强渗水地带人工挖孔桩质量缺陷的成因及预防措施

强渗水地带人工挖孔桩质量缺陷的强渗水地带人工挖孔桩质量缺陷的 成因及预防措施成因及预防措施 摘要 研究目的 分析强渗水地带人工挖孔桩施工质量缺 陷的主要成因 并提出预防桩基质量缺陷的相关技术措施 提高 强渗水地带人工挖孔桩施工技术水平 研究结论 渗水段挖孔桩的成桩过程是在桩位处的地面下 或淤泥土质段完成 施工工序多人为因素影响较大 质量控制 难度大 稍有不慎极易产生塌孔等严重缺陷 本文通过惠兴高 速下屯桥大桥的施工实践阐明了桩基施工中解决类似问题的关 键技术及方法 同时也提出了今后类似工程需要加以改进的措 施 在不同地质条件下对桩基质量的影响还需进一步加深研究 这些结论对于今后桥梁桩基施工具有一定的指导和借鉴作用 关键词 人工挖孔桩桩 质量缺陷 成因 措施 工程设计概况 贵州省从江至兴义高速公路惠水至兴仁段第 20 合同段下 屯桥大桥 起讫里程为 zk190 852 500 zk191 159 500 正线 长 307 米 本桥上部结构采用 10 30m 装配式预应力砼 t 型组 合梁 先简支桥面后结构连续 全桥共两联 桥台处设置 d160 d80 型伸缩缝 下部构造选用柱式墩 挖孔桩基础 桥 台采用肋桥台配挖孔桩基础 1 2 1 地形 地貌 该桥所在地区为珠江流域北盘江水系 属岩溶地貌区 沟 谷展布与地质构造有很大程度的一致 地势总体为东低西高 属中低山 分溶蚀和侵蚀两种类型 沿线地貌类型主要为中 浅切脊状山沟谷 峰丛洼地 1 残丘坡地 2 丘 峰沟谷 3 等四种地貌类型 1 2 2 气候条件 本段地区属亚热带温暖湿润的季风气候 年平均气温 15 8 最热月七月平均气温 24 极端最高气温 35 4 最 冷月一月平均气温 4 9 极端最低气温 6 6 冬冷夏热 热 量资源丰富 大部分地区能满足农作物一年两熟的热量要求 年降水量 1378 9 毫米 降水充沛 每年四月中旬进入雨季 十 月结束 雨季开始早 春雨多于秋雨 灾害性天气有干旱 冰 雹和春秋寒冷 2 现场施工过程中强渗水带挖孔桩桩常见的问题 在现场施工过程中渗水地带挖孔桩通常存在两方面问题 一是挖孔过程当中的渗水及淤泥质塌孔 二是浇筑过程当中渗 水导致的断桩等工程事故 3 强渗水带挖孔桩桩质量缺陷成因分析 3 1 影响桩身完整性的成因分析 1 护壁质量不合格 导致浇筑过程中掉渣掉泥 导致断 桩 2 采用导管灌筑时水头压力不够 导致流动性受阻 3 混凝土的阻力 如泥浆比重大且泥浆中含较大的泥块 因此在施工中经常发生导管堵塞 流动不畅等现象 有时甚至 灌满导管 最后只好提取导管上下振击 由于导管内储存大量 混凝土 一旦流出其势甚猛 在混凝土流出导管后 瞬间冲破 泥浆最薄弱处急速上返 并将泥浆夹裹于桩内 造成夹泥层 灌注混凝土过程中 因导管漏水或导管提漏而二次封底也是造 成夹泥层和断桩的原因 导管提漏有两种原因 当导管堵塞时 一般采用上下振击法 混凝土强行流出 但此时导管埋深很少 极易提漏 在测量导管埋深时 对混凝土灌注高度判断错误 而在卸管时多提 使导管提离混凝土面 也就产生提漏 引起 断桩 灌注时间过长 而上部混凝土已接近初凝 形成硬壳 而且随时间增长 泥浆中残渣将不断沉淀 从而加厚了积聚在 混凝土表面的沉淀物 造成混凝土灌注极为困难 造成堵管与 导管拔不上来 引发断桩事故 导管埋得太深 拔出时底部已 接近初凝 导管拔上后混凝土不能及时冲填 造成渗水灌入 4 桩基混凝土离析成因分析 导管气密性差水泥浆流失 混凝土配制不合理 骨料级配不良 水灰比过大 使用水泥品 种不当或失效 混凝土搅拌不均匀 孔隙水透过冲刷新灌注混 凝土 等诸多原因造成混凝土离析 5 桩基顶部混凝密实性较差成因分析 按照施工规范的 规定 挖孔后要彻底清除孔底的淤泥 但在实际施工过程中 很难 将淤泥彻底清除 在灌注第一斗混凝土进行封底施工时 孔底沉积 的淤泥必然混入混凝土中 用导管灌注的水下混凝土是从下往 上顶升的 先灌注的混凝土顶升在桩的上面 这样就容易出现桩上 段强度较低的现象 浇灌混凝土时 若导管插入混凝土内过深 灌 注速度又较快 则容易在孔体深部沉积较多的骨料 加上振捣过程 所造成的混凝土的离析 也容易导致桩体上部强度较低的质量问 题 3 2 影响桩底支承条件的成因分析 1 清孔后孔底沉淀超厚检查不够认真 清孔不干净或没 有进行二次清孔 沉渣量过大 造成桩承受荷载时发生大量沉 降 使桩的承载力失效 混凝土有缺陷 没有达到设计要求的 标号 施工过程中没有挖到持力层 桩底地基承载力较差 4 强渗水带挖孔桩桩质量的保证措施 4 1 桩身完整性的保证措施 1 淤泥质渗水人工挖孔桩采用钢筋混凝土护壁 2 挖进过程采用抽水量大于渗水量的水泵不断抽水 3 桩基夹泥 断裂防治措施 认真做好清孔 防止孔壁 坍塌 尽可能提高混凝土灌注速度 开始浇混凝土时尽量备够 足量的混凝土 首批混凝土产生极大的冲击力可以克服泥浆阻 力 快速连续灌注使混凝土和泥浆一直保持流动状态 可防导 管堵塞 提升导管要准确可靠 灌注混凝土过程中随时测量导 管埋深 并严格遵守操作规程 灌注水下混凝土前要对导管进 行气密性及抗拉力试验 发现问题要及时更换 4 桩基混凝土离析防治措施 混凝土灌注前认真检查导 管气密性 严格控制混凝土的质量 塌落度及粗骨料粒径符合 设计和规范要求 在地下水活跃地段 事先要用套管或水泥进 行止水处理 止水成功后方可灌注混凝土 5 桩基顶部混凝密实性较差防治措施 依据桩径和桩底 的泥浆相对密度 正确确定出第一斗混凝土的体积 一般可按照 公路桥涵施工技术规范 jtj041 2000 中所给出计算公式 计算 也可以按桩身的设计体积的 10 加以控制 成桩质量与桩 身的灌注高度有关 一般控制成桩高度高出设计桩顶标高 0 5 1 0 m 待凿去高出部分的混凝土后 剩余部分不应有浮浆和夹泥 混凝土标号应符合设计要求 导管插入混凝土内的长度应适宜 一般为 2 6 m 长桩可相应有所增加 4 2 桩底支承条件的保证措施 桩基底部沉淀土厚度的大小极大地影响桩端承载力的发挥 因此在施工过程中必须严格控制桩底部沉淀土的厚度 根据 公路桥涵施工技术规范 jtj041 2000 规定 对于摩擦桩 清孔后沉淀厚度应符合设计要求 当设计无要求时对于直径 1 5m 的桩 沉淀厚度 300mm 对于直径大于 1 5m 或桩长大 于 40m 或土质较差的桩 沉淀厚度 500mm 支承桩的沉淀厚 度不大于设计规定值 在混凝土拌合地点和灌注地点分别作混 凝土检测试验 并在施工前认真检验原材料和施工配合比 施 工过程中要认真比对现场钻渣是否和图纸设计地质相一致 4 3 混凝土灌注施工的技术要点 桩基混凝土施工属隐蔽工程 很容易产生缩径 扩径 夹 泥 断裂 混凝土离析及桩顶混凝密实性较差 承载力不足等 因此 必须严格控制水下混凝土的灌注质量 包括精选原材料 优 化配合比 革新施工机具 严格按操作规程施工 规范施工管 理等方面 1 经检验合格的原材料 砂 石 水泥 外加剂等 要准 备充足 以保证混凝土能连续灌注 2 混凝土和易性要好 坍落度要控制在 18 22cm 若灌 注时间较长时 可以在混凝土中加入缓凝剂 须征得监理工程 师的许可 以防止先期灌注的混凝土初凝 堵塞导管 3 关键设备 混凝土搅拌设备 发电机 运输车辆 要有 备用 以便应对突发事件以保证混凝土能连续灌注 4 完成挖孔到混凝土浇灌过程的作业时间要紧张有序科学 合理的进行 混凝土的泥浆指标要符合现行公路桥涵施工技术规 范 浇灌混凝土量不得低于设计值 5 导管口距孔底要控制在 25 40cm 之间 同时能保证首 批混凝土灌注后能埋住导管至少 1m 在首批混凝土灌注过程中 应 将导管缓慢下降 10cm 使灌注初期导管被混凝土埋入的深度尽 可能加大 以保证底层的混凝土质量 6 在灌注过程中 要严格把握混凝土灌注进度和施工时间 经常轻微小幅度抖动导管 以使混凝土均匀注入孔内 导管埋入 混凝土的深度一般控制在 2 6 m 之间 每间隔 15 20 min 要对 混凝土面和导管埋入深度进行一次测量和计算校核 7 施工过程中发生混凝土堵塞导管的现象 要分清成因有针 对性地加以解决 切不要无控制地靠提管消除堵塞 8 在提拔导管时要通过量测混凝土的灌注深度 及已拆下 导管的长度 认真计算提拔导管的长度 严禁不经量测和计算 而盲目提拔导管 4 4 桩基成桩质量的检测 钻孔灌注桩质量的检验内容和方法应符合规范规定和施工 图纸要求 桩基完整性检测应用最广泛的是反射波 jtg tf81 01 2004 其次是超声波法 jtg tf81 01 2004 桩基承载 力检测中静载试验仍是最可靠的检测法 目前还有比较