桥梁钻孔桩施工过程中问题处理分析
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作者: 章 挺 朱跃昌
摘要:钻孔桩是在泥浆护壁条件下,利用机械钻进形成桩孔,采用导管法灌注水下混凝土的施工方法。对作业人员的操作熟练程度、工艺水平都有较高的要求,而在施工过程中常常出现一些问题与事故,本文结合笔者多年的工作实践,通过对桥梁工程施工中出现的钻孔桩事故的分析并进行处理。
关键词:桥梁 钻孔桩 施工
钻孔桩基础施工简便、操作易掌握、设备投入一般不是很大。无论在铁路、公路、水利水电等大型建设,还是在各类房屋及民用建筑中都得到了广泛应用。如何有效地避免钻孔过程中出现钻头掉落和灌注水下混凝土过程中发生断桩等现象,杜绝混凝土夹碴、不均匀的质量弊病,发生施工质量问题后如何恰如其分地处理以保证整个工程的质量是工程界一直在研究而又未能彻底解决的问题。
1施工中出现事故及对策
1.1卡管
混凝土中的大小骨科集中一起,在导管内卡住,阻碍浇筑工作的正常进行,叫做卡管事故。卡管事故可发生在导管内的任何部位。
造成卡管事故的原因有:来料的和易性不好;运输过程中混凝土产生离析合就浇入管中。运至孔口后没有再次拌;来料的坍落度较小,再次拌合时没有加适量的水泥浆,而是违反质量要求,在料台处边加水边拌合地浇入管中;来料中超径卵(碎)石含量超过规定值。
防治措施:来料的和易性应良好,坍落度要保持18~21厘米,粗骨料的最大粒径不得大于导管直径和钢筋笼主筋最小净距的1/4,且应小于40mm。。运输过程中混凝土产生离析或来料坍落度较小时,在孔口应加水泥浆进行人工拌合,并经检查合格后,方准浇入管中。 骨料中的超径卵(碎)石含量不应超过规定值,并设法降低其含量。应确保导管连接部位的密封性,导管使用前应试拼装、试压,试水压力为0.6-1.0MPa,以避免导管进水。在混凝土浇筑过程中,混凝土应缓缓倒入漏斗的导管,避免在导管内形成高压气塞。在施工过程中,应时刻监控机械设备,确保机械运转正常,避免机械事故的发生。
1.2钢筋笼上浮
添浇灌混凝土时,钢筋笼向上托起浮出槽顶面。造成原因:在混凝土灌注桩施工过程中,钢筋笼所受的力是泥浆和混凝土拌和物向上运动时对其产生的浮托摩擦力与下部埋深混凝土的摩擦力、钢筋笼自重及钢筋笼固定对其产生的压力的合力。如果浮托作用力超过向下的作用力,就会出现钢筋笼上浮。泥浆和混凝土拌和物是具有典型流变特件的材料,它们的变形不仅与府力有关,而且与时间有关。对于同一种材料在相同荷载的作用下,不同的加荷速度所产生的剪切应力和应变是不同的。在变形相同的情况下,加荷速度快则产生的剪切应力大,加荷速度慢则产生的剪切应力小。
防治措施:对于钢筋笼应适当固定,但固定压重不宜过大,具体应根据力学计算,求出钢筋笼受压失稳的临界压力,根据临界压力确定固定压重,尤其在孔深较大时应特别注意,因为此时钢筋笼高与直径之比较大,受压时极易造成局部失稳。灌注混凝土过程中,应随时掌握混凝土浇注的标高及导管埋深,当混凝土埋过钢筋笼底端2-3m时,应及时将导管提至钢筋笼底端以上。导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2-4m,不宜大于5m和小于1m,严禁把导管提出混凝土面。当发生钢筋笼上浮时,应立即停止灌注混凝土,并准确计算导管埋深和已浇混凝土面的标高,提升导管后再进行浇注,上浮现象即可消失。
1.3断桩
断桩事故大都是各种事故引起的次生结果。断桩是指校身混凝土在某一部位出现不连续或某一部位的混凝土严重变质,致使整根桩承载力大幅度下降,甚至不能使用,是严重的质量事故。产生断桩的原因有:灌注时导管提升过高,以致底部脱离混凝土层。造成导管提升过高的原因是测深不准,产生错误的判断;或是操作不当,提升过猛,将导管提出混凝土层;或是导管理深太浅。出现堵管而未能及时排除。灌注作业因故中断过久,表层混凝土失去流动性,而继续灌注的混凝上顶破表层而上升,将有浮浆泥渣的表层覆盖包裹,形成断桩。
防治措施:灌注前要对各个作业环节和岗位进行认真地检查,制订有效的预防措施。灌注中,严格遵守操作规程,保证灌注作业连续紧凑,有条不紊,反复细心探测混凝土面,认真绘制混凝土灌注曲线,正确指导导管的提升。导管提升应勾速乎稳,慢慢起升,并将灌注时间控制在适当的范围内。断桩事故在查明原因之后,如灌入的混凝土量不多,应先将这些混凝土全部清除干净再下入导管重新灌注;若灌入量较多,可按前述打小孔的办法进行治理。如果断桩位置较浅或处于地下水位之上,则可将断桩部位挖出,并清除断桩以上的混凝土,安装模板重新浇筑成校。若断桩位置较深,则应采取压浆补强和锚固校进行处理,或在原桩的两侧施工补救桩。
2.成桩后缺陷与解决办法
3.1 桩全长小于设计要求,这种缺陷可分为两类:处理桩头后,混凝土顶面高程小于设计要求、钻孔底部沉积的虚碴在清孔时未清理干净导致桩全长小于设计、或嵌入基岩深度小于设计。针对具体情况分别采取相应措施处理。
1)桩顶高程小于设计要求的原因是混凝土灌注终孔时控制失误。基坑开挖后进行钻孔桩的接长。接长施工前,先清理干净混凝土以上的浮碴和松散混凝土等,将顶面人工凿修平整。尔后,在护筒防护下开挖接长部分的桩孔。接长部分桩孔直径应大于设计钻孔桩直径40cm,深度从平整后混凝土面向下不小于接长部分桩孔直径的一倍。开挖后,将原灌注的混凝土表面清理干净,灌注混凝土至设计位置。接长部分混凝土的强度应比原设计提高一个等级,新旧混凝土的接合面必须作好混凝土的接茬处理。
2)因钻孔桩底部沉积物未清理干净造成的桩全长小于设计现象处理的难度较大。一般可以在征得设计单位同意的前提下,采取钻孔桩底部压浆或者高压注浆处理。
3.2 桩体混凝土不连续,由于灌注过程中,发生的孔壁局部坍塌的杂物等侵入混凝土、混凝土和易性差等因素在桩体形成夹层导致钻孔桩混凝土不连续。对于此类问题,应积极与设计单位协调采取合理措施处理。
1)对于钻孔桩底部混凝土夹碴的情况,采取桩底部压浆或者高压注浆方法处理。
2) 桩体的少量夹层或不连续,用小型冲击钻钻一系列小直径的孔进行置换清理泥浆和杂物(钻孔直径60～75mm,桩中心一个孔,其余3～4 个孔分布在以桩中心为圆心,直径为450mm 左右的圆周上)。清理后,进行高压注浆处理。
3)对于夹层较严重的,在钻孔桩中心处钻一个直径75mm 孔探明缺陷范围。而后,以钻孔桩中心为圆心,采用冲击钻钻直径80～100cm 的孔,而后人工入孔清理,清理结束后,灌注高强混凝土。
3、结束语
桩基是整个桥梁的命脉所在,是桥梁施工的关键环节,钻孔灌注桩的施工工艺复杂,干扰因素多,施工难度大。在施工中,应结合工程的实际,按照设计文件与施工规范的要求,选取合理的施工工艺,坚持以预防为主的原则,采取有效的措施进行施工控制,及时解决施工过程中出现的各种问题,才能保质保量地完成任务。
参考文献:
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