论桥梁钻孔灌注桩施工技术和质量控制
论桥梁钻孔灌注桩施工技术和质量控制
凌伟标
摘要：施工前应认真核查地质和有关灌注桩方面的资料,对灌注桩在钻孔施工过程中可能会出现的坍孔、缩孔、钻孔偏斜、钻头掉落和灌注水下砼时发生断桩、砼夹渣、不均匀等的质量弊病问题进行分析,并制定相应的预防和处理措施确保钻孔灌注桩的质量满足设计要求和使用功能。
关键词：桥梁； 钻孔； 灌注桩； 质量； 控制；
一、钻孔过程中容易出现的施工质量问题及对策
1、护筒冒水、钻孔漏浆
护筒外壁冒水,护筒刃脚或钻孔壁向孔外漏泥浆的现象称为护筒冒水、钻孔漏浆。一旦漏浆,护筒内承压水头高并得不到保障,易引发坍孔,也会造成护筒倾斜和位移,造成钻孔偏斜,严重的会引起周围地基下沉,甚至无法施工。
形成的原因:护筒埋设太浅,周围填土不密实,或护筒的接缝不严密,在护筒刃脚或其接缝处产生漏水；钻头起落时,碰撞护筒,造成漏水；钻孔中遇到透水性强或地下水流动的地层；护筒内外水位相差太大；
预防和处理措施:埋设护筒时,护筒四周土要分层夯实,土质量选择含水量适当的粘土。在旱地上埋设外护筒一般采用挖埋法。埋置深度以进入好土1m以上为宜,并在护筒周围对称地、均匀地回填最佳含水量的粘土(最好选用黄土)要分层回填夯实,以达到最佳密实度。在水中埋设外护筒可采用振动加压下沉法。护筒底一定要下沉至硬土1 m左右,否则易坍塌、穿孔。钻头起落时,要注意对中,避免碰撞护筒。有钻孔漏浆相应情况时,可增加护筒埋置深度,采取加大泥浆比重,倒入粘土慢速转动等措施,并适当降低护筒内的水头。施工中,严格控制好护筒内水位,一般情况下,以保持高于筒外施工水位1.5m为宜。水头过高易从护筒底脚处产生空孔现象,水头过低又会减弱井孔内的水压外渗护壁作用,甚至产生反渗现象。发现护筒刃脚冒水时,应立即停止钻孔,并用粘土在周围填实、加固。如护筒接缝漏水,可用潜水工下水进行作业堵塞。如护筒严重下沉或位移时,则应返工重新埋设护筒。钻孔孔壁漏水时,可倒入粘土或填入片石、碎软石土,以增强护壁。
2、扩孔和缩孔
扩孔是孔壁坍塌而造成的结果,若因孔内局部发生坍塌而扩孔,钻孔仍能达到设计深度则不必处理,只是混凝土灌注量大大增加。若因扩孔后继续坍塌影响钻进,则应按塌孔事故处理。产生孔径小于设计孔径现象称为缩孔。
缩孔形成的原因:钻锥焊补不及时,严重磨耗的钻锥往往钻出较设计桩径稍小的孔；或由于地层中有软塑土(俗称橡皮土),遇水膨胀后使孔径缩小。
预防和处理措施:经常检查钻具尺寸,及时修补磨损钻头、补焊或更换钻齿。有软塑土时,采用失水率小的优质泥浆护壁。成孔时,应加大泵量,加快成孔速度,在成孔一段时间内,孔壁形成泥皮,则孔壁不会渗水,亦不会引起膨胀。或在导正器外侧焊接一定数量的合金切片,在钻进或起钻时起到扫孔作用。发生缩孔时,可使用卷扬机吊住钻锥上下、左右反复扫孔的方法来扩大孔径,直至使发生缩孔部位达到设计孔径要求为止。
3、钻孔偏斜
产生钻孔偏斜的原因:钻机安装就位稳定性差,作业时钻机安装不稳或钻杆弯曲所致；地面软弱或软硬不均匀；土层呈斜状分布或土层中夹有大的孤石或其它硬物等情形。
预防和处理:先将场地夯实平整,轨道枕木宜均匀着地,安装钻机时要求转盘中心与钻架上起吊滑轮在同一轴线上。在不均匀地层中钻孔时,宜采用自重大、钻杆刚度大的钻机。进入不均匀地层、斜状岩层或碰到孤石时,应采用慢速档钻进。另外安装导正装置也是防止孔斜的简单有效的方法。钻孔偏斜时,可提起钻头,上下反复扫钻几次,以便削去硬土,如纠正无效,应于孔中局部回填粘土至偏孔处0.5m以上,重新钻进。
二、水下混凝土灌注过程中出现的施工质量问题及对策
1、卡管
卡管是水中灌注混凝土过程中,无法继续进行灌注的现象。形成卡管的原因:初灌时,隔水栓堵管；混凝土和易性、流动性差造成离析；混凝土中粗骨料粒径过大；各种机械故障引起混凝土浇筑不连续,在导管中停留时间过长而卡管；导管进水造成混凝土离析等。
防治措施:使用的隔水栓直径应与导管内径相配,同时具有良好的隔水性能,保证顺利排出。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。水下混凝土必须具备良好的和易性,配合比应通过实验室确定,坍落度宜为18-22 cm,粗骨料的最大粒径不得大于导管直径和钢筋笼主筋最小净距的1/4,且应小于40mm.为改善混凝土的和易性和缓凝,水下混凝土宜掺外加剂。为确保导管连接部位的密封性,导管使用前应做水密试验,进行水密试验的水压不应小于孔内水深的1.3倍的压力。在混凝土浇筑过程中,混凝土应缓缓倒入漏斗的导管,避免在导管内形成高压气塞。在施工过程中,应时刻监控机械设备,确保机械运转正常,避免机械事故的发生。
2、钢筋笼上浮
钢筋笼的位置高于设计位置的现象。
造成原因:钢筋笼放置初始位置过高,混凝土流动性过小,导管在混凝土中埋置深度过大钢筋笼被混凝土推顶上升；当混凝土灌至钢筋笼下,若此时提升导管,导管底端距离钢筋笼仅有1m左右时,由于浇筑的混凝土自导管流出后冲击力较大,推动了钢筋笼的上浮；由于混凝土灌注过钢筋笼且导管埋深较大时,其上层混凝土因浇注时间较长,已接近初凝,表面形成硬壳,混凝土与钢筋笼有一定的粘结力,若此时导管底端未及时提到钢筋笼底部以上,混凝土在导管流出后将以一定的速度向上顶升,同时也带动钢筋笼上升。
防治措施:钢筋笼初始位置应定位准确,并与孔口固定牢固；加快混凝土灌注速度,缩短灌注时间,或掺外加剂,防止混凝土顶层进入钢筋笼时流动性变小,混凝土接近笼时,控制导管埋深在1.5-2.0 m.灌注混凝土过程中,应随时掌握混凝土浇注的标高及导管埋深,当混凝土埋过钢筋笼底端2-3m时,应及时将导管提至钢筋笼底端以上。导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2-4m,不宜大于5 m和小于1m,严禁把导管提出混凝土面。当发生钢筋笼上浮时,应立即停止灌注混凝土,并准确计算导管埋深和已浇混凝土面的标高,提升导管后再进行浇注,上浮现象即可消失。
3、断桩
混凝土凝固后不连续,中间被冲洗液等疏松体及泥土填充形成间断桩。
造成原因:由于导管底端距孔底过远,混凝土被冲洗液稀释,使水灰比增大,造成混凝土不凝固,形成混凝土桩体与基岩之间被不凝固的混凝土填充；受地下水活动的影响或导管密封不良,冲洗液浸入混凝土水灰比增大,形成桩身中段出现混凝土不凝体；由于在浇注混凝土时,导管提升和起拔过多,露出混凝土面,或因停电、待料等原因造成夹渣,出现桩身中岩渣沉积成层,将混凝土桩上下分开的现象。
防治措施:成孔后,必须认真清孔,一般是采用冲洗液清孔,冲孔时间应根据孔内沉渣情况而定,冲孔后要及时灌注混凝土,避免孔底沉渣超过规范规定。灌注混凝土前认真进行孔径测量,准确算出全孔及首次混凝土灌注量。混凝土浇注过程中,应随时控制混凝土面的标高和导管的埋深,提升导管要准确可靠,并严格遵守操作规程。严格确定混凝土的配合比,混凝土应有良好的和易性和流动性,坍落度损失应满足灌注要求。灌注过程应连续、快速,准备灌注的混凝土要足量,在灌注混凝土过程中应避免停电、停水。确保导管的密封性,导管的拆卸长度应根据导管内外混凝土的上升高度而定,切勿起拔过多。
三、结语
综上所述,在钻孔灌注桩的施工过程中,由于地下不可见因素较多,发生故障时,应及时查明原因,合理确定处理方案,进行处理,并及时总结经验教训。钻孔灌注桩的整个施工过程属隐蔽工程项目,要保证钻孔灌注桩的施工质量,其关键还在于人。强调现场管理人员要有高度的责任心,以防为主,对桩基各个施工环节要充分重视并精心施工,只有这样桩基的质量控制才能得到保证。
参考文献:
[1]JT J0/1-2000,公路桥涵施工技术规范[S].
[2]JTG F80/1-2004,公路工程质量检验评定标准[S].
