桥梁冲孔灌注桩施工技术.doc

桥梁冲孔灌注桩施工技术摘要：本文结合参与建设的三涧渡大桥施工经验，主要分析桥梁冲孔灌注桩基施工技术，介绍桩基冲击成孔的工作原理和特点，对冲击成孔灌注桩的施工工艺流程、施工工艺参数、施工机具、施工操作要点和质量控制注意事项进行阐述和探讨，并提出了解决措施，供大家参考。关键词：桩基 冲孔 灌注一、工程概况三涧渡大桥位于将乐县古镛镇积善三涧渡。大桥横跨金溪河，南岸与省道204线相联，北岸与总规划面积1200公顷的积善经济开发区相通，是积善经济开发区建设的关键性工程。大桥长248.5米，宽19米（桥面行车道15+22米人行道）；大桥上部结构为430+430米预应力砼连续T梁，下部结构为肋台、U台、柱式墩；基础为灌注桩基础和扩大基础。该大桥总投资1943万元，于2007年7月20日正式开工建设，2008年5月1日建成通车，总工期280天。大桥桩基数量：21根（其中1.6m桩18根、1.2m桩3根，桩长为16-23m）。桩基础地质：上层为砂土或砂砾，中层为强、中风化石灰岩，底层为弱风化石灰岩，根据地质勘查情况，本桥桩基施工采用机械冲击钻成孔。根据现场桩位及高程情况，在施工河面上搭设钢栈桥和孔桩施工平台，以便于施工机械进出和施工机具及各种材料的运输。工程项目部设在工地现场南岸。二、冲击成孔的原理及特点冲击钻成孔施工，是利用桩机动力装置将相当重量的冲击钻头提升到一定高度后让钻头自由降落，利用冲击动能冲挤地层后将钻渣岩屑排出形成桩孔。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圆形断面。岩土在冲击锤的高速加载作用下，不易产生塑性变形，主要表现为脆性增加，瞬时产生很大的接触应力，有利于岩土裂隙的扩展，形成大体积破碎。桩基冲击成孔具有如下几个特点：优点：1、施工时受地质条件影响较小，能有效地钻进基岩和砂卵石地层，因此可根据设计承载力的大小调整进入基岩深度满足结构荷载要求。2、在山区等含有较大卵砾石层、飘砾石层河流中施工成孔效率较高。3、设备简单操作方便，钻进参数容易掌握，设备移动方便，钻具磨损小并且易于维护和保养，机械故障少。 4、能耗较小。和回转钻相比，同功率设备，冲击钻能施工较大直径的桩孔。缺点： 1、成孔速度相对较慢。 2、施工噪声污染较大。 3、成孔过程中质量事故率较高。因此，相比回转钻成孔，冲击钻成孔工艺的应用范围相对较小。三、冲孔灌注桩的施工工艺和流程1 冲孔前准备冲孔前，对施工场地进行平整并挖设泥浆槽、沉淀池等设施。冲孔泥浆由水、粘土拌制，粘土要求其塑性指数25。施工中主要考虑相对密度、粘度指标，并尽可能取用低限，搅拌好的泥浆性能指标应达到施工技术规范要求。根据本桥地质情况，为防止塌孔，应加大泥浆相对密度、粘度、胶体率指标，进一步降低含砂率、失水率指标，要求泥浆相对密度：1.101.20，粘度：1822s，砂率5，胶体率98，含砂率4，泥皮厚度：2mm，PH值：大于7，以便达到浮渣和护壁的最佳效果。泥浆池设在冲孔桩附近，按所需使用的桩基数量决定开挖大小，用于沉淀冲渣，储存泥浆，施工中用排浆沟将其与孔口相连，通过泥浆泵来实现泥浆循环利用，防止泥浆漫流，保护施工环境。2 埋设护筒钢护筒用壁厚6-8mm钢板制成，接头采用双面焊接并确保不漏水，护筒内径应比桩径大20cmcm，每节长2-3m,采用挖埋法或冲击嵌入法，埋设时用铅垂线检查，使护筒中心与钻孔中心重合以确保护筒垂直（偏差：50mm 倾斜度：1%）；护筒顶面要高出施工水位1.5m-2.0m，并保持高出桩顶设计标高不少于0.5m；护筒的底端埋置深度一般为1m-1.5m，若发现地基稳定性差，护壁能力不足，出现塌孔、缩孔时则应加大钢护筒埋置深度；同时，要在护筒顶部焊加强筋和吊耳，开出浆口。成孔过程中要经常检查护筒是否发生偏移和下沉，并及时纠正。3 冲（成）孔冲孔前，采用小冲程在护筒内打浆，待泥浆均匀后方可开始冲孔。冲孔作业应分班连续进行，非特殊情况不得中断，换浆除渣或其他原因停钻时，钻头必须提出孔口外，再次开钻时应由低冲程逐渐加大到正常冲程以免出现卡钻和塌孔。冲孔时进尺要适当控制，应根据地质情况确定，在通过坚硬密实的砂石时采用高冲程（4m-5m）；粘土层或圆砾石土层采用低冲程（2m-3m），；在砾层或松散的卵石夹土层时采用小冲程（1m-2m），并相应提高泥浆的粘度和相对密度；小冲程作业能大幅减少偏孔几率。到护筒底部时一定要慢速成孔，使底脚处有坚固的泥皮护臂；冲至护筒底部1m后可按土质情况以正常速度冲孔。经常对冲孔泥浆进行实验，确保满足使用要求。冲孔过程中还要注意地质层变化，每进尺2m或在地质层变化处必须捞取清渣样判断土层，记入冲孔记录表并与地质柱状图核对。钻孔过程中，始终保持孔内水位高出河中水位1.5m左右。并须按时出渣，直到泥浆内含渣量显著减少，无粗颗粒为止。出渣的方法有两种，一个通过泥浆泵循环使冲渣浮动流入泥浆池中沉淀，另一种是利用泵反循环吸取。当钻渣不能靠泥浆带出时，则采用泵吸或掏渣筒掏渣。4 清孔成孔达到设计标高，且孔底地质情况符合规范和设计要求后，即可清孔，清孔后孔深不小于设计规定，沉淀层厚度20cm。清孔报验合格后应及时终孔。但是孔桩不能停止泥浆对孔内的循环工作，否则将造成严重的孔内坍塌。清孔处理的目的是使孔底标高、循环液中含渣量和孔壁泥垢厚度符合设计和施工规范要求，为下一步灌注混凝土做准备。5 钢筋笼安装就位钢筋笼吊装时垂直对准孔位，尽量竖直轻放、慢放，第一节钢筋笼入孔后，在井口设置支撑，让钢筋笼作临时固定，然后用吊车提升第二节钢筋笼，接着将两节钢筋笼焊接。钢筋笼下至设计标高后，校正其中心位置（允许偏差1.5cm）并采取孔口固定措施，防止灌注混凝土过程中的偏移。6 混凝土浇灌配制水下砼所用材料应符合下列要求：水泥：采用普通硅酸盐水泥本桥采用福建（顺昌）炼石水泥有限公司生产的425硅酸盐水泥。水泥的初凝时间不宜早于2.5小时，水泥强度等级不低于42.5。骨料：选用碎石。骨料最大粒径40mm，同时也不应大于钢筋最小净距的1/4。细骨料：选用级配良好的中（粗）砂。砼外掺剂为检验合格的缓凝型。砼灌注前应确定导管长度，导管上部露出基准面0.5m左右，下部离孔底0.5m左右。吊装导管时，导管应处于钻孔中心，并应在灌注前进行对导管接头抗拉、升降实验。桩孔砼采用导管法水下灌注，灌注的混凝土靠自重密实。灌注前须正确安装导管，且导管的平直度和密封性须符合要求；配制的混凝土坍落度为1822且和易性好,灌注过程中必须控制好导管埋置深度，严禁导管拔离混凝土面，混凝土灌注必须把握以下三点：初灌时，先用塞子堵住漏斗口并计算好埋置导管3米左右所需砼数量后将砼放满料斗，待下料过半斗后砼罐车接着放料。要保证砼连续且迅速地覆盖导管底部，在达到计算方量之前不间断。首批混凝土灌入后，立即测探孔内砼面高度，计算出导管准确埋置深度，要紧凑连续地进行灌注，严禁中途停工，防止断桩。在灌注砼过程中，要用测深锤测量下砼实际深度，并与设计砼深度对比，计算出空隙比。导管埋入深度控制在2-6米，当砼面升到钢筋骨架下端时，为防止钢筋笼上浮，应保持较深埋管。当孔内砼面进入钢筋骨架2米后，提升导管。导管拆除要快，不宜超过15分钟；导管提升时，应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升，要保证导管埋置深度不小于1米。在砼灌注将近结束时，仔细核对砼的灌入数量，要确保桩顶面高出设计标高0.5m以上，并在灌桩结束后刮走表面0.3m左右的浮浆，以减少将来破桩头工作量。结束桩砼灌注拆除导管时要缓慢，防止因提拔管过快引起泥心现象。四、施工中常见问题及防治措施采用冲击成孔灌注桩，在成孔和水下砼灌注施工过程中，由于主观和客观等因素的影响，会引发各种质量事故。较常见的有：1、斜孔原因：在冲击成孔过程中，有时由于冲击速度过大而岩土层承载力又不均匀时，冲击锤会向岩土中软弱方向滑移，形成斜孔。防治措施：在对基岩冲击时，特别要注意各地段的基岩埋深，孤石、溶沟、溶槽、溶蚀裂隙、溶洞等发育特征；放慢冲击速度，改变冲击频率，用低频率低冲程冲击。对单个石芽或孤石，用高低冲程交替冲击，将石芽或孤石击碎或挤入孔壁；对溶沟、溶槽，向桩孔内抛填块石、片石，填入的块石、片石应高于倾斜面0.5m以上，用低冲程冲击，将块石、片石挤入溶沟、溶槽内，冲击锤全断面进入岩体后，再进行正常冲击；如仍未能纠正斜孔，用低标号混凝土灌填，待混凝土达到一定强度后，再进行冲击，直到孔位纠正为止。2、塌孔原因：在施工过程中，如遇到饱和粘性土及砾砂层，由于泥浆比重不够、泥浆质量达不到要求导致孔壁稳定性不够或由于冲击锤、钢筋笼撞击孔壁或孔内水头高度不够等因素影响，会出现塌孔现象，塌孔易使桩孔报废，给项目造成损失又影响工程进度。防治措施：根据不同地层，选配相应的泥浆。在饱和粘性土及砾砂层中冲击时，应控制冲击速度，选用较大比重、粘度、胶体率的泥浆；或投入粘土块、块石、卵石，低锤冲击，使泥浆浓度增大，将块石、片石挤入孔壁增强护壁强度；清孔时应保证孔内水头高度，并经常注意孔内泥浆高度，并监控泥浆质量；清孔完成后，应立即进行下道工序。出现孔口坍塌时，应立即拆除护筒并回填桩孔，重新埋设；若发生孔内坍塌，判明坍塌位置，回填砂和粘土到塌孔位置以上1m-2m，如果塌孔严重，应全部回填至孔口，再重新冲击。3、断桩原因:清孔不彻底，沉淀层厚度过大，使导管底端距孔底过远,混凝土被泥浆稀释，使水灰比增大，造成混凝土不凝固，形成混凝土桩体与基岩之间被不凝固的混凝土填充。在浇注混凝土时 ，导管提升和起拔过多,露出混凝土面，导致抽离混凝土面致使泥浆涌入，形成桩基泥心断层。因停水、停电或机械故障、待料等原因造成夹渣和混凝土凝固分层。防治措施:成孔后必须认真清孔，应采用清水清孔，清孔后要及时灌注混凝土，避免孔底沉渣超过规范规定。灌注混凝土前认真进行孔径测量，准确算出全孔及首批混凝土灌注量。混凝土浇注过程中,应随时控制混凝土面的标高和导管的埋深，提升导管要准确可靠,并严格遵守操作规程。严格确定混凝土的配合比，混凝土应有良好的和易性和流动性，坍落度损失应满足灌注要求。灌注过程要连续、快速，准备灌注的混凝土要足量。各种机械设备要检修调试，在灌注混凝土过程中应避免停水、停电和机械故障。结束语冲击成孔灌注桩技术在桥梁桩基础中已