浅析桥梁桩基冲孔桩施工质量控制

桥梁桩基冲孔桩施工质量控制摘要：目前，在工程建设中，冲孔桩是最普遍的桩基础形式之一。本文主要从冲孔桩的基本原理、施工工艺、施工注意事项、施工中相关问题及预防措施四个方面进行探讨冲孔桩在工程中的应用。为冲孔村桩在桥梁桩基中的应用提供了参考。关键词：冲孔桩；质量控制；水下混凝土冲孔桩基础施工简便、操作易掌握、设备投入一般不是很大。在各类房屋及桥梁桩基中都得到了较广泛的应用。冲孔桩是在泥浆护壁的前提条件下，利用桩锤冲进形成桩孔，采用导管法灌注水下混凝土的施工方法。冲孔、灌注混凝土都是在水下进行，因而，对作业人员的操作熟练程度、工艺水平都有较高的要求。有效地预防及正确处理施工过程中出现的偏心、塌孔、缩孔、断桩等不良现象，将大大地提高工程效益与经济效益，所以在施工监控中务必做好质量控制1。1 冲孔桩基本原理冲孔施工法是采用冲击式钻机或卷扬机带动一定重量的冲击钻头，在设定的高度内使钻头提升，然后空放使钻头自由降落，利用冲击动能冲挤土层或破碎岩层形成桩孔，再用循环液将钻渣和岩屑排出。每次冲击之后，冲击钻头在钢丝绳转向装置带动下转动一定的角度，从而使桩孔得到规则的断面和相应的孔深。2 施工工艺冲孔桩的施工工艺流程为：场地平整桩位放线开挖泥浆池、泥浆沟护筒埋设桩机就位、孔位校正冲击造孔、泥浆循环、清除浆、泥碴终孔验收第一次清孔下钢筋笼、导管第二次清孔沉碴检测灌注水下混凝上。2.1 冲孔桩桩位放样依据桩位平面设计图纸要求，建立平面坐标系，计算每根桩中心坐标，用全站仪定位，并报监理有关人员对桩位进行复核，验收合格后方可使用。在埋设钢护筒前，四周打好木桩校正桩心，埋设钢护筒后，在复核桩上拉十字线，核对钢护筒中心及桩锤中心，并经技术人员(施工员)及监理确认后，才开始冲桩施工。在整个冲孔桩施工过程中，用复核桩检验桩锤中心，在施工中要保护好复核桩2。2.2 埋设钢护筒在桩机就位之前埋设钢护筒，护筒根据桩径大小用采用8 10mm厚钢板加工制作，高度为1. 21. 5m，护筒直径比桩径大200mm，护筒中心与运输费中心偏差不大于50mm，护筒倾斜度的偏差不大于1%，在护筒四周均匀地回填泥砂并分层压实到地面，护筒槽同应比地面高100mm左右。埋好护筒后，在地面挖一条由护筒口通往泥浆池的浅沟，作为泥浆通道。2.3 冲孔施工2.3.1 精确对中用绳子穿过桩机顶部滑轮，绳子下端挂一重锤，移动桩机，使重锤与桩孔中心在同一直线上，控制其偏差小大于20mm3。2.3.2 冲孔施工1. 开孔时低锤密击，反复冲击造壁，保证护筒稳定；2. 泥浆泵循环泥浆系统，保证泥浆供给使孔内浆液面稳定；4. 冲孔至基岩时应低锤密击，以免偏斜。如发现入岩偏斜，应立刻回填片石至偏孔处上部0. 30. 5m，进行复冲纠偏处理后再转入正常冲孔；5. 准确控制松绳长度，避免打空锤。一般不用高冲程，以免扰动孔壁，引起塌孔、卡锤等事故；6. 在钻进过程中，每2m检查一次垂直度。垂直度检查利用桩位拉十字控制线进行桩位中心复核，同时，从两个方向观测吊锤钢丝绳的摆动；7. 对于土层变层处和易于发生偏斜的部位，采用低锤密击的方法穿越，保持孔形良好；8. 在冲击钻进阶段应注意始终保持孔内水位高过护筒底口0.5m以上，以免水位升跌波劲造成对护筒底口处的冲刷掏空使护筒移位。2.4 初步清孔在孔深达到设计深度后，采用泥浆循环法立即清孔，泵送泥浆池的泥浆到孔底，把沉碴带上来，夹碴的泥浆流向泥浆池，中间采用人工碴捞，泥浆流回泥浆池，反复循环4。2.5 钢筋笼的加工及下放2.5.1 钢筋笼的加工1. 主筋焊接应相互错开，钢筋35d区段范围内的接头数，不得超过钢筋总数的一半；2. 钢筋笼内径应比导管接头处的外径大100mm以上；3. 钢筋笼外皮净保护为6cm，其允许偏差为2cm；4. 钢筋笼分段制作，分段长度一般以12m为标准段，加余量；5. 钢筋笼吊运时应采取适当措施，防止扭转、弯曲，安装钢筋笼时，应对准孔位，吊直扶稳，缓慢下沉，避免碰撞孔壁。2.5.2 钢筋笼的下放钢筋笼采用塔吊辅助吊放。采用两点起吊法吊起一截钢筋笼，注意保持骨架垂直且小变形，对准孔口缓慢下放。如钢筋笼只有一截，可直接下放至孔底，如钢筋笼有两截或以上，当下放至最后一个加强箍位置时，穿进铁管，铁管支承于机架上，钢筋笼挂于铁管上，再吊起另一截钢筋笼，对齐上一截钢筋笼，先焊接对称位置上的两根钢筋，再焊接其他所有接头，所有焊缝要求饱满，焊渣清除干净。经有关人员验收后可继续下放。如此，直至全长钢筋笼接好放完，测量钢筋笼顶标高，反算笼底标高，验算钢筋笼是否到底。2.6 下放导管及再清孔放完钢筋笼后，立即下放导管继续清孔。导管一般采用250mm刚性导管。导管使用前应试拼装、试压，检查胶垫是否完好，有无老化现象。导管每节标准长度3m，同时还备有12m长的导管。为防比导管提升时挂住钢筋笼，在导管法兰处焊接了三角形小钢板，小钢板垂直于法兰。用塔吊吊起导管从桩中心慢慢放下，待导管放完后，接上泥浆泵继续清孔，预防下放钢筋笼时碰撞孔壁，沉碴加厚，稍微提放导管，通过导管可感觉出孔底是否干净。清孔完毕后，经有关方而人员验收后即可进行混凝土灌注。2.7 灌注水下混凝土2.7.1 水下混凝土拌和物要求1. 水下混凝土采预拌商品混凝土灌注，坍落度为180 220mm；2. 配合比经试验确定，混凝土必须具有良好的和易性和流动性；3. 水下混凝土初凝时间控制在68小时内，对于大直径桩，由于灌注时较长时混凝上的初凝时间应延长至810小时。2.7.2 灌注混凝土1. 灌注水下混凝上时，导管离岩层底而不应高于50cm，(一般为3050cm)，这样可以利用混凝上的下滑重力将清孔时留在底部的渣挤出来，浮至混凝圭上使灌注的混凝土更好地与岩层结合。2. 混凝土上升速度不小于2m/h，桩的灌注时间按以下规定要求：灌注量在10m3以内2h；灌注量在1020m3以内3h；灌注量在20 30m3以内4h；灌注量在30 40m3以内5h；灌注量大于40m3时不得超过6h；3. 随着混凝土的上升，要适时提升和拆卸导管，提升导管时应返插、拔提，导管底端埋入混凝上而以下保持1. 52m，防止混凝土面突然下降，严禁把导管底端提出混凝土面；4. 在水下混凝土灌注过程中，设专人测量导管埋深，填写好水下混凝土灌注记录表；5. 提升导管时应避免导管法兰接头碰挂钢筋笼，当混凝土面接近钢筋笼底时，应严格控制导管的埋管深度，不要过深，当混凝土面上升到钢筋笼内34m，再提升导管，使导管底端高于钢筋笼底端，以防钢筋笼上浮；6. 控制好最后一次混凝上的灌注量，超灌高度控制在设计桩顶标高以上约0. 60.8m，确保桩顶不超高或偏低过多。3 冲孔桩施工过程中注意事项3.1.1 冲孔桩施工中应遵守的一般性规定1. 成孔施工过程中应经常检查钢丝绳、吊环、绳扣的完好情况，发现钢丝绳断股及断丝严重的要及时更换，绳扣松动、滑移要及时紧固，避免掉锤；2. 成孔施工过程中，应检查冲锤的方向吊环装置是否转动灵活，避免梅花孔；3. 成孔施工过程中应经常拉十字线检查冲锤上的钢丝绳是否与十字线交点相交重合，发现偏移应复核桩孔是否垂直，根据复核结果及时采取措施处理，避免斜孔、偏移桩位；4. 泥浆循环系统要控制好泵口的泥浆液面高度，适时避免泥浆泵将泥浆池内的泥渣泵入桩孔内；5. 灌注水下混凝土时，严禁在混凝土运输车罐内加水调整混凝土的坍落度，严禁在混凝土间断供应时拔提反插导管振捣混凝上。避免桩顶混凝土浮浆过厚和后续灌注混凝上时堵管造成断桩。3.1.2 在粘土层中钻进时的注意事项1. 可利用粘土自然造浆的特点，向孔内送入清水，通过钻头冲捣形成泥浆；2. 在粘性很大的粘土层中钻进时，可边冲边向孔内投入适量的碎石或粗砂；3. 当孔内泥浆粘度过大、比重过高时，在掏渣的同时，向孔内泵入清水。3.1.3 在砂砾石层钻进应注意事项1. 使用粘度较大，比重较大的泥浆；2. 保持孔内有足够的水头高度；3. 孔壁稳定情况边冲击边向孔内投入粘上，使粘上挤入孔壁，增加孔壁的胶结性；4. 用掏渣筒掏渣时，要控制每次掏渣时间不宜过长。3.1.4 在卵石、漂石层钻进应注意事项:1. 选用带侧刃的大刃脚一字形冲击钻头，钻头重量要大，冲程要高；2. 击钻进时可时向孔内投入粘性好的粘上，增加孔壁的胶结性，减少漏失量；3. 保持孔内水头高度，不断向孔内补充泥浆，防比因漏水过量而坍孔；4. 在大漂石层钻进时，要注意控制冲程和钢丝绳的松紧防止孔斜；5. 偏遇孤石时可抛填硬度相近的片石或卵石，用高冲程冲击，或高低冲程交替冲击，将大孤石击碎或挤入孔壁。4 冲孔过程中的相关问题及预防措施4.1 偏斜孔桩机安装时，支撑不好、桩孔地质构造不均匀等因素引起桩机整体偏斜，导致出现偏孔。4.1.1 因桩机倾斜造成1. 对于小量偏斜的桩孔，先检查孔壁情况，如果孔壁比较稳定，则应加固施工范围内的地基或加大桩机的支撑面积，而后恢复施工孔壁随时有坍塌可能的，应将桩孔回填至原地面，待地层静置稳定后重新开始冲孔；2. 对于大偏斜的桩孔应用块石和粘土等混合物将桩孔回填至原地面，重新放点就位开冲；4.1.2 地质构造不均匀引起先分析清楚岩层的走向，然后采用片石加粘土等组成的混合物将桩孔回填至计算确定的高程处，静置一段时间后恢复施工。孔中心偏差小于20cm的，静置12h后可以继续钻孔孔中心偏差大于20cm的，应根据情况静置2h甚至更长的时间待地层沉积稳定后恢复冲孔。4.1.3 预防措施桩机就位之前对桩机就位的支撑面尽量加固，冲孔之前先熟悉该桩的地质情况，做到心中有数，控制好提锤高度，做到入岩以后每2h检查一次孔，必要时每1h检查一次孔，时刻注意孔的情况。4.2 护筒脱落由于护筒背后回填土质量小好受地面流水的浸泡等因素引起的护筒失去稳定、脱落。出现护筒脱落应立即停止钻孔，将桩机移开，采取相应措施处理。由于地面流水引起的可先排除流水，在原地面上填一层熟土使地面干燥、小渗漏，而后，重新安装护筒(作好护筒背后填筑)恢复冲孔。护筒脱落的预防措施：尽量选择质量好的回填土，做好地表水的引排工作，对于表面淤泥层较厚的地力一，可在埋设护筒之前进行水泥造壁。4.3 塌孔在施工过程中孔壁失衡坍塌的现象统称为塌孔。塌孔的原因一般有：1. 施工过程中泥浆比重没有控制好；2. 外力的干扰(如在铁路旁边施工时，列车经过时产生的震动)；3. 施工过程中突然遇到降大雨造成孔壁压力失衡等。防治措施：在冲孔之前务必熟悉桩的地质资料，施工过程中控制好泥浆比重，在外力干扰比较严重的地方埋设加长钢护筒。5 结语冲孔桩是一种桩孔和桩身均不可见的桩基形式。因此，与人工挖孔桩、锤击灌注桩或预制桩等桩孔或桩身可见相比，要确保冲孔桩的施工质量，将而对更多的困难。自从冲孔桩得到应用到现在，对冲孔桩己有一定程度的认识，但是由于其桩孔与桩身的不可见性，致使人们对冲孔桩施工过程的一些环节的控制仍没有很直观的手段。冲孔灌注桩必须严格按照施工规范、规程的要求和工程实际情况编制切实可行的施工组织设计，要精心组织施工，着重控制好现场施工顺序和施