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摘要:公路桥梁施工监理涉及面广,技术复杂性较高。文章对桥梁水下混凝土桩基础的质量监理要点进行了阐述,指出监理工程师必须全面详细地熟悉整个施工工艺流程,监督施工单位严格遵守和执行,以达到预期的质量控制目标。
关键词:桥梁工程;水下混凝土桩;监理要点
中图分类号:U445.55 文献标识码:A 文章编号:1000-8136(2010)27-0102-02
随着我国交通基础设施建设的快速发展,高等级公路作为关系国计民生、促进地区发展的重点项目正在全国掀起建设高潮。钻孔灌注桩是桩基础中常见的一种基础形式,具有抗震性好、承载力大、施工噪音小、可以解决特殊地基承载力等诸多优点。目前在国内公路桥梁基础工程领域中钻孔灌注桩基础已占据了重要地位,但由于灌注桩地下施工不可预见因素多,工程质量较难控制稍有不慎就可能出现孔底沉泥、缩颈、夹渣、断桩等质量缺陷,可能造成质量事故。因此,必须更加严格地监理其施工过程,才能保证工程质量。下面笔者结合监理实践,谈一些对灌注桩基础质量监理的体会和看法。
1泥浆护壁灌注桩成孔施工中施工与监理工作关键点
1.1坍孔
在成孔过程中或成孔后坍孔,产生的原因主要有:①提升、下落冲锤,掏渣和放钢筋骨架时碰撞孔壁;②护壁周围未用黏土封填紧密而漏水或护筒埋置太浅;③未及时向孔内加泥浆,孔内泥浆面低于孔外水位或泥浆密度不够。
预防措施及处理方法:提升下落冲锤,掏渣筒和放钢筋笼时保持垂直上下;护筒周围用黏土填封紧密;钻进中及时添加新鲜泥浆,使其高于孔外水位。
1.2钻孔偏斜
成孔后不直,出现较大的垂直偏差。产生的原因主要有:①桩架不稳,钻杆导架不垂直,钻机磨损部件松动,或钻杆弯曲,接头不直;②土层软弱不均;③钻机成孔遇较大孤石,钻进中钻头受阻所致。
施工及监理要充分注意:安装钻机时,要对导架进行水平及垂直度校正,检修钻孔设备,如钻杆弯曲应及时调换,遇软硬土层应控制进尺,低速钻进。偏斜过大时填入石子、黏土并重钻。
2钢筋笼制作施工及监理控制关键点
钢筋笼的制作应根据设计钢筋配置施工。为保证钢筋笼的几何尺寸和相对位置正确,钢筋加工应在较平整的场地进行。钢筋的焊接要规范,主筋的尺寸、大小及间距要准确,螺旋筋要整齐的焊接在主筋上,每2 m加一道加强箍。第一段钢筋笼放入孔中固定再吊装第二段钢筋笼就位,焊接主筋要合乎要求,直至将钢筋笼全部放入孔中。
(1)主要检查钢筋笼的制作质量、焊接质量、搭接长度。分段制作的钢筋笼的长度以钢筋的定长为宜,确实需要截断时,不宜短于6 m;连接时50%的钢筋接头应予错开焊接,且两钢筋轴心在一直线上。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。在夜间施工时要特别注意焊缝的饱满程度。
(2)为避免灌注导管挂笼及钢筋笼上浮,笼底钢筋略呈喇叭状。对非全长配筋的桩,钢筋笼顶标高低于地面时用吊筋将钢筋笼焊接牢固,防止下落,且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。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。
(3)钢筋笼的保护层最好是设置成混凝土滚轮,厚度为混凝土的保护层厚度,每隔2 m均匀布置4个,穿在箍筋上,这样既能保证混凝土保护层厚度,又能减少对孔壁的扰动。
3水下混凝土的浇注施工及监理控制关键点
首先要注意:第一罐混凝土的方量一定要能把导管埋深达1.5 m,也就是说灌料斗一定要够大,剪球后的第一灌料要能把导管埋深达1.5 m,以确保水下砼施工质量。混凝土浇注时要注意一气呵成,不得中断,并控制在4～6 h内浇完,以保证混凝土的均匀性,间歇时间一般应控制在15 min内,任何情况下都不得超过30 min。浇注时导管提升速度应与混凝土的上升速度相适应,始终保持导管在混凝土中的插入深度不小于1.5 m。在混凝土浇注过程中要随时用探锤测量混凝土面的实际标高,计算混凝土上升高度、导管上下与混凝土相对位置,统计混凝土浇注量,及时做好记录。混凝土浇筑一般比设计高度高0.5 m。
4水下砼施工与监理过程中应注意的问题
4.1缩颈
缩颈产生的原因:①在地下水位以下土体受扰动,混凝土强度尚低,把部分桩位挤成缩颈;②桩身间距过小,施工时受临桩挤压;③拔管速度过快,混凝土来不及下落,而被泥土填死。
施工与监理应控制关键点:施工时每次向桩管内尽量多装混凝土,借其自重清除桩身所受水压力,一般使管内砼高于地下水位1.0～1.5 m。
4.2断桩
断桩产生的原因:①桩下部遇软弱土层,桩成型后,还未达到初凝强度时,在软硬强度不同的两层土中振动下沉套管,由于振动对两层土的波速不一样,产生了剪切力把桩剪断;②拔管时速度太快,混凝土尚未流出套管,周围的土迅速回缩,形成断桩;③桩中心距过近,打临近桩时受挤压断桩。
施工及监理应控制关键点:采用跳打法施工,跳打应在相邻成型的桩达到设计强度的60%以上进行;认真控制拔管速度,一般以1.2～1.5 m/s为宜。
4.3桩身达不到设计标高
桩身达不到设计标高的产生原因:①遇到较大孤石;②实际持力层标高起伏较大,桩位达不到设计深度,笔者就曾遇到过这样的事例:一个桥台设计20根桩,其中超过一半桩未达到设计标高。使用旋转钻进,24 h仅能钻进不足10 cm,48 h钻进不到25 cm。最后请设计人员到现场确认终孔深度。
施工及监理控制关键点:加强勘测资料的可靠性;遇到此情况应及时请设计人员到现场,经验算确定终孔深度。
5混凝土浇筑的旁站监理
(1)由于灌注桩基础的特殊性,必须对混凝土灌注桩的混凝土浇筑进行全过程旁站监理。主要应检查施工单位现场质检人员、特殊工种人员到岗情况以及施工机械、建筑材料准备情况,执行施工方案情况以及混凝土的搅拌、配比和浇筑质量。
(2)对于导管的检查一定要进行水密承压和接头抗拉试验。
(3)混凝土应有较好的工作性,即流动性、粘聚性、保水性,只有这样才有良好的抗离析能力,才能真正保证桩身混凝土的质量。混凝土运至浇筑地点,应检查其均匀性和坍落度是否满足规范要求,混凝土不均匀会影响成桩的质量,混凝土坍落度宜为180～220 mm;若不符合应进行二次拌和。二次拌和后仍不符合要求,禁止使用。
(4)首批灌注混凝土的数量应能满足导管首次埋置深度(≥1.0 m)和填充导管底部的需要。首批混凝土下落后,混凝土应连续浇筑,没有特殊原因,不得长时间中断,防止坍孔情况发生。
(5)钢筋笼上浮的预防:为防止钢筋笼上浮,当导管口低于钢筋笼底部2～3 m,且混凝土表面在钢筋笼下1 m左右时,
应放慢混凝土的浇筑速度;当混凝土面上升至骨架底口4 m以上时,提升导管使其底口高于钢筋笼底部2 m以上,恢复正常的灌注速度。除上述方法外还应从钢筋笼自身加以考虑,将钢筋笼骨架中4根主筋伸长至桩底。实践证明,上述方法是行之有效的。
(6)灌注过程中要仔细核对混凝土方量和混凝土灌注高度,灌注的桩顶标高应比设计高出一定高度,一般混凝土应超灌0.5～1.0 m,以保证混凝土桩头质量。通过以上方法可有效避免短桩事故的发生。
(7)桩质量的好坏在很大程度上取决于混凝土的质量。现场监理人员必须及时督促施工单位做好混凝土浇筑记录和现场取样工作,预留足够的强度试块,并做好旁站监理记录和监理日记,保存旁站监理原始资料。
6结束语
综上所述,监理工程师必须全面详细地熟悉整个施工工艺流程,事先提出质量控制和检验标准,监督施工单位应严格遵守和执行,从而达到预期的质量控制目标,为桥梁上部结构的施工奠定良好的基础。
Discussion Bridge Submarine Concretes Pile Foundation
Construction Overseeing Work
Wen Lichuan
Abstract:The highway bridge construction overseeing affected area is broad, the technical complexity is high. The article has carried on the elaboration to the bridge submarine concretes pile foundation’s quality overseeing main point, pointed out that oversees engineer to the full detail familiar entire construction technical process, the surveillance Construction observe strictly and carry out, achieves the anticipated quality control goal.
Key words:bridge building; submarine concretes pile; overseeing main point
关键词:桥梁工程;水下混凝土桩;监理要点
中图分类号:U445.55 文献标识码:A 文章编号:1000-8136(2010)27-0102-02
随着我国交通基础设施建设的快速发展,高等级公路作为关系国计民生、促进地区发展的重点项目正在全国掀起建设高潮。钻孔灌注桩是桩基础中常见的一种基础形式,具有抗震性好、承载力大、施工噪音小、可以解决特殊地基承载力等诸多优点。目前在国内公路桥梁基础工程领域中钻孔灌注桩基础已占据了重要地位,但由于灌注桩地下施工不可预见因素多,工程质量较难控制稍有不慎就可能出现孔底沉泥、缩颈、夹渣、断桩等质量缺陷,可能造成质量事故。因此,必须更加严格地监理其施工过程,才能保证工程质量。下面笔者结合监理实践,谈一些对灌注桩基础质量监理的体会和看法。
1泥浆护壁灌注桩成孔施工中施工与监理工作关键点
1.1坍孔
在成孔过程中或成孔后坍孔,产生的原因主要有:①提升、下落冲锤,掏渣和放钢筋骨架时碰撞孔壁;②护壁周围未用黏土封填紧密而漏水或护筒埋置太浅;③未及时向孔内加泥浆,孔内泥浆面低于孔外水位或泥浆密度不够。
预防措施及处理方法:提升下落冲锤,掏渣筒和放钢筋笼时保持垂直上下;护筒周围用黏土填封紧密;钻进中及时添加新鲜泥浆,使其高于孔外水位。
1.2钻孔偏斜
成孔后不直,出现较大的垂直偏差。产生的原因主要有:①桩架不稳,钻杆导架不垂直,钻机磨损部件松动,或钻杆弯曲,接头不直;②土层软弱不均;③钻机成孔遇较大孤石,钻进中钻头受阻所致。
施工及监理要充分注意:安装钻机时,要对导架进行水平及垂直度校正,检修钻孔设备,如钻杆弯曲应及时调换,遇软硬土层应控制进尺,低速钻进。偏斜过大时填入石子、黏土并重钻。
2钢筋笼制作施工及监理控制关键点
钢筋笼的制作应根据设计钢筋配置施工。为保证钢筋笼的几何尺寸和相对位置正确,钢筋加工应在较平整的场地进行。钢筋的焊接要规范,主筋的尺寸、大小及间距要准确,螺旋筋要整齐的焊接在主筋上,每2 m加一道加强箍。第一段钢筋笼放入孔中固定再吊装第二段钢筋笼就位,焊接主筋要合乎要求,直至将钢筋笼全部放入孔中。
(1)主要检查钢筋笼的制作质量、焊接质量、搭接长度。分段制作的钢筋笼的长度以钢筋的定长为宜,确实需要截断时,不宜短于6 m;连接时50%的钢筋接头应予错开焊接,且两钢筋轴心在一直线上。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。在夜间施工时要特别注意焊缝的饱满程度。
(2)为避免灌注导管挂笼及钢筋笼上浮,笼底钢筋略呈喇叭状。对非全长配筋的桩,钢筋笼顶标高低于地面时用吊筋将钢筋笼焊接牢固,防止下落,且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。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。
(3)钢筋笼的保护层最好是设置成混凝土滚轮,厚度为混凝土的保护层厚度,每隔2 m均匀布置4个,穿在箍筋上,这样既能保证混凝土保护层厚度,又能减少对孔壁的扰动。
3水下混凝土的浇注施工及监理控制关键点
首先要注意:第一罐混凝土的方量一定要能把导管埋深达1.5 m,也就是说灌料斗一定要够大,剪球后的第一灌料要能把导管埋深达1.5 m,以确保水下砼施工质量。混凝土浇注时要注意一气呵成,不得中断,并控制在4～6 h内浇完,以保证混凝土的均匀性,间歇时间一般应控制在15 min内,任何情况下都不得超过30 min。浇注时导管提升速度应与混凝土的上升速度相适应,始终保持导管在混凝土中的插入深度不小于1.5 m。在混凝土浇注过程中要随时用探锤测量混凝土面的实际标高,计算混凝土上升高度、导管上下与混凝土相对位置,统计混凝土浇注量,及时做好记录。混凝土浇筑一般比设计高度高0.5 m。
4水下砼施工与监理过程中应注意的问题
4.1缩颈
缩颈产生的原因:①在地下水位以下土体受扰动,混凝土强度尚低,把部分桩位挤成缩颈;②桩身间距过小,施工时受临桩挤压;③拔管速度过快,混凝土来不及下落,而被泥土填死。
施工与监理应控制关键点:施工时每次向桩管内尽量多装混凝土,借其自重清除桩身所受水压力,一般使管内砼高于地下水位1.0～1.5 m。
4.2断桩
断桩产生的原因:①桩下部遇软弱土层,桩成型后,还未达到初凝强度时,在软硬强度不同的两层土中振动下沉套管,由于振动对两层土的波速不一样,产生了剪切力把桩剪断;②拔管时速度太快,混凝土尚未流出套管,周围的土迅速回缩,形成断桩;③桩中心距过近,打临近桩时受挤压断桩。
施工及监理应控制关键点:采用跳打法施工,跳打应在相邻成型的桩达到设计强度的60%以上进行;认真控制拔管速度,一般以1.2～1.5 m/s为宜。
4.3桩身达不到设计标高
桩身达不到设计标高的产生原因:①遇到较大孤石;②实际持力层标高起伏较大,桩位达不到设计深度,笔者就曾遇到过这样的事例:一个桥台设计20根桩,其中超过一半桩未达到设计标高。使用旋转钻进,24 h仅能钻进不足10 cm,48 h钻进不到25 cm。最后请设计人员到现场确认终孔深度。
施工及监理控制关键点:加强勘测资料的可靠性;遇到此情况应及时请设计人员到现场,经验算确定终孔深度。
5混凝土浇筑的旁站监理
(1)由于灌注桩基础的特殊性,必须对混凝土灌注桩的混凝土浇筑进行全过程旁站监理。主要应检查施工单位现场质检人员、特殊工种人员到岗情况以及施工机械、建筑材料准备情况,执行施工方案情况以及混凝土的搅拌、配比和浇筑质量。
(2)对于导管的检查一定要进行水密承压和接头抗拉试验。
(3)混凝土应有较好的工作性,即流动性、粘聚性、保水性,只有这样才有良好的抗离析能力,才能真正保证桩身混凝土的质量。混凝土运至浇筑地点,应检查其均匀性和坍落度是否满足规范要求,混凝土不均匀会影响成桩的质量,混凝土坍落度宜为180～220 mm;若不符合应进行二次拌和。二次拌和后仍不符合要求,禁止使用。
(4)首批灌注混凝土的数量应能满足导管首次埋置深度(≥1.0 m)和填充导管底部的需要。首批混凝土下落后,混凝土应连续浇筑,没有特殊原因,不得长时间中断,防止坍孔情况发生。
(5)钢筋笼上浮的预防:为防止钢筋笼上浮,当导管口低于钢筋笼底部2～3 m,且混凝土表面在钢筋笼下1 m左右时,
应放慢混凝土的浇筑速度;当混凝土面上升至骨架底口4 m以上时,提升导管使其底口高于钢筋笼底部2 m以上,恢复正常的灌注速度。除上述方法外还应从钢筋笼自身加以考虑,将钢筋笼骨架中4根主筋伸长至桩底。实践证明,上述方法是行之有效的。
(6)灌注过程中要仔细核对混凝土方量和混凝土灌注高度,灌注的桩顶标高应比设计高出一定高度,一般混凝土应超灌0.5～1.0 m,以保证混凝土桩头质量。通过以上方法可有效避免短桩事故的发生。
(7)桩质量的好坏在很大程度上取决于混凝土的质量。现场监理人员必须及时督促施工单位做好混凝土浇筑记录和现场取样工作,预留足够的强度试块,并做好旁站监理记录和监理日记,保存旁站监理原始资料。
6结束语
综上所述,监理工程师必须全面详细地熟悉整个施工工艺流程,事先提出质量控制和检验标准,监督施工单位应严格遵守和执行,从而达到预期的质量控制目标,为桥梁上部结构的施工奠定良好的基础。
Discussion Bridge Submarine Concretes Pile Foundation
Construction Overseeing Work
Wen Lichuan
Abstract:The highway bridge construction overseeing affected area is broad, the technical complexity is high. The article has carried on the elaboration to the bridge submarine concretes pile foundation’s quality overseeing main point, pointed out that oversees engineer to the full detail familiar entire construction technical process, the surveillance Construction observe strictly and carry out, achieves the anticipated quality control goal.
Key words:bridge building; submarine concretes pile; overseeing main point