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桥梁灌注桩基础施工技术探讨

【摘要】本文通过结合某桥梁基础施工实例,对其采取灌注桩基础,提出灌注桩所采用的水泥浆的性能测定,同时就灌注桩的相关施工技术进行总结,旨在为同类工程提供参考借鉴。

【关键词】桥梁施工;灌注桩;桩基础施工;钻孔施工
  1.工程概况
  某桥梁工程为预制预应力空心板桥,桥梁下部结构基本采用钻孔灌注桩+双柱墩(或实体桥台和撑梁),除人行天桥钻孔灌注桩桩径为1m外,其余桥梁钻孔灌注桩桩径均为1.2m。现针对该工程的灌注桩施工情况对该技术进行探讨,为同行提供参考。
  2.泥浆测定技术
  对于灌注桩施工来说,所采用的水泥浆液是灌注桩受力的重要体现,为此为了有效地确保水泥浆液质量,笔者提出水泥浆液的性能测定。
  (1)水泥浆液的相对密度ρx。用泥浆相对密度计测定泥浆的相对密度,其具体方法是将要测量的泥浆装满泥浆杯,加盖并洗净从小孔溢出的泥浆,然后置于支架上,移动游码,使杠杆呈水平状态(即气泡处于中央),读出游码左侧所示刻度,即为泥浆的相对密度。
  (2)粘度η(s)。工地采用标准漏斗粘度计测定泥浆粘度,用两端开口量杯分别量取200mL和500mL泥浆,通过滤网滤去大砂粒后,将泥浆700mL均注入漏斗,然后使泥浆从漏斗流出,充满500mL量杯所需时间(s),即为所测泥浆的粘度。
  (3)含砂率(%)。工地采用含砂率计测定泥浆含砂率。测量时,把调制好的泥浆50mL倒进含砂率计,然后再倒450mL清水,将仪口塞紧,摇动1min,使泥浆与水混合均匀,再将仪器竖直静放3min,仪器下端沉淀物的体积乘2就是含砂率(%)。
  (4)胶体率(%)。它是泥浆中土粒保持悬浮状态的性能,亦称稳定率。其测定方法:可将100mL的泥浆放入干净量杯中,用玻璃板盖上,静置24h后,量杯上部的泥浆可能澄清为透明的水,量杯底部可能有沉淀物。以100mL-(水+沉淀物)mL的值即为胶体率。
  (5)失水量(mL/30min)和泥皮厚度(mm)。用一张120mm×120mm的滤纸,置于水平玻璃板上,中央画一直径30mm的圆圈,将2mL的泥浆滴于圆圈中心,30min后,量算湿润圆圈的平均半径减去泥浆坍平成为泥饼的平均半径(mm)即为失水量,算出的结果(mm)值代表失水量,单位mL/min。
  3.钻孔施工技术
  成孔质量是控制桩基质量及工期的关键工序,根据地质资料及我公司的类似工程经验,本工艺采用泥浆循环和抽渣筒方法进行排渣。桩孔的钻进采用分班连续作业,中途不得中断2个小时以上,经常注意土层和岩石层的变化情况,在土层和岩石层中均采取渣样,判断地质变化情况,记入记录表,并与地勘的资料进行核对。同时请监理工程师进行签证,每次的岩样均编号拍照,有必要的进行密封保存,直至工程竣工。并且在钻孔过程中,每隔2~3个小时对孔位进行检查一次,并进行详细的记录,发现偏位,立即纠正。
  4.清孔
  当孔深、孔径等细目符合设计要求后,可进行第一次清孔。根据桥梁地质情况,采用掏渣筒清孔法清孔可使孔底沉渣(虚土)、泥浆浓度、泥浆中含渣量及孔壁垢厚达设计及规范要求,为浇筑水下混凝土创造先行条件。清孔时必须保持孔内水头高度,以防止坍孔,不得用加深桩孔的办法代替清孔。
  孔底沉淀厚度的大小,极大地影响着桩端承载能力的发挥(特别对于支承桩)和混凝土灌注质量,所以在施工过程中要严格控制孔底沉淀厚度。根据以往经验支承桩孔底沉淀厚度应控制在50mm以下为宜。现行孔底沉淀厚度的检测方法有:重锤法:这是一种极简易又常用的方法,将重约1~2kg自制金属制品(一般常用铜或铁)系在测绳的始端,把重锤慢慢沉入孔内,凭手感判断沉淀物顶面位置,其施工孔深与测量沉淀顶面孔深之差值为沉淀厚度。为更进一步判断沉淀厚度,可以用管状金属制品做成重锤吊入,管长可根据桩类及地质状况控制在200~300㎜。
  5.钢筋笼施工技术
  吊放钢筋笼采用钻架(或吊车)进行,吊放时不得碰撞孔壁,以防止孔壁坍塌。钢筋笼分节段绑扎、吊放、连(焊)接,每节段长度由钻架(或吊车起重臂)具体高度确定。连(焊)接时先将下节段钢筋笼挂置在孔口,再吊第二节段进行连(焊)接,逐节段连(焊)接,逐节段下放,直至整个钢筋笼吊置完毕。就位钢筋笼须校正加固,以防止钢筋笼在混凝土浇筑过程中扭转、变形、上浮。
  起吊前应对清孔后的泥浆、孔底沉淀厚度进行检查,利用检孔器对孔内变形进行检查,各项指标符合要求后,方可进行钢筋笼安装。钢筋笼可分次或一次入孔。在起吊设备、场地许可的情况下,尽量采取一次吊装。为克服钢筋笼的起吊变形,除适当缩短加强箍筋的间距外,在起吊可能发生最大变形处,应辅以硬杂木来加强。分段安装要注意配备足够能满足施工要求的焊工。
  6.灌注桩基混凝土
  水下砼灌注采用导管法,为确保灌注混凝土的顺利进行,拼装好的导管应进行水密试验,试验方法是把拼装好的导管先灌入70%的水,两端封闭,一端焊接输风管接头,输入的风压应不小于井孔内水深的1.3倍的压力。导管分节长度应便于拆装和搬运,同时便于施工时计算拼装和拆卸导管的总长度,中间节导管一般长1.5m以内,且为同一长度,下端节可加长至4m左右,同时制作几节lm的短导管以便调节漏斗的高度。
  孔内混凝土灌注高度的探测采用测绳系锤吊入孔中;根据测绳所示重锤的沉入深度作为混凝土的灌注高度。由于此法是通过探测者对测锤接触混凝土前后重力不同的感觉来判断混凝土表面的位置,因此探测时要认真仔细,可采用两人同时探测相互比较的方法,并与灌入的混凝土数量校对,防止错误。
  首批混凝土灌注孔底后,立即测探孔内混凝土面高度计算出导管的埋入深度,如符合要求即可正常灌注。如发现导管内大量进水,表明发生灌注事故,应清除孔内的混凝土重新灌注。灌注开始后,应紧凑、连续地进行,严禁中途停工。灌注过程中,应注意观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况,及时测量孔内混凝土面高度,正确指挥导管的提升和拆除。导管提升时,应保持轴线坚直和位置居中,逐步匀速提升,不宜操作过急。如导管法兰盘卡挂住钢筋骨架,可转动导管,使其脱开钢筋骨架后,移到桩孔中心。
  拆除导管动作要快,已拆下的导管要立即清洗干净、堆放整齐。避免高压气囊挤出管节间的橡皮垫而使导管漏水,发生卡管事故。混凝土灌注到接近设计标高时,要计算还需要的混凝土数量,计算时应将导管内的混凝土数量估计在内,及时通知拌和站按需要量拌制,避免造成浪费。灌注结束拨出最后一节长导管时,拨管速度要慢,以防止顶沉淀的浮浆挤入导管形成泥心。
  施工用的钢护筒可在灌注结束混凝土初凝前拨出,为了减小以后凿除桩头的工作量,可在灌注结束后,混凝土初凝前,挖除多余的一段桩混凝土和浮浆,但应保留10~20cm,以待随后修凿,接浇下部构造墩柱或承台。灌注混凝土时,每根桩至少留取两组试件,桩长20m以上者不少于3组,如换工作班时,每工作班都应制取试件。有关混凝土的灌注情况,如灌注时间,混凝土面的深度、导管埋深、导管拆除以及发生的异常现象等应指定专人测量并采用正规表格记录。
  7.结语
  文章通过结合某桥梁灌注桩施工技术实例,对灌注桩施工中的水泥浆液测定、以及灌注桩钻孔等各施工环节提出详细施工及其测定技术措施,为同类工程提供参考借鉴。
  【参考文献】
  [1]杨雪玲.大直径灌注桩成套测试设备[J].浙江水利科技.2008,16(10):21~22.
  [2]吴锡锋.论冲孔灌注桩在应用中须注意的问题[J].现代物业(上旬刊).2011,(09):501~503.
  [3]吕秀杰.浅谈钻孔灌注桩施工中的质量控制[J].华北电力大学学报.2009,(12):67~69.

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