码头工程引桥钻孔灌注桩施工概述

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  【摘要】:作者通过对实际参与的码头引桥工程中所采用的技术进行探讨,对其在工程中所采用的施工工艺进行简要介绍。
  关键词: 灌注桩;钻孔;引桥;
  中图分类号: U443.15+4 文献标识码: A 文章编号:
   1 施工工序及方法
  
  1.1 工程测量及桩定位
  
  1.2钻孔前要先准备好护筒,在测定好实际桩位好埋设其中,根据实际情况调整筒的高度。护筒的材料要选用钢材,内径较设计要大15cm左右,高出地表不超过20cm为宜。在护筒定位前,要对其桩位进行严格的复查,保证筒中心与桩中心保持较小误差。
  1.3 泥浆制备
  泥浆性能指标按以下标准调节:注入孔口泥浆比重应不大于1.10~1.15,粘度不大于 15-25s;排出孔口泥浆比重应不大于 1.25,粘度不大于 18-30s。且施工过程应经常测定泥浆的性能指标,并随时予以调整,以维护其性能要求。定期对泥浆池槽进行清理,防止使用含砂量过大的泥漿。及时排放废浆,避免场地污染。
  1.4 钻机设备就位 采用正循环钻机成孔,钻头与桩位的对位误差要小于2cm。钻机就位时,须将路基垫平填实,钻机按指定位置就位,并调整垂直。钻机就位后必须锁定,防止钻机滑动移位。施工前,钻机应先试运转检查,以防止成孔或灌注中途发生故障。
  2 灌注桩施工
  2.1成孔施工 施工时根据工程岩土情况合理选择钻头和泥浆性能,下钻头前先开动泥浆泵调试,待一切运转正常慢慢降下钻头,轻压慢转数分钟后逐渐增大转速和钻压而进入正常钻进,加接钻杆时,先将钻头提离孔底,待泥浆循环 3-5min 后再拆卸加接钻杆。开孔前必须再次校对桩位中心,尤其是钻头中心,一定要对准桩中心,泥浆泵起动后,应待形成正常循环后方可开动钻机并慢速回转下放钻具至孔底,开始钻进时,应先轻压慢转待钻头正常工作后逐渐增大转速,调整钻压,以不堵塞钻头出浆口为限度。
  根据不同地层地质情况控制好进尺速度,在淤泥质粘土中要缓慢钻进,确保泥浆充分护壁,并反复扫孔,防止缩颈;在地质层软硬交替部位,要控制转速及钻进速度,防止孔斜,确保桩的垂直度。在粉质类粘土层中钻进时易发生坍孔,需稠泥浆、大泵量钻进,钻机操作要控制进尺。
  钻进时如孔内出现塌孔、涌砂等异常情况,应立即将钻具提离孔底,控制泵量,保持循环液循环,排出塌落物和涌砂,同时向孔内输送性能符合要求的泥浆,保持水头压力以抑制继续涌砂和塌孔。恢复钻进后,泥浆泵压力不宜过大,避免冲垮孔壁。
  钻进过程中,必须保证钻杆垂直度,使钻杆、钻头与桩位的中心保持在同一轴线上,钻具提升、下放要求平稳,禁止快速提升及快速下放而造成孔壁坍塌事故的发生,禁止用副卷扬机升降钻具。钻孔开孔后,无特殊原因中途不得移位。移位后复位时,必须再次校对中心。更换钻头、钻具后,钻头一定要对准孔位,方可继续钻进。钻具从孔内提出孔外时一定要缓慢,应保持孔内水位,防止水头下降太快,同时及时向孔内补充泥浆,落差不得超过距护筒排放口30cm,防止钻孔上部坍塌。
  技术人员及时做好钻孔施工记录,钻孔施工记录表必须与实际施工同步,应真实、齐全、详细、整洁。钻孔达到设计孔深,经当班技术员检验合格方可继续施工。
  2.2 第一次清孔 第一次清孔应在完成孔之后并在吊装钢筋笼之前进行。使用钻具和泥浆泵循环清渣。清孔时将钻具提离孔底0.3-0.5m,缓慢转盘,同时加大泵量,每隔 10min 停泵一次,将钻具提高3-5m 来回串动几次,再开泵清孔,进行孔内循环换浆,以清除悬浮在孔内造孔泥浆中的渣粒,减短二次清孔时间,同时慢速扫钻以扰动孔底沉渣,加快清孔速度。
  2.3 成孔质量和沉渣检查 钻孔清孔完毕后,在安装钢筋笼之前,采用圆环测孔法检查成孔质量,包括孔径(沿深度全长均不小于桩设计直径 800mm,用井径仪测量直径、孔深和垂直度(允许偏差:<1.0%),桩位(垂直轴线方向允许偏差:10cm,沿轴线方向允许偏差:10cm)及泥浆指标测试,孔底沉渣厚度等,作好钻进施工记录和泥浆质量检查记录。使用垂球法检查沉渣厚度,下笼钢筋之前,孔底沉渣应≤300mm。最终允许沉淤厚度以第二次清孔后为准。
  2.4 钢筋笼制作和安装就位
  2.4.1 钢筋笼制作 根据设计计算箍筋用料长度、主筋分布段长度,将所需钢筋调直后用切割机成批切好备用。将支撑架按 2~3m的间距摆放在同一水平面上对准中心线,然后将配好定长的主筋平直摆放在焊接支撑架上。将螺旋筋按规定间距缠绕于主筋外侧,采用梅花点焊将螺旋筋固定在主筋上,并确保不烧伤主筋。为使钢筋笼不卡住导管接头,主筋接头的焊接应沿环向并列,严禁沿径向并列。焊接钢筋笼保护层块,保护块用高标号砂浆制作,每节笼至少二道,沿钢筋笼周边均匀布置3-4个,以确保钢筋笼主筋保护层厚度。将制作好的钢筋笼稳固放置在平整的地面上,防止变形。钢筋笼制作时,主筋应校直,焊缝饱满,搭接长度符合规范要求。钢筋笼主筋焊接接头应错开布置,同一断面上接头数量不得超过50%,并符合设计要求,钢筋搭接长度须符合相关要求。
  2.4.2 钢筋笼安装 钢筋笼在沉放前,必须由工地专职质检人员对钢筋笼的尺寸、焊接点等进行严格检验合格后方可吊运沉放。钢筋笼的吊放采用双点起吊法:采用20 吨汽车吊,主钩和副钩配合使用,将钢丝绳的四端对称用锚栓固定在钢筋笼的1/4和3/4处。对准孔口要轻放,注意垂直对中。下放途中遇阻时,要适当提高后轻转动再下,严禁猛蹲强下;必要时提笼移钻机重新打孔然后再下钢筋笼。为保证钢筋笼顺利下放,在笼的四周每隔4米均匀布置扶正环(保护块)。安放钢筋笼必须严格控制吊筋长度,根据护筒口标高和桩顶标高计算出吊筋的长度,以控制吊筋长度控制钢筋笼笼顶标高。钢筋笼吊放时应在底下端(钢筋笼下到孔底的)20cm 左右宜稍弯折成倒锥台状,便于下入孔内方便,以免灌注混凝土时灌浆管挂住钢筋笼。分节的钢筋笼在孔口对接。孔口对接钢筋笼首先要调整好垂直度,钢筋笼在孔口对接时,配备焊工施焊。每节钢筋笼焊接完毕后应补足接头部位的螺旋筋,方可继续下笼。焊接采用单面焊,搭接长度10d。分节焊接时,先把第一节放置孔中,用钢管将待焊的笼子固定在孔口护筒上,以扶正环控制笼子的垂直度。再用吊筋将第二节笼子吊起至焊接位置用钢管固定且调整好垂直度,然后施焊。第三节、第四节依次进行焊接,直至整个笼子放入孔中。
  2.5 下放导管 导管使用前,认真检查其完好的情况,以保证具有良好的密封性。必要时做压水试验,保证导管的上下串动,能够更好地促使桩身砼密实均匀。节头由螺纹连接,节间用橡胶圈密封防水,导管总长度根据孔深和工艺要求配置。
  2.6 第二次清孔 二次清孔的目的是为了清除在下放钢筋笼和导管后的下沉渣料和孔底淤积物,是确保灌注桩质量的一道重要工序。
  清孔方法:本工程采取正循环法进行二次清孔,实践证明采取正循环法进行二次清孔能够快速、彻底清除孔底淤积物,达到设计要求。密切观察清孔返出的泥浆情况,当泥浆性能已达到规范要求时,分别向孔内下入测饼和测针,用测饼和测针分别测得的孔深之差即为孔底淤积厚度。保证孔底沉淤厚度满足设计要求(≤
  300mm),若未达到设计要求,则继续进行清孔,直至达到设计要求为止。
  2.7 水下砼灌注 砼浇筑方法采用直升导管水下砼灌注法,选用内孔直径为 Ф250mm 的螺纹式导管。导管吊入孔时,应将橡胶圈或胶皮垫安放周整、严密,确保密封良好。导管在桩孔内的位置应保持居中,防止跑管,撞坏钢筋笼并损坏导管。导管底部距孔底(孔底沉渣面)高度一般为 300-500mm,以便能放出隔水塞及首批砼。开始灌注时,为保证灌入的第一批砼拌合物能达到要求的一定的埋管高度,以便实现导管底部的隔水首批砼灌注正常后,应连续不断灌注砼,严禁中途停工。导管下口埋入砼的深度不小于 2m,不大于6m,设专人及时探测。混凝土灌注过程中,应始终保持导管位置居中,提升导管时应有专人指挥掌握,不使钢筋笼子倾斜、位移,如发现笼子上升时,应立即停止提升导管,使导管降落,并轻轻摇动使之与骨架脱开。砼灌注的上升速度不得小于 2m/h。灌注时间控制在 3~4 小时。必要时混凝土可掺入适量缓凝剂。混凝土灌注到桩孔上部5m 以内时,可不再提升导管,直到灌注至设计标高后一次拔出。砼灌注至桩顶后至少超灌 800mm 以上,以保证凿去浮浆后桩顶混凝土的强度达到设计要求。混凝土灌注完成后及时拔出护筒,灌注完桩顶混凝土面低于施工地面高度时,应立即回填土加以覆盖,防止塌孔及保护人员和设备的安全。
  3 成孔后出现的问题及解决办法
  (1)钢筋笼下不到位在倒运和起吊钢筋笼时要保证钢筋笼不变形,可在钢筋笼内焊“十”字形内支撑。倒运过程中与平板车固定,平板车与钢筋笼接触面保证平整;单节钢筋笼不宜过长;起吊时双钩起吊,然后小钩落大钩起,缓缓地将钢筋笼竖立,摘掉小钩,由大钩吊着钢筋笼入孔,入孔时要保证笼的中心与孔的中心吻合,垂直入孔。如下放过程中钢筋笼被卡,可稍稍提起骨架来回转动,边转动边下放,下放的速度尽量快,利用惯性加上钢筋笼的柔性容易下去。否则只能提起钢筋笼重新扫孔。
  (2)钢筋笼上浮将钢筋笼顶焊接在钢护筒上;在钢筋笼顶口加劲箍上用两个<50mm钢管做成Y型,一端叉到加劲箍上,另一端固定在钻机平台上。曾采取上述两种方法合用或单用,但混凝土灌筑时间长等特殊情况下仍无法保证钢筋笼不上浮。后来采用下述办法基本上解决了钢筋笼上浮的难题:在钢筋笼底加一长9m的简易钢筋笼,与原钢筋笼焊联,焊缝长度和厚度满足规范要求。钢筋笼底联焊的简易钢筋笼构造其它的办法有:①导管垂直孔位中心下放和提拔,不可往一边倾斜提拔导管,防止挂住钢筋笼,造成钢筋笼上浮;②缩短混凝土的灌筑时间,灌筑的混凝土顶面距钢筋骨架1m左右时,应降低混凝土的灌筑速度,待当混凝土上升至骨架底口4m以上时,提升导管,使其底口高于骨架底部2m以上,即可恢复正常灌注速度;③护筒顶面用铁皮等遮盖孔口,防止漏出导管的混凝土落入孔内。
  (3)导管进水(俗称混凝土“洗澡”)首批混凝土储量不足,或储量虽已够,但导管底口距孔底的间距太大,混凝土下落后不能埋设导管底口;导管提升过猛,或测深出错,导管底口超出原混凝土面,底口涌入泥水;导管接头不严,或焊缝破裂,水从接头或焊缝流入;导管长度出错等都容易造成导管进水。应采取以下措施:
  ①确保首批混凝土的数量应能满足导管首次埋置深度≥1m和填充导管底部的需要。导管底端至孔底一般取20~40cm。
  ②导管在使用前和使用一段时间后,除要对其规格、质量和拼接构造进行检查外还须进行水密承压和接头抗拉试验,严禁用压气试压。进行水密试验的水压不应小于孔内水深1.3倍的压力,也不应小于导管壁和焊缝可能承受混凝土时最大内压力P的1.3倍,即P试≥1.3(rchc-rwhw),式中P试为水密试验时所必须的压力值,rc为混凝土容重,hc为导管内混凝土柱最大高度,采用导管全长,rw为孔内泥浆容重,hw为孔内泥浆深度。导管试验合格并依次编好顺序号使用。
  ③下导管之前逐节丈量导管长度并做好记录。
  ④导管应缓慢提升。⑤测量绳用前要仔细校核,整米标记容易松动,用前可用卡子卡紧,在混凝土灌筑过程中经常测量,如发现不符应用备用绳及时加以复核。本工程在施工过程中出现过由于操作不当和混凝土本身质量问题,拔球后混凝土不能埋设导管底口,造成混凝土“洗澡”。出现这种问题立即将导管提出,将散落在孔底的混凝土通过泥浆泵吸出或用空气吸泥机吸出。不得已时将钢筋笼提出采取复钻清除,然后重新下放钢筋骨架、导管并投入足够储量的首批混凝土重新浇灌。
  (4)堵管向导管内倾注混凝土时速度过快易造成气堵;混凝土和易性不良,泌水、离析甚至假凝造成离析部位混凝土与导管摩擦力增大而造成堵管。处理的传统办法是锤击导管,使混凝土与导管间摩檫力减小;使用KH-180履带式起重机或其它起吊设备上下抖动导管,并采取让导管快速下落,利用混凝土惯性力致使混凝土流动。如灌筑过程中混凝土供应不上,间断时间较长,必须在20min左右每隔3~5min上下移动导管,防止混凝土“假凝”。
  4 其他注意事项
  灌注桩施工时还需根据现场采取有效措施降低对邻近建筑及地下管线的挤土影响,并加强观测。孔灌注桩的钢护筒用 δ8 钢板卷制,护筒长10m,内径 900mm。钢护筒伸入墩台 50mm,灌注砼后不得拔除,钢护筒表面经喷砂除锈处理,涂刷防腐涂料。钻孔灌注桩的桩顶伸入墩台的长度为100mm。当桩身强度达70%设计强度后,再凿至设计顶标高,以保证桩顶混凝土的密实,混凝土的设计强度达100%,经低应变动测检测合格后方可进行上部结构施工。
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