桥梁桩基混凝土施工

技术与市场技术研发

第18卷第3期2011年

浅谈桥梁桩基混凝土施工技术

610091)

(葛洲坝集团第二工程有限公司,四川成都

要:目前在桥梁工程中桩基施工极其普遍,常常遇到在河流或地下水极其丰富的地段进行开挖成孔,并采用水下混

凝土施工成型。

关键词:玉西路跨线桥;水下砼;桩基;施工

doi:10.3969/j.issn.1006-8554.2011.03.012

工程概况:内遂高速公路路基第11施工段由葛洲坝集团第二工程有限公司施工,里程桩号为K109+440.00~K177+128.451

表1

大中桥数量

序号

施工段

大、中桥

第11施工段

匝道桥

桥梁总长(m)

全线长9.104km(其中断链58.263km)。路线途径船山区,终点与渝遂高速公路复兴互通相接。

桥梁及涵洞数量表预制梁板数量(片)

涵洞数量座

总长(m)

天桥及渡槽座

总长(m)

备注

T梁112

小箱梁

531811.5239582590.476429.36

以玉西路跨线大桥为例:

玉西路跨线大桥(K112+754.50~K112+936.50)上跨玉丰~西眉三级路。桥位处地势平坦开阔,桥梁大部分位于水田上。桥区场地地层单一,下伏粉砂质泥岩,无不利岩体结构面;本桥受路线高程及被交道路净空控制设计,最大桥高13m左右,结合桥高和平面地形,设计采用7×25m简支T梁方案。全桥共设2联,在两岸台口及4号墩顶处设置伸缩缝,下部结构采用半幅双桩基础;后退岸桥台为柱式台、桩基础;前进岸为肋柱式桥墩、

板台、桩基础。全桥桩基础按嵌岩桩设计,施工根据开挖后的实际地质情况酌情调整桩长。地下水丰富,施工工艺采用水下混凝土施工。水下混凝土桩基施工:采用钻孔机械,或人工开挖,将地基土钻挖成设计的孔径和深度的孔径后,将预制制成一定形状的钢筋放入孔内,安装就位,然后向孔内灌注流动混目前,在我国公路基础工程凝土,待混凝土硬化后而形成桩基。领域中,钻孔灌注桩基本已占据了重要地位,桩基施工作业的施工工序为:测量放样→准备工作→钻孔→检查→钢筋骨架制作安装就位→灌注混凝土→进行桩的检查。具体过程如下:1

测量放样桩位

流速不大,可采取截流或改河方案,改水中钻孔为旱地钻孔方可搭设工作平台,工作平台案。场地为深水或淤泥层较厚时,

必须要有足够的刚度,保持稳定,并考虑洪水季节能使钻机顺利进入和撤出场地。2.1.2埋设护筒

护筒有固定桩位,引导钻头方向,隔离地面水免其流入井孔,保护孔口不坍塌,并保证孔内水位(泥浆)高出地下水位或施工水位一定高度,形成静水压力,进而保护孔壁免于坍塌等作用。护筒内径比桩径大20~30cm。护筒根据实地进行安设,在旱地或浅水处,对于粘质土埋入深度不小于1~1.5m,对于砂类土,应将护筒周围0.5~1m范围内挖除,重新夯实,填粘质土在冰雪地中,应埋入冻土0.5m以下。河床至护筒底0.5m以下。

为软土、淤泥、砂类土时,护筒底埋置深度,要能防止孔内产生涌砂现象,导致护筒内静水压力降低,进而使护筒倾斜。护筒平面位置的偏差一般不得大于5cm,护筒倾斜度的偏差不大于1%,要及时进行检测,超出规定,及时纠偏。2.1.3制备泥浆

在钻孔中,由于泥浆相对密度大于水的相对密度,故护筒内同样高的水头,泥浆的静水压力比水大。由于静水压力的作用,泥浆在井孔壁形成一层泥皮,阻隔孔外渗流,保护孔壁免于坍塌。泥浆还起浮悬钻渣的作用,使钻孔正常进行。不同的钻在进方法,泥浆起的作用也不一样,对泥浆性能的要求也不同。制备泥浆过程中,要注意泥浆的性能(相对密度、粘度、静切力、含砂率,胶体率、失水率、酸碱度);同时也要重视粘土的选择,粘土以水化快、造浆能力强、粘度大的膨润土或接近地表经过冻融的粘土为好,但应尽量就地取材。制浆前,应先把粘土块尽量打碎,使在搅拌中易于成浆,缩短搅拌时间,提高泥浆质量。

在粘土地层中钻进,可先采用清水护壁,待陆续钻进时,孔内的清水同钻锥切削下来的粘土,在钻锥回转或冲击搅动下,

一般由测量组完成,但除了放出孔中心位置外,必须另外订出孔中心的十字线护桩。该桩离孔的周围宜稍远一些,不会被施工过程作业所扰动或破坏,保证固定牢靠,且便于随时检测孔位时使用。22.12.1.1

准备工作钻孔桩

场地准备

施工场地或工作平台的高度应高出施工期可能出现的高

施工场地先进行平整,清除杂物,理顺排、供水水位0.5~1.0m。

渠道,场地为旱地时,换除软土,夯实。力保钻机就位在坚实的地基上,清除机座可能产生的不均匀沉陷。场地为陡坡时,可且用枕木垛或木架搭设坚固稳定的工作平台。场地为浅水时,

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技术研发自然形成泥浆。若粘土含砂多,制成的泥浆质量可能不符合要求,需要净化改进。若粘土层很厚,泥浆中的粘土含量将逐渐增加,故在钻进的过程中,要及时加水稀释泥浆,使它符合要求的相对密度、粘度和其它性能指标。制备泥浆的水质一般使用不纯物质含量少的水,当不能用自来水时,应事先进行水质检查,以保证泥浆质量。2.1.4

安设钻架

钻架是钻孔的工作架。钻架应能承受钻具和其它辅助设备的重量,同时要稳定性好,具有一定的刚度,在钻进中或其它操作时,不产生移动和摇晃。除有些配有专用钻架的机具外,其它都需配置钻架。钻架应对准桩孔中心。2.2

挖孔桩

平整场地,清除坡面危石浮土,坡面有裂缝或坍塌迹象者应加设必要的保护,铲除松软的土层并夯实。砌筑孔口围护,高出地在25~30cm。孔口四周挖排水沟,做好排水系统;及时排除地表水。安装出碴提升设备,布置好出渣道,合理堆放材料和机具,使其不增加孔壁压力,不影响施工。2.3

配备人力及供应材料

在同时进行几个项目和施工时,要注意它们之间的密切配合,避免相互干扰和冲突,并尽可能地作到均衡使用机具和劳动力。使用水泥、

钢材等应有质保书,并进行试验检测,不合格的材料不得进入施工现场;砂石料从指定的场地进料,并根据检查频率要求进行试验检测。3造孔3.1

钻孔灌注桩

(1)砂砾土层采用冲抓式锥钻头钻孔,进入岩层后换用冲击锥钻头,钻头直径比桩径小2cm,钻孔过程中经常随班检查桩径、

垂直度和泥浆比重,并做好地质状况记录。嵌岩桩基础须嵌入弱风化岩层深度大于3.5m,且桩岩层天然湿度下的饱和单轴极限抗压强度不小于10MPa。孔桩检查及偏差要求:平面位置+50mm;倾斜率小于或等于1%;深度:超深不小于5cm。

(2)在钻孔时,要及时将孔内残碴排出孔外,以免孔内残碴太多,扰动孔壁,造成坍孔、扩孔、卡钻和掉钻,甚至埋钻现象。同时,

冲击成孔过程中遇到斜孔、弯孔、梅花孔、坍孔,护筒周围冒浆情况时,应停止施工,采取措施纠正后再施工。必须及时将清出的钻碴运出现场,防止污染施工现场及周围环境。

(3)钻孔异常处理:钻孔中发生坍孔后,先查明位置,进行原因分析,提出处理方案。坍孔不严重者,可加大泥浆比重接着钻进,严重者可回填重钻。弯孔不严重时,可重新调整钻机或卡杆,接着钻进。发生严重弯孔、梅花孔、探头石时,应回填修孔,必须反复几次修孔,冲击法修孔,先回填硬质带角棱的石块,并多填0.5m高度。出现缩孔时,可提高孔内泥浆标高或加大泥浆比重采用上下反复扫孔的方法,恢复孔径。发生卡钻时,不宜强提,先查明原因和钻头位置,采取晃动大绳或钻头以及其他措施,使钻头松动后再提起。发生掉钻时,先及时摸清情况,查明原因,采取措施,尽快处理。如钻头被卡住,首先清除泥砂,再进行打捞。4

成孔检查

(1)钻孔桩。钻孔达到设计标高后,立即清孔,清孔时保持

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孔内水位在地下水位或河流水位以上1.5~2.0m,以防止钻孔的坍塌。清孔后对孔径、孔形和倾斜度等按规范要求进行检查,清孔后检测泥浆比重为1.0~1.1。

(2)挖孔桩:挖到设计标高后,设计对桩底岩层有指令要求时,孔内如有积水,应及时排除,对桩底地质情况进行钎探,钎探深度为2.5~3.0m。

进而对孔底地基承载力进行判断,并提供地基承载力检测报告。当不满足设计要求,应及时反馈设计单位,请上级研究处理。若满足要求时,立即清除残渣,洁净岩层面。对孔径、孔形和倾斜度等按规范要求进行检查。5

钢筋骨架制作

钢筋骨架制作应符合设计规范要求。在存放钢筋骨架时,应选择在平整、干燥的场地上,注意防雨、防潮,最好搭设工棚。钢筋宠可在加工场分段制作,接成整体骨架,再进行吊安,若桩身太长,也可分段吊安,采用现场吊装焊接。焊接应保证竖直度。并焊接耳筋确保钢筋保护层;在运输和起吊过程中,应注意不得使钢筋骨架变形。钢筋笼就位准确、牢固,应采取措施防止混凝土浇筑过程中,钢筋笼上浮。6

砼灌注

混凝土灌注是最后一道也是最关键的一道工序。首先必须严格按设计强度配制混凝土强度。水下混凝土灌注由于阻力大不易流畅灌入,在施工过程中不能随意加大水灰比,增大塌落度便于混凝土灌注。如果混凝土的强度等级严重降低,其施工管理人员必须要按照设计要求、规范要求,加强施工管理力度,根据试验确定,选择施工配合比时混凝土的强度应比设计强度提高10%~15%左右,混凝土的含砂率宜采用40%~50%,水灰比宜采用0.5~0.6。

(1)钻孔桩。采用泵送混凝土施工时,应控制混凝土灌注速度及导管埋深,防止钢筋笼上浮或断桩。第一盘混凝土灌注前,根据孔径及导管埋深等计算储料斗容积,在储料斗装满,并继续泵送混凝土时,打开储料斗底阀,保证混凝土一次灌入量满足导管初次埋置深度大于或等于1.2~1.5m的要求,混凝土灌注前对导管进行承压试验,保证导管的密闭,管壁强度足够,混凝土灌注过程中,根据桩径和灌入的混凝土数量计算每次提管的时间和提升的长度,防止断桩。浇注水下混凝土过程中,严禁导管提出混凝土面,派专人测量导管埋置深度时的管内外混凝土面和高差,对浇筑过程中的一切故障均应记录备案。当管内混凝土不满,含有空气时,后续的混凝土宜通过溜槽慢慢地注入导管内,以免导管内形成高压气囊,挤出导管节间的橡胶垫而使导管漏水。

及时填写水下混凝土浇注记录。灌注完的桩顶标高应比设计高出0.5~1.0m,并在接桩前凿除。

(2)挖孔桩。从孔底及附近壁渗入的地下水较少时,可按常规的施工方法进行混凝土浇筑,若渗水量很大无法排除时,可按水下混凝土的施工要求进行。

(3)灌注过程中导管进水的处理措施。1)首批混凝土灌注后导管进水时,应将已灌注的混凝土及时吸出,再改正操作方法,重新进行灌注。2)在混凝土面处于井孔水面以下不很深的情况,导管进水时,可采用底塞隔水的方法,并外加一定压力重新插入导管,恢复灌注。3)灌注不久发生导管堵塞,采用长杆冲

(下转第30页)

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成了上下部相变不同的情况。低阻的下部主要为含水砂层,解释为淤泥。

·m,属低阻,而沟谷部位由于经过回填处理和碾反映均<70Ω

压夯实,因此电性相对更高,测得的电阻率值>130Ω·m,属相在38~56号点之间,有一水平连续的层状高阻异常带,对高阻。

高阻电性反映解释属于回填处理层,与有关资料中的处理位置相符。表明场地内的软地基位置及处理效果与实际验证相吻合。3

结语

大量的工程实践表明,与以往的常规电法相比,高密度电法的技术更为先进,对于定量和定性的解释也更加科学可靠,快速、准确、经济、便捷等特图片和影像也更为清晰,具有高效、

图2

某灾害治理工程现场的岩土勘测图

点,因此在岩土工程的勘察工作中有着广阔的应用前景,对于提高勘察工作的经济效益,扩大物探服务的覆盖面都具有积极的促进作用。不过,在试验和应用过程中,由于受到各类客观因素的影响,高密度电法也存在着一些不尽如人意的地方,主要表现在以下几个方面:首先,就是数据采集地下电流线容易受到高阻排斥和低阻吸引的影响,不同地区场地地质结构的差异往往会造成较大的电性差异,进而在影响穿透能力的同时对探其次是利用高密度电法对有关数据和资料进测深度造成影响。

行处理时,影像图所反映出来的地质异常体经常会因为受到地下电场扩散的影响而使结果中的异常范围较真实值增大,最终使定量解释出现不同程度的误差。目前,对于上述问题的解决方法还在进一步的分析和研究当中,不过相信随着技术的发展和进步,高密度电法将会变得更加完善,为提高岩土工程的勘察质量和效率做出更大的贡献。

参考文献:

图2为某灾害治理工程现场的岩土勘测图,其中,上部为低阻、中部为中阻、下部为高阻,电性结合地质的解释为:上部表层的局部出现了不均质的中高阻异常,存在薄层中阻,电性解释为覆耕作土层;下伏低阻异常,局部存在着相对极低阻异常,解释为粉质粘土,其中,极低阻为泥质粘土层或淤泥;中部基本为中阻电性反映,中下部解释为粉质粘土,中上部解释为砂质粘土;下部高阻解释为完整基岩层。2.2

地基勘察

对于地基的勘察主要是通过物探手段来对施工现场的地质不均匀性的分布情况进行勘测,在利用高密度电法对其电性特征进行探测时,主要通过其分布形态来对场地的地质结构进行解释,以此对软地基分布情况进行评价。

[1][2][3]

图3

某地基勘察试验结果

裴克选.常用的电法勘探技术的原理及其应用举例[J].科技创新导报,2010,(19):70-70.

江晶,狄家亮.高密度电法在九江市文化中心勘察中的应用[J].科技经济市场,2010,(2):7-8.

邓建梅,邱道友,沈晓松.高密度电法测试在苏州地区工程勘查中的应用[J].山西地震,2010,(3):27-30.

韩锡勤,程邈,林松.高密度电法在某防空洞勘探中的应用

图3为某地基勘察的试验结果,勘察地的原地貌属于小型丘陵,场地的中部位置曾有一沟谷,后被填平。主建筑选址处的地基为软基,须经加固处理。为了对原有的沟谷位置以及处理加固情况进行了解,采用了高密度电法进行勘测。测得的电性

(上接第28页)

[4][5]

[J].大地测量与地球动力学,2010,(1):165-166.

李超,白莲.高密度电法中测深装置的有效性应用的探讨

[J].中国科技纵横,2010,(15):

68-68.

证施工平台的干燥,避免施工车辆陷车。以上问题都是本人在施工实践中遇到的一些问题,仅供参考。只有在施工过程中,通过精心组织、合理安排、规范管理,严格认真执行相关技术规范及标准,并及时解决施工过程中所遇到的问题,严格进行各环节的质量控制,才能保证工程的质量。

参考文献:

捣或用振动导管处理无效时,应及时将导管拔出,吸出已灌注的混凝土,抽出钢筋骨架,然后重新清孔,吊放钢筋骨架和灌注混凝土。7

桩的质量检验

目的在于了解桩的承载力和桩本身混凝土质量是否符合要求,请有资质的检测单位对桩基进行无破损检测。测其有无断桩、混凝土有无离析情况、桩基直径有无紧缩现象。检测合格后方能进行下一道工序的施工。8

总结体会

[1][2][3][4]

公路桥涵施工规范(JTJ0412000)[S].人民交通出版社.桥梁施工工程师手册[M].人民交通出版社,1996.公路桥梁设计规范[S].人民交通出版社,1996.公路施工技术[M].人民交通出版社.

陈鹏(1984-),男,湖北宜昌人,助理工程师,注册二级建造

通过以上对桥梁桩基的施工论述,各种施工经验的总结及本人的一些体会,桩基施工中:人工挖孔桩务必要做到先下钢筋笼再清空,以免下笼的时候将孔壁泥巴带入孔内;水下灌注桩施工前务必将排水沟挖好,并保证有足够的排水能力,以保

作者简介:

师(公路),葛洲坝集团第二工程有限公司内遂高速二公司分部,从事高速公路管理工作。

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