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摘要:笔者结合实际工作经验,简单介绍了桥梁水下钻孔灌注桩的施工程序，并就施工过程中的问题提出了防治措施。
关键词: 钻孔灌注桩 施工 检测 防治措施
Abstract: based on the actual work experience, introduced the underwater cast-in-situ piles construction of bridge program, and problems during the process of construction, the paper put forward the countermeasures.
Keywords: bored pile construction test prevention and control measures
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
1前言
钻孔灌注桩施工技术复杂，且多是在水下及地下进行，每一道工序的疏忽均会直接影响桩基质量。为避免出现质量事故，应对钻孔灌注桩施工过程进行严格的质量控制，不仅可保证施工质量，而且能节约工程投资，保持施工进度，缩短工期的延误。
2放线定位
放线定位是桩基施工最基本也是最关键的工序,定位后要根据钻机的特点选择合适的位置在不影响成孔的前提下进行拴桩。拴桩采用十字交叉法并及时检查、补桩和复测。
3埋设护筒
护筒是固定桩位及防止孔口土坍塌，同时隔离孔内孔外表层水,使孔内水位保持高出地下水位,以稳固孔壁。护筒埋设时周边回填土一定要充分夯实。回填材料选用不透水的黏性土;护筒埋置深度为2 m~4 m,顶部高于地面0.3 m。施工中常见护筒外壁冒水,严重的会引起地基下沉、护筒倾斜和移位,造成钻孔偏斜,甚至无法施工。主要是因为:埋设护筒的周围土不密实,或护筒水位差太大,或钻头起落时碰撞。防治措施:在埋筒时,坑底与四周应选用最佳含水量的黏土分层夯实。在护筒的适当高度开孔,使护筒内保持1.0 m~1.5 m的水头高度。钻头起落时,应防止碰撞护筒。发现护筒冒水时,应立即停止钻孔,用黏土在四周填实加固,若护筒严重下沉或移位时,则应重新安装护筒。
4桩基成孔
1)塌孔:钻进过程中,如发现护筒内水面和排出的泥浆中不断出现气泡、泥浆突然漏失、护筒内的水位突然下降或成孔后孔壁不同程度塌落则表示有孔壁塌陷迹象。主要原因是由于土质较松散,泥浆护壁不好;护筒埋设不够牢固,护筒内亏水;钻头的转速过快、空转时间过长;或成孔后待灌混凝土时间或灌注时间过长。解决方法:在松散塌土层中适当埋深护筒,密实回填土;使用优质泥浆;升高护筒,终孔后补给泥浆,保持要求的水头高度;保证钢筋笼制作质量,防止变形;吊放时,要对准孔位,吊直扶稳,缓缓下沉,防止碰撞孔壁;成孔后,待灌时间一般不应超过3 h,并应尽可能加快灌注速度,缩短灌注时间。
2)缩颈。缩颈即孔径小于设计孔径。造成原因:塑性土膨胀。如出现缩颈,采用上下反复扫孔的办法,以扩大孔径。
5钢筋笼施工
1)钢筋笼下孔:在实际施工中,常用钻机塔架和吊车吊装。钢筋骨架分段吊装,按规范要求焊接入孔,分段长度可视桩长、钻机塔高或吊车起吊长度而定。钢筋骨架每隔2 m设置加强箍筋一道,在加强箍筋外侧设置控制保护层厚度的钢筋,并预埋检测桩钢管。钢筋骨架要求及时、准确吊装和焊接,使钢筋骨架就位并予以牢固定位。如果是摩擦桩的钢筋骨架,放置不到底时,可用4根Φ22钢筋焊接加长在主筋上,再用4条枕木或钢管悬挂并予以牢固定位。在钢筋笼下孔时, 由于孔径不够大、孔内缩颈、成孔倾斜或钢筋笼上所绑扎的混凝土垫块太大而引起钢筋笼在下孔过程中碰刮或挤压孔壁导致出现下孔受阻或缓慢。防治措施:在成孔过程中严格控制桩孔的内径,满足设计桩径要求。
2)钢筋骨架上浮现象:基本上是摩擦桩的钢筋骨架上浮,因为设计时钢筋骨架没有放到孔底,所以在钢筋骨架底节吊装入孔时,最好在底部焊接4根各长4 m的主筋,并用一个加强箍筋相连,这样混凝土面接近该加长段时,不会上托钢筋骨架,并且该加长段被混凝土埋置后,也增加混凝土对钢筋骨架的握裹力。这种办法能有效解决钢筋骨架上浮问题。
6灌注水下混凝土
6.1水下混凝土的配合比
水下混凝土的配合比,应根据理论计算和对材料进行试验来确定。混凝土的试验强度应比设计强度高10%~15%,应有良好的和易性,其坍落度宜为18 cm~20 cm,其含砂率宜为40%~45%,水灰比宜为0.5~0.6。粗骨料优先选用砾石。
6.2进料机具及方法
1)输送泵:水下混凝土采用的方法有多种,常见的是用混凝土输送泵进料灌注,这种方法在高速、一级公路桥梁施工中被广泛应用。2)导管:导管分节长度应便于拆装和搬运,并小于导管提升设备的提升高度,要求焊縫质量保证、尺寸准确。导管吊装前应试拼,接口连接严密、牢固,吊装时导管应位于井孔中央,并应在灌注混凝土前进行升降试验。导管上口至护筒顶的距离为2.5 m~3.0 m,导管下口至孔底的距离为30 cm,以此来确定导管的总长度。3)漏斗:漏斗的体积要根据首次混凝土数量经计算确定。
6.3检测
灌注水下混凝土前,应检查测绳和测锤、搅拌机和钻机的各个部位以及供电情况(备75 kW以上的发电机一台);混凝土拌合用料的数量和质量,人员配备到位情况及场地布置情况。灌注前,应探测孔底沉淀层厚度、泥浆比重,如大于规定,须再次清孔。清孔时,钻头提高孔底10 cm~20 cm,保持慢速空转,维持循环清孔时间不少于30 min。采用性能较好的泥浆,控制泥浆的比重和粘度,不要用清水进行置换。加快对接钢筋笼速度,减少空孔时间,从而减少沉渣。开始灌注混凝土时,导管底部至孔底的距离30 mm~40 mm宜为,应有足够的混凝土储备量,使导管一次埋入混凝土面以下1.0 m以上,以利用混凝土的巨大冲击力溅除孔底沉渣,达到清除孔底沉渣的目的。
6.4灌注
1)隔水栓:在漏斗口下导管内设置隔水栓时存储第一批混凝土,待漏斗和储料斗及导管内混凝土储量够时,方可开启隔水栓,使第一批混凝土在最短的时间内一次降到管底,隔水栓还能在开始灌注时防止水泥浆与混凝土接触。常用的隔水栓是砂球。2)剪球:灌注前,将砂球置于孔内水面以上0.3 m左右导管内,用铁丝悬吊固定,待有足够混凝土存量后,剪断吊绳,球和混凝土将管内泥浆水压走而落入管底。混凝土落下后,导管内有一定长度没有混凝土,含有空气,后续混凝土要徐徐灌入,不可整斗地灌入漏斗和导管,以免在导管内形成高压气囊,挤出管节间的橡胶垫,而使导管漏水。3)导管埋深控制:灌注混凝土时,导管埋入混凝土的深度,一般控制在2 m~4 m较好。灌注过程中,应观察管内混凝土下降和孔内水的升降情况。必须每灌注2m3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,确保桩身混凝土的充盈系数必须大于10。按出料盘数计算灌注混凝土的高度,准确算出埋管深度。4)拆管:当导管提升一定程度,可以拆除时,动作要快,一般不超过15 min,要防止螺栓橡胶垫和机具掉入孔内,并注意安全。5)桩长不符合要求:指桩长大于或小于原设计桩长的现象。原因分析:计算的设计标高有误差;临时测量的混凝土面深度不准;末次混凝土灌注量不合理。
防治措施:当同一场地有几种不同桩长时,应分别计算设计标高并画出桩位设计标高示意图;为了准确控制钻孔深度,应在桩架或桩管上作出控制深度的标尺;灌注前应准确丈量钻孔深度和孔底沉渣厚度;灌注过程中,要随时记录导管长度和已灌注的混凝土数量,校核混凝土面高度是否同计算的高度相符。
7结语
钻孔灌注桩是地下隐蔽工程，施工时必须严格把好每道关键工序，及时进行质量控制和检测，以免存留隐患。
关键词: 钻孔灌注桩 施工 检测 防治措施
Abstract: based on the actual work experience, introduced the underwater cast-in-situ piles construction of bridge program, and problems during the process of construction, the paper put forward the countermeasures.
Keywords: bored pile construction test prevention and control measures
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
1前言
钻孔灌注桩施工技术复杂，且多是在水下及地下进行，每一道工序的疏忽均会直接影响桩基质量。为避免出现质量事故，应对钻孔灌注桩施工过程进行严格的质量控制，不仅可保证施工质量，而且能节约工程投资，保持施工进度，缩短工期的延误。
2放线定位
放线定位是桩基施工最基本也是最关键的工序,定位后要根据钻机的特点选择合适的位置在不影响成孔的前提下进行拴桩。拴桩采用十字交叉法并及时检查、补桩和复测。
3埋设护筒
护筒是固定桩位及防止孔口土坍塌，同时隔离孔内孔外表层水,使孔内水位保持高出地下水位,以稳固孔壁。护筒埋设时周边回填土一定要充分夯实。回填材料选用不透水的黏性土;护筒埋置深度为2 m~4 m,顶部高于地面0.3 m。施工中常见护筒外壁冒水,严重的会引起地基下沉、护筒倾斜和移位,造成钻孔偏斜,甚至无法施工。主要是因为:埋设护筒的周围土不密实,或护筒水位差太大,或钻头起落时碰撞。防治措施:在埋筒时,坑底与四周应选用最佳含水量的黏土分层夯实。在护筒的适当高度开孔,使护筒内保持1.0 m~1.5 m的水头高度。钻头起落时,应防止碰撞护筒。发现护筒冒水时,应立即停止钻孔,用黏土在四周填实加固,若护筒严重下沉或移位时,则应重新安装护筒。
4桩基成孔
1)塌孔:钻进过程中,如发现护筒内水面和排出的泥浆中不断出现气泡、泥浆突然漏失、护筒内的水位突然下降或成孔后孔壁不同程度塌落则表示有孔壁塌陷迹象。主要原因是由于土质较松散,泥浆护壁不好;护筒埋设不够牢固,护筒内亏水;钻头的转速过快、空转时间过长;或成孔后待灌混凝土时间或灌注时间过长。解决方法:在松散塌土层中适当埋深护筒,密实回填土;使用优质泥浆;升高护筒,终孔后补给泥浆,保持要求的水头高度;保证钢筋笼制作质量,防止变形;吊放时,要对准孔位,吊直扶稳,缓缓下沉,防止碰撞孔壁;成孔后,待灌时间一般不应超过3 h,并应尽可能加快灌注速度,缩短灌注时间。
2)缩颈。缩颈即孔径小于设计孔径。造成原因:塑性土膨胀。如出现缩颈,采用上下反复扫孔的办法,以扩大孔径。
5钢筋笼施工
1)钢筋笼下孔:在实际施工中,常用钻机塔架和吊车吊装。钢筋骨架分段吊装,按规范要求焊接入孔,分段长度可视桩长、钻机塔高或吊车起吊长度而定。钢筋骨架每隔2 m设置加强箍筋一道,在加强箍筋外侧设置控制保护层厚度的钢筋,并预埋检测桩钢管。钢筋骨架要求及时、准确吊装和焊接,使钢筋骨架就位并予以牢固定位。如果是摩擦桩的钢筋骨架,放置不到底时,可用4根Φ22钢筋焊接加长在主筋上,再用4条枕木或钢管悬挂并予以牢固定位。在钢筋笼下孔时, 由于孔径不够大、孔内缩颈、成孔倾斜或钢筋笼上所绑扎的混凝土垫块太大而引起钢筋笼在下孔过程中碰刮或挤压孔壁导致出现下孔受阻或缓慢。防治措施:在成孔过程中严格控制桩孔的内径,满足设计桩径要求。
2)钢筋骨架上浮现象:基本上是摩擦桩的钢筋骨架上浮,因为设计时钢筋骨架没有放到孔底,所以在钢筋骨架底节吊装入孔时,最好在底部焊接4根各长4 m的主筋,并用一个加强箍筋相连,这样混凝土面接近该加长段时,不会上托钢筋骨架,并且该加长段被混凝土埋置后,也增加混凝土对钢筋骨架的握裹力。这种办法能有效解决钢筋骨架上浮问题。
6灌注水下混凝土
6.1水下混凝土的配合比
水下混凝土的配合比,应根据理论计算和对材料进行试验来确定。混凝土的试验强度应比设计强度高10%~15%,应有良好的和易性,其坍落度宜为18 cm~20 cm,其含砂率宜为40%~45%,水灰比宜为0.5~0.6。粗骨料优先选用砾石。
6.2进料机具及方法
1)输送泵:水下混凝土采用的方法有多种,常见的是用混凝土输送泵进料灌注,这种方法在高速、一级公路桥梁施工中被广泛应用。2)导管:导管分节长度应便于拆装和搬运,并小于导管提升设备的提升高度,要求焊縫质量保证、尺寸准确。导管吊装前应试拼,接口连接严密、牢固,吊装时导管应位于井孔中央,并应在灌注混凝土前进行升降试验。导管上口至护筒顶的距离为2.5 m~3.0 m,导管下口至孔底的距离为30 cm,以此来确定导管的总长度。3)漏斗:漏斗的体积要根据首次混凝土数量经计算确定。
6.3检测
灌注水下混凝土前,应检查测绳和测锤、搅拌机和钻机的各个部位以及供电情况(备75 kW以上的发电机一台);混凝土拌合用料的数量和质量,人员配备到位情况及场地布置情况。灌注前,应探测孔底沉淀层厚度、泥浆比重,如大于规定,须再次清孔。清孔时,钻头提高孔底10 cm~20 cm,保持慢速空转,维持循环清孔时间不少于30 min。采用性能较好的泥浆,控制泥浆的比重和粘度,不要用清水进行置换。加快对接钢筋笼速度,减少空孔时间,从而减少沉渣。开始灌注混凝土时,导管底部至孔底的距离30 mm~40 mm宜为,应有足够的混凝土储备量,使导管一次埋入混凝土面以下1.0 m以上,以利用混凝土的巨大冲击力溅除孔底沉渣,达到清除孔底沉渣的目的。
6.4灌注
1)隔水栓:在漏斗口下导管内设置隔水栓时存储第一批混凝土,待漏斗和储料斗及导管内混凝土储量够时,方可开启隔水栓,使第一批混凝土在最短的时间内一次降到管底,隔水栓还能在开始灌注时防止水泥浆与混凝土接触。常用的隔水栓是砂球。2)剪球:灌注前,将砂球置于孔内水面以上0.3 m左右导管内,用铁丝悬吊固定,待有足够混凝土存量后,剪断吊绳,球和混凝土将管内泥浆水压走而落入管底。混凝土落下后,导管内有一定长度没有混凝土,含有空气,后续混凝土要徐徐灌入,不可整斗地灌入漏斗和导管,以免在导管内形成高压气囊,挤出管节间的橡胶垫,而使导管漏水。3)导管埋深控制:灌注混凝土时,导管埋入混凝土的深度,一般控制在2 m~4 m较好。灌注过程中,应观察管内混凝土下降和孔内水的升降情况。必须每灌注2m3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,确保桩身混凝土的充盈系数必须大于10。按出料盘数计算灌注混凝土的高度,准确算出埋管深度。4)拆管:当导管提升一定程度,可以拆除时,动作要快,一般不超过15 min,要防止螺栓橡胶垫和机具掉入孔内,并注意安全。5)桩长不符合要求:指桩长大于或小于原设计桩长的现象。原因分析:计算的设计标高有误差;临时测量的混凝土面深度不准;末次混凝土灌注量不合理。
防治措施:当同一场地有几种不同桩长时,应分别计算设计标高并画出桩位设计标高示意图;为了准确控制钻孔深度,应在桩架或桩管上作出控制深度的标尺;灌注前应准确丈量钻孔深度和孔底沉渣厚度;灌注过程中,要随时记录导管长度和已灌注的混凝土数量,校核混凝土面高度是否同计算的高度相符。
7结语
钻孔灌注桩是地下隐蔽工程，施工时必须严格把好每道关键工序，及时进行质量控制和检测，以免存留隐患。