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浅谈怀沟大桥钻孔灌注桩施工
2017-09-04  中国桥梁网 分享到:
关键词:桥梁基础 钻孔桩施工 关键工序 

   怀沟大桥位于固原市原州区附近的怀沟上,中心桩号K1+910,轴线与怀沟交角105度。桥梁起点桩号K1+825.5,终点桩号为K1+944.5,怀沟大桥为4-40米装配式预应力混凝土T梁桥,桥墩柱式墩、空心薄壁墩,最大墩高47.9米,基础为钻孔灌注桩基础。桥台为肋式台,钻孔灌注桩基础,桥梁全长169米,桥梁宽20米;桥墩采用圆柱墩和空心薄壁墩。

   本桥钻孔灌注桩基础桩径有Φ1.5、Φ1.8两种,均按拄桩设计。共有Φ1.5钻孔灌注桩544m,Φ1.8钻孔灌注桩2840m,拟采用旋挖钻机成孔,导管法灌注水下混凝土。

   钻孔灌注桩施工工艺流程为:平整场地→设立工作台→桩位放样→埋设护筒→钻机就位→钻进→成孔→清孔→提钻→下放钢筋笼→下导管→灌注水下砼→拔除护筒→凿除桩头→验收

   1 施工准备

   平整墩台位置施工场地,用全站仪测设桩位并放出十字护桩,以方便随时检查桩位。制作钢护筒,加工钻孔桩钢筋笼,储备粘土,用于灌注水下混凝土的导管检查其密封性,准备泥浆池、沉淀池并做好泥浆排放措施,防止污染环境。

   (1)埋设护筒。护筒一律采用钢护筒,内径比桩径大20~30cm,节长2.0~2.5m。护筒埋设深度2.0~3.0m,其顶端高出地面至少0.3m,高出地下水位1.5m以上。旱地护筒采用挖埋法,护筒周围用粘土夯实。护筒节间焊接要严密,谨防漏水。

   (2)护筒埋设要求准确竖直,护筒顶面中心和护筒底面中心位置与设计偏差小于2cm,护筒竖向的倾斜度不得大于1%。

   (3)泥浆制备。用于护壁的粘土,其性能指标需符合规范要求。为保证泥浆的供应质量,施工时设置制浆池、贮浆池及沉淀池。泥浆传送采用泥浆槽和泥浆泵。在钻孔作业中随时检验泥浆比重、粘稠度、含砂率、胶体率等,及时调整,确保护壁良好,钻进顺利,一般情况下泥浆指标保持在相对相对密度1.20~1.40,粘度保持在22-23 Pa.s,含砂率≤4,胶体率≥95,并及时填写泥浆试验记录。泥浆循环使用,废弃泥浆沉淀后妥善处理。

   (4)钻机就位。采用旋挖钻机。钻机就位后,调平机座,量测检查钻头中心与护筒中心是否在一条铅垂线上,与孔位中心的偏差是否在规范允许范围之内。检查钻杆的垂直度是否满足要求及钻杆、钻头等部位连接是否牢固、运转是否良好。

   2 钻孔作业

   开钻前应纵横调平钻机,安装导向套,将钻机缓慢放下,使钻头对准孔位。当电源指针偏向无负荷状态时即开始下钻,在钻孔过程中,应经常观察电流表,如超过额定电流时应放慢下钻速度。操作的过程中,需要改变钻杆的回旋方向时,须等钻杆完全停止转动后再重新启动。

   在开始钻进或穿过软硬土层交界处时,为保持钻杆竖直,宜缓慢进尺。在含圆砾、角砾的土层或含水量较大的软塑粘性土层中钻进时,应尽量减少钻杆晃动,以免扩大孔径。

   钻进过程中应随时清除孔口积土和地面散落土。遇到孔内渗水、塌孔、缩颈等异常情况时,应将钻具从孔内提出,研究妥善处理。

   在硬夹层中钻进时可采取以下方法:对于直径小于10cm的石块,可采用普通螺旋钻头钻进;对于直径大于成孔直径1/4的石块,宜用镶焊硬质合金的耙齿钻头慢速钻进,石块一部分可挤进孔壁,一部分沿螺旋钻杆输出钻孔。

   几种常见钻孔事故的预防及处理:

   坍孔:坍孔多发生于松散砂层中,多数原因是泥浆粘度不够,头压力不足,护壁情况不好造成,也有操作上的原因。处理方法:坍孔较少的可以改善泥浆的指标,加大泥浆比重,继续钻进,重者则孔内回填粘土,待恢复密实后重钻。

   斜孔:在钻孔时,由于钻孔方向偏斜产生斜孔,严重者影响钢筋笼的安装和桩的质量。斜孔的原因主要是钻机、安装的不正、不稳及钻杆的弯曲、操作不良等,也有钻进中如遇到较大岩石块时而引起弯孔的现象。斜孔不严重时,可重新调整钻机继续钻进;较严重时,可采用上、下反复孔的办法加以处理,使钻孔正直;严重时,要在孔内回填粘土,待恢复密实后重钻。

   3 清孔及成孔检查

   终孔后,会同监理工程师检孔,报验审批。合格后迅速清孔,清孔采用掏渣法和换浆法,严禁用加深钻孔的方法代替清孔。测量孔径、孔深、孔位和沉淀厚度,确认满足设计和施工要求后,方可灌注砼。清孔后从孔底提出泥浆试样,进行性能指标试验,泥浆应达标准:相对密度1.03—1.1;粘度17—20Pa.s;含砂率<2%;胶体率>98%。测量孔底沉淀厚度,要求小于5cm,清孔完毕后,由质检人员对孔径、倾斜度进行测量并认真填写纪录,检测合格后报请监理工程师进行检测,报验审批后,方可进行下道工序。

   4 钢筋骨架制作、运输和起吊就位

   4.1 制作

   钢筋、机械、焊条等的品种、规格和技术性能应符合国家现行标准规定和设计要求。冷拉钢筋的机械性能必须符合规范要求,钢筋平直,表面不应有裂皮和油污。钢筋骨架制作采用加劲筋成型法。钢筋笼分段制作,孔口焊接,每段长8-10m。同时,根据保护层要求,焊接钢筋“耳朵”,焊在骨架主筋外侧,布置间距以沿孔径竖向每隔2.0m左右设一道,每道沿周围对称设置4-6个。

   4.2 骨架的运输

   骨架的运输,采用在平车上加托架的方法运输,保证钢筋骨架运输过程中不变形。

   4.3 骨架的起吊和就位

   钢筋骨架起吊和就位利用吊车起吊,为了保证骨架起吊时不变形,采用两点法,中点到三分之一点之间,绑扎两根杉木杆,起吊时,先提第一吊点,使骨架稍提起,再与第二吊点同时起吊,提起至设计标高为止,骨架通过槽钢或钢管固定于临时设于孔口的井字架上,即可松开吊点,骨架上下节连接要保证主筋轴线同心,同时测量钢筋骨架的标高是否与设计相符,偏差不得大于±5cm,质检人员应做详细的标记,请监理工程师进行检测,检测合格后可以进入下道工序钢筋安装的检查项目.

   5 浇注水下砼

   灌注用砼采用商砼和搅拌站集中供应砼,罐车运输砼至施工现场,要由质检人员和试验人员对进场商砼的坍落度、温度逐车进行检测,并由监理工程师旁站控制坍落度,检测结果符合规范及施工要求后,可以进行砼灌注。

   灌注水下砼采用导管法。导管用无缝钢管制成,壁厚3mm,内径为300mm,中间节长2m,底节长4m,导管采用丝扣连接,导管使用前要调直,并试拼组装进行拉力和水密试验,以保证导管在灌注水下砼的过程中不漏水、漏浆,并防止拉断。水密压力计算公式如下; P=rChC-rWHW

   P—导管可能受到的最大内压力(KPa)

   rC—混凝土拌和物的重度(取24kN/m3)

   hC—导管内混凝土柱最大高度(m),以导管全长或预计的最大高度计;

   rW—井孔内水或泥浆的重度(kN/m3)

   HW—井孔内或泥浆的深度(m)。

   2)安装导管时应注意如下事项

   ①导管的长度必须精确丈量,并做好记录,以作为安装和拆除导管的依据;

   ②导管吊入孔内以前,应用测绳对孔深进行测量,导管底应保持距孔底0.4m左右,避免导管下口被沉淀物堵塞,造成卡管事故;

   ③吊装导管时,要保持导管的垂直状态,防止倾斜挂卡钢筋骨架;

   ④导管下放受阻时,应查明原因并采取徐起徐落和正反旋转来加以解除,不得用高起猛落的方法;

   ⑤导管下放时,要逐节检查丝扣有否松动。

   6 凿除桩头

   砼灌完24小时后在不影响其它桩施工的情况下,开挖并凿除桩头。此时凿除桩头需保留10~20cm,在桩头砼达到设计强度时再次截除,以保证桩头段砼质量符合规范。

   7 结语

   通过对以上关键工序进行了严格的技术控制,怀沟大桥钻孔灌桩施工合格率100%,完全满足了设计要求。
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