桥梁钻孔灌注桩成桩工艺探讨

摘要:由于桥梁钻孔灌注桩属于隐蔽工程,成桩过程中间环节多,在施工过程中往往容易出现质量事故,对此,为了确保成桩质量,最大程度防止坍孔、断桩等质量事故的发生,本人结合自身多年参与桥梁施工的相关经验,详细地介绍了钻孔灌注桩在成桩过程中较常采取的一些质量保证措施,以供业内各位同行共同参考借鉴。

关键词:桥梁工程;钻孔灌注桩;成桩工艺;技术要求

一、概述

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。因此,要求基础施工队伍在施工技术措施上要落实,并加强施工质量管理,密切注意抓好施工过程中每一个环节的质量,力争将隐患消除在成桩之前。因此在施工前要认真熟悉设计图纸及有关施工、验收规范,核查地质和有关灌注桩方面的资料,对灌注桩在施工过程中可能会发生的一些问题进行分析后制订出施工质量标准、验收实施方案和每根桩的施工记录,以便有效地对桩基施工质量加以控制。

二、成孔质量控制

成孔是混凝土灌注桩施工中的一个重要部分,其质量如控制得不好,则可能会发生塌孔、缩径、桩孔偏斜及桩端达不到设计持力层要求等,还将直接影响桩身质量和造成桩承载力下降。因此,在成孔的施工技术和施工质量控制方面应着重做好以下几项工作。

确保桩身成孔垂直度。这是灌注桩顺利施工的一个重要条件,否则钢筋笼和导管将无法沉放。为了保证成孔垂直精度满足设计要求,应采取扩大桩机支承面积使桩机稳固,经常校核钻架及钻杆的垂直度等措施。

泥浆护壁技术。泥浆护壁是钻孔灌注桩施工技术关键之一。泥浆护壁的好坏直接关系到钻孔灌注桩的质量。泥浆护壁按土层的性质可以用原土造浆,即钻孔时直接注人清水使之与原位的粘土混合成护壁泥浆,也可用人工制备的泥浆。在砂层、砂夹层等易塌孔的土层中钻孔,应采用人工制备的特殊泥浆。

泥浆的作用是护壁、携砂、冷却钻头和润滑,其中护壁和携砂是主要的。注入干净泥浆的比重应控制在1.1左右,泥浆稠度过大会影响钻进速度,而泥浆过稀则不利于护壁和排渣。排出泥浆的比重应控制在1.2-1.4左右;当穿过砂夹卵石层或容易塌孔的土层时排出泥浆的比重可增大至1.3-1.5。泥浆除控制比重外,还应定期测定它的粘度。在不同的土层中钻孔,泥浆粘度要求是不同的,在混有砂土的淤泥层中,合适的泥浆粘度为20-23 Pa.s;在砂土中为23一45 Pa.s;在沙砾层中大于45 Pa.s。

确保桩位、桩顶标高和成孔深度。

在护筒定位后及时复核护筒的位置,严格控制护筒中心与桩位中心线偏差不大于50mm,并认真检查回填土是否密实,应保持护筒位置稳定,以防钻孔过程中发生漏浆的现象。在施工过程中自然地坪的标高会发生一些变化,为准确地控制钻孔深度,在桩架就位后及时复核底梁的水平和桩具的总长度并作好记录,以便在成孔后根据钻杆在钻机上的留出长度来校验成孔达到深度。

虽然钻杆到达的深度已反映了成孔深度,但是如在第一次清孔时泥浆比重控制不当,或在提钻具时碰撞了孔壁,就可能会发生坍孔、沉渣过厚等现象,这将给第二次清孔带来很大的困难,有的甚至通过第二次清孔也无法清除坍落的沉渣。因此,在提出钻具后用测绳复核成孔深度,如测绳的测深比钻杆的钻探小,就要重新下钻杆复钻并清孔。

为有效地防止塌孔、缩径及桩孔偏斜等现象,除了在复核钻具长度时注意检查钻杆是否弯曲外,还根据不同土层情况对比地质资料,随时调整钻进速度,并描绘出钻进成孔时间曲线。当钻进粉砂层进尺明显下降,在软粘土钻进最快200m/min左右,在细粉砂层钻进都是15m/min左右,两者进尺速度相差很大。钻头直径的大小将直接影响孔径的大小,在施工过程中要经常复核钻头直径,如发现其磨损超过10mm就要及时调换钻头。

清孔施工

清孔的主要目的是清除孔底沉渣,而孔底沉渣则是影响灌注桩承载能力的主要因素之一。清孔则是利用泥浆在流动时所具有的动能冲击桩孔底部的沉渣,使沉渣中的岩粒、砂粒等处于悬浮状态,再利用泥浆胶体的粘结力使悬浮着的沉渣随着泥浆的循环流动被带出桩孔,最终将桩孔内的沉渣尽量排除干净。清孔方法主要有换浆、抽浆、掏渣、空压机喷射和砂浆置换等。不论采用何种清孔方法,在清孔排渣时,必须注意保持孔内水头,防止坍孔。灌注桩成孔至设计标高,应充分利用钻杆在原位进行第一次清孔,直到孔口返浆比重持续小于1.10—1.20,清孔后孔底残留的沉渣厚度,对于支承桩不得大于l00mm,对于摩擦桩不得大于300mm。通常清孔分两次进行,既在钻孔结束后清孔一次,待钢筋笼、导管安放完毕后再清一次孔。第二次清孔后应马上进行水下混凝土的灌注工作,中间耽搁时间不宜过长。

钢筋笼制作质量和吊放

钢筋笼制作前首先要检查钢材的质保资料,检查合格后再按设计和施工规范要求验收钢筋的直径、长度、规格、数量和制作质量。在验收中还要特别注意钢筋笼吊环长度能否使钢筋准确地吊放在设计标高上,这是由于钢筋笼吊放后是暂时固定在钻架底梁上的,因此,吊环长度是根据底梁标高的变化而改变,所以应根据底梁标高逐根复核吊环长度,以确保钢筋的埋入标高满足设计要求。在钢筋笼吊放过程中,应逐节验收钢筋笼的连接焊缝质量,对质量不符合规范要求的焊缝、焊口则要进行补焊。同时,要注意钢筋笼能否顺利下放,沉放时不能碰撞孔壁;当吊放受阻时,不能加压强行下放,因为这将会造成坍孔、钢筋笼变形等现象,应停止吊放并寻找原因,如因钢筋笼没有垂直吊放而造成的,应提出后重新垂直吊放;如果是成孔偏斜而造成的,则要求进行复钻纠偏,并在重新验收成孔质量后再吊放钢筋笼。钢筋笼接长时要加快焊接时间,尽可能缩短沉放时间。

三、成桩质量控制

为确保成桩质量,要严格检查验收进场原材料的质保书(水泥出厂合格证、化验报告、砂石化验报告),对不合格的材料严禁用于混凝土灌注桩。

钻孔灌注水下混凝土的施工主要是采用导管灌注,混凝土的离析现象还会存在,因此,现场的配合比要随水泥品种、砂、石料规格及含水率的变化进行调整,为使每根桩的配合比都能正确无误,在混凝土搅拌前都要复核配合比并校验计量的准确性,严格计量和测试管理,并及时填入原始记录和制作试件。

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。因为混凝土搅拌时间不足会直接影响混凝土的强度,混凝土坍落采用18cm—20cm,并随时了解混凝土面的标高和导管的埋入深度。导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2m—4m,不宜大于5m和小于1m,严禁把导管底端提出混凝土面。当灌注至距桩顶标高8m—10m时,应及时将坍落度调小至12cm—16cm,以提高桩身上部混凝土的抗压强度。在施工过程中,要控制好灌注工艺和操作,抽动导管使混凝土面上升的力度要适中,保证有程序的拔管和连续灌注,升降的幅度不能过大,如大幅度抽拔导管则容易造成混凝土体冲刷孔壁,导致孔壁下坠或坍落,桩身夹泥。在灌注过程中必须每灌注2-3 m左右测一次混凝土面上升的高度,确定每段桩体的充盈系数。

结束语

综上所述,由于桥梁钻孔灌注桩的整个施工过程属于隐蔽工程,因此,其成桩过程往往存在着较多的不确定因素,但是,无论如何,若想对钻孔灌注桩的成桩质量进行有效控制,其关键还在于人。因此,本人认为,凡是从事桩基施工的现场管理人员必须要有一颗高度负责的心,从思想上提高警惕,从意识上加强管理,贯彻“以防为主”的质量方针,对桩基施工各个环节要充分重视并做到精心组织,只有这样桩基的成桩质量才能得到有效保证。

参考文献:

1、何斌; 对桥梁桩基耐久性问题的探讨 [J];公路交通技术; 2003年02期。

2、2008版最新桩基施工规范和桩基检测规范。