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摘要:近年来,随着我国城市化建设的飞速发展,交通运输在社会经济发展过程中的作用越来越重要,而桥梁工程作为交通运输过程中的重要组成部分,在交通运输中扮演着重要的角色。但由于钻孔灌注桩的施工工序较多,施工过程中不仅要保证成孔安全、桩孔垂直度,成桩质量,同时钢筋笼的偏移及混凝土灌注时的上浮也是钻孔灌注桩施工经常发生的问题。因此,我们必须熟悉每一到工序的施工特点,其常见的质量问题及相对的解决措施,做好每道工序的工作及工序间的衔接,保钻孔灌注桩成桩质量。为此,本文探讨了桥梁钻孔灌注桩施工中存在的主要问题并提出了相关的解决措施,以供广大同仁交流探讨。
关键词:桥梁工程;钻孔灌注桩;施工技术
引 言:随着经济的发展,建设行业也迅猛增加,而公路交通建设作为经济发展的基础,在我国经济发展有着举足轻重的地位。近年来公路交通施工工程量的日益增加,随之而来的施工技术的要求也不断地提高,因此在桥梁桩基础施工当中,为保证工程质量,钻孔灌注桩施工技术占有举足轻重的位置,颇受道桥施工行业高层人员的重视。
1 钻孔灌注桩技术工作原理
钻孔灌注桩技术是指通过大量混凝土的快速灌装,用于排开孔底的泥浆和水流,然后一次性将导管出料口包裹在混凝土上,并使其具备一定的深度,从而实现对孔内泥浆、水流以及后续被灌注的混凝土的隔离,以便于在桩孔内不断注入混凝土。在上述过程中应注意,不仅要保证出料口在灌注混凝土中的位置要合理,也要适当的对导管进行提升操作,以此为后续灌注的混凝土在导管的出入创造便利,进而因高度差形成足够的压强用于挤入先前灌注的混凝土。
2 钻孔灌注桩技术作业流程
鉴于钻孔灌注桩技术在桥梁工程中的应用价值,以及对桥梁质量的重要影响,我们有必要对其作业流程进行分析,具体可分为下述几点:一是地质勘察环节,通过观察工程所在地的碎石、粘土、岩石等地质条件,结合工程建设要求,确定灌注桩类型、施工工艺等;二是前期准备环节,主要涉及涵盖施工方案、技术交底、重要测量数据等在内的勘察报告,以及各种钻机、运输车辆、水泥、钢筋等材料设备的购置和安排;三是具体施工环节,包括钻孔开挖、钢筋骨架放置、桩基成型三大工序;四是质量验收环节,其中钻孔深度、桩基位置和直径、桩体质量、沉渣厚度等为质量检测要点。
3 桥梁钻孔灌注桩施工中存在的主要问题
3.1 护筒周边冒水
在陆上钻孔灌注施工过程中,护筒外壁有水冒出,严重的会引起地基下沉、护筒倾斜和移位,造成钻孔偏斜,甚至无法施工。
主要原因是埋设护筒的周围土不密实,或护筒内外水位差太大,或钻头起落时碰撞护筒。
3.2 缩孔
缩孔即孔径小于设计孔径。主要原因是在钻孔过程中,由于钻锥磨损或焊补不及时,再或地层中遇到膨胀的软土、粘土、泥岩等,容易产生缩孔现象。
3.3 钻孔偏斜
成孔后桩孔出现较大垂直偏差或弯曲。主要原因是钻机安装就位稳定性差,作业时钻机安装不稳或钻杆弯曲所致;地面软弱或软硬不均匀;土层呈斜状分布或土层中夹有大的孤石或其它硬物等情形。
3.4 导管堵塞
灌注混凝土时,经常发生导管堵塞,问题虽小,但麻烦很大,应引起足够重视。
主要原因是初灌时,隔水栓堵管;混凝土和易性、流动性差造成离析;混凝土中粗骨料粒过大;各种机械故障引起混凝土浇筑不连续,在导管中停留时间过长而堵管;导管进水造成混凝土离析等。
3.5 钢筋笼上浮
在混凝土浇灌过程中,钢筋笼出现整体上浮现象。
主要原因是钢筋笼放置初始位置过高,混凝土流动性过小,导管在混凝土中埋置深度过大,钢筋笼被混凝土拖顶上升;當混凝土灌至钢筋笼下,若此时提升导管,导管底端距离钢筋笼仅有1m左右时,由于浇筑的混凝土自导管流出后冲击力较大,推动了钢筋笼的上浮;由于混凝土灌注超过钢筋笼底口且导管埋深较大时,其上层混凝土因浇注时间较长,已接近初凝,表面形成硬壳,混凝土与钢筋笼有一定的握裹力,如此时导管底端未及时提到钢筋笼底部以上,混凝土从导管流出后将以一定的速度向上顶升,同时也带动钢筋笼上升。
3.6 断桩
桩体混凝土不连续,中间被泥浆等疏松体及泥土填充形成间断桩。
主要原因是导管底端距孔底间距过大,混凝土被泥浆稀释,造成混凝土不凝固,形成混凝土桩体与基岩之间被不凝固的混凝土填充;受地下水活动的影响或导管密封不良,泥浆浸入混凝土使水灰比增大,形成桩身中段出现混凝土不凝固;浇注混凝土时,导管提升速度过快,使得导管露出混凝土面,或因停电、待料时间过长等原因造成夹渣,出现桩身中岩渣沉积成层,将混凝土桩上下分开的现象。
4 桥梁施工中钻孔灌注桩施工技术控制策略
4.1 护筒周边冒水防治措施
在埋设护筒之前,桩位与四周应选用最佳含水量的粘土分层夯实,保证护筒高出地面30cm或水面1.0~2.0m;在护筒的适当高度开孔,使护筒内保持1.0~1.5m的水头高度;钻头起落时,应防止碰撞护筒;发现护筒周边冒水时,应立即停止钻孔,用粘土在四周填实加固;若护筒严重下沉或移位时,则应重新安装护筒。
4.2 缩孔防治措施
应采用优质泥浆,降低失水量;成孔时,应加大泵量,加快成孔速度,在成孔一段时间内,孔壁形成泥皮,则孔壁不会渗水,亦不会引起膨胀;或在导正器外侧焊接一定数量的合金刀片,在钻进或起钻时起到扫孔作用;如出现缩孔,采用上下反复扫孔的办法,以扩大孔径。
4.3 钻孔偏斜防治措施
先将场地夯实平整,轨道枕木要均匀着地;安装钻机时要求转盘中心与钻架上起吊滑轮在同一轴线,钻杆位置偏差不大于20mm;在不均匀地层中钻孔时,采用自重大、钻杆刚度大的钻机;进入不均匀地层、斜状岩层或碰到孤石时,钻速要打慢档;另外,安装导正装置也是防止孔斜的简单有效方法。钻孔偏斜时,可提起钻头,上下反复扫钻几次,以便削去硬土;如纠正无效,应于孔中局部回填粘土或片石至偏孔处0.5m以上,重新钻进- 4.4 导管堵塞防治措施
使用的隔水栓直径应与导管内径相匹配,同时具有良好的隔水性能,保证顺利排出;在混凝土灌注时,应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制;水下混凝土必须具备良好的和易性,配合比应通过实验室确定,坍落度宜为180~220mm,粗骨料的最大粒径不得大于导管内径的1/6~1/8和钢筋笼主筋最小净距的1/4,且不应大于40mm;为改善混凝土的和易性和减缓混凝土的凝结时间,水下混凝土宜掺外加剂;应确保导管连接部位的密封性,导管使用前应进行水密承压和接头抗拉试验,严禁使用气压试压;进行水密试验的水压不应小于孔内水深压力的1.3倍;在混凝土浇筑过程中,导管顶口应设置排气孔,避免在导管内形成高压气塞;在施工过程中,应时刻监控机械设备,确保机械运转正常,避免机械事故的发生。
4.5 钢筋笼上浮防治措施
钢筋笼初始位置应定位准确,并与孔口固定牢固;加快混凝土灌注速度,缩短灌注时间,或掺外加剂,防止混凝土顶层进入钢筋笼时流动性变小;混凝土接近钢筋笼底口时,控制导管埋深在1.5~2.0m;灌注混凝土过程中,应随时掌握混凝土浇注的标高及导管埋深,当混凝土拌和物上升到骨架底口4m以上时,提升导管,使其底口高于骨架底部2m以上;导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2~6m;在灌注过程中,应经常测探井孔内混凝土面的位置,及时调整导管埋深;当发生钢筋笼上浮时,应立即停止灌注混凝土,查明原因,处理后再灌注混凝土。
4.6 断桩防治措施
成孔后,必须认真清孔,一般是采用优质泥浆清孔,冲孔时间应根据孔内沉渣情况而定;清孔后要及时灌注混凝土,避免孔底沉渣超过规范规定;灌注混凝土前认真进行孔径测量,准确计算首次混凝土灌注量;混凝土浇注过程中,应随时控制混凝土面的标高和导管的埋深,提升导管要准确可靠,并严格遵守操作规程;严格控制混凝土的配合比,混凝土应有良好的和易性和流动性,坍落度损失应满足灌注要求;在地下水豐富的地段,首先要用套管或水泥进行处理,止水成功后方可灌注混凝土;灌注混凝土应从导管内灌入,要求灌注过程连续、快速,准备灌注的混凝土要足量,在灌注混凝土过程中应避免停电、停水;确保导管的密封性,导管的拆卸长度应根据导管内外混凝土的上升高度而定,切勿将导管拔出混凝土面以上。
5 结束语
总之,在现代化城市建设中,作为一种基础形式钻孔灌注桩处理方法,无论是在造价还是在质量、进度方面都有着明显的优势,但是钻孔灌注桩在施工过程中也不可避免的经常出现各类质量问题和工程事故。随着钻孔灌注桩技术的广泛应用,相信只要严格按照施工质量控制标准来操作,其在桩基础处理方面的独特优势将得到更大的彰显。另外,灌注桩是隐蔽工程,诸多因素都会对其施工质量造成影响,因此我们应切实把握其技术要点和难点,强化施工技术管理,提高工程质量,确保顺利施工。
参考文献:
[1]王芳.土木工程概论[M].北京:中国建筑工业出版社,2009.
[2]廖继勇.试论桥梁施工中钻孔灌注桩施工技术[J].中国水运,2012(06).
[3]李枝龙.对桥梁工程中钻孔灌注桩施工技术的探讨[J].黑龙江交通科技,2012(15).
关键词:桥梁工程;钻孔灌注桩;施工技术
引 言:随着经济的发展,建设行业也迅猛增加,而公路交通建设作为经济发展的基础,在我国经济发展有着举足轻重的地位。近年来公路交通施工工程量的日益增加,随之而来的施工技术的要求也不断地提高,因此在桥梁桩基础施工当中,为保证工程质量,钻孔灌注桩施工技术占有举足轻重的位置,颇受道桥施工行业高层人员的重视。
1 钻孔灌注桩技术工作原理
钻孔灌注桩技术是指通过大量混凝土的快速灌装,用于排开孔底的泥浆和水流,然后一次性将导管出料口包裹在混凝土上,并使其具备一定的深度,从而实现对孔内泥浆、水流以及后续被灌注的混凝土的隔离,以便于在桩孔内不断注入混凝土。在上述过程中应注意,不仅要保证出料口在灌注混凝土中的位置要合理,也要适当的对导管进行提升操作,以此为后续灌注的混凝土在导管的出入创造便利,进而因高度差形成足够的压强用于挤入先前灌注的混凝土。
2 钻孔灌注桩技术作业流程
鉴于钻孔灌注桩技术在桥梁工程中的应用价值,以及对桥梁质量的重要影响,我们有必要对其作业流程进行分析,具体可分为下述几点:一是地质勘察环节,通过观察工程所在地的碎石、粘土、岩石等地质条件,结合工程建设要求,确定灌注桩类型、施工工艺等;二是前期准备环节,主要涉及涵盖施工方案、技术交底、重要测量数据等在内的勘察报告,以及各种钻机、运输车辆、水泥、钢筋等材料设备的购置和安排;三是具体施工环节,包括钻孔开挖、钢筋骨架放置、桩基成型三大工序;四是质量验收环节,其中钻孔深度、桩基位置和直径、桩体质量、沉渣厚度等为质量检测要点。
3 桥梁钻孔灌注桩施工中存在的主要问题
3.1 护筒周边冒水
在陆上钻孔灌注施工过程中,护筒外壁有水冒出,严重的会引起地基下沉、护筒倾斜和移位,造成钻孔偏斜,甚至无法施工。
主要原因是埋设护筒的周围土不密实,或护筒内外水位差太大,或钻头起落时碰撞护筒。
3.2 缩孔
缩孔即孔径小于设计孔径。主要原因是在钻孔过程中,由于钻锥磨损或焊补不及时,再或地层中遇到膨胀的软土、粘土、泥岩等,容易产生缩孔现象。
3.3 钻孔偏斜
成孔后桩孔出现较大垂直偏差或弯曲。主要原因是钻机安装就位稳定性差,作业时钻机安装不稳或钻杆弯曲所致;地面软弱或软硬不均匀;土层呈斜状分布或土层中夹有大的孤石或其它硬物等情形。
3.4 导管堵塞
灌注混凝土时,经常发生导管堵塞,问题虽小,但麻烦很大,应引起足够重视。
主要原因是初灌时,隔水栓堵管;混凝土和易性、流动性差造成离析;混凝土中粗骨料粒过大;各种机械故障引起混凝土浇筑不连续,在导管中停留时间过长而堵管;导管进水造成混凝土离析等。
3.5 钢筋笼上浮
在混凝土浇灌过程中,钢筋笼出现整体上浮现象。
主要原因是钢筋笼放置初始位置过高,混凝土流动性过小,导管在混凝土中埋置深度过大,钢筋笼被混凝土拖顶上升;當混凝土灌至钢筋笼下,若此时提升导管,导管底端距离钢筋笼仅有1m左右时,由于浇筑的混凝土自导管流出后冲击力较大,推动了钢筋笼的上浮;由于混凝土灌注超过钢筋笼底口且导管埋深较大时,其上层混凝土因浇注时间较长,已接近初凝,表面形成硬壳,混凝土与钢筋笼有一定的握裹力,如此时导管底端未及时提到钢筋笼底部以上,混凝土从导管流出后将以一定的速度向上顶升,同时也带动钢筋笼上升。
3.6 断桩
桩体混凝土不连续,中间被泥浆等疏松体及泥土填充形成间断桩。
主要原因是导管底端距孔底间距过大,混凝土被泥浆稀释,造成混凝土不凝固,形成混凝土桩体与基岩之间被不凝固的混凝土填充;受地下水活动的影响或导管密封不良,泥浆浸入混凝土使水灰比增大,形成桩身中段出现混凝土不凝固;浇注混凝土时,导管提升速度过快,使得导管露出混凝土面,或因停电、待料时间过长等原因造成夹渣,出现桩身中岩渣沉积成层,将混凝土桩上下分开的现象。
4 桥梁施工中钻孔灌注桩施工技术控制策略
4.1 护筒周边冒水防治措施
在埋设护筒之前,桩位与四周应选用最佳含水量的粘土分层夯实,保证护筒高出地面30cm或水面1.0~2.0m;在护筒的适当高度开孔,使护筒内保持1.0~1.5m的水头高度;钻头起落时,应防止碰撞护筒;发现护筒周边冒水时,应立即停止钻孔,用粘土在四周填实加固;若护筒严重下沉或移位时,则应重新安装护筒。
4.2 缩孔防治措施
应采用优质泥浆,降低失水量;成孔时,应加大泵量,加快成孔速度,在成孔一段时间内,孔壁形成泥皮,则孔壁不会渗水,亦不会引起膨胀;或在导正器外侧焊接一定数量的合金刀片,在钻进或起钻时起到扫孔作用;如出现缩孔,采用上下反复扫孔的办法,以扩大孔径。
4.3 钻孔偏斜防治措施
先将场地夯实平整,轨道枕木要均匀着地;安装钻机时要求转盘中心与钻架上起吊滑轮在同一轴线,钻杆位置偏差不大于20mm;在不均匀地层中钻孔时,采用自重大、钻杆刚度大的钻机;进入不均匀地层、斜状岩层或碰到孤石时,钻速要打慢档;另外,安装导正装置也是防止孔斜的简单有效方法。钻孔偏斜时,可提起钻头,上下反复扫钻几次,以便削去硬土;如纠正无效,应于孔中局部回填粘土或片石至偏孔处0.5m以上,重新钻进- 4.4 导管堵塞防治措施
使用的隔水栓直径应与导管内径相匹配,同时具有良好的隔水性能,保证顺利排出;在混凝土灌注时,应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制;水下混凝土必须具备良好的和易性,配合比应通过实验室确定,坍落度宜为180~220mm,粗骨料的最大粒径不得大于导管内径的1/6~1/8和钢筋笼主筋最小净距的1/4,且不应大于40mm;为改善混凝土的和易性和减缓混凝土的凝结时间,水下混凝土宜掺外加剂;应确保导管连接部位的密封性,导管使用前应进行水密承压和接头抗拉试验,严禁使用气压试压;进行水密试验的水压不应小于孔内水深压力的1.3倍;在混凝土浇筑过程中,导管顶口应设置排气孔,避免在导管内形成高压气塞;在施工过程中,应时刻监控机械设备,确保机械运转正常,避免机械事故的发生。
4.5 钢筋笼上浮防治措施
钢筋笼初始位置应定位准确,并与孔口固定牢固;加快混凝土灌注速度,缩短灌注时间,或掺外加剂,防止混凝土顶层进入钢筋笼时流动性变小;混凝土接近钢筋笼底口时,控制导管埋深在1.5~2.0m;灌注混凝土过程中,应随时掌握混凝土浇注的标高及导管埋深,当混凝土拌和物上升到骨架底口4m以上时,提升导管,使其底口高于骨架底部2m以上;导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2~6m;在灌注过程中,应经常测探井孔内混凝土面的位置,及时调整导管埋深;当发生钢筋笼上浮时,应立即停止灌注混凝土,查明原因,处理后再灌注混凝土。
4.6 断桩防治措施
成孔后,必须认真清孔,一般是采用优质泥浆清孔,冲孔时间应根据孔内沉渣情况而定;清孔后要及时灌注混凝土,避免孔底沉渣超过规范规定;灌注混凝土前认真进行孔径测量,准确计算首次混凝土灌注量;混凝土浇注过程中,应随时控制混凝土面的标高和导管的埋深,提升导管要准确可靠,并严格遵守操作规程;严格控制混凝土的配合比,混凝土应有良好的和易性和流动性,坍落度损失应满足灌注要求;在地下水豐富的地段,首先要用套管或水泥进行处理,止水成功后方可灌注混凝土;灌注混凝土应从导管内灌入,要求灌注过程连续、快速,准备灌注的混凝土要足量,在灌注混凝土过程中应避免停电、停水;确保导管的密封性,导管的拆卸长度应根据导管内外混凝土的上升高度而定,切勿将导管拔出混凝土面以上。
5 结束语
总之,在现代化城市建设中,作为一种基础形式钻孔灌注桩处理方法,无论是在造价还是在质量、进度方面都有着明显的优势,但是钻孔灌注桩在施工过程中也不可避免的经常出现各类质量问题和工程事故。随着钻孔灌注桩技术的广泛应用,相信只要严格按照施工质量控制标准来操作,其在桩基础处理方面的独特优势将得到更大的彰显。另外,灌注桩是隐蔽工程,诸多因素都会对其施工质量造成影响,因此我们应切实把握其技术要点和难点,强化施工技术管理,提高工程质量,确保顺利施工。
参考文献:
[1]王芳.土木工程概论[M].北京:中国建筑工业出版社,2009.
[2]廖继勇.试论桥梁施工中钻孔灌注桩施工技术[J].中国水运,2012(06).
[3]李枝龙.对桥梁工程中钻孔灌注桩施工技术的探讨[J].黑龙江交通科技,2012(15).