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中图分类号:TU74文献标识码: A
一、引言
桩基础是由桩和承台构成的深基础。由基桩和联接于桩顶的承台共同组成。若桩身全部埋于土中,承台底面与土体接触,则称为低承台桩基;若桩身上部露出地面而承台底位于地面以上,则称为高承台桩基。建筑桩基通常为低承台桩基础。高层建筑中,桩基础应用广泛。
二、研究现状
随着我市市政建设工程规模的急速扩大,市政工程从地下往空间发展,房屋保护的要求也越来越高,大直径钻孔灌注桩因其具有较高的承载力、无挤土、无震动、能贴近建筑物施工,适应性强等优点,在市政工程中得到广泛应用。但是,由于桩基施工为隐蔽工程,地下地质情况千变万化,错综复杂,施工质量控制难度大,经常遇到意想不到的情况和突发事件,大直径灌注桩的质量事故时常发生,影响其功效的发挥。
三、研究目的和意义
钻孔灌注桩作为一种桩基础中的基础形式之一,其用途十分广泛,可以在各种基础施工中用到。同时它的特点也是显而易见的,比如:施工速度较快、施工占用面积较小,对于周围的其他施工影响较小等等。钻孔灌注桩的相关施工所涉及的内容很多,其中有测量方面的工作、还有机械相关操作方面的工作以及钢筋的加工、混凝土的搅拌等等多种工作。这些工作的种类相对较多,工作中的技术含量也较多,因此所受到的制约方面也很多。这样就会给施工过程带来一些问题。如果这些问题的出现必然会对整体施工的质量产生不利影响,如果不对这些问题进行关注的话,这些质量问题必然会使成桩难以满足设计要求,如果进行相关补救也存在一定的难度。所以在施工过程中,要加强施工准备、成孔等各环节的质量技术,确保钻孔灌注桩的成桩质量,同时桩基础质量直接关系到建筑结构及施工人员的安全性。
四、桩基础分类
1按承台高低分
a.高承台桩基础:指承台底与地面不接触(在冲刷线以上)的桩基。b.低承台桩基础:指承台底在地面以下,与地基土(冲刷线)接触的桩基。
2按桩身材料分a.木桩b.钢桩c.混凝土桩d.钢筋混凝土桩
3按作用机理分a.摩擦桩b.端承桩c.端承―摩擦桩d.摩擦―端承桩e.嵌岩桩
4按桩径大小分a.小桩:d≤250mm
b.中等直径桩:250mm
c.大直径桩:d≥800mm
5按施工方法分a.预制桩
b.灌注桩
五、桩基施工新技术
在明确了桩基础概念之后,我们向大家介绍几种成功应用的桩基础施工新技术。
(一)静力压桩
1.静力压桩的含义
用静力压桩机或锚杆将预制钢筋混凝土桩分节压入地基土中的一种沉桩施工工艺。静力压桩包括锚杆静压桩及其他各种非冲击力沉桩。
2.适用范围
静力压桩适用于软土、填土及一般粘性土层中应用,特别适合于居民稠密及危房附近环境要求严格的地区沉桩,但不宜用于地下有较多孤石、障碍物或有厚度大于2m的中密以上砂夹层的情况,以及单桩承载力超过1600kN的情况。
(二)泥浆护壁钻孔灌注桩
1.泥浆护壁钻孔灌注桩的含义
(1)灌注桩:先用机械或人工成孔,然后再下钢筋笼、灌注混凝土的基桩。
(2)泥浆护壁:用机械进行灌注桩成孔时,为防止塌孔,在孔内用相对密度大于1的泥浆进行护壁的一种成孔施工工艺。
2.适用范围
泥浆护壁钻孔灌注桩按成孔工艺和成孔机械的不同,可分为如下几种,其适用范围如下:
(1)冲击成孔灌注桩:适用于黄土、粘性土或粉质粘土和人工杂填土层中应用,特别适合于有孤石的砂砾石层、漂石层、坚硬土层、岩层中使用,对流砂层亦可克服,但对淤泥及淤泥质土,则应慎重使用。
(2)冲抓成孔灌注桩:适用于一般较松软粘土、粉质粘土、砂土、砂砾层以及软质岩层应用,孔深在20m内。
(3)回转钻成孔灌注桩:适用于地下水位较高的软、硬土层,如淤泥、粘性土、砂土、软质岩层。
(4)旋挖钻成孔灌注桩:适用于一般粘性土、砂土、砂砾层以及中等密实度的卵石地层应用,孔深在80m内。
(5)潜水钻成孔灌注桩:适用于地下水位较高的软、硬土层,如淤泥、淤泥质土、粘土、粉质粘土、砂土、砂夹卵石及风化页岩层中使用,不得用于漂石。
(三)人工成孔灌注桩
1.人工成孔灌注桩的含义
人工成孔灌注桩,又称人工挖孔灌注桩,即是采用人工挖土成孔、灌注混凝土成桩的一种基桩。
2.适用范围
人工成孔灌注桩适用于桩直径800mm以上,无地下水或地下水较少的粘土、粉质粘土,含少量的砂、砂卵石、姜结石的粘土层采用,特别适于黄土地层中使用,深度一般20m左右。可用于高层建筑、公用建筑、水工结构(如泵站、桥墩作支承、抗滑、挡土、锚拉桩之用。)对有流砂、地下水位较高、涌水量大的冲积地层及近代沉积的含水量高的淤泥、淤泥质土层不宜使用。
(四)螺旋钻成孔灌注桩
1.螺旋钻成孔灌注桩的含义
(1)干作业成孔灌注桩:是指不用泥浆或套管护壁的情况下用人工或钻机成孔,下钢筋笼、浇灌混凝土的基桩。
(2)螺旋钻成孔灌注桩:是干作业成孔灌注桩的一种,是利用电动机带动带有螺旋叶片的钻杆转动,使钻头螺旋叶片旋转削土,土块随螺旋叶片上升排出孔口,至设计深度后,进行孔底清理,然后下钢筋笼、浇灌混凝土成桩。
2.适用范围
螺旋钻成孔灌注桩适用于地下水位以上的一般粘性土、粉土、黄土,以及密实的粘性土、砂土层中使用。
六、结论
本文通过对当今普遍采用的钻孔灌注桩施工工艺的分析,参照大量施工经验总结的资料,认真总结得出的主要结论如下:在施工前的施工组织设计中应按地质情况以及设计要求去综合考虑,选择方案时,应以选择对桩基质量有利的方案为原则。钻孔灌注桩的这一技术的发明,实际上就是因为使用了泥浆,因此,可见泥浆在钻孔灌注桩中的重要性。结合工程实践,通过实验探讨泥浆的护壁性能,提出了合适的泥浆配合比。一旦出现桩基施工和质量事故,就应仔细分析其原因,找出正确的措施进行解决,要做到对症下药。对付事故的最好办法还是以预防为主,在施工之前,就应做足一切必要的防患措施,尽量做到少出事故
参考文献
1、《桩基工程手册》沈保汉
【关键词】桥梁桩基础施工技术
中图分类号:U445文献标识码: A 文章编号:
桩基础是桥梁工程的重要部位,其质量好坏将直接影响到整个桥梁的质量,但由于桩基础工程隐蔽性以及施工中不可预见性较多的特点,在施工中经常出现系列问题而影响成桩质量,在施工中应依靠先进的科学技术组织施工并根据丰富的施工经验对出现的问题及时处理来保证最终成桩质量。
一、护筒埋设及质量控制要点
护筒埋设:护筒一般应用工具式钢护筒,采用回转钻时,内径比钻头直径大100mm,上部开高设1~2个溢浆孔,护筒的位置埋设准确和稳定,护筒与坑壁之间用粘土填实,护筒排浆口与泥浆沟相通,护筒中心线与桩位线偏差不大于50mm,护筒在粘性土中埋深1.0米,护筒上口高出地面100~200mm,为避免泥浆面上下浮动,冲刷孔壁引出引起坍孔,保持孔内浆面高出地下水位1.0m以上。
护筒埋设是为了防止在钻孔过程中出现穿孔等现象,并利于钻孔泥浆循环过程中泥浆泵的放设,同时可防止在混凝土浇筑时一旦内护筒破裂导致混凝土无法浇筑到设计标高而可实现由外护筒进行保护等。其一般采用双护筒埋设,其分为内外两层护筒,护筒由两个半圆定型制作,内护筒两个半圆一般采用铁丝连结,外护筒每个半圆由螺栓进行连接,每节护筒间采用法兰连接,其最底一节护筒采用钢板对底口进行加固以利于护筒的埋设,该种连接方法可保证在混凝土浇筑过程中内护筒无法拔出时可将两个半圆的铁丝拉断而将护筒分半取出;护筒的埋设高度应保证高出水面1.0m以保证钻孔内泥浆高度高于水面0.5m的要求,外护筒埋深可埋入河床1m左右即可。
二、钻孔及质量控制
桩孔定位:施工前,根据桩的轴线,引出每个桩位的十字中心线,中心线用小钉钉牢在桩孔附近的木桩上,桩位偏差控制在10mm以内,且标桩埋设牢固有醒目标记。
护筒定位后应及时复核护筒的位置以便于严格控制护筒中心与桩位中心线,并认真检查回填土密实度防止钻孔过程中出现漏浆现象;由于在施工过程中自然地坪会发生一些变化,因此为了准确控制钻孔深度在桩架就位后应及时复核底梁的水平和桩具的总长度并认真记录,便于在成孔后依据钻杆在钻机上留出长度来检验成孔达到的深度;初钻应先启动泥浆泵和转盘,让其空转一段时间后待泥浆输入一定数量后方可开始钻进,钻进过程中的接卸钻杆的动作应迅速、安全,争取其在尽快时间内完成,避免由于停钻时间过长而增加孔底沉淀现象;钻进过程中除了随时复核钻具长度外还应检查钻杆是否弯曲,并应根据不同土层情况对比地质资料随时调整钻进速度以有效防止塌孔、缩颈及桩孔歪斜现象,同时应经常复核钻头直径以免由于其影响孔径;钻孔完成后必须检测孔深、直径和倾斜度是否符合要求。
在桩基础深度达到设计值后应进行冲孔换浆调整泥浆的比重、稠度,应控制泥浆比重在1.1~1.3范围内,含沙率应小于5%,若泥浆比重偏小则其偏稀易造成砂子沉淀,最终导致孔底沉渣量偏大,若泥浆比重偏大则泥浆偏稠而不利于混凝土浇筑。
当泥浆比调整到最佳值范围并提出钻杆以后,为保证成孔的顺直,平滑应下部用直径22cm的钢筋制成一端锥形的探孔器,探孔器直径与钻孔直径略小,其长度一般在5~8m,看探孔器能否顺利达到桩底部以保证钢筋笼顺利放入桩内,若施工中发生探孔器被卡住则证明出现缩颈而应根据卡住位置进行重新钻孔。
钻孔完成后应检查孔深、孔径以及其垂直度,待其合格后则可在孔内投入1~2袋水泥后用钻锥冲击数次以使钻孔内泥浆、钻渣和水泥形成混合物,之后用掏渣筒进行掏渣,掏渣完成后则可在孔底注入泥浆比重在1.1~1.2的稀泥浆进行换浆,该过程应充分利用钻杆在原位进行第一次清孔,待测得孔底沉渣厚度小于50cm时则可进行钢筋笼安放,第二次清孔是在钢筋龙安放完成后用浇筑混凝土的导管进行,清孔完成后应及时进行混凝土浇筑。
三、钢筋笼制作与安装
钢筋笼吊放:钢筋笼预选按设计图纸制作成型,为保证钢筋笼在运输、吊装过程中不发生变形,用螺旋或焊接环形箍筋,每隔2米加设一道加强箍筋,并逐点与主筋焊牢,钢筋的保护层用预制混凝土小圆盘套在加强箍盘上,既可防止下放钢筋碰撞孔壁,又起控制钢筋笼保护层作用,钢筋笼吊起并垂直扶正后,沿导向钢管缓缓下放,不得碰撞孔壁,如下放困难应查明原因,不得强行下放,成孔后尽快安放钢筋笼,以减少孔底回淤,顶面和底面标高符合设计要求,误差不大于±50mm。
钢筋笼吊装可采用混凝土制成饼形保护块,每个块中间留10mm左右小孔,在钢筋笼下放过程中每隔2m左右在钢筋笼主筋上用8mm钢筋穿一饼形保护块,并保证其均匀四周分布,便于在钢筋笼下放过程中由于饼形块的滚动而利于钢筋笼下放;钢筋笼吊装过程中应保证其竖直;每节钢筋笼间的接头必须采用错位连接,其在同一截面内接头数量不应大于钢筋数量的50%,焊接时可采用帮条焊或搭接焊,搭接焊则必须将钢筋弯折以保证其上下两端钢筋中心在同一直线上;钢筋笼沉入完毕后应及时校正钢筋的平面位置和钢筋标高,最后用钢管固定住钢筋笼以防止钢筋笼在混凝土浇筑过程中发生位移或上浮现象。
四、混凝土灌注
成孔质量合格后应尽快灌注混凝土,混凝土灌注一般采用导管法,导管安装完成后应进行第二次清孔并保证孔底沉渣厚度不大于100mm;组成混凝土拌和物的碎石、砂等必须级配良好,最大颗粒尺寸的选择必须适合结构物尺寸、钢筋间距及混凝土拌和、装卸、浇筑及操作标准,集料内杂物含量应符合规范要求,必要时应采取清洗和过筛的方法以去除有害杂质,拌和物拌制时应准确控制各种集料量,拌和时间应不小于2~2.5min,应保证下盘材料在装入前内部的拌和料全部倒空;灌注工作开始后则应保证其连续进行,即连续不断的进行混凝土浇筑,并应尽量缩短拆除导管所占用的时间,应控制中途停工时间不超过15min,灌注过程中应随时探测混凝土高度以及时拆除或提升导管,以保持导管适当埋深。
五、成桩质量控制
在桩身混凝土浇筑前必须计算好混凝土的第一次需求量以保证漏斗导管内混凝土从导管底部翻出,混凝土浇筑宜采用水下直升导管法对口浇筑,为保证导管提升方便而应将长度不通的导管长短搭配,导管接头宜采用胶皮垫圈密封,导管连接法兰的连接螺栓不得小于6组并应保证其连接紧密以免发生漏浆现象产生泥浆与混凝土混合造成桩柱夹泥影响灌注质量;导管下设与漏斗安装结束后可在漏斗与导管的接头部位安设一砂袋栓塞固定在漏斗顶部时期与漏斗内混凝土同时进入导管,当导管内的混凝土浇筑到一定量时可将连接砂袋的铁丝剪断以利用砂袋的整体性与混凝土的自重将导管内的泥浆全部挤压出导管,形成导管内的混凝土状以保证后续浇筑不与泥浆掺杂。
总之,桥梁桩基础施工过程中,应注意技术问题和进行严格的质量控制。这样才能确保整个桥梁建筑物的工程质量。
参考文献:
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关键词:桩基础;灌注桩;单桩承载力;挤土作用
中图分类号:TU74
文献标识码:B
文章编号:1009-9166(2009)026(C)-0067-01
当前社会经济的迅速发展,高层、大跨和其他特殊结构的不断增加,以及人们越来越多地开发河海滩、沼泽地等作为建设用地,在荷载大、地基弱、变形限制严、使用要求高等条件下,深基础形式越来越多地被采用,其中桩基础由于承载力高、沉降小,能适应不同的结构形式、地基条件和荷载性质,有利于结构的防震抗灾,加之施工较方便,因而应用更为广泛。本文将简单介绍桩基的分类及几种常用桩的特点和比铰。
一、桩基础分类
桩可按荷载原理、材料形状(或断面)、大小、性能及桩端支承情况等分类。
1、按材料可分为木桩、钢筋混凝土桩、钢桩及组合材料桩等,其中钢筋混凝土桩又可分为普通钢筋混凝土桩;预应力钢筋混凝土桩;预应高强度混凝土桩;钢筋混凝土桩使用最广泛。2、按桩的使用功能可分类竖向抗压桩、竖向抗拨桩、水平受荷桩、复合受荷桩。3、按成桩方法可分为非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩。4、按承载性能分为摩擦型桩和端承型桩,摩擦型桩又可分为摩擦桩和端承摩擦桩;端承型桩又分为端承桩和摩擦端承桩。5、按桩径大小分为小桩(d≤250mm)、中等直径桩(250mm
二、桩基的特点
下面将介绍灌注桩中的钻孔桩和预制桩中的预制钢筋混凝土方桩和预应力钢筋混凝土管桩。
1、钻孔灌注桩。灌注桩采用泥浆护壁,水下浇筑混凝土的施工工艺,桩径一般在550-850mm之间,它是一种非挤土性桩,优点是对周围环境要求低,对邻近建筑物及管线的影响小,可以和围护桩同时施工,减少工期,可以进入贯入阻力Ps值较大的砂土层,充分利用砂土层的高摩阻力,提高单桩承载力。缺点是采用现场混凝土的地下浇筑,钻孔泥浆护壁,因此成桩质量难以控制及造成环境污染。
2、预制钢筋混凝土方桩。预制方桩是现场或工厂预制的一种钢筋混凝土桩,沉桩一般采用压入方法,由压桩机将预制方桩压入土层。预制的桩优点是桩质量容易保证,沉桩比较直观,因此桩身质量的检测工作量相对比灌注桩小,由于预制桩的质量保证度高,因此其桩的摩阻力和端承力均比灌注桩大,混凝土用量节约,但预制桩采用静力压桩方法时,其沉桩时通过贯入阻力Ps较大的砂层时很困难,而且预制桩对施工机具的要求较高,尤其是单桩承载力高的预制桩,需要大吨位桩机。
3、预应力钢筋混凝土管桩。预应力管桩是近期开始大量使用的一种桩型,它采用预应力钢筋和高强度混凝土,进行工厂预制,从而节约了混凝土用量,增加了桩长与桩截面面积的比值,使产生相同桩周阻力(与方桩比)时所占用混凝土用量最小,这样就达到经济节约目的,预应力管桩的工程造价比预制方桩的价格略低,必须注意的是预应力管桩由于有土塞效应,它仍为挤土桩。
三、桩基的选型比较
1、单桩承载力方面。选择合适的单桩承载力,实质上就是选择合适的桩长、桩径和桩基持力层,层数低重量稍轻建筑物一般可选择含有砂性的粘性土层作持力层。层数高重量大的建筑物一般可选择砾砂层或更硬的粘性土层作持力层,桩长根据这两层土的埋深不同而不同。后者土的桩端阻力明显大于前者,如桩长再增加,桩的侧摩阻力也明显加大,因此,它的单桩设计承载力较高,桩径与桩长有一定的联系,随着桩长的增加,桩径也应该随之加大。采用钻孔灌注混凝土方法施工,它可以进入不同的土层,且可以深入承载力较高的砾砂层,利用砾砂层的高摩阻力来提高单桩承载力,因此灌注桩的桩长选择范围较大。
2、施工质量方面。钻孔灌注桩的沉桩特点,决定了它的桩身质量受施工技术好坏的影响很大,经常发现桩身出现夹泥和蜂窝现象,技术处理比较困难,由于质量难保证,现在施工灌注桩工程低应变检测数量为100%,同时设计人员往往在确定桩数时留有一定的系数,使桩数增加。预制方桩、预应力管桩采用工厂和现场预制成桩,桩身质量易保证,采用静力压入法施工,可保证预制桩的单桩设计承载力大小,做到心中有数。钻孔灌注桩由于没有挤土效应,施工时不会影响工地周围的管线和建筑,适用于比较狭小的场地内施工。但灌注桩由于要用泥浆护壁技术,施工场地需要进行很好的围护,否则泥浆外溢可能会影响周围的环境。预制方桩施工场地比较干净,没有泥浆排出,不会污染周边环境。预制桩的缺点是挤土效应明显,尤其是目前采用静力压桩施工法挤土更加明显,对距离较近的建筑物和管线有影响,施工时必须采用防挤措施进行处理。预应力管桩对环境的影响与预制桩基本相同,但由于它采用空心管桩时有一部分土要入桩内,挤土效应比预制桩稍有改善。
关键词:桩基;施工技术;施工控制
Abstract: pile foundation is the base type of high-rise buildings in China, this article from the preparing work before pile foundation construction, pile construction method and quality control problems of high-rise building pile foundation construction are studied.
Key words: pile foundation; The construction technology; Construction control
中图分类号:TU74文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)
桩基础具有承载力强、稳定性好、沉量小且均匀的特点。随着住宅建设步伐的加快,桩基已成为在土质不良地区修建各种建筑物特别是高层建筑所广泛采用的基础形式。桩基础的作用是将上部结构较大的荷载通过桩穿过软弱土层传送到较深的坚硬土层上,以解决浅基础承载力不足和变形较大的地基问题。
1桩基础施工准备
在桩基础施工前,应做好现场踏勘工作,做好技术准备与资源准备工作,以保证打桩施工的顺利进行。
1.1施工现场及周边环境的踏勘
现场踏勘调查的主要内容包括:查明施工现场的地形、地貌、气候及其它自然条件;查阅地质勘察报告,了解施工现场成桩深度范围内土层的分布情况、形成年代以及各层土的物理力学性能指标;了解施工现场区域内人为和自然地质现象,地震、溶岩、矿岩、古塘、暗滨以及地下构筑物、障碍物等;了解邻近建筑物的位置、距离、结构性质、现状以及目前使用情况;了解沉桩区域附近地下管线(煤气管、上水管、下水管、电缆线等)的分布及距离、埋置深度、使用年限、管径大小、结构情况等。在施工前,对桩基施工的现场进行全面踏勘,以便为编制施工方案提供必要的资料,也为机械选择、成桩工艺的确定及成桩质量控制提供依据。
1.2技术准备
桩基础施工前应编制施工方案,明确成桩机械、成桩方法、施工顺序、邻近建筑物或地下管线的保护措施等;计划施工进度,根据工程总进度计划确定桩基施工计划(含进度计划,劳动力需求计划及材料、设备需求计划);制定质量保证、安全技术及文明施工等措施;进行工艺试桩,确定合理的施工工艺,确定工艺参数。
1.3现场准备
施工现场首先应清除现场障碍物,成桩前应清除现场妨碍施工的高空和地下障碍物,如施工区域内的电杆、跨越施工区的电线、旧建筑的基础或其他地下构筑物等,这对保证顺利成桩是十分重要的。其次,要使场地平整,高层建筑物的桩基通常为密布的群桩,在桩机进场前,必须对整个作业区进行平整,以保证桩机的垂直度,便于其稳定行走。
2桩基础的沉桩施工技术
2.1预制桩的施工
①锤击法。桩基施工中采用最广泛的一种沉桩方法。以锤的冲击能量克服土对桩的阻力,使桩沉到预定深度。一般适用于硬塑、软塑粘性土。用于砂土或碎石土有困难时,可辅以钻孔法及水冲法。常用桩锤有蒸汽锤、柴油锤(见打桩机)。②振动法。振动法沉桩是以大功率的电动激振器产生频率为700~900次/分钟的振动,克服土对桩的阻力,使桩沉入土中。③压入法。压入法沉桩具有无噪声、无震动、成本低等优点,常用压桩机有80吨及120吨两种。压桩需借助设备自重及配重,经过传动机构加压把桩压入土中,故仅用于软土地基。④射水法。锤击、振动两种沉桩方法的辅助方法。施工时利用高压水泵,产生高速射流,破坏或减小土的阻力,使锤击或振动更易将桩沉入土中。射水法多适用于砂土或碎石土中,使用时需控制水冲深度。
2.2灌注桩成桩
灌注桩成孔方法主要有泥浆护壁成孔、沉管成孔及干作业成孔等几种。在成孔后放置钢筋笼、浇筑混凝上,形成灌注桩。对于钻孔灌注桩施工中遇到需要补强的桩体,除了使用地质钻机已钻一个取芯孔外,应再钻一个孔。一个用做进浆,一个作出浆孔。孔深要求达到补强位置以下最少lm,柱桩则应到达基岩。用高压水泵向一个孔内压入清水,将夹泥和松散的混凝土碎渣从另一个孔冲洗出米,直到排出消水为止;用压浆泵压浆,第一次压入水灰比为0.8的纯水泥稀浆,进浆管应插入钻孔lm以上,用麻絮填塞进浆管周围,防止水泥浆从进浆口涌出;为使浆液得到充分扩散,极大地限制下面钢箱梁的受拉能力,钢材受拉性能好的特点没有发挥出来,而且为了限制现浇层混凝土裂缝的产生,还要另外施加预应力,形成了一方面是本身有材料而不能发挥其能力,一方面还要另外增加额外的材料去保证结构受力,比较理想的做法就是去掉上面的混凝土现浇层,而在钢箱底板上根据计算需要铺设现浇层,这样就是一种比较理想的受力模式,并且在下部铺设混凝土现浇层,可以极大增加墩顶范围钢箱梁的刚度和稳定性,节省了钢材。
2.3桩基础施工过程中桩位复核
在预制桩施工过程中,当土质较差时,打桩挤土效应是影响桩位准确性非常重要原因,在桩基础施工过程中要不断的对桩位进行复核。在某住宅小区的预应力管桩试压施工过程中,由于其土质为淤泥质粘土,桩位最大被偏移230mm。针对此情况,在施工过程中施工技术人员使用经纬仪及钢卷尺不断对桩位进行复核,取得良好的效果。又如在某住宅小区的预应力管桩试压施工过程中,由于其杂填土层较厚,地下情况比较复杂,在试桩过程中经常断桩,需要经常开挖清除地下障碍物。针对此情况,建设单位果断作出调整桩型,工程得以顺利进行。因此在施工预制桩时,技术人员应先研究项目的地质报告,针对挤土效应采取必要的桩位复核措施。
3桩基施工阶段的控制要点
3.1 钻孔过程控制
在每次钻孔前应该重新复核该桩位及标高,确保无误;检测终孔的孔深、孔径、孔斜度及二次清孔后的沉浆密度、沉渣厚度。参照地质勘探报告,检查是否已经达到设计持力层以及进入持力层的深度。施工中如果遇到地质变化,进入持力层深度不能满足设计要求时,应根据具体情况适当加深 0.5m~1.5m,以保证达到设计承载力。沉浆密度应符合规范要求。沉渣厚度不大于 100mm。
3.2 钢筋笼检查
主要检查钢筋笼的制作质量、下笼、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,但不宜短于 6m,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。为避免灌注导管挂笼及钢筋笼上浮,笼底钢筋略成喇叭状。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。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2m均匀布置 4 个,穿在箍筋上,这样既保证保护层厚度,又能减少对孔壁的扰动。在焊接施工时要特别注意焊缝的饱满程度。
3.3 灌注水下混凝土
灌注前应检查孔内的泥浆性能指标和孔底沉渣厚度,如超出规定应进行二次清孔。混凝土应有较好的和易性即流动性、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。施工实践表明桩基浇筑过程中的堵管也与混凝土的离析有关。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,最好使用商品混凝土。
3.4 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 2m~3m ,且混凝土表面在钢筋笼下 1m 左右时,应放慢混凝土浇筑速度,当混凝土面上升至骨架底口 4m 以上时提升导管使其底口高于钢筋笼底部 2m 以上,恢复正常的灌注速度。
结语
在桩基础的施工过程中,施工人员要熟练掌握桩基础的施工技术。施工单位要制定相关的施工质量标准,对施工部门要加强培训和管理工作。要通过技术人员和管理人员的共同努力来控制施工质量,切实保障建筑的安全性与稳定性。
参考文献:
[1]张小松. 探讨桩基础设计中值得注意的问题[J]. 黑龙江科技信息, 2009.
关键词:桥梁;桩基础;施工技术
引言:由于桩基属于隐性工程,桥梁在建成以后就看不到了,然而桥梁的稳固与否、安全与否、以及使用寿命等几乎都取决于桩基。桩基越稳定桥梁就越安全,反之则公路桥梁的危险系数就越高。尤其是多风、或者是地下地质情况不稳定的区域桥梁桩基施工技术更是显得尤为重要。
一、桥梁桩基施工的前期准备
(1)施工设计 详细、合理、科学的设计是一项工程在施工中必不可少的,施工设计是在未施工以前,相关技术人员根据相关国家要求进行论证后形成的技术依据,依据施工设计进行施工,可以避免很多不必要的技术难题。
(2)试验原材料 水泥、外加剂、砂石料、钢筋等原材料必须检验合格,配合比设计、钢筋可焊性等试验必须出具试验报告,并上报监理办批复,方可使用。加快申请工地试验室临时资质,以便指导后序工作的顺利进行。
(3)测量 经过测量后,通过相关数据做好施工要求。
(4)场地平整及清理 施工前应对加工厂场地进行压实整平,满足场地建设要求,进行清除杂物、拆除各种构筑物以及地面附着物。
二、护筒埋设及质量控制要点
埋设护筒:在施工过程中,护筒通常采用工具式钢护筒,在使用回转钻的过程中,与钻头直径相比,内径要超过其100mm,同时在上部设置1~2个溢浆孔。为了确保护筒埋设位置的准确性和稳定性,通常情况下护筒与坑壁之间的空隙通过采用粘土进行填实处理,护筒排浆口与泥浆沟之间保持相通,同时将护筒中心线与桩位线控制在50mm,在粘性土中护筒埋设深度为1.0米,护筒的上口高出地面100~200mm,进而在一定程度上避免泥浆面出现上下浮动防止坍孔,并且确保孔内浆面高出地下水位1.0m以上。一般情况下,护筒埋设在一定程度上是为了避免在钻孔过程中发生穿孔现象,在钻孔泥浆循环过程中便于放设泥浆泵,同时在浇筑混凝土的过程中,可实现由外护筒进行保护等。所以,在埋设过程中,一般采用双护筒方式进行埋设,所谓双护筒就是分为内外两层的护筒。
三、泥浆搅拌
在桥梁工程中,泥浆在稳定地层、支撑孔壁、冷却钻头与钻具等环节发挥着非常重要的作用。通常情况下,根据现有的工程现状,将泥浆分为:人工泥浆是指将水、黏土、添加剂按照一定比例混合配制而成的混合物;原土泥浆在造浆技术方面要求比较低,进而在一定程度上使得成本也相对比较低,施工需求完全可以满足。需要结合实际施工条件和经济技术水平等选择合适的造浆方式,在泥浆搅拌过程中,需要重点掌握泥浆的浓度。泥浆浓度大小要合适,泥浆过稠,钻头施工的阻力和清孔的难度就会大大增加,进而对施工进度与施工质量造成一定程度的影响;反之,排渣的阻力将会大大增加,护壁的效果同时也会明显的降低。
四、钻孔及质量控制
在钻孔初期,需要事先启动泥浆泵和转盘,待空转一段时间后,泥浆输入数量达到一定要求后实施钻进。在钻进过程中,应迅速、安全的接卸钻杆,进而在一定程度上防止因停钻时间过长,造成孔底沉淀;钻进过程中,一方面随时复核钻具长度,另一方面检查钻杆是否发生弯曲。另外,根据土层的实际情况,结合地质资料,对钻进速度进行随时的调整,防止发生塌孔、缩颈及桩孔歪斜现象。
完成钻孔后,对孔深、孔径以及其垂直度进行检查,符合要求后,将1~2袋水泥投入孔内,通过钻锥进行冲击,进而在一定程度上使钻孔内泥浆、钻渣和水泥进行混合,形成混合物,然后通过掏渣筒进行掏渣,完成掏渣后,在孔底注入1.1~1.2的稀泥浆进行换浆处理,在这一过程中,充分利用钻杆在原位进行第一次清孔,当孔底沉渣厚度低于50cm时,安放钢筋笼,安放钢筋笼完成后,在浇筑混凝土的导管进行第二次清孔,完成清孔后及时浇筑混凝土。
五、清孔
在桥梁工程施工过程中,灌注桩技术应用较为广泛。为了达到满足灌注之前的泥浆比重要求,需要实施两次清孔工作。当钻孔深度达到设计的后,进行第一次清孔。通常情况下通过钻机进行清孔换浆,通常情况下,第一次清孔工作是否符合相应的技术要求,在一定程度上直接影响整体工程的质量,第一次清孔工作不能因为实施第二次清空而被忽略。通常情况下,第一次清孔可以清除大部分沉渣和泥块,因此清孔工作的强度比较大;对于第二次清孔来说,通常情况下采用粗截面导管形式,进而降低冲力。当布置完成钢筋笼与导管后,实施第二次清孔,将这一工序中产生的泥块沉渣等予以清除。在清孔过程中,防止发生坍孔现象。
六、钢筋笼制作与安装
按照设计图纸制作钢筋笼,同时利用螺旋或焊接环形箍筋,进而在一定程度上确保在运输、吊装过程中防止钢筋笼发生变形,并且每隔2米需要加设一道加强箍筋,钢筋的保护层用预制混凝土小圆盘套在加强箍盘上,进而在一定程度上避免下放钢筋碰的过程中出现撞孔壁的现象,同时能够对钢筋笼保护层进行相应的控制。吊起钢筋笼,同时垂直扶正,将钢筋笼沿导向钢管缓缓下放。成孔后立即安放钢筋笼,进而在一定程度上减少孔底回淤。
七、灌注混凝土
在配置混凝土的过程中,砂、碎石等混合料的级配要良好,进而在一定程度上确保混凝土的灌注质量,同时混合料的最大尺寸与结构物的尺寸在一定程度上保持匹配,钢筋的间距,以及浇筑混凝土等环节要进行严格的控制。在杂物含量方面,集料需要符合相应的规范要求,必要的情况下,通过清洗或过筛的方式进一步去除不良杂质。通常情况下,利用厚度3mm的钢板卷制焊接导管,进而充当灌注混凝土的基本工具,根据桩径、桩长等实际情况决定具体直径。通常情况下,导管的分节长度需要低于提升设备的高度,同时需要便于拆装与搬运,并且对连接位置加强处理。在孔中放入导管,将导管置于桩孔的居中,同时需要确保导管丝扣的严密性。在灌注混凝土时,导管底部与孔底之间的距离控制在3~5m。在灌注之前,充分利用球胆,进而在一定程度上确保混凝土的浇灌质量。首批灌注的混凝土需要确保保量,对于导管需要埋入混凝土0.8m以下。根据初盘混凝土凝固的时间进而确定灌注的时间。
八、结束语
我们的桥梁需求随着我国建设事业的不断推进而不断提高,相关基础设施的建设项目也越来越多,而桥梁桩基施工质量关系到桥梁的整体结构,桩基础施工技术水平的高低直接关系着桥梁桩基工程的质量和进度,是桥梁建设的关键,也影响着桥梁工程交付使用后的安全和质量,在进行桩基施工的过程中,会出现各种意外的情况,要及时采取处理措施,以保证施工质量。
参考文献:
[1]樊成.桥梁桩基础施工浅述[J].西部交通科技,2011(04).
关键词:人工挖孔桩 施工 及缺陷桩 处理
中图分类号:TU7 文献标识码:A 文章编号:
一特殊地质下人工挖孔桩的施工组织
1工程概况:
本项目为北京市六环路(##~##段)公路工程第##标段,起止桩号为K23+200~K25+300。本标段主要工程数量:主线道路总长度为2100m,跨河桥1座,汽车通道桥1座,互通式立交1座(共设A、B、C、D、E五条匝道,总长度为2388.32m,主线桥1座,B匝道桥1座)。工程造价1亿元人民币。
2地形、地貌及地物
本标段位于山区和平原交界处,所处地貌单元为永定河冲洪积扇的上部,场区内主要为道路、厂房及民房,现状地形基本平坦。
3地层岩性
① 人工堆积层(第1大层):表层为厚度3.40~6.10m的轻亚粘土填土、中亚粘土填土层,生活垃圾、建筑垃圾、房渣土层。
② 新近沉积层(第2大层):人工堆积层以下为新近沉积的重亚砂土、轻亚粘土层,粉砂、细砂层。
③ 第四纪沉积层(第3~5大层):新近沉积层及人工堆积层以下为第四纪沉积的卵石层,细砂层,重亚砂土、轻亚粘土层。
4地下水条件
本场区地下水位埋深为自然地面以下45m左右。
上述为互通式立交主线桥1#~10#轴所在区域的地质状况。
据地勘报告、现场调查及人工挖桩试验,地层内含有大量卵石,地下水水位较低,桩基施工可采用冲击钻成孔和人工挖孔成孔。
5准备工作:
6施工工艺
①挖桩程序
第一节桩孔开挖:以桩中心为圆心、桩身半径+护壁厚度为半径(见图),用白灰撒出圆周开挖线。护壁中心与桩中心的偏差不得大于20mm。人工用锹、镐由上到下逐层开挖,如遇坚硬土层先用锤、钎破碎,挖土顺序为先中间后周边,允许误差为3cm 。
第一节护壁浇筑:第一节护壁顶面应高出地面30cm(见图),地面以上部分先浇筑。将高程控制点引至第一节护壁顶面,以便随时检查孔深。垂直运输设备包括钢质三脚架、电动辘轳、滑轮组、钢丝绳、吊桶等,必须安装稳定、牢固,并使吊桶中心线与桩中心线重合。
第二节桩孔开挖开始使用垂直运输设备,挖孔人员必须戴好安全帽,以防土块、石块等杂物坠落伤人。用拴桩点交叉拉线吊线锤控制桩中心,用尺竿检查桩孔直径及井壁圆弧度,用第一节护壁顶面高程控制点检测孔深。
当桩间净距小于2倍桩径且小于2.5m时,应采用间隔开挖。护壁应符合下列规定:
护壁配筋(见图):竖直方向放置φ8钢筋,沿圆周方向间距为50cm;水平环形箍筋同样采用φ6钢筋,上下间距为25cm。
护壁模板采用1m/节组合式钢模板,U形卡连接,“八”字型放置(见图),拆上节支下节循环使用。
护壁混凝土强度等级为C25(同桩身混凝土),坍落度为3~5cm,人工用钢筋棍插捣密实。
护壁厚度不得小于15cm,上节与下节搭接10cm。
挖试桩时,护壁混凝土采用现场自拌,经检验,强度满足要求;正式施工时,考虑到现场自拌的质量和数量限制,拟采用商品混凝土。为加快护壁混凝土早期强度增长速度,可在混凝土中 掺入适量早强剂。
每节护壁均应在当日连续施工完毕。护壁模板应在混凝土浇筑24小时后且强度达到10MPa后方可拆除。护壁上出现蜂窝现象时应及时补强,以防孔外水通过护壁渗入孔内。同一平面上护壁直径的极差不得大于50mm。不得在桩孔内水淹没模板的情况下浇筑护壁混凝土。
②钢筋笼加工、运输及吊放
钢筋进场后,按照不同种类、等级、牌号、规格及生产厂家分批验收,分别堆放(垫高并遮盖),不得混杂,并设立识别标志。
钢筋笼加工尺寸严格按照设计要求执行。主筋接头采用滚轧直螺纹连接,主筋与加劲箍筋间采用点焊,主筋与螺旋箍筋间采用20号火烧丝绑扎,加劲箍筋接头采用10d(钢筋直径)单面搭接焊。钢筋笼自上而下以2m间距设环形混凝土垫块,横向圆周不少于4处,以保证钢筋笼的保护层。为保证钢筋笼顶高程正确,在笼顶设吊环,并按照桩的编号挂牌。
钢筋笼采用自制炮车运输。采用汽车吊吊放钢筋笼,吊放前清除孔底虚土和积水。由于钢筋笼为柔性,且长度较长,因此在起吊过程中不得使钢筋笼产生不可恢复的变形;下放钢筋笼时,人工轻轻扶持,对准孔位,垂直下放,避免碰撞孔壁;由测量人员严格控制钢筋笼顶高程,达到设计高程后用吊杠固定,防止其下沉或灌注混凝土时上浮。
③灌注混凝土成桩
干孔灌桩的传统方法是用串筒下灰、振捣器振捣,由于人工下孔振捣既不安全、速度又慢,拟采用导管灌注水桩的施工工艺。
吊放钢筋笼后应及时灌注混凝土。采用商品混凝土,罐车运输,坍落度为18~22cm。导管直径为30cm,其接头须安装严密,确保密封良好,使用前进行水密承压试验和接头抗拉性能试验。用汽车吊将导管吊入孔内,位置应居中,导管下口距孔底应小于0.5m。
灌入首批混凝土后,导管埋深不得小于1.5m。首批混凝土灌入正常后,应连续不断地灌入混凝土,严禁中途停工。在灌注过程中,应经常用测锤探测混凝土面上升的高度,保持导管埋入混凝土的深度不得小于2.5m。在每次提升导管前必须探测混凝土高度,以确定导管埋深。随着孔内混凝土顶面的上升,逐节快速拆除导管,时间不宜超过15分钟,拆下的导管应立即冲洗干净。
为保证桩头混凝土质量,桩顶高程以下3~5m用振捣器振捣密实。混凝土灌注12小时后进行湿水养护。
④桩头必须凿至洁净混凝土面,桩头表面不得有斜茬,掉角。并逐根对桩进行无破损检测。
二 人工挖孔桩在特殊地质下的优越性
通过工程中相邻标段(地质条件基本相同)施工桩基,分析不同方法施工1米摩擦桩的各项指标,与人工挖孔桩进行对比。首先确定桩径一致,基本桩长约25m。人工挖孔平均25天成孔,每天12小时工作制;冲击钻平均9天成孔一颗,工作时间每天24小时。以此推算出1米成孔所需的条件——
在注重环保及节约的今天,人工挖孔无疑是比较优越的一种施工方法。因为在后期清理现场时,泥浆处理费用和填泥浆坑的费用很高,污染很大;同时也大大降低了噪音污染。
进度上人工挖孔桩可以同时施工100颗,而冲击钻最大条件也就限于10颗,最终的进度基本一致;在城市施工中,拆迁压力较大,空中障碍较多,许多地方只能依靠人工挖空进行。
三人工挖孔桩的可行性分析
本次工程项目约1500棵桩采用人工挖孔,其原因是因为地质条件不适用常规机械成孔,且工期紧张,电力及燃料匮乏;只是仅仅的1500棵桩基,就让10家施工单位认识到人工挖孔桩的可行性。其原因有以下几点:
1进度加快
人工挖孔桩每天每颗成孔1m,每班组2人,每天可以挖2棵,25人的队伍就可以同时挖50棵桩基,以桩长30m计算,在30天时,可以一并完成50棵,相对于桥梁而言,基本叫做完成了基础。而机械成孔在工艺的要求下,虽然单桩成孔较快,但总体时间还会更长,因为设备投入量和施工场地影响,造成进度偏慢。
人工挖孔桩施工后,桩基现场不会存在脏乱差的现象,后期处理地面或地基的因素大大降低,相对于机械成孔,水下混凝土灌注桩基,泥浆处理、泥浆坑回填等同样占用工期。
2质量优良
桥梁桩基施工为水下、地下作业项目,根本就是不可见性质的施工项目;然而,人工挖孔桩施工将不可见变为可见,桩基施工过程基本可控制,相对于推算的检测结果与实测实量的检测结果,谁都知道实测实量的结果更为准确。尤其是近年来一些“单桩接柱”的设计,更需要桩基钢筋笼对中位置准确,人工挖孔桩100%可以精确对中,使受力更好。无论是质量评定方面的标准,还是实际意义上的结构力学指标,人工挖孔桩都优于机械成孔水下灌注桩。
3成本优势
我们在论文中分析过1.5米直径的桩基,人工挖孔桩与机械成孔桩基每米直接费用基本相差500元,其间接费用就更无法计算了,人工挖孔从材料、能源、环保等各项均优于机械成孔。
结语
桩基施工技术还在不断的完善和发展中。对于社会企业而言,最重要的是确保业主满意的条件下获得最大效益,同时达到节约的目的。灌注桩已得到广泛地采用主要是因为它具有设备简单、施工方便,经济效益较为明显,具有极强的适应性等优点。从更深一层看人工挖孔桩的优越性就更加明显,在保证安全的情况下,确实值得推广。
参考文献:
① 尹德兰《邓文中与桥梁——中国篇》 清华大学出版社 2006.09.01
② 李亚东《桥梁工程概论》(第二版) 西南交大 2005.01
③ 张新天周建宾吴育琦 《道路与桥梁工程概论》 人民交通出版社 2005.01
④ 桂业昆邱式中 《桥梁施工专项技术手册》 人民交通出版社 2005.01
前言
影响桥梁撞机施工的因素非常的多,从人为原因到自然因素,任何一方的处理偏差就可能出现劣质工程。对于钻孔灌注桩成孔与后来的水下混凝土灌注施工来说,溶洞无疑是最大的挑战。若施工总缺乏技术应对措施,那么灌注孔的质量与成孔率无疑会下降。溶岩地质条件下的钻孔灌注具有较多病害类型、较为复杂困难的应对技术。比如会出现混凝土超灌、埋钻、漏浆、卡钻等。因为病害往往出现在施工环节,且发生位置比较深。所以,孔洞分离法或局部溶洞填充硬化法为其处理措施,完成溶洞跨越,再施工。本文主要谈论了原有的施工技术方案,并根据在钻孔桩基施工中的工作经验,分析研究了在溶岩区如何进行桥梁基础钻孔灌注桩施工,希望对在建或将建的同类工程提供参考,完善施工设计。
确定岩溶地区地质条件
桩基础施工前必须准确掌握地质构造条件,无论是常规桩基还是溶洞桩基础。所以,施工作业之前,一定要对溶洞类型、大小、方位做准确判定,保证质量,为后续的溶洞处理提供可行性参考。钻孔探测法与地址钻探法是重要的溶岩地质确定法。
1.地质钻探法
该法主要应用工程地质钻探技术,对桩基安设处的溶岩发育的溶洞、溶沟与溶槽等将其标注在柱状图上。此项工作在设计桥梁基础上不能忽略,重要性明显。在施钻桩基础之前,应该对各根桩基位置地质情况,溶洞类型与大小等,以此制定后续的施工方案。若桥梁桩基处的地质情况处理起来相对麻烦,那么应保证桩位与地质情况的一一对应,不可漏缺,同时,钻探资料也是每根桩基必不可少的。若地质资料缺乏,那么必须补充钻探,群桩基要更加仔细。
2.施工探测法
对于溶洞位置的把握有多种方式,在施工时,通过漏浆位置、钻头处的冲击响应、反馈则是施工探测法。此法技术与经验要求高,工作人员需技术纯熟,同时要结合地质探测资料、设计图纸综合判断。此法可对溶洞柱状高度、形状、大小做分析,虽然此法的安全性不容了干,钻孔事故多有发生,但是,并不能回避施工探测法,是必然的钻孔施工环节,所以,要仔细应对。
岩溶地区钻孔技术
在岩溶地质条件下桩基钻孔非常困难,确保顺利钻穿溶洞层并没有卡钻、漏浆、掉钻与坍孔情况是技术难点。这就需要钻孔者事先要对钻孔区的地质情况心中有数,时刻关注钻孔时是否出现泥浆在桩基周围流出、泥浆是否下沉等。工程钻孔人员要结合具体情况,制定解决空洞、顶板穿越、护壁与造壁、斜面开孔等施工技术方案,确保钻孔有序稳定推进。本文根据自己的施工经验重点介绍以下 3 种方法。
1.填充法
(1)溶洞范围小,溶洞高度1米至3米之间, 地质报告显示溶洞内有全充填物,或半充填物且钻孔过程中无漏浆现象可以判断在该桩钻孔过程中不必采取特殊的处理措施, 可按常规桩基础施工。如果地质报告显示该桩基础溶洞内无充填物且钻孔过程中出现严重漏浆现象。则根据地质报告和漏浆位置分别按以下方法处理。在卵石层与砂石层漏浆时,可将优质黏土投入或提高泥浆的比例,以低冲程持续冲击,让卵石层与砂石层与黏土融合,可实现漏浆的良好防止。在钻进岩层漏浆时,将含砂量不高的黏土块投入孔内,通过冲击将黏土挤入基岩裂隙中, 一般可防止浆液漏失; 在溶洞或严重破碎地层漏浆时,可将水泥、片石与黏土混合投入孔内,以冲锤持续积压冲击,构建人工造壁,可稳固与胶结孔壁,对漏浆通道完全堵塞。24小时后待水泥强度达到2.5mpa后再继续冲穿过溶洞。桩基础成孔后在溶洞范围内的钢筋笼在溶洞上下1m范围内定位筋上焊接4mm钢板圆筒,保证混凝土质量。如图如下图(1)
2.钢护筒跟进法
溶洞高在3-5m的多层溶洞,且多层溶洞间距较小,或者地质报告与实际地形不符合的情况毕竟勘察孔只能揭示一小部分, 就是说即使地质图中标明的是小溶洞, 也有可能是大溶洞或与大溶洞相联通,回填法无法止不住漏浆的情况下可采取钢护筒穿越处理,先用冲击锤进行冲孔、扩孔,然后采用振锤把钢护筒振沉到溶洞底部(图2)
3.压力注浆方法
根据地质钻探资料揭示溶洞裂隙较多,压力注浆处理法也在可桩基施工时出现的塌陷、漏浆等严重情况时做预处理。溶洞内有填充物时,对溶洞采取提前注浆处理以固结填充物;压力注浆法通常是将4个钻孔布设在桩基处周围注浆,如果溶洞很大,或者在质地钻探后发现溶洞分布面积很广,那么可扩大注浆预处理面积与增加注浆孔数量。以0.8:1~1:1为浆液水灰比,以0.3~0.5MPa为注浆压力控制范围。砂石在溶洞内完全固结后,便能以冲击钻施钻。这种施工方法的前提条件是溶洞内必须富含砂石等充填物而不能为空洞。。这种方法虽然成本较高, 但操作简单, 处理效果可靠。
常见问题及处理方法
1.卡钻与处理办法
以冲击钻施工,孔壁会因钻头的剧烈抖动而被冲破,导致孔壁不规则,抑或出现梅花孔的情况。另外,若钻头磨损严重,没有有效补焊,钻孔孔径会慢慢缩小,在钻头补焊以后或使用新钻头,则发生重新钻孔情况。在施钻时,因为具有太大的冲程,溶洞顶板可能被突然击穿,出现钻头旋转提钻失败。这些情况都可能引起卡钻。通常有以下预防办法:钻头及时补焊或者更换,将片石重新填入桩孔中。首先使用小冲程钻进,再慢慢的增大,直到冲程正常,实现正常钻孔。小冲程钻孔也可在施钻溶洞顶板时采用,重视钻头旋转,打开溶洞后,应将粘土或片石抛填在溶洞内,慢慢实现钻孔正常。
2.埋钻与处理办法
埋钻问题比较多见且处理起来非常困难,造成原因为孔壁的塌陷。当钻孔位置处于岩溶地层,此处溶洞顶板非常薄且埋深不大。由于太大的冲程,溶洞顶板就会被砸击,引起钻头掩埋、地表下陷、溶洞坍塌等事故。通常处理办法为:若发现漏浆,则要将钻头及时提起,向孔内注浆并补水,稳定水压,并及时将漏浆位置堵住。在穿越溶洞时,尽量选用小冲程钻进作业,避免溶洞顶板垮落。同时,预先备好拖拉装置,为后续的钻机撤离提供条件。
3.混凝土泄漏与处理措施
泥浆密度小于混凝土密度是混凝土在桩基钻孔时出现泄漏的原因。因为,孔壁的测压会在混凝土的水下灌注而增加,对已经产生的片石粘土孔壁封闭环构成压力,进而造成混凝土的泄漏。一般的处理措施为:若溶洞的高度不大,在其内现行构建孔壁封闭环,然后将片石、粘土混合物抛入其中,高度应该比溶洞顶板地面更高,再以钻孔方式提升孔壁强度与厚度。若空溶洞具较高高度且没有填充物,那么要以钢护筒跟进,钢护筒的直径要与设计桩径相当,逐渐送到溶洞底部,在溶洞底部的坚硬围岩为钢护筒实现紧密连接后,再按设计标高机械施工,并以施工工序进行后续混凝土的灌注。
结语
工程质量安全不仅关乎资源的合理利用,也关系到人员的生命财产安全。在桩基施工中,溶岩地质是令人头痛的劣质地质,处理难度大。本文以实际工作经验为参考,说明桩基孔钻时,应注意溶岩类型、大小与发育程度,岩溶水、地下水性质出发,做好技术应对。
关键词:溶洞区施工;桩基础施工技术;钻孔施工法;护筒跟进法
中图分类号:F830文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)06-0190-02
一、工程简介
黄山至衢州高速公路(浙江段)起自安徽桃林与浙江齐溪皖浙省界处,与黄衢高速公路安徽段终点连接。开化互通主线地处开化县城东,离开化县约1.6km处,所在区域低山丘陵,地势陡峻,基岩埋深较浅,岩性复杂,有凝灰岩、灰绿岩、粉砂岩、泥岩、泥质灰岩等,岩体较为破碎,风化较深,地层结构十分复杂。开化互通主线桥及B、C、E匝道桥区域溶岩十分发育,溶洞多而广,部分溶洞洞径大,呈充填、半充填软塑状亚粘土混碎石及无填充状态。根据桩基逐根钻孔地质勘测显示溶洞最深28m、有充填物溶洞,桩基础部分区域溶洞间呈网络状相互连通,其充填物主要有亚粘土、粘土、含砾亚粘土、含碎石性粘土、含角砾亚粘土、软塑状亚粘土等。
二、方案比选和确定
根据掌握的地质状况及施工特点,从技术、经济等方面经过比较,采用挖孔桩孔壁支护法、钻孔施工法及钻孔桩护筒跟进法三种施工技术配合使用来处理溶洞。具体如下:
(一)挖孔桩孔壁支护施工法
桩长在20m以下,有溶洞且溶洞较小(一般在5m以下)的桩基地层中无较厚砂砾层或砂层,且溶洞水位较低时采用挖孔桩孔壁支护法较为适宜。
(二)钻孔施工法
桩长在25m以上,当地层中有较厚的中粗砂层、风化严重的砾石、碎石,地下涌水量较大有溶洞且溶洞较大(一般在5m~10m),孔内水位较高时采用钻孔施工法较为适宜。
(三)钻孔桩内护筒跟进法
当桩基地层中存在较厚的砂砾堆积层,且溶洞上方有较厚的砂砾层,溶洞在10m以上的且溶洞呈充填、半充填状态采用护筒跟进法较为适宜,采用内钢护筒沉放穿过淤泥、砂砾堆积层、溶洞区域,增强桩基护壁强度,保证正常混凝土灌注,防止塌孔。
根据互通开化桥梁互通区所处地质条件,选择内护筒跟进法施工。
三、施工过程
(一)施工工艺
溶洞发育明显,有的为多层溶洞并有明显裂隙发育,施工时漏浆量大,采用全护筒跟进岩层顶面,防止漏浆量大而导致覆盖层塌孔。
内护筒直径通常比桩径大150mm,采用10~12mm厚的钢板卷制而成。长度一般宜比超前钻所确定的溶洞深度值长3米,可分节运到现场。首先用与内护筒相当的冲锤冲击成孔,根据地质超前钻探结果,当冲锤在溶洞上方1m时,要反复提升冲锤,上下慢放轻提。当冲锤不在受到阻碍时,说明顶部已成孔并且是圆滑垂直的,此时注入高密度护壁泥浆,然后移开钻机,采用60KW以上的振动锤和25t以上的吊机配合打设钢护筒,钢护筒采用钢丝绳活扣绑住,分节吊装焊接,分节高度为8.0~10.0m,孔口对焊,振打入桩孔内,一般每节振打需10~20分钟,孔口对焊,对焊时严格要求两钢护筒保持竖直状态,在同一轴线上,且焊缝牢固,打入后无漏水现象。注意在沉入内护筒前,应采用检孔器检查钻孔的大小及倾斜度,保证内护筒能顺利沉入溶洞区内。钢护筒施工完成后,将钻机恢复原位继续钻进。在护筒底部100cm范围内导管灌填小碎石素水泥混凝土,待固结后即可重新冲孔至终孔标高。终孔后,经成孔检查和清孔验收合格,吊装钢筋笼,采用导管法灌注水下混凝土。
(二)施工注意事项
1.开钻前,有关技术人员和操作手都要熟悉该桩位的地质情况及溶洞的位置、规模、发育情况,对施工中可能出现的问题要掌握采取的措施和操作要领。
2.泥浆必须采用膨润土,容重达1.2g/m3以上,减少孔壁内外的压力差,有效护壁,另外,为防止沉淀,在泥浆中渗入0.1%~0.4%的纯碱。
3.溶洞顶板的击穿采用小冲程,一般80cm以下,溶洞内进尺仍要采用轻压小冲程,每进尺2m回填2m,循环至桩底,这样既能使孔壁充分挤压密实,防止扩孔,减少混凝土的灌入量,又能在岩面倾斜较大时使孔底形成一个平台防止卡钻。
4.要求对套内护筒法施工过程的每个环节(从确定内护筒长度,内径到沉放方法至内护筒与溶洞底部间空隙的处理)都落实到位,才能顺利成孔。
5.由于溶洞桩基的施工具有不可预见性,复杂性,危险性等诸多特点,因此在溶洞处理过程中随时观察发生的异常情况.应全天候安排多名专职技术人员观察泥浆中的浮渣及水头变化,并充分准备泥浆,片石、黄土等应急物质,吊车、铲车导管处于待命状态,及时解决临场出现的各类异常问题,确保工程质量和施工安全。
6.钢筋笼的施工和混凝土的浇注应尽可能迅速、防止发生意外情况发生,清孔最早在早上进行,使混凝土的施工时间在白天,便于操作,并应尽量缩短施工间隔期,钢筋笼在1~1.5h完成,混凝土在3~4h完成。
7.混凝土0中掺入适量的粉煤灰,使混凝土有较好的和易性,塌落度控制在18~22cm,缓凝时间要求不小于8h,可加入一定量的缓凝剂(水泥用量的0.4%左右)。
8.灌注过程中加大导管埋深,一般控制导管埋入深度不小于3 m,混凝土浇注时,派专人观察混凝土面的上升情况和出浆量变化.混凝土面的上升高度和出浆量与混凝土的灌入量成正比,若有异常,应分析原因,并采用相应对策。若混凝土灌入量增加,说明部分混凝土进入溶洞。若溶洞灌入量减少,说明孔壁坍塌或缩径,应果断重新浇注,切忌抱有侥幸心理。
四、结语
关键词:桥梁;钻孔桩;施工技术
Abstract: along with the highway and high speed railway infrastructure projects such as the rapid development of bridge engineering is more and more, because of the cast-in-place pile quality is reliable, the stratum strong adaptability, is widely applied in bridge engineering, and the bridge of bored piles with large in diameter, and the features of the over-filling. Therefore, in order to reduce the cost, improve the production efficiency and drilling pile of drilling, reinforced system, and concrete casting pile construction such as breaking and research of the technology is necessary.
Keywords: bridge; Drilling pile; Construction technology
中图分类号:TU74文献标识码:A 文章编号:
1概述
桥梁钻孔桩施工机械主要有旋挖钻、冲击钻等成孔方式,其中最常见者为冲击钻成孔;钢筋笼加工采用加工场集中制作,同时完成桩基础四电接口的施作;桩基浇筑采用水下混凝土浇筑方式;桩头的破除方式主要有人工风镐逐步凿除法和脱筒套法。
2钻孔桩施工技术
2.1冲击钻成孔技术
2.1.1适用地质条件和成孔原理
冲击钻成孔适用于各类地质条件,广泛应用于卵石、坚硬漂石、岩层及各种复杂地质等桥梁桩基施工中。其施工原理是将冲锤式钻头提升一定高度后自由下落而产生冲击力来破碎岩土,然后根据泥浆检测结果及时采用掏渣筒取出渣浆的方式逐渐成孔。
2.1.2泥浆池
根据不同的桩长和桩的数量,通常泥浆池容积为所成桩容积的1.5倍,具体尺寸根据施工场地条件进行设计,且应设置造浆池、循环池和沉淀池以便于泥浆循环使用和满足环保要求。
1).造浆材料以水化快、造浆能力强、粘度大的膨润土或接近地表经过冻融的粘土为宜。
2)..泥浆性能指标见表1
表1泥浆性能指标表
项目 相对密度 黏度(s) 含砂率(%) pH值 胶体率(%)
数值 1.03~1.10 18~22 <4% 8~10 >95
3).调制泥浆
制浆前,先把粘土块尽量打碎以便于搅拌成浆,提高施工效率和泥浆质量。搅拌成浆有机械搅拌和钻头搅拌两种方法。为了有效的控制施工成本,常采用将造浆材料加水放入造浆池内浸透再人工搅拌-人工搅拌成浆的方式。
2.1.3施工场地平整
平整施工场地,清除杂物,换填软土,夯打密实,以免产生不均匀沉降,场地较陡时需采用木枕搭设坚固稳定的工作平台,以确保场地稳固,避免发生钻机倾覆等安全事故。
2.1.4测量放样
根据设计单位移交的测量控制点,布设施工测量控制网,然后依据施工测量控制网先放出墩位中心线,再放出各桩位中心线,并根据经监理审批的放样结果在稳定的基础上设置护桩,以便于精确标识桩位中心点,确保桩位偏差满足施工规范和设计文件要求。
2.1.5护筒埋设
护筒主要作用为准确引导钻进方向,隔离地表水,保护孔口不坍塌,以及使孔内水位(泥浆)孔内水位宜高于护筒底脚0.5m以上或地下水位以上1.5~2.0m,形成静水压力(水头),保证钻进工程中孔壁不坍塌。
护筒埋设时,护筒中心轴线对正桩位中心,其偏差不得大于5cm,并保证护筒竖直。护筒埋设完成后,复测护筒中心位置和倾斜度,满足要求方可进行下道工序施工。
2.1.6钻机安装就位注意事项
钻机在施工平台上安装就位完成后,进行试运转,并检查下列各项,若不符合要求进行调整、加固。
1)钻机平台、钻机及钻架稳定牢固,确保不产生位移及沉降。
2)起吊滑轮组与转盘中心在同一铅垂线上。
3)钻头、钻杆中心与护筒中心的偏差不得大于5cm。
4)电力及机械系统运转正常。
5)钻机就位后,应测量护筒顶、平台标高,用于钻孔过程中进行孔深测量参考。
2.1.7钻孔
(1)待造浆池泥浆经检测在1.05以上后开始钻进。为了孔位准确和钻孔桩垂直度满足要求以及防止泥浆四溢污染环境,开孔速度应缓慢,待钻进一定距离后再以正常施工效率进行钻进。正常钻进工程中起、落钻头的速度宜均匀,不得过猛或骤然变速。
(2)在冲击钻进中取渣和停钻后,应及时向孔内补水或泥浆,保持孔内水头高度和泥浆比重及粘度,且孔内出土不得堆积在孔位周围。
(3)钻每隔2m或地层变化时,在泥浆槽中捞取钻渣样品,分析土质,并做好记录,与设计资料核对分析,以便于根据地质条件及时调整钻进速度和钻孔压力。当钻孔地质与设计明显不同时,及时向监理工程报告,并请设计单位派员进行现场核查或开展变更设计工作。
(4)钻进过程中随时测定孔深、孔径及斜度,若出现异常现象,应及时停钻并采取有效措施处理。
(5)经常观测泥浆面标高,保持孔内泥浆压力,定期测定泥浆的各项指标,并做好检测记录,根据实测情况对泥浆指标进行调整,确保钻进施工安全顺利。
2.1.8清孔及沉渣处理
清孔主要是为了抽换原钻孔内的泥浆,降低泥浆的相对密度、粘度含砂率等指标,清除钻渣,减少孔底的沉渣,防止桩底沉渣过厚影响桩基承载力,并为灌注水下混凝土创造良好的条件,保证混凝土的质量。
钻进终孔后,将钻锥稍提离孔底10~20cm,并保持泥浆的正常循环,对孔径、孔深、孔位、竖直度进行检查确认合格后,开始采用捞渣筒清孔,少量不能清除的沉渣采用专用钻头将其钻磨成粉末,通过调节泥浆比重使其悬浮的方式清理出孔。
当孔内排出或抽出的泥浆手摸无2~3mm颗粒,泥浆比重不大于1.1,含砂率小于2%,粘度17~20s,沉渣厚度柱桩不大于5cm和摩擦桩不大于20cm时,可以停止清孔。同时严禁采用加深钻孔深度的方法代替清孔。
2.2钢筋笼制作
2.2.1钢筋笼加工
(1)钢筋笼采用加工场采用胎卡具集中制作,
主要的制作方式有人工制作和滚焊机制作两种方式,