桥梁钻孔灌注桩施工质量控制与常见问题分析

桥梁钻孔灌注桩施工质量控制与常见问题分析桥梁钻孔灌注桩施工质量控制与常见问题分析 桥梁钻孔灌注桩施工质量控制与常见问题分析 李航运 摘 要 钻孔灌注桩已是目前桥梁桩基施工中较为成熟的一种施工工艺 但由于地质复杂 项目管理和人为因素等原因 钻孔灌注桩施工仍然出现一定的缺陷 本文结合百色市东合 大桥钻孔灌注桩成功施工实践 分析桥梁钻孔灌注桩施工在各个节点中的控制措施 并提 出钻孔灌注桩施工在各个节点中容易导致桩基施工出现缺陷的原因及处理措施 为类似桥 梁桩基施工提供参考 关键字 桥梁 钻孔灌注桩 施工控制 技术问题 探讨 1 工程概况 百色市东合大桥总长473 5米 本项目为独立大桥 全桥共7个墩台 鹅城岸引桥0 到3 墩 桥孔布置为 3 33m 跨越江滨路 龙景岸与环岛路平交 无引桥 引桥桥面按分离两幅 布置 总宽30m 引桥桥墩为独柱墩 钻孔灌注桩基础 鹅城岸主桥为预应力砼独塔双索 面斜拉桥 钻孔灌注桩基础 主桥长367米 3 到6 墩 主跨190米 采用不对称布置 即 50 127 190 367米 索塔为花瓶式塔 塔高125m 根据地质钻探报告揭示 桩基施工 场地在勘探深度范围内的地层有填土层 粘土层 粉土层 卵石层 粉砂层 粉砂质泥岩 层及粉砂岩层 2 施工准备工作 2 1技术准备 开工前组织技术部门审查施工图纸 了解设计文件 编制钻孔灌注桩施工方案 制定钻孔 灌注桩施工工艺流程 施工注意事项 施工保障措施 2 2测量准备 开工前组织测量技术骨干 根据设计提供的测量控制点进行复核 复核无误后 根据现场 地形和今后施工需要 加密测量控制点 2 3机械 材料准备 开工前由物资部门根据计划要求负责落实钻孔设备和材料的采购 进场 进场后的设备在 开工前要进行调制运行 试验部门负责对进场材料的抽样检测 试验合格后及时制作桩基 水下砼配合比 2 4场地准备 根据东合大桥的实际情况 拟对主塔桩基施工搭建水上施工平台 其他桩基通过筑岛和平 整现场场地即可 3 钻孔灌注桩施工质量控制要点 3 1桩基测量放样 钻孔灌注桩的桩位测量放样很重要 关系到整个桩基的承载力 桩基施工出现质量缺陷就 有桩位偏差过大而影响桩基的单桩承载力 因此 我认为应该认真核对图纸提供的平面坐 标 确定数据准确无误后 再做好桩位测量放样工作 3 2护筒的制作与埋设 为保证护筒的刚度和结构安全 东合大桥钻孔灌注桩采用1cm 厚钢板现场卷制而成 桩基 施工场地平整好后 根据测量放样中心桩及护筒尺寸定出护筒基坑埋设范围 护筒的埋设 根据现场情况分为两种 一种是在岸上人工开挖至既定标高 埋入护筒 周围用粘土或低 标号砼填筑夯实 一种是在水中利用振桩锤振动直接埋设护筒 两者皆要根据地质勘探报 告 了解钢护筒埋置深度是否符合要求 护筒埋置好后应在护筒外围设置2 4个点 以校 正及检查护筒埋设的位置 护筒埋设要高出地面30 或水面1 2m 当钻孔内有承压水时 应高于稳定后的承压水位2 m 以上 根据现场情况 东合大桥5号墩桩基护筒埋设高出水面 4m 以上 也是出于孔内承压方面的考虑 3 3泥浆池和泥浆的制备 根据东合大桥现场地形情况 岸上桩基开挖泥浆池 沉淀池 水中桩基利用相邻钢护筒作 为泥浆池和沉淀池 泥浆比重可根据钻进不同地层及时进行调整 根据东合大桥地质情况 桩基覆盖层为粘土 持力层为泥岩 可以利用表层粘土或持力层泥岩自动成浆 不需另外 制备 3 4钻机就位 安装钻机时要求底部垫平 保持稳定 钻进过程中不得产生位移或沉陷 钻机顶部起吊天 轮中心 转盘中心 桩孔中心就在同一垂线上 钻机的摆设应考虑不影响附近桩基桩位测 量 钢筋笼吊笼 砼浇筑等施工 避免相互干扰而窝工 同时应避免相邻两孔同时施钻 防止地层不均造成塌孔或穿孔 为了防止产生严重的扩孔 东合大桥选用直径比设计桩径 小2cm 左右的钻锤 一般不得小于设计桩径的95 3 5钻孔施工 准备工作充分完善后 开始钻孔 成孔过程要及时做好钻孔记录 并注意土层的变化 在 岩 土层变化处均应捞取渣样 拍照留底 判明土层并记入记录表中以便与地质柱状图核 对 钻进过程中要经常注意对孔位 孔径 孔倾斜度及泥浆各项指标的检查 发现问题及时调 整 钻孔施工中可能出现的质量问题一般有塌孔 孔斜 扩孔 缩孔 掉钻 漏浆等 为 防止此类事故的发生 保证成孔质量 在钻孔施工中要求我们熟知各种事故发生的原因 并事先采取预防措施 从而避免事故的发生 东合大桥钻孔灌注桩在钻孔过程中我们就采 取了岸上桩基采用粘土和小片石以小冲程反复冲击 来加强护壁强度 水中桩基采用孔内 水位高出地下水位1 5 2 0m 利用水的压力增强护壁稳定性 还根据土层情况分别控制冲 程和钻进速度 避免了桩基塌孔现象的发生 3 6清孔 东合大桥桩基采用泥浆泵配合排渣清孔 这也是目前清孔施工中较为常见的一种方法 在 钻孔达到设计要求深度后 我们马上对孔深 孔位 孔形 孔径等进行检查 在终孔检查 完全符合设计要求后 立即进行清孔 避免隔时过长以致泥浆沉淀 引起钻孔坍塌 在清 孔排渣过程中 必须注意孔内原有水头 防止塌孔 在吊入钢筋骨架后 灌注水下砼之前 再次检查孔内泥浆性能指标和孔底沉淀厚度 如超出规定 则应进行第二次清孔 符合要 求后方可灌注水下砼 不得用加深钻孔深度的方式代替清孔 3 7钢筋笼的制作与安装 钢筋笼的制作是在考虑吊装入孔和现场施工方便的前提下 选择在硬化场地或平整后的场 地上直接铺设枕木 并在枕木上进行制作 考虑钢筋笼吊笼时变形和吊装施工方便 东合 大桥钢筋笼制作每节长度都在12m 之内 下放钢筋笼时要缓慢均匀 根据下笼深度 随时调整钢筋笼的入孔垂直度 尽量避免钢筋 笼倾斜及摆动 以防塌孔 钢筋接头连接时先将下节段钢筋笼用横担挂置在孔口 再吊第 二节段于孔顶进行焊接 逐节段焊接 逐节段下放 直至整个钢筋笼吊置完毕 就位钢筋 笼须校正加固 对中 如泥浆面淹没钢筋笼顶部钢筋时 加工钢筋笼时应预留几根主筋伸 出泥浆面焊于钢护筒壁上以防止钢筋笼在砼浇筑过程中扭转 变形 上浮 3 8水下砼的灌注 3 8 1导管的选择 根据东合大桥桩基施工具体情况 本桥采用 250mm 卡口导管做为水下桩的灌注 为确保 水下桩砼施工质量 同时备有两个容积为3 1m3 7 0 m3的漏斗 导管安装前进行水密承压 和接头抗拉试验 进行水密试验的水压不应小于孔内水深1 3倍的压力 也不应小于管壁和 焊缝可能承受灌注砼时最大内压力 P 的1 3倍 具体计算如下 P chc wHw 式中 P 导管可能受到的最大内压力 kPa c 砼拌和物的重度 取24kN m3 hc 导管内砼柱最大高度 m 以导管全长或预计的最大高度计 w 井孔内水或泥浆的重度 kN m3 Hw 井孔内水或泥浆的深度 m 3 8 2 导管安装 导管经过试验检验合格后 导管边安装边下放 直到孔底 在导管上口安装满足首批砼数 量的漏斗 连接好后做好标记 提升漏斗 使导管下口距离孔底0 4cm 3 8 3 水下砼的配制 水下砼配合比是水下灌注桩质量控制的关键 砼拌和物要有良好的和易性 在运输和灌注 过程中应无显著离析 泌水现象 为保证砼在灌注时保持足够的流动性 东合大桥 C30水 下砼设计坍落度为180 220mm 砼拌和物掺用了外加剂 粉煤灰等材料 其技术条件及掺 用量都符合 公路桥涵施工技术规范 JTJ 041 2000要求 3 8 4 灌注水下砼 灌注水下砼之前 再次检查孔内泥浆性能指标和孔底沉淀厚度 因为安装钢筋笼及导管过 程中不可避免会出现钢筋笼刮到孔壁现象 导致孔底沉渣厚度超标 因此浇筑水下砼前必 须进行二次清孔 孔内泥浆性能指标和孔底沉淀厚度符合要求后开始灌注水下砼 为保证 水下砼施工质量 首批砼数量必须经过认真计算 首批砼数量计算 钻孔桩所需首批砼数 量应能满足导管初次埋置深度 1 0m 的需要 可按下式计算 如图所示 图2 10 2 3 首批砼数量计算示意图 V d2 4 h1 D2 4 Hc Hc h2 h3 式中 V 首批砼所需数量 m3 d 导管内径 d 0 26m D 井孔直径 D 1 5m 或2 0m Hc 首批砼在孔内的高度 Hc 1 4m h2 导管初次埋置深度 m 取 h2 1 0m h3 导管底端至钻孔孔底距离 取 h3 0 4m h1 井孔砼面高度达到 Hc 时 导管内砼柱的高度 m 而 h1 wHw c 其中 Hw 孔内砼面以上水或泥浆深度 取孔深加上0 3m 岸上 或1m 水中 减去 Hc 1 4m w 孔内水或泥浆容重 设浇筑时泥浆比重1 1 w 11KN m3 c 砼的容重 取24KN m3 设孔深为61 7m 计算 h1 11 61 7 1 1 4 24 28 096m V d2 4 h1 D2 4 Hc 3 14 0 252 4 28 096 3 14 22 4 1 4 5 774 m3 由此 得此桩基灌注首批砼数量为5 774m3 各桩孔的孔深 浇筑时泥浆比重等都不尽一样 应根 据现场实测计算 首批砼灌注对于水下灌注桩来说至关重要 因而漏斗的大小必须充分考虑首批砼数量后制 作 首批砼灌注时 漏斗下端口须设球栓 以钻机吊住 砼装满漏斗后 钻机提起球栓 砼立即沉入孔底 排开泥浆及沉渣 迅速埋住导管下口 完成首批砼灌注 灌注水下砼时 要紧凑 连续进行 导管提升过程中 下管口在砼内的埋深控制在2 6m 水下砼灌注过 程中由专人经常测量孔内砼高度 及时调整导管埋深 并填写水下砼灌注记录 孔内砼灌 注至孔顶标高后 要求比设计桩顶标高高出1m 必须确认砼表面泥浆已经完全排出后方 可终止灌注 4 钻孔灌注桩常见问题及处理方法 钻孔灌注桩施工过程中容易出现问题主要体现在导管进水 塞管 埋管 短桩 桩身夹泥 断桩等 其原因有 4 1导管进水 导管进水分初灌导管进水和中期导管进水 初灌导管进水是由于首批砼储量不足或导管下 口距孔底距离过大 砼下落不能埋置导管 造成泥水从导管底口进入 处理方法是 立即 将导管提出 并将散落在孔底的砼拌和物用泥石泵吸出 不得已时需将钢筋笼提出采取复 钻清孔 然后重新下放钢筋笼 导管并投入足够储量的首批砼或改正操作工艺 重新灌注 中期导管进水是由于导管接头不严 接头间橡皮垫被导管高压气挤开 或焊缝开裂 水从 接头或焊缝中流入 或导管提升过猛 或测深出错 导管底口超出原砼面 发生中期导管 进水 处理方法 拔换原管重新下新管 在操作时必须用潜水泵将新管内的泥水抽干 才 可继续灌注砼 同时为防止抽水后导管外的泥水穿透原灌砼从导管底翻入 导管插入砼应 有足够的深度 一般宜大于2m 由于潜水泵不可能将导管内的水全部抽干 续灌的砼配合 比应增加水泥量 提高稠度后灌入新导管内 灌入前将导管进行小幅度抖动或挂振捣器予 以振动片刻 使原砼损失的流动性得以弥补 后面灌注的砼可恢复正常的配合比 4 2塞管 塞管分初灌导管堵塞和中期导管堵塞 初期塞管多因隔水栓卡管 有时也可能由于砼本身 原因 如坍落度过小 流动性差 夹有大粒径石块 拌和不均匀而造成堵管 处理办法 可采用长杆冲捣管内砼 或提升迅速下落振冲 或在导管上安装附着式振捣器 如仍不能 下落时 则需将导管连同其内的砼提出钻孔 进行清理修整 注意切勿使导管内的砼落入 井孔 然后重新吊装导管 重新灌注 中期塞管是由于灌注时间已久 孔内砼已经初凝 导管内又堵塞了砼 处理方法 将导管 拔出 重新安设钻机 用较小钻头将钢筋笼以内的砼钻挖吸出 用钻架将钢筋骨架拔出 然后回填重新钻孔成桩 4 3埋管 灌注过程中导管提升不动 或灌注后导管拔不出 统称埋管 造成此类现象的原因是 导 管埋入砼过深 或导管内外砼已初凝使导管与砼间摩擦力过大 或因提管过猛将导管拉断 处理方法 若埋管事故已发生 初时可用链滑车 千斤顶试拔 如果仍拔不出 可插入一 直径稍小的护筒至已灌砼中 用吸泥机吸出砼表面泥渣 派潜水工下至砼表面 在水下将 导管齐砼面切断 重新下导管灌注 4 4短桩 灌注将近结束时 浆渣过稠 用测深锤探测难于判断浆渣或砼面 或由于测深锤太轻 沉 不到砼表面 发生误测 以致拨出导管终止灌注而造成短头桩事故 还有些是灌注砼时 发生孔壁坍塌 未被发现 测深锤或测深仪探头达不到砼表面 这样情况最危险 有时会 灌短数米 处理方法 用高压水将泥渣和松软层冲松 再用吸泥机将砼表面的泥浆沉渣吸 除干净 重新下导管灌注水下砼 或按接桩处理 4 5桩身夹泥断桩 由于拔管速度太快导致导管埋深不够 或塌孔造成 或因机械原因停灌时间太长 砼初凝 后无法再灌注 处理方法 根据具体情况而定 一般采用压浆法 钻心取样至