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钻孔灌注桩在桥梁基础中的应用

2012年第7期(总第164期)
肖绍碧,李克元(广西交通职业技术学院路桥系,广西 南宁530023)
 
  

【摘 要】 结合工程实例,介绍了钻孔灌注桩的施工工艺,论述了部分工序施工方法,总结了施工中常见事故处理方法。

【关键词】 钻孔灌注桩;桥梁;桩基础;施工技术

 

某大桥桩基础中钻孔灌注桩有Ф1.2、Ф1.5和Ф2.0三种截面形式,桩长从20m30m,共计161根灌注桩,砼标号为C25,现浇钢筋砼共计7122m3,其中,Ф1.233根共980.3 m3砼,Ф1.5120根共5308.7 m3砼,Ф2.08根共743 m3砼;根据地质勘测报告,土层分布如下:素填土、黏土、粉质黏土、粉土、细砂、卵石和白垩系灌口组泥岩等7层;桩基础为嵌岩桩,以稳定的中等风化泥岩为持力层。

 

1钻孔灌注桩施工工艺

根据工程地质构造情况并结合施工现场具体情况,同时为满足文明施工和施工进度的需要,本工程桥梁工程中的钻孔灌注桩成孔机械采用钢丝绳冲击钻,施工工艺流程为:施工准备→测放中心线→钢护筒埋设→设置泥浆循环系统→钻机对位→冲击钻进→钻孔到位、孔底测量→清孔→制作与安装钢筋笼→安装灌注导管→二次清孔→灌注水下混凝土→ 成孔→凿桩头→桩身无损检测。

1)设置护筒

钢护筒采用δ=10mm的钢板卷制,护筒直径比设计桩身直径大300mm,护筒埋深考虑进入粘土持力层为准,钢护筒宜高出地面300mm,为了保证护筒垂直,在埋设时,选桩中心点为圆心,以钢护筒半径定出护筒外壁线,护筒埋设好后平面位置偏差不大于5cm,竖直线倾斜不大于1%

2安装冲击钻头

根据设计图纸及工程地,质条件,工程钻孔灌注桩施工选用空桶、掏渣式钻头(重3吨),对于钢丝绳的选择,特别要注意钢丝绳的啮合方向应与钻具丝扣方向应相反;为了确保在发生吊钻时,可立即进行对钻头进行打捞,最好在钻头上部预设打捞杠、打捞环或打捞套。

3冲击钻进

开孔阶段必须扶正钻头,控制好桩位中心,应多投粘土,小冲程、多冲次钻进,为了防止钢丝绳放松过多减少冲程,必须严格控制钢丝绳放松量,采取勤放少放的方法;在钻进过程中,每钻进58m,应该检查一次垂直,度,时刻关注地质变化,若发现钻孔偏斜应及时纠正;此外,由于冲击钻头磨损得较快,因此应经常检修钻头并进行补焊,当补焊钻头后,重新进行钻孔时,开始阶段应进行试探性慢速钻进;若使用卷扬机施工时,为了有效地控制冲程,应在钢丝绳上做记号,在钻进过程中,注意保证孔内水头的高度和泥浆稠度,确保孔内浆面稳定。

4清除沉渣

采用掏渣筒进行清除沉渣,其直径为桩孔直径的50%-70%,在开孔阶段,孔深不足3-4m时,不宜掏渣,从孔深大于4m后,每钻进0.5-1.0m时,应进行一次掏渣,通常每次掏渣以4-6筒为宜。

5清孔

当钻孔达到设计标高后,钻机应停止钻进,采用换浆法清孔,为了保持孔内浆液面的稳定,清孔过程中必须及时补给足够的泥浆,以相对密度小于等于1.15的较纯泥浆压入,把钻孔内悬浮钻渣较多的泥浆换出,清孔时,始终保持孔内水头高出孔外1.52.0m,防止坍孔。

6钢筋笼制作与安装

采用现场加工制作钢筋笼,主筋采用双面搭接焊,主筋与箍筋采用点焊连接形式;由于钢筋笼较长,钢筋笼分成两段分别加工成型,成型时接头处的主筋分别错开设置,错开长度为1m;采用25t汽车吊进行钢筋笼的吊放安装,下笼时由人工辅助对准孔位缓慢垂直下放,测量人员严格控制笼顶标高,达到设计标高后,方固定吊杆使其悬直于孔内。

7灌注水下混凝土

工程桩基结构的混凝土强度为C25,材料来源采用商品混凝土,混凝土选用的主要材料为:水泥选用标号为425#的普通硅酸盐水泥,粗集料采用级配良好的碎石,其粒径不大于40mm,细集料采用级配良好的中砂。

采用钢导管灌注(内径为300mm)灌注水下混凝土,导管下口与孔底之间间隔400500mm。为了保证导管在施工时不漏水,在使用之前,必须对所使用的导管进行水密实验,承压及接头抗压抗拉试验;在灌注水下混凝土前,首先检查其均匀性与坍落度,以及孔底泥浆沉淀厚度,其厚度必须符合要求,灌注首批混凝土之前,在漏斗中放入隔水塞,然后再放入首批混凝土,首批混凝土灌注正常后,连续不中断的进行混凝土的灌注施工。

8桩基检测

桩基施工7天后截除桩头,申请检验,本工程所有桩基检测全部实行桩内超声波检测,每根桩内设3根Φ57钢管,检测砼质量,检测管按要求接长后,焊接在钢筋笼上放下时,一并下到桩内,检测管接头及底部密封好,不能渗漏,为了防止砂浆杂物堵塞管道,顶部用木塞封闭。

 

2  施工注意问题

1在冲击钻进过程中,需要合理地确定冲击钻头的重量,按其冲孔直径每100mm100140kg为宜,最优悬距可取0.50.8m之间,冲击行程可取0.781.5m,冲击频率可取4048/min为宜,此外,为了避免水位升跌波动造成对护筒底口的冲刷,在冲击钻进过程中注意始终保持孔内水位高过护筒底口0.5m以上。

2施工时要严格控制合适的泥浆比重,首先在孔口埋设护筒,然后冲孔就位,使冲击锤中心对准护筒中心,开始应低锤密击,锤高为0.4-0.6m,并及时加片石、砂砾石和粘土泥浆护壁,直至孔深达护筒底以下3-4m后,方可加快速度,将锤提高至1.5-2.0m以上后,开始可以正常冲击,并随时测定和控制泥浆比重。

3在混凝土灌注过程中,需要保证首批混凝土灌注后管底埋入混凝土中大于1.0m,灌注过程中则保证混凝土顶面一直大小于于导管下口2.0m,每次拆除导管前其下端被埋入深度不大于6.0m,混凝土的灌注保持连续性,从根本上防止断桩;首批混凝土灌注量的计算方法为:Vf=3.14*d2H+h+0.5t/4+3.14*d120.5L-H-h/4

3 钻孔事故处理方法                                                 

1桩孔不圆,呈梅花形,掏渣筒下入困难

及时调整泥浆的粘度和比重,发生梅花孔时,采用片、卵石混合粘土回填钻孔,采用低冲及高冲程冲击,交替冲击修整孔形,重新冲击钻进。

2钻孔偏斜

若发现孔斜,不严重时,应在偏斜处吊住钻锥反复扫孔,直至钻孔正直,若偏孔比较严重时,应在偏斜处回填粘性土,待沉积密实后重新钻进。

3冲击钻头被卡,提不起来

发现卡钻时,先轻提钻头,若孔径较大且钻头向下有活动空间,可用钻头向下活动及转动直至孔径较大方向处时,再提起钻头,若孔径已变小且轻提不动时,应严格控制钻头直径,并在孔径变小处采用冲、吸的方法将冲锥周围的钻渣松动,以增大孔径。

4孔壁坍塌

将砂和粘土(或砂砾和黄土)混合物回填到坍孔位置以上1-2m,采取深埋护筒法,继续钻进。

3  结束语

钻孔灌注桩施工种类繁多,技术含量高,隐蔽性较强,影响因素多。一旦在施工中稍有不慎或控制不严,很容易出现质量事故,不仅会带来直接的经济损失,还会对后面的工程处理上造成很大难度,延缓施工进度。通过工程实践总结的钻孔灌注桩的施工工艺,指出在施工过程中的质量控制点,检测结果证明本工程桩基础的施工工艺是可取的,但各地的土层结构和其他自然条件又不尽相同,本工程的经验可供具体施工时参考使用。

 

参考文献

[1]曹争.桥梁钻孔灌注桩施工技术探讨[j].科技创新与应用,2012,(8)

[2]张保华.钻孔灌注桩的施工技术和质量控制[J].科技信息,2012,(7).

   
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