桥梁建设钻孔灌注桩技术施工方法及质量控制措施

来源:建筑界编辑:袁斌发布时间:2021-06-16 15:33:29

[摘要] 我国是基建大国,桥隧工程技术在国际上首屈一指。在桥梁建设中最常用到的技术就是钻孔灌注桩,接下来看看它的施工方法及质量控制措施。

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  (1)钻孔准备工作

  1)桩机选用

  根据设计图纸桩径及地质情况,桩机采用GPS15型。

  2)测量放样

  根据设计图纸提供的桩号进行测量放样,测定桩位,放样采用全站仪测设,测量时监理工程师旁站,测量结果应记录并成形资料报监理工程师审查签字认可。

  3)场地准备

  钻孔场地的平面尺寸应按桩基设计的平面尺寸,钻机数量和钻机底座平面尺寸,钻机移位要求,施工方法以及其它配合施工机具设施布置等情况决定。

  A.当钻机场地为地面,应平整场地,清除杂物,夯打密实,搭简易工作平台。

  B.水上工作平台的高度应考虑施工期间可能出现的高水位,并高出其高水位的0.5~1.0m。工作平台木桩间距为1.5m(6m长,直径16cm),沿钻孔桩中心线平行布置,中心间距为1.5m,纵向用横截面为25×25cm2方木作为导木,把木桩作固定连接,然后铺设横向导木,再铺设两根纵向导木,供钻机移位。

  4)埋置护筒

  埋置护筒要求稳固、准确,且入硬土50cm以上。

  护筒制作要求:

  要求坚固、耐用、不易变形、不漏水、装卸方便和能重复使用。护筒内径应比钻孔桩设计直径稍大,护筒采用带法兰的钢质护筒,一般用3~5mm厚钢板制作。为增加刚度,防止变形,可在护筒上、下端和中部的外侧各焊一道加劲肋,它可以做成整体的或两半圆的。

  5)安装钻机

  钻架应能承受钻具和其它辅助设备的重量,同时要稳定性好,具有一定的刚度,在钻进中或其它操作时,不产生移动和摇晃,它的高度应根据钻具长度和钢筋骨架节长度决定,一般为8~12m。

  钻机(架)安装就位时,应详细测量,底座用枕木垫实塞紧,顶端应用缆风绳固定平稳,并在钻孔过程中经常检查,以保证转盘面水平,钻机机架垂直,来确保桩身的垂直度和孔径。

  桩架就位对准桩位中心放样后,需经过监理工程师复核。

  6)制作泥浆

  钻孔过程中,孔内应保持一定稠度的泥浆,在较好的粘土层中钻孔,也可灌入清水,钻孔时孔内自造泥浆,达到固壁效果。

  ◆检验标准:

  A.桩位测量要求中心位置偏差≤5mm。

  B. 埋置护筒要求:护筒平面位置应埋设正确,偏差不得大于50mm。护筒顶标高应高出施工最高水位1.0~1.5m。

  C.泥浆一般比重以1.15~1.2为宜。

  (2)钻孔

  钻机钻进所需的沉淀池和供水池应设钻机排水口的同侧,与钻机的距离可根据地形决定,两池的总容积一般为钻孔完成后总排渣体积的1.2~2.0倍。

  1)钻机就位。立好钻架并调整和安设好起吊系统,将钻头吊起,放进护筒内。启动卷扬机把转盘吊起,垫方木于转盘底座下面,将钻机调平并对准钻孔。然后装上转盘,要求转盘中心同钻架上的起吊滑轮在同一铅垂线上。钻杆位置偏差不得大于2cm,在钻进过程中要经常检查转盘,如有倾斜或位移,应及时纠正。

  起动卷扬机,吊起方钻杆穿过转盘并联结到钻头,装好方形套夹住方钻杆,准备钻进。

  2)开钻。开钻前,配制好比重为1.15~1.2的泥浆进入泥浆池及孔内。启动钻机慢速钻进。在钻孔过程中,及时检查泥浆比重,控制在1.2~1.3之间。粘度控制在16~22秒,发现不符,及时调整。若发现地形、地质与提供资料不符合,应及时与钻探和设计单位联系。

  3)接长钻杆。当一钻杆钻完时,先停止转盘转动,并使循环系统延续工作至孔底沉渣基本排净(约1~3分钟),然后关闭泥浆泵接长钻杆。在接头法兰盘之间垫3~5毫米厚的橡皮圈,并拧紧螺栓,以防漏气、漏水,然后如上述工序,一切正常后继续钻进。

  4)控制钻速:在硬粘土中钻进时,用一档转速,放松起吊钢丝绳自由进尺。在普通粘土、砂粘土中钻进时,可用二、三档转速,自由进尺。在砂土或含少量卵石中钻进时,宜用一、二档转速,并控制进尺,以免陷没钻头或抽吸钻渣的速度跟不上。

  遇地下水丰富易坍孔的粉砂土,宜用低档慢速钻进,减少钻头对粉砂土的搅动,同时加大泥浆比重和提高水头,以加强护壁,防止塌孔。

  (3)钢筋笼制作

  1)钢材进场应具有出厂质量证明书和试验报告单,进场后收集合格证,监理工程师制作试件送平行检测。

  2)钢筋笼加工制作具体要求如下:

  A.钢筋在下料前,首先应熟悉设计图纸,对各种规格的钢筋长度和数量进行核对。同时保证设计要求的钢筋根数。

  B.钢筋的表面应洁净、无损伤,使用前应将表面的油渍、漆皮、鳞绣等清理干净,带有颗粒状或片状老绣的钢筋不得使用;除锈后钢筋表面有严重的麻坑、斑点,已伤蚀截面时,应降级使用或剔除。

  C.钢筋笼的加强筋的间距为2m,采用单面焊,焊缝应不小于10d,,设在主筋的内侧,加强箍筋应同主筋进行焊接;螺旋筋在主筋的外侧。

  D.螺旋筋在桩顶10m范围内螺距加密为10cm,其余为20cm。

  E.钢筋笼主筋采用机械连接,接头采用镦粗直螺纹连接接头。受力筋的连接接头应设置在内力较小处,并应错开布置。

  F.为确保钢筋保护层厚度,钢筋保护层垫块采用圆饼式滚轮砂浆垫块。每隔2m设置一组,每组4个均匀设于桩基钢筋四周。

  G.每根桩在桩身钢筋内侧按桩径正三角(三根)布置声测管,声测管采用铁丝绑扎在钢筋笼上。两端用钢板封闭,以防泥浆、杂物等堵塞管道。

  H.钢筋骨架在运输过程中应采取适当的措施防止其变形。

  ◆检验标准:

  钢筋笼加强筋与主筋全部点焊焊接,螺旋筋与主筋绑扎;主筋焊接长度和质量符合设计和规范要求,接头相互错开。钢筋上粘附的锈、油污、砂浆等附着物应彻底清除,以免影响其与混凝土的效果。

  (4)清孔

  终孔检查后,迅速清孔,不得停歇过久,使泥浆、钻渣沉淀增多,造成清孔工作的困难,甚至坍孔。清孔后应在最短时间内灌注混凝土。根据钻孔方法,在用正循环回旋钻机钻孔时,可在终孔后停止进尺,利用钻机的循环系统的泥浆泵持续清孔渣30分钟左右。

  清孔完成后,监理工程师复核沉渣厚度。

  ◆检验标准:

  孔底沉渣厚度不大于0.3d。

  (5)装吊钢筋骨架

  当泥浆比重为1.15~1.18时,再放钢筋笼。

  1)钻孔桩的钢筋应按设计要求预先焊成钢筋笼骨架,分段就位,吊入钻孔。

  2)钢筋笼骨架吊放前应检查孔底深度是否符合要求,孔壁有无妨碍骨架吊放和正确就位的情况。在以上情况均通过监理工程师验收合格后,方可安放钢筋骨架。

  3)钢筋骨架在运输吊装过程中均不得使骨架变形。钢筋骨架可利用钻机塔架起吊,为保证骨架起吊时不变形,宜用两点吊,第一吊点,设在骨架下部、第二吊点设在骨架长度的中点到上三点之间。接着起吊直到骨架同地面垂直,停止起吊。解除第一吊点,检查骨架是否顺直,如有弯曲应整直。

  当骨架进入孔口后,应将其扶正并下降,严禁摆动碰撞孔壁。当骨架下降到第二吊点附近的加劲箍接近孔口时,可用木棍或钢钎(视骨架轻重而定)等穿过加劲箍的下方,将骨架临时支承于孔口,将吊钩移至骨架上端,取出临时支承,继续下降到骨架后一个加劲箍处,按上述办法暂时支承。此时可吊来第二节骨架,使上下两节骨架位于同一竖直线上,进行焊接。最后一个接头焊好后,全部接头就可下沉入水。接头完成,稍提骨架,抽去临时支托,将骨架慢慢下降,如此循环,使骨架降至设计标高为止。最后用四根铅丝将骨架绑牢在钻架底盘或临时设于孔口的井字架上,即可松开骨架的吊点。

  ◆检验标准:

  测量钢筋骨架的标高是否与设计标高相符,偏差不得大于±5cm。

  (6)二清

  放好导管后,通过导管进行二次清孔,测定好泥浆比重为1.15左右,沉淀≤10cm,孔径、孔深符合设计要求时,报监理同意后,开始浇注砼。

  (7)灌注水下混凝土

  采用直升导管法灌注水下混凝土。

  1)准备工作

  导管在钻孔旁预先分段拼装,在吊放时再逐段拼装。导管吊放时,应使位置居孔中、轴线顺直,稳步沉放,防止卡挂钢筋骨架和碰撞孔壁。

  导管顶部应设置漏斗,其上方设溜槽,储料斗和工作平台。储料斗和漏斗高度除应满足导管拆卸等操作需要外,并应在灌注到最后阶段时,能满足对导管内混凝土柱高度的需要。

  在完成以上准备工作后,再根据施工要求,铺设坡道,准备混凝土拌和机具、砂石、水泥等各种原材料,准备拌制混凝土,灌注钻孔桩。

  2)水下混凝土的灌注

  A.灌注水下混凝土是钻孔桩施工的重要工序,应特别注意。钻孔应在成孔质量检验合格后,方可开始灌注工作。

  B.灌注前,对孔底沉淀层厚度应再进行一次测定。如厚度超过规定,可用喷射法向孔底喷射3~5分钟,使沉渣悬浮,然后立即灌注首批混凝土。

  C.剪球、拔栓或开阀,将首批混凝土灌入孔底后,立即测探孔内混凝土面高度,计算出导管内埋置深度,如符合要求,即可正常灌注。如发现导管内大量进水,表明出现灌注事故,应按事故处理方法进行处理。

  D.灌注开始后,应紧凑地、连续地进行,严禁中途停工。

  导管提升时保持轴线竖直和位置居中,逐步提升。如导管法兰卡挂钢筋骨架,可转动导管,使其脱开钢筋骨架后,移到钻孔中心。

  当导管提升到法兰接头露孔口以上有一定高度,可拆除1节和2节导管(视每节导管长度和工作平台距孔口高度而定)。此时,暂停灌注,先取走漏斗,重新系牢井口的导管,并挂上升降设备,然后松动导管的接头螺栓或快速接头,同时将起吊导管用的吊钩挂上待拆的导管上端的吊环,待螺栓全部拆除或快速接头拆除后,吊起待拆的导管,徐徐放在地上,然后将漏斗重新插入井口的导管内,校正好位置,继续灌注。

  拆除导管动作要快,时间一般不宜超过15分钟。要防止螺栓、橡胶垫和工具等掉入孔中,并注意安全,已拆下的管节要立即清洗干净,堆放整齐。

  E.在灌注过程中,当导管内混凝土不满,含有空气时,后继混凝土要徐徐灌入,不可整斗地灌入漏斗和导管,以免在导管内形成高压气囊,挤出管节间的橡皮垫,而使导管漏水。

  F.当混凝土面升到钢筋骨架下端时,为防止钢架骨架被混凝土顶托上升,可采用以下措施:

  尽量缩短混凝土总的灌注时间,防止顶层混凝土进入钢筋骨架时,混凝土的流动性过小,建议使用缓凝剂;

  当混凝土面接近和初进入钢筋骨架时,应保持较深埋管,并徐徐灌入混凝土,以减小混凝土从导管底口出来后向上的冲击力;

  当孔内混凝土面进入钢筋骨架1~2m以后,适当提升导管,减小导管埋置深度(不得小于1m),以增加骨架在导管底口以下的埋置深度,从而增加混凝土对钢筋骨架的握裹力。

  G.为确保桩顶质量,在桩顶设计标高以上应加灌一定高度,以便灌注结束后,将此段混凝土清除。增加的高度可按孔深、成孔方法、清孔方法查定,一般不宜小于0.5m,深桩不宜小于1.0m。

  为减少以后凿除桩头的工作量,可在灌注结束后,混凝土凝结前,挖除多余的一段桩头,但应保留10~20cm,以待随后修凿,接灌承台。

  H.在灌注将近结束时,由于导管内混凝土柱高度减小,压力降低,而导管外的泥浆及所含渣土稠度增加,比重增大。如出现混凝土顶升困难时,可在孔内加水稀释泥浆,并掏出部分沉淀土,使灌注工作顺利进行。在拔除最后一段长导管时,拔管速度要慢,以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管下,形成泥心。

  I.在灌注混凝土时,每根桩应制作不少于1组(3块)混凝土试块,宜制作2组试块。试块应妥善保护,强度测试后,应填入试验报告表。强度不合要求时,应及时提出报告予以补救处理。

  J.有关混凝土灌注情况,各灌注时间、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,应指定专人进行记录。

  ◆检验标准:

  桩头凿完后应报与监理验收,并经超声波等各种检测合格后方可浇筑砼垫层。所有的桩基均要进行超声波或小应变检测,大应变检测比例根据设计图纸要求。检测结果要求Ⅰ类桩≥95%,无Ⅲ类桩。

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