藤条河特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: 藤条河特大桥；钻孔灌柱桩;施工工艺;质量控制
　　前言
　　随着公路事业的发展，在桥梁建设中，作为工程基础，钻孔灌注桩由于具有适应各种地质条件及施工操作简易等优点而被应用得相当普遍。但是，由于其施工工艺环节多且都在水下进行不易直观检测，任何环节出现问题便都会有质量事故发生，同时造成工期延误甚至还会带来不良的社会影响。因此，施工过程中需要施工人员具有认真的工作态度、良好的技术水平和丰富的临场处理能力。尤其在桥梁建设中，桩基位置可选择变化余地不大，更需要加强施工管理，搞好成桩质量。
　　1工程概况
　　云南省红河州藤条河特大桥：全长636.16米，采用6联（4×30＋4×30＋4×30＋3×30＋3×30＋3×30）的桥面连续结构，孔跨布置为21×30米。桥墩采用柱式圆形墩与方墩相结合，桩基础。共64根桩基础，其中桩径为200cm有14根，桩径160cm有8根，桩径180cm有44根；墩径为180cm有14根，570cm×260cm方桩11根，最高墩柱56.7米。T梁84片。桥台采用桩柱式桥台，基础为桩基础，4根桩径为160cm。护栏采用C25混凝土；盖梁、墩柱、系梁、承台、桩基础等采用C30混凝土；墩身、墩帽等采用C40混凝土；预制梁、桥面铺装等采用C45混凝土。桥面铺装采用10cm厚沥青混凝土+防水层+10cm厚C45混凝土现浇层。 桥台处采用80型伸缩缝，墩顶采用160型伸缩缝。支座采用板式橡胶支座。根据旋挖钻机的技术特性和钻孔灌注桩基础的技术要求及施工要求，藤条河特大桥旋挖钻机施工工艺如下。
　　2藤条河特大桥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。此两种方法操作简便快捷,精度较高(均在千分之几以内) ,可及时发现并纠正垂直偏差(规范要求控制在1%以内)。
　　(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。判别的主要依据: ①依据工程地质勘察报告;②依据冲出泥渣颜色、岩粒特性进行判别; ③依据工程钻进记录(钻进速度)进行判别; ④有设备条件的情况下在以上三点的基础上用超前钻抽取岩样,可直观地判别岩层。
　　(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。方法是:用吊锤吊至孔底,轻触沉磅面,并记录深度;再牵绳使吊锤抖击孔底沉磅,使其液化,直至坚硬岩面(或其它坚硬土层) ,再次记录深度。2次记录深度的差值即为沉渣厚度。当沉渣厚度较小时,可通过吊锤感触到孔底坚硬洁爽的状况。
　　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。下放过程中,应选派经验丰富、技术熟练的人员进行操作,随时调整笼子的位置,使笼中心与桩中心保持一致。
　　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 藤条河特大桥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
　　藤条河特大桥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。可以通过反循环辅以震动筛过滤清渣。工程实践表明,反循环的排渣效果较正循环的理想。同时,要注意灌注钻孔桩芯混凝土的开塞方法。开塞时的第一斗混凝土要有充足的混凝土量以满足将导管埋入混凝土内1 m以上。此后需连续不断的灌入混凝土。经现场经验证明,砍球法开塞法开塞效果较好。
　　(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。
　　4结束语
　　在公路桥梁的建设中,钻孔灌注桩已经被广泛应用,其具有施工速度快、占地少等特点,整个施工工艺流程包含多项内容,涉及工种较多,技术含量高,影响因素也较多。在施工过程中容易出现诸多质量问题,要加强施工准备、造孔、灌注混凝土等环节的质量控制。工程实践表明采用旋挖钻机施工桥梁钻孔灌注桩基础具有移动方便、定位准确、机动性强、适应范围广、自动化程度高、易于质量控制、施工振动小、噪声低、进度快、效率高、造价低、施工现场环保等优点，完全可以在公路桥梁工程中推广使用。
　　
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