某大桥钻孔灌注桩施工工艺与质量控制
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摘 要：在公路桥梁工程中,钻孔灌注桩的施工工序比较多,质量控制则显得尤为重要。本文论述了钻孔灌注桩的施工准备、造孔、灌注水下混凝土等施工工序的流程和工艺要求,并提出钻孔灌注桩工程施工的质量控制措施。
关键词：钻孔灌柱桩；施工工艺；质量控制
1、工程概况
元双公路第五合同段，K36+156桥为8孔29m预应力T形结构连续梁桥，桥长242.08m，本桥立面位于i1=-4%,i2=-2.5%的凹曲线坡上，平面位于直线上。本桥共计两联，全桥在0号台及8号台处设FD80型伸缩缝各一道，4号墩处设160型伸缩缝一道。本桥桥墩1、2、3、7号墩均为等截面矩形实体墩，4、5、6号墩为变截面空心墩，其中1号墩8.6m,2号墩22.3m，3号墩32.6m，4号墩46.8m，5号墩59.4m，6号墩58.9m，7号墩34m，1-7号墩下部均设置承台及1.7米钻孔灌注桩群桩基础，最长桩长达28米。
2公路桥梁钻孔灌注桩施工工艺
钻孔灌注桩施工按工艺分为成孔及清孔、钢筋笼制作及
安装、混凝土搅拌及浇筑三大工序。
2.1成孔及清孔
(1)测量定位
清理施工场地后,应复测甲方提供的基线和基点,确定无误后,再根据基线和基点放出具体桩位,桩位测放顺序按施工顺序进行, 桩位应用混凝土固定好, 桩中心线偏差<10 mm,并做好测量记录。挖埋护筒前应将桩中心线引到钢轨上,并做好标记,以便校对中心。
(2)垂直度控制
平整场地后,枕木应铺设平稳牢固,钻机就位时,调好钻机的水平,并使钻机的天车、钻孔中心、桩位三点一线。在钻进过程中,宜每钻进2～4m用带垂直度测量仪的靠尺测1次钻杆垂直度,也可用水平尺测钻机卡盘水平,测量时应注意在相互垂直的两个方向各测1次。
(3)钻孔深度
一般用带吊锤的测绳测量。测绳使用前应对其检查校测。对大直径桩应注意测量位置,应以桩边深度为控制深度。如在钻孔圆心附近测量时,应视钻头直径大小加深几十厘米控制,保证桩全断面长度。如何在现场正确判别设计要求的持力土(岩)层的深度,成为控制桩端入岩(土)深度的关键。工程前几根桩(含试桩)宜由设计、勘测、监理、施工单位技术人员到场共同确定判别标准。
（4）清孔
沉渣厚度是影响桩基(特别是端承桩)承载力的重要因素。工程中一般要2次清孔,即终孔后第1次洁孔,吊放钢筋后第2次清孔。①循环方式的选择桩端持力层为粉砂层时,宜采用正循环清孔,因为反循环清孔排渣速度较高,较大的抽吸作用反使桩端附近的粉砂层应力松弛,使桩端阻力降低;桩端持力层为碎石、卵砾石层、岩层时,应选用反循环清孔。②泥浆密度的控制清孔时泥浆应不断置换,在保证不塌孔的前提下,尽量降低泥浆的密度、粘度。清孔时泥浆密度宜为1. 15～1. 2。沉渣厚度清孔后沉渣厚度的测量方法,有吊锤测量、超声波、电阻检测等,其中简便常用的是吊锤测量法。
2. 2钢筋笼制作与安装
钢筋笼制作与吊装技术应按《公路桥涵施工技术规范》办理。桩的钢筋骨架允许偏差应符合表1的规定。
除按规范进行材料、制作、焊接等检查外,应注意以下质量控制点。
(1)钢筋笼下端宜焊加劲环,主筋不宜伸出,防止被导管钩住。较大直径的桩,钢筋笼下端主筋可向内弯起,以防安装过程中钢筋笼碰坏钻孔壁,但其内径应大于导管接头处外径100 mm以上。
(2)钢筋笼安放时应对准孔位,尽量减少碰撞孔壁。钢筋笼安放至设计标高位置后,应立即用环将钢筋笼固定在钢轨上,防止上浮。在保证钢筋笼的焊接质量,成笼圆直的情况下进行钢筋笼的下放。在下放过程之前,应准确计算钢筋笼的置放位置,并保证伸进承台部分的钢筋长度,为了保证中心的一致性及保证钢筋笼的混凝土保护层的厚度,沿钢筋笼纵向还应设置混凝土保护层垫块。
2. 3泥浆性能指标的控制
制备泥浆是旋挖钻机能否成孔的关键，也是影响钻孔进度和桩基混凝土质量的关键。泥浆过稀时不能浮渣而影响钻进，泥浆过稠时附在孔壁和钢筋骨架上会影响桩基混凝土质量。泥浆用膨润土（或黏土）、聚丙烯酰胺、烧碱和水等材料配制而成。根据工程实践，制备泥浆的性能指标可按表2控制。
除混凝土配合比应满足水下浇筑要求,砂、石、水泥材料检测、混凝土搅拌按GB502004 - 2002进行控制以外,本工序要求质量控制点如下。
(1)检查成孔质量合格后尽快浇筑混凝土。若因某种原因造成间隔过长,应重新清孔并测沉渣厚度,合格的方可浇筑混凝土。
(2)首盘混凝土应有足够的储备量,使导管一次性埋入混凝土0.8 m以下。
(3)导管的提升应由专人控制并记录。导管应埋入混凝土下2～6 m,严禁导管提出混凝土,一旦因意外情况发生堵管或导管露出混凝土面,应提出导管清洗后重新加隔水阀插入混凝土面以下浇注,或记录在案,事后进行补强处理。
3 公路桥梁钻孔灌注桩质量控制
3.1控制依据
(1)设计图纸及技术要求; (2)《建筑桩基技术规范》( JGJ94 - 94 ) ; ( 3 )《灌注桩基础技术规程》( YSJ212―92YBJ42―92) ; (4)《地基与基础工程施工及验收规范》(GBJ202- 83) 。当某一技术指标在上述各文件中不一致时,应优先考虑合同文件的规定,确定其中一种作为工程的执行标准。
3.2控制目标
公路桥梁钻孔灌注桩质量控制必须达到: (1)成桩过程各项指标,包括桩位、桩长、桩径、孔底沉渣、终孔垂直度及成桩材料质量等能满足设计要求; (2)混凝土试块强度满足设计要求; (3)桩身完整,连续性好,无夹泥、断桩等缺陷; ( 4)桩承载力达到设计要求并满足规范规定的验收指标。
3.3施工过程质量监控
钻孔灌注桩的施工钻孔和灌注混凝土是互相联接一次性完成的,是关系施工能否成功的关键阶段。通过钻孔灌注桩的施工工艺流程分析,可以看出,影响钻孔灌注桩成桩质量的主要环节是泥浆质量、桩径及直度控制、孔底沉渣、钢筋笼上浮、混凝土浇筑等,这些主要环节便是质量控制的要点。
(1)泥浆的主要作用是护壁和携渣,钻头将孔内土体切削成土渣,通过泥浆循环将其带出孔外。因而泥浆质量的控制尤为重要。泥浆质量的主要性能指标有:密度、粘度、含水率等。
(2)钻孔灌注桩直径也是灌注桩施工质量的关键环节之一,必须采取有力措施防止缩径和扩径。在具体操作中,应根据不同的地层情况,选择不同的钻具和操作工艺。钻孔垂直度的偏差应≤1%。在钻孔过程中,应经常检查钻杆的垂直度,始终保持钻杆垂直钻进。
(3)孔底沉渣是影响钻孔灌注桩施工质量和重要因素,施工规范对孔底沉渣厚度也做了严格规定。因此在施工时必须按照施工程序,加强管理,在施工技术上采取切实措施,避免沉渣起标。
(4)钢筋笼上浮控制。引起钢筋笼上浮的主要原因有是,钢筋笼固定不牢或提升导管不当,将钢筋笼钩起;混凝土面到达钢筋笼底面时,导管埋深过浅,灌注过快或混凝土面超过钢筋笼底一定高度时,导管埋深过大;混凝土离析、坍落度损失大。
(5)混凝土的配制要严格控制计量工作,使其达到设计强度所要求的配制比例关系。浇筑时,要保证足够的混凝土初灌量,确保埋管深度≥1. 0 m,做好混凝土灌注高度的测定工作,适时提升和拆卸导管,防止断桩。在整个施工过程中要做好如下质量控制措施: ①在钢筋笼上加压重物或加焊数根较粗钢筋固定在顶部施工平台上; ②用细钢筋在钢筋笼上加焊防浮倒刺; ③当混凝土上升至钢筋笼底部附近时,小步提升导管以保持较小的埋置深度,并适当放缓混凝土的灌注速度; ④严格成孔工艺,清孔彻底,采用正确的水下混凝土灌注工艺,使钻渣、泥浆被顶起至桩顶并能顺利排出; ⑤灌注的桩顶高程应高出设计高程0. 5～0. 8 m; ⑥混凝土灌注过程中,保证导管埋深在规范规定的范围内。
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