥梁钻孔灌注桩技术进行了探讨分析。
  关键词:现场准备施工技术问题及处理
  中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
  
  
  随着我国交通基础设施建设的快速发展,钻孔灌注桩作为一种基础形式以其适应性强、成本适中、施工简便等特点广泛地应用于公路桥梁及其它工程领域。但灌注桩属于隐蔽工程,大部分是在水下进行的,影响灌注桩施工质量的因素很多,质量检查也比较困难,因此对其施工过程每一环节都必须严格要求,稍有不慎或措施不严就会在灌注中产生质量缺陷。本文主要对桥梁钻孔灌注桩技术进行了探讨分析。
  
  1 设备及钻具的选择
  混凝土灌注所需施工设备要求配套完好, 这是保证灌注水下混凝土质量的基本前提。要重点强调以下施工设备的质量:(1)保证工地备用发电机数量充足、性能良好, 足以应付施工过程中可能发生的电网断电情况, 这样可以防止灌注时间延误, 避免造成断桩事故;(2)对于混凝土拌和机在类型上宜选用大容量的, 在数量上也要保证混凝土的连续灌注, 且在每次使用前都应对混凝土拌和机进行认真检查维修;(3)导管是灌注水下混凝土的重要工具, 其直径大小要根据灌注强度的要求进行选择, 导管要求具备足够的强度和刚度、密封性良好、管壁光滑、导管平直、无穿孔裂纹, 导管接口处应有弹性垫圈密封, 如果导管接头密封不严, 焊缝破裂,水会从接头或焊缝中浸入会引起事故, 因此施工之前必须要进行水密、承压和接头抗拉试验;(4)对于储料斗、漏斗、溜槽以及其他有关灌注机具, 使用前都应进行检查, 以保证施工安全和施工质量;(5)目前常用的钻具有旋转钻、冲击钻及冲抓钻三种类型,工程实践中应根据工程土质情况、桩基直径、桩长, 选用适合的机械。
  
  2 现场准备
  (1)在桥外及路基外挖设泥浆沉淀池;钢筋焊接加工;成型钢导管的连接及检查接头密封程度。(2)桩孔定位, 护筒埋深达到2m~4m,并且高出地面0.3m 以上。钢护筒的埋设采用人工挖埋的方法。护筒埋设时,先在桩位处挖比护筒外径大8cm~10cm的圆坑, 将桩位中心引测到坑底,再将护筒吊到坑内,进行反复调整,使护筒中心对准桩位中心,并严格保持护筒垂直,然后用粘土在护筒的周围对称均衡地分层夯实,防止护筒位移。(3)泥浆的配制和循环。修建容量适宜的泥浆池和沉淀池,选取优质制浆粘土配置泥浆。对于排渣及清孔泥浆经过沉淀处理,不直接排入河、沟中。本合同为陆上钻孔,直接在桥墩边开挖泥浆池, 设置制浆池、储浆池、沉淀池,并用循环槽连接。(4) 搭设钻孔平台,用方木垫平台使钻机就位。
  
  4 钻孔施工技术
  成孔的质量要求。①钻孔中心与桩径中心在桩顶处偏差不得大于5cm。②孔径不得小于桩设计直径。③钻孔倾斜率不得大于1%,要求孔形上下均匀。④孔底沉淀厚度应满足设计和施工规范要求,并不大于5cm。钻孔前应对钻机及各项准备工作进行检查,包括场地平整、机具检查与安装、配套设备就位及水电供应的接通等。绘制钻孔地质剖面图,与设计对照,以便对不同的地质状况作相应处理。及时作好钻孔记录,对不同地质作好钻渣取样工作,并保留好样品。
  交接班时应检查和交待钻进情况,保证连续作业。水下砼灌注完毕,经24 小时后方可开钻邻孔。开钻入土时护筒内多放一些黄泥,并注意检查钻杆垂直情况,保持孔位正确。控制好钻进速度,防止发生埋钻、缩孔、坍孔现象。在砂性土中,利用平底圆笼式钻锥,轻压低档慢速,大泵量稠泥浆进行。钻头磨损情况要经常检查,严重时要补焊。钻孔过程中应注意保证孔内泥浆水头高度。在钻孔过程中,要求试验人员经常检查泥浆各项指标,并根据不同地质情况调整指标,保证泥浆浓度在1.2t/m3 以上,保证成孔质量。钻进过程中应注意地层的变化,在地层变化处应捞取渣样,判断后记入记录表中并与地质剖面图核对,如果与设计不符应及时报告监理工程师与设计部门联系,经核准后方能终孔。
  
  5 清孔施工及钢筋笼安装
  (1)桩孔钻至设计标高后,应对孔深、孔径进行检查,符合规范要求和设计要求后,报监理工程师,经批准后,进行清孔。清孔方法采用换浆清孔法清孔,终孔后,停止进尺,稍提钻锥离孔底10cm~20cm空转,并保持泥浆正循环,以中速将相对密度1.03~1.1 的较纯泥浆压入,把孔内悬浮钻渣较多的泥浆换出。使清孔后泥浆的含砂率降到2%以下,粘度为17~20S,相对密度为1.03~1.10,且孔底沉淀厚度不大于设计规定的量值时,即可终止清孔。清孔完成后需经驻地监理工程师验收合格后才能进行下一步工序施工。
  (2)钢筋笼的制作应按设计要求预先焊成钢筋骨架, 用大吨位吊车吊入钻孔内就位, 校正钢筋笼的位置并固定, 防止灌注砼的时候钢筋笼上浮。若钢筋笼超过吊车的最高长度, 钢筋笼宜分段安装, 焊接就位。
  
  6 灌注水下砼技术
  终孔后待钢筋笼安装就位,接着安装导管, 并根据孔深确定导管长度。导管两端用法兰盘及螺栓连接, 并垫橡皮圈保证不漏水。在浇注砼前必须检查导管的密封性, 确保导管密封不渗水。将导管居中插入到离孔底0.2m~0.3m (不得插入孔底沉淀的泥浆中), 导管上口接漏斗, 并设隔水栓。待漏斗中砼储备量足够后, 放开隔水栓, 砼从漏斗底迅速下落, 孔内水位骤涨外溢, 说明砼灌入孔内。足够数量的砼将导管内水全部压出, 并使导管下口埋入孔内砼内1.0m以上。随着砼不断通过导管灌入孔内, 孔内初期灌注的砼及上面的水、泥浆不断被顶托升高, 不断提升导管和拆除导管, 直至钻孔灌注砼完毕。灌注水下砼是钻孔灌注桩施工最后一道关键性的工作, 其施工质量严重影响桩的质量, 因此必须注意以下几点:
  (1)砼材料的确定做好水下砼配合比设计, 使砼具有良好的流动性及和易性; 为防止卡管,碎石粒径为1cm~3cm, 最大粒径不大于4cm, C25水下砼配合比为: 普通425级水泥∶河沙∶碎石∶水=1 ∶1.62 ∶2.43 ∶0.53, 坍落度为200mm, 每立方米砼水泥用量为437kg, 水灰比为0.53, 砂率为40%;
  (2)保证首批砼数量为了保证首批砼能将导管内水全部压出并满足导管初次埋入深度的要求, 应确定漏斗的最小容积;
  (3)砼必须拌和均匀尽可能缩短运距和减少颠簸, 防止砼离析而发生卡管事故;
  (4)灌注砼作业必須连续作业, 避免任何原因中断灌注, 砼的拌制和运输必须满足连续作业的要求;
  (5) 测量和记录孔内砼高度和导管入孔长度在灌注过程中,要随时测量和记录孔内砼高度和导管入孔长度, 以控制和保证导管埋入砼内有适当的深度, 防止导管提升过猛, 管底提离砼面或埋入过浅, 而使导管内进水造成夹泥断桩, 也要防止导管埋入过深, 造成管内砼压不出或导管被砼埋住不能提升, 导致中止灌注而断桩, 埋管深度宜控制在2m~4m, 若钢筋笼悬空, 砼接近钢筋笼底部时, 为防止钢筋笼上浮, 一要放慢灌注速度, 二是砼进入钢筋笼1m~2m时, 适当提高导管, 减小导管埋置深度和加大钢筋笼下部的埋置深度;
  (6)灌注的桩顶标高应比设计
  值预加一定高度, 此范围内的浮浆和砼应予以凿除, 确保桩顶砼质量, 预加值为0.5m~1.0m, 待砼灌注完毕后扒出钢护筒, 及时清除多余的砼, 但清理完后的砼还必须比设计高20cm, 待砼达到强度后再凿除至设计标高(实际施工中可留3cm~5cm)。
  
  7 桩基施工中常见的问题及处理
  (1)在桩基灌注施工中常见的问题及处理
  ①在桩基灌注施工中,经常出现以下问题:首先,就是出现埋管和导管拔脱的现象,这是由于导管埋深过大或灌注时间过长,混凝土发生了初凝,增大了导管内外阻力,使导管无法全部拔出,甚至断裂。其次在封底过程出现的问题,主要是指由于初始混凝土灌注量不足,泥浆进入导管,导致混凝土灌注不能连续进行而形成缺陷。再次,在剪球时也会发生出现卡管现象,这基本是由使用的混凝土质量不合格,在灌注开始后混凝土坍落度过小,或者塞球制作不合理,材料不好,直径与导管直径相差不多,砂浆或细骨料渗入导管造成堵塞。另外,也可能在灌注时形成了气囊,在灌注过程中导管内充满空气,当混凝土满管注入时,导管内的空气不能及时排,导致不能继续灌注,最终断桩。
  ②防治措施。在灌注初期,应在混凝土中加入适当的缓凝剂,及时测量导管埋深,确保灌注速度及灌注量的正常;严格按规范施工,对埋管深度进行严格的控制。如果发生来料间歇较长的情况,就应在来料间歇期,对导管进行振动或提升,但也需要控制次数,防止导管将泥浆及沉渣带入到下层混凝土中,影响成桩质量。在灌注过程中,应对初始混凝土的灌注量有所控制,同时要求导管初次埋置位置,这是保证灌注桩质量的关键环节。除此之外,在具体施工中,还应在考虑使用的钻具、土壤的类别、护壁的材料等,并对扩张现象进行预算,及时增大首批灌注的混凝土量,保证规定的导管埋置深度。在导管内混凝土不满前,应对混凝土的灌注速度加以控制,这样可有效的防止在导管内形成气囊,或者也可采用向导管内插入一定规格橡胶管的办法,将胶管的一端固定在孔口漏斗上,保证混凝土进入导管时,内部空气可以顺利排出。一旦在导管中形成了气囊,可采用大直径的长钢筋插入导管内,在混凝土中反复的进行抽动,或采用振捣器进行混凝土的振捣,也会起到一定的作用。一旦发生剪球卡管卡管现象,应适当缩小塞球直径,在灌注前应对塞球与管壁接触处采取必要的润滑措施,同时应根据实际情况,采用适当直径和长度的钢筋或钢管迫使塞球下落,或利用振动法迫使混凝土下落,但必须保证导管一定能够回落到正确的位置,防止混凝土突然下落造成封底失败。
  (2)在桩基钻孔施工中常见的问题
  ①在桩基钻孔施工中,经常出现以下一些问题:首先,就是发生缩孔事故,主要是由于钻锥过度磨损,或因地层遇有水膨胀软土、粘土泥岩造成的。其次可能出现坍孔事故,作为钻孔桩施工过程中的常见事故,这则是由于地层情况复杂,存在流砂层或砂砾层或者在钻进过程中水头突然损失引起坍孔。另外钻孔倾斜的现象也较为常见,主要受两方面内容影响:钻机底座基础不稳定,导致不均匀沉降发生,造成钻盘倾斜;地质情况复杂,地层的软硬交替,施工人员未经调查就盲目加压,造成钻孔向软弱层倾斜。最后,可能发生护筒下沉的情况,者主要是由于地质不良和开钻前的准备工作不足导致的,但发生概率不高。
  ②防治措施。在钻孔施工开展之前,应详细的检查钻机底座基础的稳定性,对地层地貌的相关变化应事先进行了解,針对具体情况采取正确的钻进工艺;一旦出现了钻孔倾斜的情况,应及时分析钻孔倾斜的原因进行有效加固和校正。施工开始前,在护筒就位前,相关的施工技术人员应先对施工现场作进行详细的调查。明确已有的地质资料与施工现场的差异,准确确定护筒埋设深度及埋设方法,按规范进行严格的施工过程,应对护筒周围进行夯实,防止底部粘土层漏水,一旦发生护筒下沉的现象,应及时确保不坍孔并采取相应的加固措施,加大护筒埋深。在施工中应采用失水率小的优质泥浆护壁,针对不同底层宜采用不同的速度,为避免缩孔现象的发生,在钻孔完成时应进行重新扫孔,一旦有缩孔现象的发生,则应在缩孔的部位上进行反复扫孔,并及时进行后续的混凝土灌注,防止二次缩孔现象的发生。在施工时应仔细分析地层地貌情况,注意及时积累施工地层的地质资料,随时对施工方案进行调整。一旦发生坍孔现象,当情况不严重,坍孔部位不深时,可通过调整泥浆比重,采取深埋护筒法进行处理;当情况较为严重,无法继续施工时,应立即移开钻机,以免造成钻机倾覆,并准确的确定坍孔位置及大小。明确后应立即用砂砾石夹粘土对钻孔进行有效回填,在沉积过程中查明原因,采取相应措施后重钻,以保证工程的顺利进行。
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