高速公路桥梁工程中的钻孔灌注桩检测及解决办法分析.pdf

中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 154 高速公路桥梁工程中的钻孔灌注桩检测及解决办法分析 徐 镇 广东省交通运输建设工程质量检测中心，广东 广州 510000 摘要：摘要：随着现代高速公路的交通量的不断提升，大桩径钻孔灌注桩在桥梁工程中得到了广泛的应用，其具有提高高速公路桥梁工程桩基础承载力并能够显著提高工程施工进度。钻孔灌注桩由于应用环境差且为隐蔽基础施工，一旦施工期间发生操作失误，极有可能产生成桩缺陷，因此钻孔灌注桩灌注前的成孔检测和灌注后的各项检测是保障桥梁基础承载能力极为重要的一环，各项检测后对具有缺陷的桩缺陷采用合理的解决办法是提高桥梁基础承载能力排除重大隐患的有效途径。关键词：关键词：高速公路桥梁工程；钻孔灌注桩；检测；解决办法 中图分类号：中图分类号：TU473 0 引言 桩基工程钻孔灌注桩是高速公路桥梁工程的主要内容，直接关系到建筑结构的稳定性。所以在施工过程中，要通过的方式来对其进行管控，使其符合相关要求。在钻孔灌注桩施工过程中，施工单位需要把握钻孔灌注桩的施工要点，借助科学组织设计和不同专业工种的互相配合，做好钻孔灌注桩检测，有效解决存在的施工问题。保障各个环节的施工效果，为工程后期建设发展奠定坚实基础。1 钻孔灌注桩施工工艺 钻孔灌注桩的应用广泛，从施工工艺上看，大致可以分为五个部分，即施工准备阶段钻孔阶段清孔阶段制作和下放钢筋笼阶段灌注桩混凝土后压浆施工。施工准备主要是指钻孔灌注桩施工前的所有准备工作，包括选择钻机、钻具、场地布置等，认真细致地做好施工准备，可以提高各项资源利用率，保证施工活动有序开展。在钻机选择方面，按成孔方法分类，可以分为螺旋式、冲抓式、潜水式和振动式四种，其中，冲抓式钻孔机主要用于大型工业建筑和桥梁施工。因此，是路桥施工中常用的钻机。钻孔灌注桩是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩。主要包含冲击钻法、回旋钻法、旋挖钻法。其中，采用冲击钻机钻孔，普遍使用十字钻头成孔，部分工程使用管型钻头，适用于多种地质的成孔。钻孔灌注桩施工的技术的优点，一是施工噪声和震动小，一般情况下，钻孔灌注桩施工的噪音和震动主要来源于施工设备，其主要的施工工序多是在地下进行，相对而言噪音和震动较小。二是能建造比预制桩的直径大的多的桩。比较预制桩和钻孔灌注桩的常用直径，目前，预制桩的直径以直径为 400mm、600mm为主，钻孔灌注桩的常用直径为 500mm、600mm、700mm1。2 高速公路桥梁工程中的钻孔灌注桩检测及解决办法 2.1 钻孔成孔作业 实施钻孔作业前，需认真检查相关设备的性能。施工人员需对钻头直径、钻头磨损程度等进行复核，如发现磨损严重情况需立即进行更换。在钻孔灌注桩施工过程中，要注意以下几个方面内容：现场施工人员要根据钻孔灌注桩施工的整体情况来调整钻机的位置，使其摆放平稳且精准。与此同时，要通过相关仪器设备来检测设备摆放的水平度和垂直度，使其符合应用要求；现场技术人员以及工作人员要共同对泥浆的高度进行检测，要将泥浆的高度和自然地面的高度控制在要求范围之内，如果出现数据偏差要及时进行核对，此项数据必须精准；在钻孔的过程中，设备操作人员要对设备进行准确的控制，保证钻进的速度均匀、稳定，同时钻孔位置精准2。2.2 成孔检测 目前常用的成孔检测方法有超声波检测法及接触式仪器组合法。超声波钻孔检测仪主要是通过钻孔监中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 155 测仪器，利用超声波的反射特性。在充满泥浆的钻孔中放入超声波钻孔，从而发出超声波脉冲，信号通过泥浆传播到孔壁，并且将部分波进行反射，接收换能器接收后，通过放大和滤波等处理后，传到记录仪，从而完成桩基检测。2.3 基桩检测方法（1）钻芯检测法 钻芯技术工作原理是对桩基进行钻芯，并将钻芯样品送到专业的检测单位进行检测，通过检测结果对地基基础施工效果进行评定。此项技术的实施应当按以下流程进行：首先在选定位置安装钻机和辅助设备，并调整钻机的相关系数，测试钻机是否能够正常使用，为桩基检测奠定基础。其次是钻机运行会产生与桩基相应的钻进力，在力的作用下会使钻具向桩体内部运动，并在钻机运行时收集到相对完整的样品，为后续的检测提供实际样品。钻芯取样法主要是通过钻机由桩基顶部垂直进入到桩底的持力层，从而采集到混凝土和持力层样本。利用观察法和实验室抗压试验方式，有效的明确样本是否符合相关要求。检测过程中需要严格严格规范钻机性能和作业人员专业水平3。（2）静载荷试验 静载试验是指在设计要求承载力设计值的基础上，对工程桩单桩顶部位置采用加荷的方式逐级施加竖向力，通过仪器观测单桩顶部随时间和加荷情况变化产生的沉降位移或者上拔位移，再通过实验数据的折线图来确定对应位置的单桩竖向承载力的试验方法。第一，单桩竖向抗压静载试验一般是采用船筏式组合钢梁和砼块(重物)组成的压重平台放置于检测桩两侧的碎石垫层上，作为施荷反力系统，荷重根据设计承载力要求确定。第二，平板载荷试验是一种承载力原位测试方法，需要在确定测试区域后，选择一个刚性承压板进行逐级加荷。该试验方法能测定天然地基、单桩及复合地基的沉降随荷载变化情况，对于掌握地基承载能力具有重要作用。第三，原位测试方法是土体在天然状态下进行非取样测试，因此测试结果能够反映土体真实的力学性质，避免了室内试验中由于取样器具、取样方法和运输过程造成的试样扰动和含水量损失。原位测试技术的表现形式也是多种多样的。其中最广泛应用的技术包括动态触探技术、静载检测技术、十字板测试技术、岩体应力测试技术和应力铲测试技术。（3）低应变法 基桩低应变检测桩身完整性的基本原理是：通过在桩顶放置感应片，与设备连接，再用锤子敲击桩顶位置，动力施加激振信号，进而产生应力波，该应力波顺着桩身传播的过程中，遇到桩身缺陷和桩底面时，将产生反射波，检测仪器通过对反射波的反馈信息进行分析，以此来判断桩的完整性是否满足要求。低应变法对于其他试验来说，效率高、费用比较低、抽检数量多，可以作为一种桩身完整性检测的常用手段，检查面广。通过轻锤和重锤分别检测桩身浅部缺陷和深部缺陷，能够较为准确反映桩身缺陷位置，从而判断桩身的完整性情况4。（4）声波透射法 声波投射法主要是根据混凝土声学检测技术，通过预埋声测管方式，利用检测设备发出的超声波冲在塑性混凝土防渗墙内部激发出高频弹性脉冲波。与此同时，可以接收到脉冲波在防渗墙内部传播的波动特性。再根据仪器记录的超声波由预埋神测管内波的传播时间和大小、频率变化、波形变化等参数，通过相关分析后判定出防渗墙施工情况5。2.4 水下灌注混凝土 为保障水下灌注混凝土作业效果得到提升，需严格把握以下关键要点。从水下砼灌注问题的预防对策上看，一是对堵管的预防，应选择有资质和良好信誉的混凝土供应商，保证混凝土满足钻孔灌注桩施工设计或规范要求。二是对桩顶部位疏松的预防，应确认终灌标高，终砼面要考虑超灌高度，保证一定高度的桩顶留长度，使桩顶标高处的砼满足设计要求，避免误测，同时，合理控制混凝土配合比、水胶比、振捣时间。三是对桩身砼夹泥或断桩的预防，应在成孔时严格控制泥浆密度及孔底沉淤，砼灌注过程中导管提升要缓慢，严格控制灌注速度和导管埋深6。根据规定对 C30 水下混凝土配合比进行检测，经检测，其 7d 抗压强度为 38.2MPa，28d 抗压强度为 45MPa，所用配合比满足设计和规范要求。首桩浇筑前，应在现场对混凝土的工作性能进行检测。经检测，混凝土的坍落度为 210mm，扩展度为 580mm，其工作性能良好。2.5 终孔鉴定及孔底沉渣检查 开展终孔鉴定是保障钻进施工的有效手段，主要中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 156 是依据渣样进行判断。比如针对嵌入中风化岩层的桩基础，应当捞取适当的渣样，对其岩面实施判别，以此确定嵌岩的深度、同时还需测量终孔的深度，二次判别渣样，保证符合施工要求。在开展检查的过程中，相关人员需及时、准确记录钻孔原始数据。在下钢筋笼以及导管操作后、灌注混凝土之前，需开展二次清孔作业，并制备优质泥浆，促使颗粒的下沉速度有所下降。清孔时注重应用先进的发循环工艺，促使沉渣检测符合标准6。第一，孔径测量功能的标定步骤如下：仪器连线并接通电源；将设备 4 条测腿末端放置在已知标准直径的标定架内，并在仪器量程内改变标定架 5 次，分别记录仪器每次显示的测量值；将仪器测量值与已知标准直径作为一组相关参数，采用最小二乘法的方法得到关系式，确定孔径标定系数；将孔径标定系数输入设备中，测腿置于标定架任意不同直径校准点3次，分别记录实测值；将仪器实测值与标准值进行对比计算相对误差，若误差满足规范精度要求（被测孔径小于 1.5m 时误差不大于 15mm，孔径大于 1.5m 时误差不大于 25mm），即证明设备满足工程要求。第二，沉渣厚度检测是将沉渣探头下放到模拟钻孔底部已知厚度的沉渣层上表面，驱动沉渣探针缓慢匀速地向沉渣层伸出；探针伸出过程中，压力和倾角传感器实时监测土层贯入阻力和探针倾斜角度；当探针到达持力层时，贯入阻力发生突变，倾斜角度也随之变大，其对应的伸出距离代表沉渣的厚度值，通过二者均可判读沉渣厚度；将 5 次不同测量值与已知值对比计算误差，若误差在5mm 以内，则满足规范要求。标定结果表明本设备精度可达到 1mm 左右，完全满足工程需求。为确保检测精度，沉渣检测底板的尺寸应略小于实测孔径大小为宜；底板重量不宜过大，避免因陷入沉渣而使得测量沉渣厚度偏小。弹簧的强度需满足使探针可顺利刺入沉渣中，但又不足以将探针刺入原状土层深部；而探针在确保强度的前提下尽可能采用较小的直径。2.6 钻孔灌注施工问题与应对措施（1）避免塌孔 预防控制措施：一是钻孔施工过程中控制好泥浆的质量，根据不同的地质情况控制泥浆比重和黏度，泥浆的含砂率不能超过 4%或尽量降低；二是及时掏渣，减少沉渣量；三是进行二次清孔及时并选用适合的清孔工艺，同时必须要保持孔内一定的水头；四是做好护筒周边黏土密封措施，加强泥浆护壁；五是钢筋笼安放过程中务必保证对准孔中心，加快安放速度，防止碰撞孔壁，避免塌孔。（2）钢筋笼上浮 由于混凝土呈现流体状，在浇筑时，钢筋笼的重量不足以保持下沉，因此会出现钢筋笼上浮。针对此类问题，可采取以下措施予以解决：一是水下混凝土配合比设计要准确，坍落度严格控制在要求范围，特别不能过稠，砂率适中，碎石级配良好，流动性好；二是钢筋笼骨底下混凝土灌注不能过快，并保持合适的泥浆密度，必要时伸长竖筋至底部，首罐混凝土灌注后，反插导管和抖动，搅平混凝土面；三是要连续灌注混凝土，导管埋深入混凝土不能少于 1m，每次提导管时倒插几下，严防提管时挂住钢筋笼；四是防止一次提升导管过长，随时检测导管埋入深度，如果发生脱管，重新按照首罐混凝土灌注；五是混凝土掺加缓凝高效减水剂，严格控制混凝土运输和灌注时间；六是施工操作前严格检查机械设备的性能，保持良好状态。（3）断桩问题 针对断桩问题的常用处治措施包括接桩法、原位复桩法、桩芯凿井法、补送结合法、纠偏法等。其中，原位复桩法效果较好，但施工难度大、周期长、费用高；桩芯凿井法进度慢、施工难度大。这两种方法应结合工程地质条件和工期要求谨慎采用。接桩法、补送结合法、纠偏法应用较为广泛，可根据工程具体情况合理应用。3 结语 综上所述，高速公路桥梁建设过程中，钻孔灌注桩成为软弱地区建造各类大型建筑的主要基础结构形式，具有承载力高、沉降量小、施工噪声低等优点，已在基础设施领域得到广泛应用。但存在一些不可控因素，容易导致桩基础出现管道堵塞、钢筋笼上浮、断桩等各种病害，影响桩身的完整性及耐久性，危及桩的承载能力，将致使整个工程存在较大的隐患。因此钻孔灌注桩的完整性检测和承载力检测是保证桩基承载力的一个重要前提，对检测出有问题的桩应及时采用合理、经济、有效的方法及时补救，是避免造成中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 157 工程事故的重要保障。参考文献 1鲁成辉.高速公路桥梁工程中钻孔灌注桩施工技术及 控 制 要 点 分 析J.工 程 技 术 研究,2020,43(21):55-56.2刘鹏飞,陈堃,陈飞.钻孔灌注桩施工技术在房屋建筑 工 程 中 的 应 用J.工 程 技 术 研究,2022,7(20):65-67.3鲁成辉.高速公路桥梁工程中钻孔灌注桩施工技术及 控 制 要 点 分 析J.工 程 技 术 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