钻孔灌注桩施工技术

钻孔灌注桩施工技术

包头市北出口大桥由主线桥、匝道桥、人行天桥组成。桥梁上部采用预应力钢筋混凝土箱型结构,下部桥墩采用高桩承台结构型式,桥台为轻型钢筋混凝土结构,基础采用¢120㎝钢筋混凝土钻孔灌注桩,桩长31-47米。全桥总桩数231根,总长8791米。因工期短,任务重,根据当地地质条件大部分为粉砂土或粉土,不存在液化土层,地下水位在地表下30米,采用多台旋挖钻机成孔,优质泥浆稳压护壁,导管水下灌注工艺。因施工中严格控制砼原材料的选用、配制及施工工艺,施工过程中未发生断桩、塌孔、堵管、夹泥现象,经大小应变及超声波检测,钻孔灌注桩桩身质量及承载能力全部达优良。现将施工中主要控制点分析如下:

一、根据施工组织方案,做好供水、供电、场地清理、设备安置、原材料配备、施工测量等一系列施工准备工作及各道工序的配合工作。

二、严格控制灌注混凝土原材料的选用及配比

选用矿渣硅酸盐水泥,级配良好的卵石,且最大粒径不超过4㎝,含泥量小于2%,混凝土含砂率控制在40%-50%,水灰比为0.5-0.6,砼坍落度控制在18-20㎝,充盈系数不小于1.08,要有良好的流动性、和易性。一般砼初凝时间为3-5小时,但只能满足浅孔小桩径灌注要求,我们掺加了缓凝剂,保证砼初凝时间在8小时以上。在灌注距桩顶5米左右时,砼坍落度控制在17-18㎝,以确保桩顶浮浆不过高。砼用量准备充足,确保灌注的连续性。

三、施工工艺的控制

泥浆制备:泥浆由水、黏土和添加剂调和而成,在孔壁形成泥皮,具有浮渣、固壁、防止塌孔的作用,泥浆密度对悬浮钻渣和维护孔壁稳定有着重要的关系。钻孔时,先造好泥浆池,贮存泥浆,用泥浆泵输入钻孔内,并及时回收,及时外运,确保现场清洁。我们采用以膨润土为主的泥浆,比重控制在1.05-1.1左右,必要时掺加火碱和纤维素,泥浆不循环,只稳压,并确保泥浆液面不低于护筒顶面以下2m。

清孔处理:在钻孔达到设计要求深度后,对孔深、孔径、孔形等做了全面检查,做好记录,确保符合设计要求,检查后立即进行清孔。清孔有抽浆法、换浆法、掏渣法、喷射清孔法及砂浆置换钻渣清孔法等,其中抽浆法清孔适于各种钻孔方法的灌注桩,对易坍塌的钻孔,我们采用砂浆置换钻渣清孔法,清孔后泥浆含砂率不大于4%,相对密度为1.1-1.25。清孔后用取样盒吊到孔底,待到灌注砼前取出,直接量测沉淀厚度,确保孔底沉淀土厚不大于50㎜。在砼灌注前进行了二次检查,对沉淀厚度超标的,用长臂吊机将钢筋笼拔出后,进行二次捞渣清孔,并使残渣悬浮。

钢筋笼、导管安放:钢筋笼制作时采用搭接焊,用吊机提升,确保钢筋笼位置准确,不偏位。导管直径根据桩径和石料最大粒径确定为25㎝,使用前为防渗漏进行了检漏和抗拉力试验。导管安放前对每节导管进行了组装编号,安放时避免碰撞孔壁,下至距孔底25-40㎝,注意不能埋入沉淀泥渣中。

水下砼灌注:水下灌注砼施工是灌注桩质量控制中最重要的一个环节,它分为首批砼灌注、后续砼灌注、后期灌注三个过程。为保证浇注期间导管内始终闭水,采用充气橡胶隔水球闭水,首盘砼用量要准确计算,确保首批砼灌注后能埋住导管至少1.0米并能充分填充导管底部间隙,首批砼在下落过程中,由于和易性变差,阻力大,常出现导管堵塞现象,此时应加大设备的起重能力,加快砼输入速度,然后稍提导管,牵动导管增强砼向四周扩散,加大砼与钢筋笼的结合力,从而提高桩基承载力。后续砼灌注中,为防止导管堵塞,要快速、匀速、连续进行砼浇注,每隔一定时间,将导管上下活动几次,振幅以2米左右为宜,并观察孔口返浆情况,要设置串筒下料,防止砼产生离析,并要经常量测孔内砼面层的高程,及时调整导管排泄端与砼表面的相应位置,埋深过大,灌注时间过长,会导致已灌砼流动性降低,阻力增大,提升时易造成导管破裂,产生断桩,埋深过浅,在导管上下提振时易提出砼面,造成拔脱提漏,因此导管埋入深度控制在2-6米范围内较为适宜。提拔导管的长度,要通过量测砼灌注深度及拆下的导管长度来计算,严禁盲目拔管。对砼堵塞导管的情况,采用拔插、抖动导管的方式,但不能将导管拔出砼面,有的直接插入型钢疏通导管。当钢筋笼卡住导管时,设法转动导管,使之脱离钢筋笼。

在灌注砼过程中,为防止钢筋笼上浮,当砼上升到接近钢筋笼下端时,放慢浇注速度,减少砼上升动能,当钢筋笼被埋入砼中有一定深度时,再提升导管,减少导管埋入深度,使导管下端高出钢筋笼下端有相当距离时再按正常速度浇注。

在后期灌注中,由于孔内压力较小,往往上部砼不如下部密实,这时应合理加快灌注速度。为防止桩顶空心,在灌注结束前,控制导管插入砼中深度不超过6米,灌注结束后,导管拔出前,导管上下活动几次,振幅不超过50㎝,尽可能缩短灌注时间,避免使桩顶砼产生假凝现象。为保证桩头浇注质量,我们实际浇注顶面高出设计桩顶80㎝,最后人工凿除余桩。

四、试验、资料的保证

灌注施工中,每根桩基至少预留3组砼试块,对代表性及重要部位的桩基,均埋设了全长声测管以便进行桩身质量完整性检测。另外,我们责成专人,做好各工序的施工资料,包括放线记录、成孔记录、钢筋笼制作、砼灌注记录及测量报告、材料试验报告、检测报告等等,为桩基质量提供了重要的保障。

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