桥梁桩基水下混凝土浇注施工工艺探讨.pdf

桥梁桩基水下混凝土浇注施工工艺探讨 陈 艳 李幽铮 。 孙玉庆 ， ( 1 l 泰州市美华公路工程养护有限公司， 江苏 泰州 I 2 2 5 5 0 0 ；2 金陵科技学院， 江苏南京2 1 1 0 0 ( ) 3 江苏省体育局训 练中心 ， 江苏 南京 2 1 0 0 3 9 2 ) 摘要 本桥梁钻孔灌注桩的施工大部分是在水下环境 中进行与完成， 施工质量无法通过直接观察的方 法进行 有效的控制 ， 因此， 施工过 程 中必须有效地控制好钻孔灌 注桩 的施工技 术以保证桩 基质 量。 文中结 合工程 实例对水下混凝土灌注技术的关键过程进 行分析， 论述 了易出现 的质量 问题 与应对措施， 对丰 富和系统水下 混凝土浇注技术有 十分重要的意义。 关键词桥梁 ； 桩基础 ； 水下浇注 ； 施工工 艺 中图分类号： T U 4 3 7 1 3 文献标识码 ： B 1 工程概 况 扬 州沿江高等级公路 I ) 9标段夹 江特 大桥 项 目位于扬州邗江区头桥镇与江都市大桥镇交 界处 ，桥梁 起点 桩 号 K 6 2 + 5 6 4 5 0 ，终 点桩 号 K 6 3 + 6 2 5 5 0，桥梁全长 1 0 6 h n 其中 ，主桥长 1 8 4 m， 引桥 长 8 7 0 m， 直径 2 0 m 的桩基 5 6根 ， 直 径 1 6 m的桩基 8 8根 ， 直径 1 2 m 的桥台桩基 1 6 根 ， 全桥桩基平均桩 长 6 5 m。 表 1 工程区域 的地质情况表 层次 土层名称 厚度 淤泥质亚粘土及亚粘土 l m3 m 粉细砂 5 5 m5 8 m 中粗砂 1 5 m 2 5 m 粗砂夹 卵石 1 m 2 m 2 施工方案 2 1 桥桩施T - 厂 艺流程( 如 1 ) 2 2 钻 机选择 根 据 桥 桩 的 桩 径( 分 别 为 中1 2 m、 中1 6 m、 中2 0 m) 、 孔 深 一L 一 程 地质情 况及进 度 要求，选择 C P S 2 0型和 G P S 2 5型正循环 钻机 进 行桥桩的施工 ：钻头制作 成叶宽腰带 或 双腰带形 ，以对粉砂层孔壁 起到 良好的护 壁 效果。同时 ， 每 台钻机配备一 台 4 P N泥浆泵及 6 B S砂 石泵 ( 排量 1 4 0 t n 3 h l g O m f h ) 组 成正 、 反循环钻孔施 I ： 。 2 3护简埋设 护简因需要多次周转， 采用 1 0 ra m钢板卷 制制成 ，护简直径 比桩 径大 2 0 0 ram 4 0 0 mm。 陆 桥桩护筒采用挖埋 法 ，护筒 顶端应高 出 地下水位 1 5 m 2 O v a ，且 高出地 面 3 0 0 mm 并 保 证埋置深度不 小于 1 0 m 1 5 m， 护筒底部 和 四周用粘土填实 。 水中桥桩护筒采用 内外双护 筒 ， 外护筒用 4 O振动锤振压 ， 护筒顶端高出水 面 1 0 m 1 5 m， 护筒埋置深度根据河 床地 质情 况 确 定 ，一 般 情 况 埋 置 深 度 宜 埋 人 河 床 图 1 桥桩施工工艺流程 4 m 6 m。内护简采用 3 mm 4 mm薄钢板卷制而 成， 下设钢筋笼时同定在桥桩顶部钢筋笼上， 埋人河床 2 m 3 m定位 。 2 4钢筋笼制作 、 安装 桥桩钢筋笼统一在钢筋加T场集 中制作 ， 加工严格按照设计图纸的要求进行焊接、 绑 扎 ： 钢筋笼骨架根据现场施 工机械 和施工方案 进 行分段制作 ， 确保 钢筋笼主筋顺直 ， 钢 筋接 头搭接长度 、 焊缝及接头的错 开必须满足规范 要求 。 为 了防止钢筋笼在吊装 和运输过程 中产 生 变形 ， 钢筋笼制作过程中应 在钢筋笼加强箍 上设置 “ 十字剪刀撑” 。 2 5泥浆制备 根据 公 路桥涵施 工技 术规 范 ( J T J o 4 1 2 0 0 0) 的要求 ， 在开孑 L 前应采用 优质粘土、 纯碱 制备足够的泥浆， 在钻孔内加入优质粘土 ， 并掺 入孔 中泥浆 的 0 1 1 4 的纯 碱进行 搅浆 ， 及时测定泥浆指标， 控制泥浆性能。开孑 L 前泥 浆各睦能指标应达到 比蓖 ： 1 0 5 I 0 8 ； 粘度 ： 2 2 s 以上； 含砂率 ： 1 ， p H值 ： 8 - 9 。 2 6钻孔 将钻机调平 对准桥桩 中心 ， 把钻头吊起徐 徐放入护简内。 钻机 开钻时 ， 应先启动泥浆泵， 待泥浆进入钻孔一定量后 ，采用正循环钻进 。 护筒底下 3 m以上采用正循环法施工 的 目的 是为了保证泵吸反循环施工条件的形成， 使护 筒底 f i 更为密封 良好 。钻孑 L 过程需要连续 进 行 ， 不 得间断 ， 并根据 土质 及钻进部位 随时调 整钻进速度。钻进过程中 ， 要确保泥浆水头高 度 泥浆如有损失 、 漏 失 ， 应及时补充 ， 并 采取 堵漏措施。钻进时 ， 为减少扩 孔 、 弯孔 和斜 孔， 建议采用减压法钻进， 使钻杆维持垂直 状态 ， 确保钻头平稳钻进 。 2 7排渣 和清孔 钻进过程 中及时通过 泵吸反循环将 泥 浆 中的砂进行过 筛 、 沉 淀 、 清 除 ， 混凝土 浇 筑前需进行清孔。清孑 L 后泥浆性能控制指 标如 下 ： 比重 ： 1 O 5 I I O ， 粘度 ： l 8 5 2 0 s以 上 ， 含砂率 ： 1 ； 必 要 时可采 用置 换新 鲜 泥浆或在泥浆 中加 入纯碱 ，提高泥浆性 能 指标 ， 缩短清孔时间 ， 提高清孑 L 质 量。 2 8水下混凝 土浇注 桥桩水下混凝土的浇注是成桩的关键工 序。目前桥桩水下混凝土浇注施工采用导管 法进行施工日 。 其原理是在一定的落差( 混凝土 和泥浆 ) 压力作用下 ， 将混凝土拌和物通过密 封连接的导管导入到首灌混凝土下面，顶托 着初期浇注 的混凝土及其 上面 的泥浆上升 ， 形成连续密实的混凝土桩身。为了确保桥桩 水下混凝土浇注质量 ，必须从施工设 备 、 混 凝土配制 、 浇注丁艺等多方面加以控制 。 2 8 1 施工设 备 施工设备 的质量是保 证桥桩水下混 凝 土浇注质量 的基本前提 ，重 点强调 以下施 工设备的质量 ： 备用发 电机 的性能 和数量必须能 应 付国家电网断电的情况，防止因断电造成 浇注延误而发生断桩事故 。 配备足够数量 、性 能 良好 的混凝 土 搅拌机( 至少包括一台备用) 和混凝土运输 车辆 ， 确 保水下混凝土连续浇 注。 导 管是 水 下混 凝 土浇 注 的重 要 T 具 ， 其直 径应 根据 桥桩 直 径 、 昆凝 土浇 注 强度等综合 选择 。导管必须 具备足够 的强 度、 刚度 、 密封性 ， 使用过程中导管接头处 设置 密封 罔 并涂 抹密 封油 脂 ， 因此 ， 导 管 使用 前必 须 做水 密 、 承压 、 接 头抗 拉 强 度 试验 。对密封不 严 、 焊 缝破 裂 、 严重 变形 、 磨损严 重的导管 必须彻 底更换 ， 对 试验合 格的导 管用红漆 依次进 行编 号 ， 使 用过 程 中必须 按照导 管上 的编号顺 序连接 ， 不 得 任意调换 导管 连接顺 序 ， 以确保 水下 混凝 土浇注质 量。 ( 料斗的容积必须大于水下混凝土首次 封底后导管埋深 l m时所需要的混凝土体积。 2 8 _ 2混凝土配制 由于水下混凝 土在浇注丁艺 上和其他 类型的混凝土不 同 ，导管埋深部分 的混凝 土从首灌开始到最后 浇注结束一直 处于上 浮状态 ，这对水下混凝 土的各种性 能要求 更高 ，需要在混凝 土配制过程 中重 点考虑 下面几个方面 ： 砂 、 碎石 、 水泥 、 外加 剂等 原材料 的 质量 、 检验项 目 、 检验频率和检验方 法必须 符合国家现行的有关规范、 标准的规定。 水泥一 般选 用普通 硅酸 盐水泥 ， 且 强度等级应不低 于 3 2 5级 ，初凝 时间不短 于 2 5 h ， 水灰 比宜为 0 5 0 6 ， 水泥用量不低 于 3 5 0 k m 。 粗骨料选择 天然骨料( 卵石 ) 或级配 良好的碎 石。粗骨料最 大尺寸为 3 1 5 m m， 且不得大 于导管直径 的 1 8及 钢筋最 密净 距的 1 4 。骨料的级配应保证混凝土具有 良 好的和易性。 2 8 _ 3 混凝土 浇注 水下混凝土浇注 前量测孔底 沉淀层 厚度和泥浆性 能指标。如有超标 ， 需进行二 次清孔 ， 直 到满足设计和规 范要求为止。 导管下 端距 桩底 宜控 制 在 3 0 e m 5 0e m。 建议采用罐车直接向料斗中倾倒混 凝土 ， 以便迅 速向料 斗中添加混凝土。 、 首 灌 前先 拌 制 0 3 m3 - 0 5 m 的水 泥 砂浆放入装有滑 阀的料 斗中 ，且料 斗事先 须用水湿润 ， 然后再 放人混凝土 ， 确 保开灌 前料斗里的首灌混凝 土量必须满足 导管埋 深不小于 1 O m。 若混凝土埋深不足， 混凝土 下灌后不能埋没 导管底 口，会导致 泥浆从 导管底 口进入。一旦发生该现象 ， 立 即将导 管提出 ，将散落在孔底 的混凝土用 吸泥机 或冲抓 钻清除 ， 然后 重新 下导管浇注。 首灌混凝土浇 注正常后 ，必 须连续 进行 ， 不得 中断 。否则 ， 先灌 入的混凝 土初 凝 后将 阻止后灌 混凝 土从 导管底 口流 出 ， 造 成断桩 。 当孔 内混凝 土接近 钢筋 笼底 部时 ， 宜使 导管埋得稍深 ，同时降低混凝 土浇注 速度 ， 防止因混凝土急速上 升 ， 造成钢 筋笼 上 浮。当混凝 土面超过 钢筋笼底 口 5 m后 ， 宜适当降低混凝土埋置深度 ，加大混凝土 浇筑速度 。 3结论与建议 水下 混凝土的浇注是本 桥桩工程 的关 键环 节 ，直接影 响工程 l ： 期 及工程 成本 ， 因此在施工前必须充分考虑到各种不利 因素对水 下混凝 土浇 注的影 响 ， 提 前做 好 应 对 防范 措施 ，确 保 水下 混 凝 土施 工质 量 。经过 本次 _ _【 = 程实践 ， 总结 了以下经验 供 大家参考 ： 经检测 ，桥桩水下混凝 土浇注 时连 续 、 快速 浇注成型的桥桩往往质 量较好 ， 浇 注过程 中浇浇停停则容易 出现缩 颈 、 夹心 、 混凝 土强度局部偏低 、 桩身不完整等问题 。 水 下混凝土浇注前组织 全体施工人 员进行技 术交底 ，将水下混凝 土浇注过程 中的技术要 点 、关键工序和 注意事项 向全 体参 与施 T的人员进行交底 ，避免 因人 为 因素造成水下混凝土浇注质量事故。 水下 混凝 土浇注时做 到人员分工 明 确 ， 密切配合 ， 一切行动听指挥 。 加强水下混凝土原材料的质量控 制 ， 不合格 的材料一律不得进场 使用 ， 严格 控制水下混凝土浇注质量 。陕 西 水利 参考文献 【 1 】丁建 平 郎爱 芳 浅析 钻孔 灌 注桩 的成 孔 与水 下 混凝 土施 工 u I l 低 温 建筑技 术， 2 0 0 9 ， 4 ： 9 0 -9 2 【 2 】张 贤 学 苗 宏 钻孔 桩 水下混 凝 土灌 注常见 问题预 防及 处理 【 J f l 山西建筑 ， 2 0 0 9 ， 3 5 ( 1 4 ) ： 8 2 8 3 ( 责任 编辑 ： 黄灵芝) 匣鹭 善鬈 薹葱 圆( 1 ) 、 ( 2 ) 、 ( 5 ) 三 项， 本次 工程可 不考虑标 定误 差 ( 4 1中第 5项 ) ， 计算为 ： M V lT l a2 +m b 2 +mr 1 5 ram 方向线法验收 方向线法验 收主要用 于弧 门侧轨 、 支 铰座 、 支铰的验 收。其对点位 的影响 主要 考虑 为( 1 ) 、 ( 3) 二项 。 IT I =、 m + m 0 5 mm 其中 ， 计算 ( 3 ) 项误差 时， 取 s = 1 5 m。 4 3高程控制点精度分析及估算 支铰中心相对弧门底坎的高程 主要考虑 ( 4 ) 、 ( 6 ) 二项误差 ， 计算为 ： m =、 m l2 + 2 m 1 6 m m 其 中 ， 计算 ( 4 ) 项误差取 s = 1 6 m； ( 6 ) 项误 差 为钢带 尺两端读 数 ， 取为、 i n 。 支铰座、 支铰相对启闭机油缸的高程 主要考虑 ( 4) 、 ( 6 ) 二 项误差 ， 计算为 ： m=x ma 2 + 2 m 0 6 mm 其 中 ， 计算 ( 4 ) 项误 差取 s = 5 m； ( 6 ) 项误 差 为为钢带尺两端读数取、 m f 。 5 结语 金属结构安装 的测 量放样工作 ，必须 认 真按测量规范要求进 行作业 ， 加强 自检 ， 才能获得精确度较高的测量成果。从本次 景 洪工程 已完成 的 5个 表孔 的金属 结构控 制 点的情况来看 ， 由于控 制网边长较 短 ， 单 个表孔 的内符合精度很高 ( 其 精度在后续 实 际T作 的检查情况也得到 了证明 ) ， 完全 能满 足景洪水电站金属结构 安装对测量放 样 的要求 ，可为 同类型 的水 利枢纽金 属结 构安装监理测量提供参考 。陕西 水 利 参考文献 【 1 】 程新 文 ， 测量与工程测量 【 M】 ， 武汉 ： 中 国地 质大学出版社 ，2 0 0 2 。 2 】 孙觅博 ， 中小型水 电站施 工质量控 制指 南 ， 南宁 ： 接 力出版社 ， 2 0 0 6 3 。 f 3 马仁超 ， 王处军， 庞北星 ， 景洪水电站金属 结构设计简介 ， 云南水电 技术， 2 0 0 9 1 。 ( 责任编辑 ： 黄灵芝 ) O 、 、 、 J ( 了 ) o