论文部分内容阅读
摘要：桩基础在桥梁建设过程中起着举足轻重的作用，桩基础的承受力直接影响着桥梁的质量。在桩基础建设过程中，应该根据桥梁桩基础施工工艺流程，做好每一个环节的施工建设工作，以此来规避影响桥梁质量风险。本文笔者从桩基础的特点出发,对桥梁桩基础施工的质量通病及控制措施进行了探讨。
关键词：桥梁，桩基础，质量通病，控制措施
中图分类号： U443.15 文献标识码： A 文章编号：
1、桩基础的工作特点
桩基础的作用是将上部结构较大的荷载通过桩穿过软弱土层传递到较深的坚硬土层上，以解决浅基础承载力不足和变形较大的地基问题。桩基础具有承载力高，沉降量小而均匀。沉降速率缓慢等特点。它能承受垂直荷载、水平荷载、上拔力以及机器的振动或动力作用，已广泛用于房屋地基、桥梁、水利等工程中。
2、冲击钻机成孔施工工艺
2.1施工准备
炸山开挖平整施工平台,平台须有足够的宽度,并保证钻机安置于稳固的场地上,避免发生不均匀沉降,造成桩孔倾斜。
测量定位:根据给定的导线点,用全站仪沿线路进行加密,测设完毕后,要进行校核,现场需设护桩,确保点位准确,施工时利用全站仪测设桩位。
2.2井圈的埋设
井圈采用人工挖孔法进行埋设,孔深≯2m,同时浇筑锁口井圈,井圈顶面应高出地面30cm,井圈内径要比钻孔直径大40cm,井圈顶面位置偏差≯5cm,倾斜度≯1%。具体步骤是:首先开挖深2m孔,然后支设模板浇C10混凝土。支设模板时现场用垂球检查中心线位置。
2.3泥浆制备
根据混凝土灌注量制备泥浆池和砌筑沉淀池,泥浆性能对成孔质量与进度有较大影响,应派专人进行泥浆的配制工作。采用优质粘土配制泥浆,一般以水化快、造浆能力强、粘度大的膨润土为宜。造浆前,应先将粘土块尽量打碎,使其在搅拌过程中易于成浆,从而缩短搅拌时间,提高泥浆质量。
2.4钻孔
2.4.1开孔
开孔前在孔内放置一定数量的粘土,顶部抛平,并用低冲程冲砸,当泥浆比重约为1.4,钻进0.5～1.0m时,再回填粘土,继续用低冲程冲砸,如此反复2～3次,必要时可重复几次。待钻头顶冲砸至护筒下3～4m时,方可加大冲程正常钻进。
2.4.2钻孔
钻孔过程中应根据地质情况采用不同的方法。
(1)通过块碎石土层时:冲击钻机宜采用中冲程(75cm),同时输入低稠度的泥浆。
(2)通过块石土、变质砂岩夹千枚状板岩时:因岩土表面不平整,應先投入粘土小片石(粒径<15cm),将表面整平。此时冲击钻机宜采用最高冲程(1.0m);同时,交替使用高低冲程,将大石块捣碎,并利用粘稠的泥浆和钻渣将孔壁缝堵严,避免孔壁漏水,防止发生斜孔。因施工地层为夹层石,漏浆严重时,宜通过在泥浆里加锯木粉进行处理。
在钻进的过程中应经常注意地层的变化,根据排出的钻渣来验证地质情况是否与设计一致,每进尺2m检查一次,记入钻孔记录表并与地质柱状图核对。操作人员必须认真贯彻执行岗位责任制,随时填写钻孔施工记录,交接班时应详细交待本班钻进情况及下一班需注意的事项。钻孔过程中应经常对钻孔泥浆进行检测和实验,不合要求时应随时改正。因钻孔排渣或其他原因停钻时,要保持孔内有一定的水头高度和相对密度,并将钻头提出孔外。
2.4.3清渣
采用换浆法排渣。
终孔检查:当钻至设计标高时,停止钻进,提出钻头,并用笼式检孔器检孔,保证桩孔垂直。笼式检孔器用φ25的钢筋制成,其外径等于钻孔的设计孔径,长度等于孔径的4倍。清渣完成并符合规范标准后即进行清孔。
2.4.4清孔
采用换浆法清孔。当清孔完毕1h后,检测孔内泥浆比重及沉渣厚度,直到合格为止。清孔过程中必须始终保持孔内原有的水头高度,以防塌孔。不得用加深钻孔深度的方法代替清孔。清孔后,对成孔的孔径、孔深、沉淀厚度和倾斜度等进行检查。孔径用笼式检孔器检查,孔深和孔底沉渣采用标准测锤检测,测锤采用锥形锤,满足设计要求后报监理工程师进行终孔检验,并填写终孔检验记录。
3、水下混凝土灌注
3.1导管安装
3.1.1导管
导管采用φ250mm的钢管,每节2m,并配备一节1m、一节1.5m的短管,用以调节导管高度。
3.1.2进行水密性验
在下放导管前,应对导管进行认真检查。主要检查导管是否损坏,密封圈、卡口是否完好,接头是否紧密;进行水密抗拉试验,检查导管的密封性能和接头抗拉能力。符合规范要求后方可下放导管,质量不好的导管不能使用。
3.1.3下导管
下放导管时必须有专人负责对导管进行编号,导管必须位于孔中心,同时防止导管插入钢筋笼。导管距离孔底≯40cm。
3.2水下混凝土灌注
水下混凝土灌注采用垂直导管法。灌注前应进行清孔。在沉碴厚度<5cm,泥浆比重、含砂率、粘度符合规范要求,并经监理工程师认可后方可施工。首批灌注混凝土的数量要进行准确计算,以能满足导管首次埋置深度(≥1.0m)和填充导管底部的需要为准。所需混凝土数量计算公式为:
(1)
式中:V———首批灌注混凝土所需数量,m3;
D———桩孔直径,m;
H1———桩孔底至导管底端间距,m;
H2———导管初次埋置深度,m;
d———导管内径,m;
h1———桩孔内混凝土达到埋置深度H2时,导管内混凝土桩平衡导管外(或泥浆)压力所需的高度,m。
导管埋深在2～4m为宜,特殊情况下应≮1m且≯6m。水下混凝土开始灌注后必须连续进行,不可中断。灌注过程中要注意测量导管埋深和混凝土坍落度,混凝土坍落度控制在设计值的±20mm内为宜。灌注快要结束时,应校对混凝土的灌入数量,以确定所测混凝土的灌注高度是否正确。在灌注混凝土时,要时刻注意防止钢筋笼上浮。可采取如下措施:
(1)使导管保持较大埋深,放慢灌注速度,以减小混凝土的冲击力;
(2)当混凝土面进入钢筋笼1～2m时,应适当提升导管,减小导管的埋深,增加钢筋笼下部的埋置深度。
为了保证灌注桩的质量,灌注过程中应采取以下措施:
(1)混凝土的拌和必须均匀,并尽可能缩短运输距离和减少颠簸;
(2)灌注混凝土的过程必须连续,全部灌注工作必须在首批灌注混凝土初凝前完成,避免中断灌注。
(3)在灌注过程中,要随时检测和记录孔内混凝土灌注标高和导管入孔深度,以控制和保证导管埋入孔内混凝土的深度(一般宜2～4m),防止导管提升过猛,管底提离混凝土面或埋入过浅(<2m),而使导管内进水造成断桩夹泥,同时要防止导管埋入过深,从而造成导管内的混凝土压不出或导管被混凝土埋住不能提升,导致中止浇灌而断桩。
(4)灌注的桩顶标高要高出设计桩顶标高50～100cm,此范围的混凝土质量较差应予以凿除,以确保桩顶混凝土的质量。
(5)要注意做好灌注记录,与设计数量相比较,检查灌注情况。
(6)浇注过程中应按规范规定的频率抽样制作砼试件，标准养护28天后作为该桩基础的强度指标。制作砼试件时应保证所取样品具有代表性，及时对试件进行标识，拆模后的试件要及时放在标准养护室养护。
混凝土灌注完成后须拔出护筒,清理场地。
4、钻孔桩施工中常见事故及防治措施
4.1导管进水
4.1.1主要原因
(1)首批混凝土储量不足,或虽然混凝土储量已够,但导管底口与孔底的间距过大,混凝土下落后不能埋住导管底口,以至泥水从底口进入。
(2)导管接头不严,接头间橡皮垫被导管高压气囊挤开,或焊缝破裂,水从接头或焊缝中流入。
(3)导管提升过猛,或探测出错,导管底口超出混凝土面,底口涌入泥水。
4.1.2预防和处理方法
(1)若是第一种原因引起的,应立即将导管提出,并用空气吸泥机将散落在孔底的混凝土清除。不得已时需将钢筋笼提出并反复清除孔底的混凝土,然后再重新下放骨架、导管并投入储量充足的首批混凝土,重新灌注。
(2)若是第2、3种原因引起的,应视具体情况,拔换原管重下新管,但必须用潜水泵将导管内的水抽干。
4.2塌孔
4.2.1主要原因
(1)泥浆相对密度不够或其他性能不符和要求,使孔壁未形成坚实的泥皮;
(2)在松散砂层中钻进速度太快;
(3)冲击锥倾斜撞击孔壁。
4.2.2预防和处理方法
(1)在松散粉砂土或流砂中钻进时,应控制进尺速度,并选用相对密度、粘度、胶体率较大的泥浆。投入粘土、掺片、卵石后,采用低冲程冲击,并挤密孔壁。
(2)判明塌孔位置,回填砂和粘质土混合物到塌孔处以上1～2m,待回填物沉积密实后再行钻进。
(3)吊入钢筋骨架时,应对准钻孔中心垂直插入,严防触及孔壁。
4.3梅花孔的预防及处理
出现梅花孔后,可用片、卵石混合粘土回填钻孔,重新冲击。用低冲程时,每冲击一段换用高一些的冲程冲击,交替冲击修整孔型。
5、结语
针对桥梁高标准、高要求、“零缺陷”的质量目标,对桥梁桩基础施工方法及施工中出现的质量缺陷进行了研究,提出了预防和处理措施,为类似工程施工提供参考。
参考文献：
[1]叶永生.桥梁桩基础施工与缺陷的处理.中国科技博览,2011.
[2]舒锦霖.桥梁桩基础施工及岩溶处理原则研究.城市建设,2011.
关键词：桥梁，桩基础，质量通病，控制措施
中图分类号： U443.15 文献标识码： A 文章编号：
1、桩基础的工作特点
桩基础的作用是将上部结构较大的荷载通过桩穿过软弱土层传递到较深的坚硬土层上，以解决浅基础承载力不足和变形较大的地基问题。桩基础具有承载力高，沉降量小而均匀。沉降速率缓慢等特点。它能承受垂直荷载、水平荷载、上拔力以及机器的振动或动力作用，已广泛用于房屋地基、桥梁、水利等工程中。
2、冲击钻机成孔施工工艺
2.1施工准备
炸山开挖平整施工平台,平台须有足够的宽度,并保证钻机安置于稳固的场地上,避免发生不均匀沉降,造成桩孔倾斜。
测量定位:根据给定的导线点,用全站仪沿线路进行加密,测设完毕后,要进行校核,现场需设护桩,确保点位准确,施工时利用全站仪测设桩位。
2.2井圈的埋设
井圈采用人工挖孔法进行埋设,孔深≯2m,同时浇筑锁口井圈,井圈顶面应高出地面30cm,井圈内径要比钻孔直径大40cm,井圈顶面位置偏差≯5cm,倾斜度≯1%。具体步骤是:首先开挖深2m孔,然后支设模板浇C10混凝土。支设模板时现场用垂球检查中心线位置。
2.3泥浆制备
根据混凝土灌注量制备泥浆池和砌筑沉淀池,泥浆性能对成孔质量与进度有较大影响,应派专人进行泥浆的配制工作。采用优质粘土配制泥浆,一般以水化快、造浆能力强、粘度大的膨润土为宜。造浆前,应先将粘土块尽量打碎,使其在搅拌过程中易于成浆,从而缩短搅拌时间,提高泥浆质量。
2.4钻孔
2.4.1开孔
开孔前在孔内放置一定数量的粘土,顶部抛平,并用低冲程冲砸,当泥浆比重约为1.4,钻进0.5～1.0m时,再回填粘土,继续用低冲程冲砸,如此反复2～3次,必要时可重复几次。待钻头顶冲砸至护筒下3～4m时,方可加大冲程正常钻进。
2.4.2钻孔
钻孔过程中应根据地质情况采用不同的方法。
(1)通过块碎石土层时:冲击钻机宜采用中冲程(75cm),同时输入低稠度的泥浆。
(2)通过块石土、变质砂岩夹千枚状板岩时:因岩土表面不平整,應先投入粘土小片石(粒径<15cm),将表面整平。此时冲击钻机宜采用最高冲程(1.0m);同时,交替使用高低冲程,将大石块捣碎,并利用粘稠的泥浆和钻渣将孔壁缝堵严,避免孔壁漏水,防止发生斜孔。因施工地层为夹层石,漏浆严重时,宜通过在泥浆里加锯木粉进行处理。
在钻进的过程中应经常注意地层的变化,根据排出的钻渣来验证地质情况是否与设计一致,每进尺2m检查一次,记入钻孔记录表并与地质柱状图核对。操作人员必须认真贯彻执行岗位责任制,随时填写钻孔施工记录,交接班时应详细交待本班钻进情况及下一班需注意的事项。钻孔过程中应经常对钻孔泥浆进行检测和实验,不合要求时应随时改正。因钻孔排渣或其他原因停钻时,要保持孔内有一定的水头高度和相对密度,并将钻头提出孔外。
2.4.3清渣
采用换浆法排渣。
终孔检查:当钻至设计标高时,停止钻进,提出钻头,并用笼式检孔器检孔,保证桩孔垂直。笼式检孔器用φ25的钢筋制成,其外径等于钻孔的设计孔径,长度等于孔径的4倍。清渣完成并符合规范标准后即进行清孔。
2.4.4清孔
采用换浆法清孔。当清孔完毕1h后,检测孔内泥浆比重及沉渣厚度,直到合格为止。清孔过程中必须始终保持孔内原有的水头高度,以防塌孔。不得用加深钻孔深度的方法代替清孔。清孔后,对成孔的孔径、孔深、沉淀厚度和倾斜度等进行检查。孔径用笼式检孔器检查,孔深和孔底沉渣采用标准测锤检测,测锤采用锥形锤,满足设计要求后报监理工程师进行终孔检验,并填写终孔检验记录。
3、水下混凝土灌注
3.1导管安装
3.1.1导管
导管采用φ250mm的钢管,每节2m,并配备一节1m、一节1.5m的短管,用以调节导管高度。
3.1.2进行水密性验
在下放导管前,应对导管进行认真检查。主要检查导管是否损坏,密封圈、卡口是否完好,接头是否紧密;进行水密抗拉试验,检查导管的密封性能和接头抗拉能力。符合规范要求后方可下放导管,质量不好的导管不能使用。
3.1.3下导管
下放导管时必须有专人负责对导管进行编号,导管必须位于孔中心,同时防止导管插入钢筋笼。导管距离孔底≯40cm。
3.2水下混凝土灌注
水下混凝土灌注采用垂直导管法。灌注前应进行清孔。在沉碴厚度<5cm,泥浆比重、含砂率、粘度符合规范要求,并经监理工程师认可后方可施工。首批灌注混凝土的数量要进行准确计算,以能满足导管首次埋置深度(≥1.0m)和填充导管底部的需要为准。所需混凝土数量计算公式为:
(1)
式中:V———首批灌注混凝土所需数量,m3;
D———桩孔直径,m;
H1———桩孔底至导管底端间距,m;
H2———导管初次埋置深度,m;
d———导管内径,m;
h1———桩孔内混凝土达到埋置深度H2时,导管内混凝土桩平衡导管外(或泥浆)压力所需的高度,m。
导管埋深在2～4m为宜,特殊情况下应≮1m且≯6m。水下混凝土开始灌注后必须连续进行,不可中断。灌注过程中要注意测量导管埋深和混凝土坍落度,混凝土坍落度控制在设计值的±20mm内为宜。灌注快要结束时,应校对混凝土的灌入数量,以确定所测混凝土的灌注高度是否正确。在灌注混凝土时,要时刻注意防止钢筋笼上浮。可采取如下措施:
(1)使导管保持较大埋深,放慢灌注速度,以减小混凝土的冲击力;
(2)当混凝土面进入钢筋笼1～2m时,应适当提升导管,减小导管的埋深,增加钢筋笼下部的埋置深度。
为了保证灌注桩的质量,灌注过程中应采取以下措施:
(1)混凝土的拌和必须均匀,并尽可能缩短运输距离和减少颠簸;
(2)灌注混凝土的过程必须连续,全部灌注工作必须在首批灌注混凝土初凝前完成,避免中断灌注。
(3)在灌注过程中,要随时检测和记录孔内混凝土灌注标高和导管入孔深度,以控制和保证导管埋入孔内混凝土的深度(一般宜2～4m),防止导管提升过猛,管底提离混凝土面或埋入过浅(<2m),而使导管内进水造成断桩夹泥,同时要防止导管埋入过深,从而造成导管内的混凝土压不出或导管被混凝土埋住不能提升,导致中止浇灌而断桩。
(4)灌注的桩顶标高要高出设计桩顶标高50～100cm,此范围的混凝土质量较差应予以凿除,以确保桩顶混凝土的质量。
(5)要注意做好灌注记录,与设计数量相比较,检查灌注情况。
(6)浇注过程中应按规范规定的频率抽样制作砼试件，标准养护28天后作为该桩基础的强度指标。制作砼试件时应保证所取样品具有代表性，及时对试件进行标识，拆模后的试件要及时放在标准养护室养护。
混凝土灌注完成后须拔出护筒,清理场地。
4、钻孔桩施工中常见事故及防治措施
4.1导管进水
4.1.1主要原因
(1)首批混凝土储量不足,或虽然混凝土储量已够,但导管底口与孔底的间距过大,混凝土下落后不能埋住导管底口,以至泥水从底口进入。
(2)导管接头不严,接头间橡皮垫被导管高压气囊挤开,或焊缝破裂,水从接头或焊缝中流入。
(3)导管提升过猛,或探测出错,导管底口超出混凝土面,底口涌入泥水。
4.1.2预防和处理方法
(1)若是第一种原因引起的,应立即将导管提出,并用空气吸泥机将散落在孔底的混凝土清除。不得已时需将钢筋笼提出并反复清除孔底的混凝土,然后再重新下放骨架、导管并投入储量充足的首批混凝土,重新灌注。
(2)若是第2、3种原因引起的,应视具体情况,拔换原管重下新管,但必须用潜水泵将导管内的水抽干。
4.2塌孔
4.2.1主要原因
(1)泥浆相对密度不够或其他性能不符和要求,使孔壁未形成坚实的泥皮;
(2)在松散砂层中钻进速度太快;
(3)冲击锥倾斜撞击孔壁。
4.2.2预防和处理方法
(1)在松散粉砂土或流砂中钻进时,应控制进尺速度,并选用相对密度、粘度、胶体率较大的泥浆。投入粘土、掺片、卵石后,采用低冲程冲击,并挤密孔壁。
(2)判明塌孔位置,回填砂和粘质土混合物到塌孔处以上1～2m,待回填物沉积密实后再行钻进。
(3)吊入钢筋骨架时,应对准钻孔中心垂直插入,严防触及孔壁。
4.3梅花孔的预防及处理
出现梅花孔后,可用片、卵石混合粘土回填钻孔,重新冲击。用低冲程时,每冲击一段换用高一些的冲程冲击,交替冲击修整孔型。
5、结语
针对桥梁高标准、高要求、“零缺陷”的质量目标,对桥梁桩基础施工方法及施工中出现的质量缺陷进行了研究,提出了预防和处理措施,为类似工程施工提供参考。
参考文献：
[1]叶永生.桥梁桩基础施工与缺陷的处理.中国科技博览,2011.
[2]舒锦霖.桥梁桩基础施工及岩溶处理原则研究.城市建设,2011.