桩基施工技术在道桥施工中的应用分析 王景春

发表时间:2020/10/29   来源:《基层建设》2020年第21期   作者:王景春
[导读] 摘要:为了满足人们不断增加的交通需求,道桥工程项目如雨后春笋般出现,如何在保证工程质量的同时,提高施工效率和效益,成为施工企业的关注要点。
        北京城建道桥建设集团有限公司  北京  100000
        摘要:为了满足人们不断增加的交通需求,道桥工程项目如雨后春笋般出现,如何在保证工程质量的同时,提高施工效率和效益,成为施工企业的关注要点。道桥工程的施工,根据现场环境和技术条件,选择合适的桩基础是关键,直接影响整体工程质量。例如:第一,人工挖孔桩适用于含水量小、地质稳定的区域,优点是施工方便、速度快,不需要配置大型机械设备;缺点是井下作业条件差,会耗费大量劳动力,且对安全和质量的控制要求高。第二,钻孔灌注桩适用于水下或渗水较大的地层,优点是相比于打入桩,施工时产生的震动和噪声小;相比于预制桩,能建造出大直径的桩基;且适用范围广,基本上在各种地基上均能使用。缺点是需要水下灌注混凝土,混凝土的质量难控制;施工时成孔速度慢,且泥浆泥渣会污染环境。第三,打入桩也叫做沉入桩,依靠桩锤的冲击力将预制桩压入土层中,实现加固地基的效果。优点是施工质量易控制,不会出现环境污染问题;缺点是施工效率低,震动和和噪声大,受周边环境的影响明显。文章从道桥工程中常见的桩基施工技术出发,阐述了钻孔灌注桩施工技术要点,指出常见的问题及处理方法,以供同行参考。
        关键词:道桥工程;桩基础;钻孔灌注桩;技术要点;问题处理
        绪论
        道桥桩基础施工,目前常用的施工技术方案较多,钻孔灌注桩就是常用的一种。现场施工时,如何控制桩基础施工质量?现场施工技术要点是什么?有哪些常见的问题呢?以下结合实践进行探讨。
        1.道桥工程中常见的桩基施工技术
        1.1 人工挖孔桩
        在道桥工程中,采用人工挖孔桩技术,要分段逐段下挖,每开挖一段距离就浇筑混凝土护筒,如此循环作业,直至达到设计标高。为了方便井内排水,其一在透水层区段的护壁上预留泄水孔,在浇筑混凝土前堵塞;其二在地表墩台处开挖截水沟,促使地表水远离桩孔。
        1.2 钻孔灌注桩
        钻孔灌注桩钻孔时,主要使用冲击钻机、回旋钻机、旋挖钻机等。在道桥工程中,采用钻孔灌注桩技术,应遵循“小冲程、勤吸渣、多检查、勤测量”的原则,避免钻进时出现卡钻、掉钻、孔位偏斜等情况;同时形成完整的施工记录,如果岩层变化和设计不相符,就要及时向上级反映[1]。
        1.3 打入桩
        按照工艺不同,打入桩主要分为锤击沉桩、振动沉桩、射水沉桩、静力压桩,钻孔埋置桩等类型。在道桥工程中,打入桩技术的应用,一般是选用柴油打桩锤或震动打桩锤,打入预制的钢管桩,做平台或栈桥的支撑;或打入PHC桩,做桥梁的桩基;或打入钢筋混凝土桩,做其他构筑物的基础。
        2.钻孔灌注桩施工技术要点
        以钻孔灌注桩为例,可采用泥浆护壁施工法,工艺流程是:场地平整→制备泥浆→埋设护筒→搭建工作平台→钻机就位→钻进成孔→清孔→下放钢筋笼→灌注水下混凝土→拔出护筒→质量验收。结合长期施工实践,技术要点如下:
        2.1 制备泥浆
        泥浆的作用,是在孔壁形成泥皮,防止发生坍孔;同时具有冷却钻头、悬浮泥渣、润滑钻具等效果。泥浆是由水、膨润土、添加剂组成的,应根据钻孔方法、地层条件,确定泥浆的稠度,并在实际施工中动态调整。泥浆过稠,会削弱钻头的冲击力,导致钻进速度降低;泥浆过稀,护壁效果差,影响排渣能力,威胁施工安全。一般来说,泥浆的相对密度为1.06-1.10t/m3,粘度为19-28s,静切力为1.25mg/cm2,含砂率<4%,胶体率>95%,失水率<2%[2]。
        2.2 埋设护筒
        防止孔壁坍塌,是钻孔成功的关键。如果钻孔深度大,位于地下水位以下的孔壁土,受到静水压力的影响会向孔内坍塌。埋设护筒,其一能保证孔内的水头高于地下水位,增大孔内的静水压力,促使孔壁内侧和外侧的压力达到平衡,防止出现坍孔现象。其二护筒的存在,能对地表水隔离,可以引导钻头的钻进方向,保护孔口周围的地面。实际工程中,多采用钢质护筒,内径大于钻孔直径,以旋转钻为例大20-30cm,每一节的长度是2-6m,满足坚固、耐用、不漏水的要求。
        2.3 钻机就位
        场地平整、准备工作完成后,就可以对钻机进行安装和定位。如果钻机安装不牢固,钻进时很容易出现孔位偏斜、桩倾斜或偏心等问题。如果地层有坡度或是软弱地基,应该先加固处理,推平并垫上钢板。钻机安装时,重点是确定中心位置,一般要配合使用千斤顶,促使钻头、钻杆、护筒的中心在同一条垂直线上。安装完成后,使用仪器测量,将偏差控制在2cm以内,然后固定缆风绳[3]。
        2.4 钻进成孔
        钻孔灌注桩施工中,钻进成孔是最重要的一个环节,要严格按照规范要求操作。首先控制开孔质量,通过测量把握好中线、垂直度等参数,对护筒施压。

其次在钻进过程中,及时添加泥浆、抽渣,复核孔位坐标和垂直度,避免发生偏斜情况。如果钻孔数量较多,还应该安排好钻孔顺序,防止下一个桩孔施工时影响上一个桩孔。最后,当钻孔直径、深度达到设计值,应对孔深、孔位、孔径等进行检查,所有指标均符合设计和规范要求,就可进行清孔。
        2.5 清孔
        清孔分两次进行,第一次是在检查完成后,应及时进行清孔,避免间隔时间过长导致泥浆沉淀,从而引起坍孔。将钻头抬升至距离孔底15cm,钻机反循环进行清孔,时间一般2-3小时。当泥浆指标达标,尤其是砂率降低至1%,清孔完毕,将钻杆、钻头拔除。
        第二次清孔在灌注混凝土之前,向孔内插入一根钢管作为风管,形成空气吸泥机,导管上方和胶管相连,可将泥浆排入沉淀池,沉淀后再进入施工孔循环。导管缓慢移动,清理孔底沉渣,对吸出来的泥浆进行检测,满足要求后拆除胶管、风管,准备灌注混凝土。
        2.6 下放钢筋笼
        钢筋笼绑扎完成后,运输到施工现场,由于钢筋笼是分节制作,应该一边吊放、一边拼接成整体。下放时,测量人员进行指导,第一节钢筋笼的下放速度要慢,以垂直的角度进入孔内,不要触碰到孔壁;随后几节钢筋笼下放速度可适当加快,最终钢筋要超出桩顶部30-50cm。
        2.7 灌注水下混凝土
        按照设计和规范要求配置混凝土,现场采样检测,将坍落度控制在18-22cm,缓凝时间为15h左右。向孔内置入导管,一般使用无缝钢管,拨球法灌入封底混凝土,厚度超过2m,导管距离孔底30-40cm,且导管埋入混凝土1m以上。浇筑过程中,导管埋深控制在2-6m,一次浇筑完成,期间不得暂停作业[4]。
        3.钻孔灌注桩施工中常见的问题及处理方法
        3.1 钻进成孔问题
        第一,塌孔,处理方法:①根据地层条件,调整泥浆参数;②如果是在流沙层、松软层、回填土层施工,要控制好钻进速度;③地下水位高,应抬升护筒,加大水头;④孔内出现障碍物,要进行彻底清理,尤其是残留的混凝土块;⑤孔壁严重坍塌,可使用砂土和粘土混合回填,高度超过坍塌段1-2m,捣实后重新钻进。
        第二,缩径,防治方法:①使用带有保径装置的钻头;②一边钻进、一边检查,及时更换损坏的钻头;③在易缩径孔段,适当提高泥浆粘度,或上下反复扫孔来扩大孔径。
        第三,桩孔偏斜,预防措施:①施工准备中,对场地进行平整,钻进安放稳定,控制好垂直度,钻进时及时检查校正;②钻杆、钻头使用前,均要检查,不能出现弯曲、损坏等情况;③在坚硬土层中,不能强行钻进,应减小钻进速度;④已经发生偏斜的钻孔,缓慢抬升后扫孔纠偏[5]。
        3.2 下放钢筋笼问题
        第一,安装和设计标高不一致,预防措施:①钢筋笼制作完成后要注意保护,防止扭曲、变形,下放时保持垂直状态;②设置混凝土垫块时,间距不能过大;③准确计算吊筋长度,安装时进行核对。
        第二,钢筋笼上浮,处理方法:①控制混凝土配合比,保证和易性良好;②混凝土进入钢筋笼后,导管抬升速度不能过快,防止勾住钢筋笼。
        3.3 灌注混凝土问题
        第一,桩顶混凝土疏松,防治措施:①预留一定的桩顶长度,方便后续接桩;②灌注混凝土时,使用钢管取样盒检测,确保终灌标高达到设计值。
        第二,断桩,防治措施:①控制泥浆密度、孔底淤泥的厚度,第一次清孔时彻底清除;②灌注混凝土时,控制导管提升速度;③一次灌注完成,不能凭经验拔管。
        结语
        综上所述,道桥工程中桩基施工常用人工挖孔桩、钻孔灌注张、打入桩等技术方案,各具优点和缺点。文章详细介绍了钻孔灌注桩施工技术要点,指出钻进成孔、下放钢筋笼、灌注混凝土时的问题和处理方法。希望通过本文,为现场施工提供一些借鉴,提高施工效率和质量。
        参考文献:
        [1]纪晓飞,赵玉兵.桩基施工技术在道桥施工中的应用研究[J].商品与质量,2019,(29):152.
        [2]张西.钻孔灌注桩技术在桥梁基础施工中的实施探讨[J].建筑工程技术与设计,2015,(6):717-717.
        [3]钱德良.复杂环境下的桩基无损清障施工技术研究[J].建筑施工,2019,41(11):1966-1968.
        [4]杨西尧.道桥桩基施工中的常见问题及技术要点[J].建材发展导向(上),2020,18(4):208.
        [5]陈杰.关于喀斯特地貌区域桥梁桩基施工技术[J].建材与装饰,2020,(13):274-275.
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