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高速公路特大桥钻孔桩灌注桩施工工艺

高速公路特大桥钻孔桩灌注桩施工工艺

摘要:本文主要介绍高速特大桥下部结构钻孔灌注桩的施工工艺和流程,以及在施工过程中容易出现的事故和对它的预防及处理,希望通过本文对钻孔灌注桩的施工有一个更系统,更完整的认识。

关键词:钻孔灌注桩、施工工艺

1、概况
青兰高速邯郸至涉县段,全长75.701Km。特大桥全长1200m,上部结构采用40-30m预应力混凝土连续箱梁,下部结构采用柱式墩、钻孔灌注桩基础,桥面净宽2x14.75m。本文主要简单论述其钻孔灌注桩的施工工艺和注意事项,为施工质量提供保障。

2、施工工艺及注意事项
(1)钻机选型
根据施工特点,结合孔位地质情况,钻进工艺均采用正循环回转钻施工方法施工,选用钻机型号为:回旋钻:GPS-2000型(正循环,配牙轮梳齿钻头)和GPS-1500型(正循环,配牙轮梳齿钻头)。
(2)钻孔施工
1、测量放线:根据设置的施工基线测定桩位,并做好明确的标志,以便在埋设护筒后能简便、准确地校核桩位。
2、埋设钢护筒:钻孔桩φ2000mm桩采用φ2200mm钢护筒,φ1500mm桩采用φ1700mm钢护筒,壁厚δ=8mm,长度L=2m。埋设时根据设置的桩位标记准确就位,同时护筒顶端高出地面0.3m以上。

3、泥浆制备
本桥所有桩均采用泥浆护壁钻进,泥浆的性能指标必须满足规范要求,钻孔采用挖泥浆池的方法进行泥浆储备,经现场观察,桥位区表层粘土粘性可进行泥浆自备,并在施工中掺入适量外加剂进行泥浆调节,泥浆性能指标见泥浆性能指标要求见下表:

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4、钻孔:用30t汽车式起重机配合钻机就位,钻盘中心对准桩位中心,调平钻盘,准备开钻。开钻时慢速钻进,并调整泥浆浓度,再按正常速度钻进。钻进过程中要加强垂直度观测,以防止钻孔倾斜,并及时调整。钻进过程中,随时监测护壁泥浆浓度,并及时进行调整。冲击钻开 孔时,应采取小冲程,使初成孔壁坚实、垂直、圆顺,能起导向作用,并防止孔口坍塌。钻孔过程中,操作人员必须严格遵守操作规程。
5、清孔验收:终孔后,采用反循环方法清孔。清孔时泥浆相对密度控制在1.10~1.20之间,确保良好的护壁效果。清孔完毕通知监理工程师验收,对桩孔的检测采用自制伞型和双锥检孔器检孔。如发现成孔不直、孔径变小、断面变形并有探头石等,应采取相应措施处理。成孔合格后填写终孔通知单,经监理工程师签认,方可进行下道工序施工。
(3)钢筋笼骨架加工和就位
钢筋笼骨架在钢筋加工场地分段制作,运至现场后吊入孔内,现场条件许可时可在现场加工。钢筋笼骨架在孔口进行接长,为加快施工进度和提高工程质量,钢筋接长采用挤压套筒接头。钢筋笼骨架的接头要错开,必须满足施工技术规范的要求。
根据现场情况,部分桩基钢筋笼骨架加工就近进行加工和就位。
桩基钢筋笼加工好和验收之后,用吊车将其吊入桩孔中进行就位。在吊车的起吊过程中,要注意起吊点的设置,不能让钢筋笼变形。其钢筋笼就位时,先用吊车将第一段钢筋笼吊入孔内,待第一段尾部要进入孔内时,将其固定,接第二段钢筋笼,接好后用吊车将钢筋笼继续往孔内放,依次接第三段等,直至全部钢筋笼就位。最后一段钢筋笼要预先设置挂环,全部钢筋笼就位后要将钢筋笼进行固定。钢筋笼骨架在下放是应注意防止碰撞孔壁,如放入困难,应查明原因,不得强行插入。钢筋笼骨架安放后的顶面标高和底面标高应符合设计要求,其误差不得大于±5cm。
(4)混凝土灌注
在人工挖孔或钻机钻孔的同时,进行砼搅拌楼、料斗、溜槽和导管的准备工作。
当从孔底及附近孔壁渗入的地下水的上升速度较小(参考值小于6mm/min)时,可采取在空气中灌注砼桩的方法。
当从孔底渗入的地下水上升的速度较大(参考值大于6mm/min)时,应视为有水桩,按关注水下砼桩的施工方法进行施工。
导管在灌注砼前要进行灌水试验,以检查其密封性。导管采用法兰西接口的导管,管径Φ20~25 cm。分节长度1.0~3.0m,最下端一节长5.0m。导管还要进行承压和接头抗拉试验。
导管在吊入孔内时,其位置应居中、轴线顺直,稳步沉放,防止卡、挂钢筋骨架和碰撞孔壁。
水下混凝土的坍落度控制在20±2cm,并通过试验确定掺入适量缓凝剂,初凝时间不小于3.0h。采用拖泵式混凝土泵将搅拌好的混凝土泵入导管进行灌注。
灌注首批混凝土时,导管下口至孔底的距离控制在25~40cm,且使导管埋入混凝土的深度不小于1.0m。剪(拔)球灌注开始后,应连续地尽可能缩短拆除导管的间隔时间。灌注过程中应经常用测深锤探测孔内混凝土面位置,及时调整导管埋深,导管的埋深控制在2.0~4.0m。
当砼面接近钢筋骨架底部时,为防止钢筋骨架上浮,采取以下措施:
1、使导管保持较大的埋深,放慢灌注速度,以减小砼的冲击力;
2、当孔内砼面进入钢筋骨架1.0~2.0m,后,适当提升导管,减小导管埋置深度。
为确保桩顶砼质量,桩顶加灌0.5~0.8m高度。同时指定专人负责填写水下砼灌注记录。全部砼灌注完成后,清理施工现场。
3、常见事故的预防及处理
由于地质条件复杂、设备故障、操作人员责任人不强等,钻进时均易造成漏浆、塌孔、埋钻、卡钻、掉钻、断钻杆及成孔倾斜偏位等事故。因此,钻进时应勤观察、勤记录,发现异常,如钻杆抖动、孔内水位突然变化、长时间不进尺等,应及时分析原因,采取处理措施,否则会导致不良后果,严重时会报废桩孔。
①漏浆、塌孔、埋钻
产生原因分析:泥浆性能指标不合要求、停钻时间过长、土体被扰动等。相应处理措施:适当选用高浓度优质泥浆,正循环小冲程(冲击钻)或低压减速(回旋钻)钻进。
采用降低孔内泥浆面,或低比重高浓度的优质化学浆防止漏浆。
塌孔严重时,可采取“护筒跟进”或回填粘土加石灰稳定措施,护筒跟进时需注意控制平面位置及垂直度。
停钻后应及时提起钻头以防埋钻,埋钻处理一般采用自身卷扬机提升或用25t吊提升的方法,提升前用空气吸泥器吸除钻头顶部淤积物。
②卡钻、埋钻、断钻杆产生原因:钻杆质量差、钻杆连结螺栓松动和保险绳未系好造成钻杆折断、掉钻头等;孔中活块等掉入孔内的杂物造成卡钻,当回旋钻滚刀被杂物缠住时亦易卡钻。出现上述情况后可根据不同情况制作相应的打捞工具(潜水配合拴扣等)捞钻头、钻杆,起重机配合。应预防为主,特别是岩洞、软硬不均、倾斜岩层中钻进时,应高度重视。
卡钻处理:反复提升或用冲杆反复松动或借助外力提升(起重机、千斤顶等,潜水配合)。
③钻孔倾斜、偏位产生原因分析:冲击钻的单绳提升、回旋钻的钻机底座不平、钻杆弯曲及接头不正等均易造成钻孔倾斜;因岩面倾斜、强弱风化层中,从而造成孔位倾斜等事故,倾斜大者,直接影响钢筋笼的下放。
预防与处理:提高护筒安装精度,严格调平钻机底座,保证起重滑轮缘、固定钻杆的卡孔和护筒中心三者在同一铅垂线上等是预防钻孔倾斜、偏位的有效措施。吊住钻头在倾斜处反复扫孔可使钻孔垂直。偏位严重者,应回填粘土,密实后再钻进;岩层中偏斜,则采用浇筑低标号砼至偏斜点以上2m再钻进。回旋钻钻进过程中的堵钻、钻杆变形故障,则以预防为主。

4、小结
钻孔灌注桩是目前比较常用的桥梁下部结构,应用比较广泛,其具体的施工工艺和流程还应根据具体的地质资料和现场情况确定。合理的施工工艺和施工流程可以减小施工过程中发生事故的几率,从而避免了材料和工期的浪费,确保工程的施工质量。
 

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