道路桥梁毕业论文

毕业设计 论文 中文题目 论桥梁桩基工程质量控制 学 院 远程与继续教育学院 专 业 土木工程 道桥方向 姓 名 任志辉 学 号 09637306 指导教师 郝焱 2011 年 11 月 22 日 姓名 中 文 摘 要 桩基具有入土深 能入岩 刚度大 承载力高 桩身变形小 可方便进行水下施工等优点 已被 广泛应用到工程建设中 随着桩基应用的日益扩大 如何保工程质量成为首要问题 虽然桩基施工正日益完善 但往往由于工艺不当 管理不严 断桩 堵管 夹泥 蜂窝 少灌等 质量问题时有发生 因此 运用科学的施工工艺 加强过程控制以确保工程质量显得极为重要 本文通过阐述桩基施工工艺 归纳质量控制点 总结常见质量问题 分析质量事故发生的原因 研究相应的处理对策 找出了质量控制的途径 从而保证呢个了桩基施工质量 关键词 桩基 施工工艺 质量控制点 事故预防 英 文 摘 要 Abstract The pile foundation has the following advantages such as accessing the soil deeply accessing the rock stratum high rigidity and bearing capacity small defomation and convenient to underwater has already been applied to engineering construction extensively While the application of the pile foundation expansion widely it has become the first question how to guarantee the project quality Although construction consummates day for improper craft and the construct control not strict the quality accident such as breaking the pile toping up the tube clamping the putty the honey comb less filling and so on sometimes Therefore it is extremely importantly that utilization of science construction craft to strengthen the process control In this paper the construction craft of bored cast in place pile are elaborated the quality control point are induced the quality questions are summarized the quality control way are found the quality of bored pile foundation construction can be ensured Key words pile foundation construction craft quality control point accident prevention 目 录 第一章 引言 4 第二章 桩基础的概述 4 一 桩基础的发展历史 4 二 桥梁桩基础的分类 4 一 按承台位置的高低 4 二 按承载性质不同 4 三 按桩身的材料不同 4 四 按桩的适用功能 4 五 按桩直径大小分 4 六 按成孔方法分 4 七 按制作工艺分 4 八 按截面形式分 4 第三章 桩基础的施工 4 一 沉桩基础的施工 4 一 沉管灌注桩基础施工准备 4 二 沉管灌注桩基础施工工艺 4 二 钻孔灌注桩施工 4 一 钻孔灌注桩施工准备工作 4 二 钻孔灌注桩施工工艺 4 三 挖孔桩基础施工 4 一 挖孔桩基础施工准备 4 二 挖孔桩基础施工工艺 4 四 管桩桩基施工 4 一 管桩桩基施工准备 4 二 管桩桩基施工工艺 4 第四章 桥梁桩基施工质量控制点 4 第五章 桥梁桩基质量事故的原因和预防 4 一 坍孔及预防措施 4 二 孔斜及预防措施 4 三 缩颈及预防措施 4 四 断桩及预防措施 4 第六章 结论 4 参考文献 错误 未定义书签 错误 未定义书签 第一章 引言 随着我国工程建设事业的蓬勃发展 在高层 重型厂房港口 尤其是在桥梁工程中 大量采用桩基础 桩基础已成为工程中重要的基础形式 桥梁工程中桥梁桩基极为关键 桥梁桩基由于深埋在地表下 而且多数施工区域地下水较高 因此桩基的质量一直都较 难以控制 况且桩基质量将直接影响桥梁的整体质量 目前桩基础的研究 从施工工艺到质量检测 已日益成熟 新的规范和规程也不断 出台 而现在所采取的规范和规程 既是指导设计 施工的技术标准 又是评定桩基础 质量依据 这些规范和规程从总体上对整个桩基行业确立了一个普遍适用的质量标准和 操作规程 更加着重于对施工过程中可见工序的标准要求 如钢筋的验收 孔深的测量 混凝土塌落度的检验 而对具体项目不同条件下控制要点的研究 没有过细的总结 对 如何具体操作以完成质量目标还缺乏针对性 还存在着实际操作难以达到理论要求的现 实情况 桩基础是公路桥梁的主要基础形式之一 桩能将桥梁上部结构的荷载传递到深层稳 定的土层中 桩基础按照成桩方法可分为预制桩和灌注桩 桥梁桩基主要采用钻孔灌注桩 形式 由于灌注桩施工属于隐蔽工程 施工结果往往是不可见的 就具体的灌注桩施工项 目而言 由于受不同地质工程条件限制 所采用的施工工艺和方法也有所不同 这就使 得过程控制方法 控制要点因不同项目特点而有所不同 落实标准 规范过程 如何针 对不同项目的特点有针对性的进行施工管理 质量控制是当务之急 因此桩基如何施工是决定基础工程质量的关键阶段 要提高桩基的工程质量 就必 须狠抓施工阶段的质量控制 研究桩基施工过程中的质量控制方法和要点 作到事前预 防为主 事后处理为辅 具有实际意义 桩基施工具有三大特性 复杂性 连续性 隐蔽性 首先 在场地条件复杂的情况下 由于岩土非均匀性 遇到的工程问题多种多样 给桩基的施工带来各种各样的难度 有时会严重影响工程质量和进度 其次桩基在施工 过程中的各个工序都紧紧相扣 联系密切 具有极强的时效性 对发现的质量隐患要立 即进行整改 对合格的工序必须立即进行下一道工序的施工 如果不能及时发现质量问 题并给予解决 一旦出现质量问题事后进行补救一般很困难 桩基施工的质量和上述特性是息息相关的 所以 从施工角度出发 应着手解决两 方面问题 一方面 在实际施工过程中 施工单位往往只是按部就班的放线 钻孔 灌注混凝 土 而缺乏对桩基施工工艺的了解和质量控制点的把握 能不能从实际出发 结合施工 工艺特点 规范规程要求 找出其质量控制点 从而指导施工操作 另一方面 桩基施 工尝尝会发生一些质量事故 如施工单位对常见质量事故缺乏充分认识和重视 事故出 现以后有没有相应的措施补救 就会使得施工质量离设计要求偏差过大 找出桩基常见 的质量事故有哪些 产生的原因何在 如何事前防御至关重要 第二章 桩基础的概述 一 桩基础的发展历史 桩基础是最古老的基础形式之一 有关文献资料表明 在人类有历史记载以前 就 已经在地基不良的河谷及洪积地区采用桩基础来建造房屋 在许多不同文化的初期 都 可以找到桩基础的房屋 1982 年在智利的文化发掘遗址所见到的桩 距今大约有 12000 14000 年 根据历史文物的遗址的发掘提示 我国最早的桩基础距今大约有 7000 多年 是在浙江宁波附近的河姆渡 作为古代干阑式木结构建筑的基础是有圆木桩 方 木桩和板桩组成的桩基础 圆木桩直径在 6 8cm 之间 板桩厚 2 4 4 0cm 宽 10 50cm 木 桩均系下部削尖 入土深度最深可达 115cm 这是最早的桩的雏形 桩基础用于桥梁 历 史也极为悠久 据 水经注 记载 公元前 532 年在今山西汾水上建成的三十墩柱木柱 梁桥 即为桩柱式墩柱 我国秦代的渭桥 杭州湾大海堤 都是我国桩基础的典范 19 世纪 20 年代开始使用铸铁板桩修筑围堰和码头 美国出现了各种形式型钢 H 型 美国密西比河钢桥 三十年代在欧洲风行 二次大战后的各种直径的无缝钢管 上海 宝钢采用 d 90cm L 60cm 钢管桩 20 世纪初随着随着钢混预制构件问世 50 60 年代 随着大型钻机械发展 出现了钻孔灌注桩 挖孔灌注桩 形成现代桩基的各种不同体系 一直到现在桩基础随着引进其他学科先进的研究成果 大大拓宽了它的研究领域和深度 桩的基础在各种大型和特种桥梁中广泛应用 人工沉桩被复杂的机械和专门化的工艺代 替 二 桥梁桩基础的分类 一 按承台位置的高低 1 高承台桩基础 承台底面高于地面 它的受力和变形不同于低承台桩基础 高 承台桩基础已经大量应用于现代桥梁中 是一种很成熟的施工工艺 2 低承台桩基础 承台底面低于地面 桥梁中虽然很少用到 但是也一般用于小 桥涵中 二 按承载性质不同 1 端承桩 是 指穿过软弱土层并将建筑物的荷载通过桩传递到桩端坚硬土层或 岩层上 桩侧较软弱土对桩身的摩擦作用很小 其摩擦力可忽略不计 2 摩擦桩 是指沉入软弱土层一定深度通过桩侧土的摩擦作用 将上部荷载传递 扩散于桩周围土中 桩端土也起一定的支撑作用 桩尖支撑的土不甚密实 桩相对于土 有一定的相对位移时 即具有摩擦桩的作用 三 按桩身的材料不同 1 钢筋混凝土桩 钢筋混凝土桩可以预制也可以现浇 根据设计 桩的长度和截面尺寸可以任意选择 这是钢筋混凝土的最大优点 2 钢桩 钢桩常用的有直径 250 1200mm 的钢管桩和宽翼工字形钢桩 钢桩的承载力较大 起 吊 运输 沉桩 接桩都较方便 但消耗钢材多 造价高 我国目前只在少数重点工程 中适用 3 木桩 目前已经很少适用 只在某些加固工程或能就地取材临时工程中适用 在地下水位 以下时 木材有很好的耐久性 而在干湿交替的环境下 极易腐蚀 4 砂石桩 主要用于地基加固 四 按桩的适用功能 1 竖向抗压桩 2 竖向抗拔桩 3 水平荷载桩 4 复合受力桩 五 按桩直径大小分 1 小直径桩 d 250mm 2 中等直径桩 250mm d 8min 焊接接桩应按隐蔽工程进行验收 4 终压 1 正式压桩前 应按所选桩机型号对管桩进行试压 以确定压桩的终压技术参数 2 其终压的技术参数一般采用双控 根据设计要求 采用以标高控制为主 送桩压 力控制为辅或者相反 应视设计要求和工程的具体情况确定 3 终压后的桩顶标高 应用水准仪认真控制 其偏差为 50mm 第四章 桥梁桩基施工质量控制点 质量控制点是在施工过程中为了保证工程质量而确定的重点控制对象 关键部位或 薄弱环节 设置质量控制点是保证施工质量达到预定要求的必要前提 在桩基施工中 通过事前对施工过程进行分析 明确其中的关键部位和薄弱环节 确定重点控制对象 将其设置为质量控制对象的不同确定将要采取的预控对策 并在施 工过程中严格执行 同时严格按照规范和规程施工 以实现钻孔灌注桩施工质量的主动 控制 桩基础施工质量控制点的选择原则是 在施工过程中的关键部位 薄弱环节 隐蔽 工程以及质量不稳定工序设置质量控制点 而是否设置为质量控制点 主要是看它对质 量特性的影响程度 危害大小以及它的质量保证的难度大小 为避免出现质量通病 保 证工程符合国家规范 规程的质量要求 经反复研究确定桩基础的施工质量控制点从四 种常用桩基础中着重挑选如下 钢筋笼制作 泥浆的制备 清孔 混凝土的浇筑 1 制备泥浆 除能自行造浆的土层外 均应制备泥浆 泥浆制备应选用高速性粘土或膨胀土 拌 制泥浆应根据施工机械 工艺及穿越土层进行配合比设计 膨胀土泥浆可按表一的性能 指标制备 表一 制备泥浆的性能指标 项次项目性能指标检验方法 1 比重 1 1 1 5 泥浆比重计 2 粘度 10 25g 50000 70000 漏斗法 3 含沙率大于 6 4 胶体率小于 95 量杯法 5 失水量大于 30ml 30min失水量仪 6 泥皮厚度 1 3mm 30min 失水量仪 7 静切力 1min20 30mg cm3 10min50 100mg cm3 静切力计 8 稳定性小于 0 03g cm3 9 PH 值 7 9 PH 试纸 施工期间护筒内的泥浆面应高出地下水位 1 0m 以上 在受水位涨落影响时 泥浆面 高出最高水位 1 5m 以上 在清孔过程中 应不断置换泥浆 直至浇筑水下混凝土 浇筑 混凝土前 孔底 500mm 以内的泥浆比重小于 1 25 含沙率 8 粘度 28 在容易产生 泥浆渗漏的土层中应采取维持孔壁稳定的措施 2 清孔 桩孔达到设计标高后 孔内一部分泥渣沉淀 一部分呈悬浮状态 另一部分附着在 孔壁上 同时随间歇时间的增加 后两部分泥渣还会继续沉淀 从而使孔底积成一层沉 渣 降低桩的承载力 所以在灌注桩身混凝土前 必须将其清楚 这项工作称清孔 现行规范规定 沉渣的容许厚度为 摩擦桩 30cm 柱桩 10cm 清孔的方法应根据 钻孔方法 设计对清孔的要求 机具设备和孔壁土质情况而定 常用的方法有抽渣法 吸泥法 换浆法 抽渣法用抽渣筒掏出孔底沉渣 清孔时应边抽边加水 保持一定的水头高度 抽渣 后用一根水管插到孔底注水 使水流从孔口溢出 在溢水过程中孔内的泥浆密度逐渐降 低 达到所要求的标准后停止 此法适用于冲抓 冲击成孔的各类土质的摩擦桩 抽渣 后孔内泥浆相对密度应 1 3 当桩较长较大 下钢筋笼时间较长时 应在下完钢筋笼后 在检查沉渣量 如沉渣量超过规范要求 应进行二次清孔 清孔完成后立即灌注水下混 凝土 吸泥法清孔用吸泥机或简易吸泥机进行 清孔时由风管将高压空气输进排泥管使泥 浆形成密度较小的泥浆空气混合物 在水柱压力下将泥浆和孔底沉渣排出 同时向孔径 内注水 保持孔内水位不变 直至喷出的泥浆指标符合规定时为止 此法适用于不宜坍 塌的柱桩和摩擦桩清孔 若灌注混凝土前发现清孔后孔底沉淀层仍较厚时 可在导管外 安设直径为 30mm 射水 风 管 冲射 3 5min 使沉淀层翻起 然后立即灌注水下混凝土 射水压力比孔底泥浆压力大于 50Kpa 即可 换浆法是正循坏旋转钻孔在终孔后 停止进尺 保证泥浆正常循环 以中速压入符 合规定标准的泥浆 把孔内密度大的泥浆换出 使含沙率逐步减少 最后速压入符合规 定标准的泥浆 把孔内密度大的泥浆换出 使含沙率逐步减少 最好换成纯净的稠泥浆 这种泥浆短时间不会沉淀 使孔底沉淀层在允许的范围内 其具体步骤是 当钻孔距设 计标高 1m 时 改用纯净的稠泥浆 相对密度 1 4 钻至设计标高 然后钻头提离孔底 20cm 左右空转 继续供给稠泥浆 保持泥浆正常循环 待孔内泥浆换完为止 a 钢筋笼制作 钢筋笼的制作允许偏差见表二 项次项目允许偏差 1 主筋间距 10 2 箍筋间距或螺旋筋螺距 20 3 钢筋笼直径 10 4 钢筋笼长度 50 钢筋笼除符合设计要求外 尚应符合一般规定 分段制作的钢筋笼 其接头宜采用焊 接应遵循 混凝凝土结构工程施工及验收规范 GB50204 主筋净距必须大于混凝土粗骨 粒径 3 倍以上 以免妨碍导管工作 钢筋笼的内径应比导管接头处外径大 100mm 以上 搬运和吊装时 应防止变形 安放要对准孔位 避免碰撞孔壁 就位后应立即固定安装 钢筋笼主筋的保护层允许偏差如下 水下浇筑混凝土桩 20mm 非水下浇注混凝土桩 10mm 起吊钢筋笼时 吊点要准确 保证垂直度 避免倾斜 刮擦孔壁 然后对准孔位缓 缓下放 b 水下混凝土的浇注 钢筋笼吊装完毕 应进行隐蔽工程验收 合格后应立即浇注水下混凝土 为提高混 凝土浇筑质量 浇注混凝土进度控制在混凝土初凝时间内 同时应合理地加快灌注速度 故应做好灌注前各项准备工作以及及灌注期间各工序的密切配合工作 水下混凝土的配合比应符合下述规定 水下混凝土必须具备良好的和易性配合比应 通过实验确定 塌落度宜为 180 220mm 水泥用量不少于 360kg m3 含沙率宜为 40 45 并 宜选用中粗砂 粗骨料的最大粒径 40mm 有条件时可采用二级配 为改善和易性和缓凝 水下混凝土宜掺外加剂 导管的构造和使用应符合下述规定 导管壁厚不宜小于 3mm 直径宜为 200 250mm 直径制作偏差不应超过 2mm 导管的分节长度视工艺要求确定 底管长度不宜小于 4m 接头宜用法兰或双螺纹方扣快速接头 导管提升时 不得挂住钢筋笼 为此可设置防护 三角形加劲钣或设置锥形法兰护罩 导管适用前应试拼装 施压 试水压力为 0 6 1 0Mpa 使用的隔水栓应有良好的隔水性能 保证顺利排出 开始灌注混凝土时 为使隔水 栓能顺利排出 导管底部至孔底的距离宜为 300 500mm 桩直径小于 600mm 时可适当加大 导管底部至孔底距离 应有足够的混凝土储备量 使导管一次埋入混凝土面以下 0 8m 以 上 管埋深及管内外混凝土面的高差 填写水下混凝土浇注记录 水下混凝土必须连续 施工 每根桩的浇注时间按初盘混凝土的初凝时间控制 对浇注过程中的一切故障均应 记录备案 控制最后一次灌注量 桩顶不得偏低 应凿出的泛浆高度必须保证暴露的桩 顶混凝土达到强度设计值 第五章 桥梁桩基质量事故的原因和预防 桥梁桩基在广泛应用的同时 又因其工序繁多 工艺复杂等原因 在施工过程中经 常出现一些质量事故 如塌孔 桩底沉渣过厚 护筒失效 孔斜 缩 扩 颈 钢筋笼 等偏位 断桩等 下述内容对事故原因进行了分析 提出了一些具体的预防措施 一 坍孔及预防措施 坍孔是由于成桩过程中桩壁四周土体不连续而产生切变 桩壁四周土体的粘聚力与 内摩擦角等发生变化 受桩体周围土体竖向应力 侧向压力 地下压力等影响 受桩体 周围土体竖向应力 侧向压力 地下水压力等影响 达到临界状态 出现程度不一的孔 壁坍塌等质量事故 通过深入分析 发现造成施工事故的原因主要在于 成孔速度太快 在孔壁周围来不及形成泥膜 泥浆的密度及粘度不适宜 保持的水头压力不够 在砾石 等地下透水层等处有渗流水 钻孔中出现程度较大的水渗流现象 沉放钢筋时 碰撞了 孔壁 破坏了泥膜及孔壁 破坏了泥膜及孔壁 护筒的长度不够 护筒变形或形状不合 适等 针对上述问题 采取如下措施 在桩基成孔施工中 速度过快 则孔壁未形成有效泥浆膜 施工中易出现孔壁坍塌 的质量事故 而对于淤泥质等非常软弱的土质 如果成孔速度过快 孔径很不规则 对 于砂 砂砾等土层若成孔速度过快 会产生桩的径向摆动 而发生孔壁坍塌现象 所以 应控制成孔速度 成孔速度应根据地质情况并参照施工规范合理选择 另外 在成孔时 如果遇到砂砾层等土层产生大量漏浆时 应考虑是否改用其他施 工方法 在施工中如发生坍孔事故 则坍孔的桩孔应及时回填粘土等适宜材料 停置至 少 15d 以上 当地层 呈现稳定后才能再度施工 二 孔斜及预防措施 孔斜是指桩基成孔过程中孔位产生倾斜 倾斜度大于 1 的桩孔 造成孔斜的原因为 钻机安装时 支撑不好 地层软硬不均匀 操作时在易斜孔段不适当加压钻进 转速过 高造成晃动等因素引起钻机整体偏斜 也可能钻头在钻孔过程中发生偏斜 结果导致孔 斜 预防孔斜主要在成孔前预控与过程中监控 在钻机就位和钻孔过程中随时注意校核 钻杆的垂直度 发现倾斜及时纠正 对于地基不均匀 土层呈斜状分布和土层中夹有大 的孤石或其它硬物的情形 施工前必须作好应对措施 在不均匀地层中钻孔时 钻机自 重大 钻杆刚度大较为有利 进入不均匀硬层 斜状岩层和碰到孤石 钻速要开慢档 处理大孤石和坚硬岩石 采用自重大的复合式牙轮钻头也是有效的方法 三 缩颈及预防措施 缩颈是桩基施工时比较多见的质量问题 主要由于桩周围土体在混凝土灌注过程中 产生膨胀造成 特别是土层中有软塑土则易遇水膨胀 成桩后容易造成缩颈现象 预防的主要措施是加强对孔径的检测与控制 提高泥浆质量 严格控制泥浆的失水 率 密度 粘度等各项性能指标 钻头直径应适当加大 在导正器上焊一定数量的合金 刀片 在钻进或起钻的过程中起扫孔作用 另外 减少成孔后空置时间也是非常有效的 措施 局部扩径现象对桩基承载力有利 其实不然 经过多年的实践 一些桩身混凝土质 量没问题而承载力大大低于设计值的试桩 除了沉渣可能较大外 孔径实则和动测资料 都显示强烈扩径现象 通过再次复压也提高不多 由此可见 局部扩径影响了整桩的共 同工作和侧摩阻力的整体发挥 四 断桩及预防措施 断桩是指混凝土凝固后桩体不连续 中间被浆液 气泡泥块等疏松体充填的间断桩 断桩现象影响了桩身的整体性与连续性 降低了桩体强度和承载力 直至无法满足设计 要求 浇灌过程中不连续 配合比中坍落度损失大 灌注过程中发生埋管 卡管 缩颈等 情况都将造成断桩 分析断桩产生的原因主要有一下两个方面 一方面 首批混凝土灌注时若导管底端距孔底过远 则混凝土被浆液稀释 使水灰 比增大 造成混凝土不凝固 混凝土桩体与基岩之间被不凝固的混凝土填充 有时收到 地下水位活动的影响或导管密封不良 浆液浸入使混凝土水灰比增大 形成桩身中段出 现混凝土不凝体 施工过程中还会发生浇注混凝凝土产生离析 造成凝固后不密实坚硬 个别截面出现疏松 空洞的现象 另外 混凝土产生离析 造成凝固后不密实坚硬 个 别截面出现疏松 空洞的现象 另外 混凝土出拌合楼待灌时间过久或中途运输路程过 长 混凝土坍落度损失大 产生离析或局部初凝现象而直接用于灌注 也将造成断桩 另一方面 灌注过程中若发生埋管 卡管 使导管在混凝土中掩埋过长 混凝土已 初凝或接近初凝 内阻力成倍增长 导管被卡死在混凝土内 也将造成断桩现象的产生 针对断桩发生的不同作用机理 相应的预防措施如下 钻孔后必须认真清孔 清孔时间应根据孔内沉渣情况而定 清孔后要及时灌注混凝 土 避免孔底沉渣超过规范规定 在灌注混凝土前 应认真进行孔径测量 准确算出全 孔及首批混凝土灌注量 混凝土出拌合楼待灌时间或中途运输时间应合理控制 一旦开 始浇筑工序 灌注过程一定要连续 快速 准备灌注混凝土要足量 确保混凝土在初凝 时间内连续浇注 在灌注混凝土过程中避免停电停水 并随时控制混凝土面的标高和导 管埋深 提升导管要准确可靠 严格遵守操作规程 同时应确保导管的密封性 导管的 拆卸长度应根据导管外混凝土的上升高度而定 切勿起拔过多 为有效预防断桩的发生 施工过程中还必须做好原材料的检测与实验工作