摘要:本文从桥梁桩基施工前的准备、钻孔、钢筋笼、浇注混凝土及成桩等几个方面阐述了桥梁桩基施工工艺要点。
关键词:桥梁桩基,施工,工艺
0 前言
桥梁桩基施工具有设备简单,施工操作方便,占用施工场地小,对周围建筑物影响小,施工质量可靠,可全面展开施工,缩短工期,造价低等优点,因此得到广泛应用。南水北调在建的大部分桥梁采用桩基础,现就关于桥梁桩基施工工艺简述如下,在此提出的施工工艺要点,应是确保整个工程质量与安全的关键。
1 工程概况
南水北调中线工程郑2桥三标郭厂东公路桥上部结构为预应力混凝土箱梁,下部结构为桩柱式桥墩台,钻孔灌注桩基础,共有桩基础16根;直径1.5m的4根,直径2m的12根。
2 施工工序
桥位开挖→场地平整→桩位放样→钢筋制作→钻机就位→桩位校核→钻孔施工→成孔检查→钢筋笼安装→导管安装→泥浆检测→砼浇筑→桩头凿除→成桩检测。
3 施工工艺
3.1平整场地
钻机就位前,进行桩位场地平整,压路机压实,根据设计图纸桩位顶高程,平整后地面高程宜高出设计桩位顶标高1.5米。
3.2桩位测量放样
桩位放样前,根据设计图纸尺寸和直线、曲线及转角表进行桩位坐标校核,准确计算出各桩位中心坐标,然后根据设计和校核好的坐标用全站仪测放出桩位中心位置,经复测准确无误后,进行桩位控制桩埋设。
3.3埋设护筒
护筒采用5mm以上钢板制作,护筒内径大于桩径20cm,护筒顶端高出地面0.3m,护筒埋置深度不小于1.5米,四周回填黏土并分层夯实。护筒埋设完成后校正护筒中心与桩中心位置。
3.4钻机就位
旋挖钻机中心对准桩中心,进行钻机定位,定位后钻机应平衡、稳固,确保在钻孔过程中不发生倾斜和位移。
3.5泥浆制备
在护筒内先注入少量水,抛洒粘土,用旋挖钻头反复搅拌泥浆,测泥浆各种性能指标,达标后方可钻进。泥浆性能指标,相对密度1.03~1.06g/cm3。
3.6造孔、验孔、清孔
钻孔:钻机在钻孔过程中,钻头出渣时应缓慢提升,钻进时杜绝空钻。钻机在钻孔时要经常注意钻渣的取样,及时排除钻渣并置换泥浆,使钻锥经常保持钻进新鲜地层。钻孔达到设计标高时,对孔径、孔深、孔位、竖直度进行检查确认合格后,方可进行清孔。
验孔:利用桩位控制点进行孔位校核。采用钢筋笼探孔器吊入孔内进行孔径、孔深和倾斜度检测,探孔器的长度为4-6倍的孔径,直径大于桩基钢筋笼直径10cm,泥浆浓度采用泥浆比重仪检测;孔深检测采用测绳测量,孔底地质情况通过钻孔排出的渣样进行签别,钻孔深度必须符合设计及规范要求。
清孔:孔径、孔位、孔深检测合格后,采用换浆法或掏渣法清孔,清孔后标准符合设计及规范要求。若浇注砼前孔内沉淀厚度超过设计允许值时,需进行二次清孔。
3.7钢筋笼制作、安装
(1) 钢筋笼制作:箍筋在钢筋加工厂采用模具成型,按台模焊接箍筋,主筋根据施工吊装要求现场下料焊接,且同一断面的焊接头不得大于50%,接头错开长度不小于35d(d为钢筋直径) 且不小于50cm,采用双面焊接时,焊缝长度不小于5d,单面焊接时,焊缝不小于10d(d为钢筋直径),焊接完成后,钢筋笼在现场分段绑焊成型,按设计位置布置好螺旋筋并绑扎于主筋上,定位钢筋根据设计要求均匀设于加强筋四周,点焊牢固。进行直径、间距、长度、焊接质量检查。
(2) 钢筋笼入孔时,由25吨吊车吊装。在安装钢筋笼时,采用两点起吊。第一吊点设在骨架的下部,第二吊点设在骨架长度的中点之间。吊放钢筋笼入孔时应对准孔径,保持垂直、轻放、慢放入孔,入孔后应徐徐下放,不宜左右旋转,严禁摆动碰撞孔壁。
3.8声测管及辅助钢筋的安装
声测管的布置及数量必须满足设计要求,同钢筋笼分段制作,运到现场绑焊安装。声测管要求全封闭(下口封闭、上端加盖),管内无异物,水下混凝土施工时严禁水泥浆进入管内。声测管间连接采用钢套管连接并且套管两头于声测管焊接,管口高出设计桩顶不少于50cm,每个声测管高度保持一致。
3.9导管安装
导管采用内径为300mm钢管,壁厚3mm,每节2.5m,并配1~2节1~1.5m的短管便于施工调节。安装时垂直吊装,第一次使用导管前需进行水密性试验,并进行编号,试水压力为1.3倍孔内水头压力。检查导管是否漏气、漏水和变形,接头连接是否牢固可靠,丈量导管组装后的实际长度,并且要定期进行接长水密性试验,导管间连接要安放密封圈。导管要依次下放,并要记录好导管安装顺序、导管根数及每根导管的长度。安装导管时应防止碰撞钢筋笼,导管支撑架用型钢制作,支撑架支垫在钻孔平台上,用于支撑悬吊导管。导管安装完成后,应放到孔底,以便核对导管长度及孔深,灌注水下砼前,导管底部距孔底距离控制在40cm。 式中:L ――导管长度(m);
L1――孔外管长(m),即导管上端管口至护筒顶的距离;
L2――孔内管长(m);
H――孔深(m);
L3――导管下端管口距孔底的距离(m),即导管悬空,一般20~40cm。
3.10二次清孔
导管安装完毕后,浇筑水下混凝土前,测量沉渣厚度,如超出20cm,则利用导管进行二次清孔,同时清孔过程中勤摇动导管,改变导管在孔底的位置,保证沉碴置换彻底。如果二次清孔不能满足设计要求,提出导管用掏渣筒进行清孔。
3.11灌注水下混凝土
(1)首批封底混凝土
计算和控制首批封底混凝土数量,下落时有一定冲击能量,能把泥浆从导管底部排出,并能把导管下口埋入混凝土的深度不小于1m。足够的冲击能量能够把桩底沉渣尽可能地冲开,是控制桩底沉渣,减少施工后沉降的重要环节。首批灌注砼的数量公式式中:V—首批混凝土体积(m3);
d、D—导管内径和桩孔设计直径(m);
α—扩孔(充盈)系数;
Ha—初浇混凝土高度(m),Ha = h1+h2 ;
H—孔内混凝土面深度(m);
Hb—孔内混凝土高度达到埋管深度时,导管内混凝土柱与导管外液柱的平衡高度(m),Hb = ( r1/r2)×H;
r1、r2—孔内泥浆和混凝土容重(kN/m3);
h1—导管底端到孔底的距离(m),一般取0.4m;
h2—导管埋入混凝土内的深度(m),一般取1.0m。
(2)混凝土灌注
打开漏斗阀门,放下封底砼,首批砼灌入孔底后,立即探测孔内砼面高度,计算出导管内埋置深度,如符合要求,即可正常灌注。如发现导管内大量进水,孔内水位变化较大,表明出现塌孔或灌注事故,需进行处理。
灌注混凝土一旦开浇后,应连续进行,不得中断。根据混凝土的入孔方量反推混凝土面上升高度,计算导管埋入深度,一般控制导管的埋深在2~6m之间。适时测量桩孔内混凝土面上升高度,实测与计算比较,并及时做好混凝土浇筑记录,指导导管的拆卸工作。
灌注成型的桩顶标高应比设计桩顶标高高出0.5-1.0m,以保证桩顶混凝土的强度,灌注完毕后将钢护筒拔出,多余部分待砼强度到80%后凿除,在凿除桩头多余砼时,防止桩身破损。
3.12 桩基检测
砼灌注完成后,采用风镐凿除桩头,砼强度达到至少7天(一般14天)进行超声波检测。对每一根桩的完整性进行无破损检测,以确定桩的承载力符合设计要求并没有断桩情况。
4 结语
本工程采用旋挖钻孔混凝土灌注桩施工,施工工艺成熟可靠,方法操作灵活方便,灌注桩成孔率高,大大节省了施工成本,保护了当地的环境,加快了工程施工进度。
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