桥梁钻孔灌注桩质量控制

随着我国公路桥梁事业的发展, 不断涌现出种类繁多成桩设备及工艺, 其中, 钻孔灌注桩的应用最为广泛, 种类和形式最为多样。钻孔灌注桩适用各种土质, 可以制成较大直径和各种长度, 具有成本低, 所需设备简单, 操作方便, 大大简化施工, 缩短工期等优点, 并该方法具有成熟的施工工艺和大批的施工人员。然而由于钻孔灌注桩施工的隐蔽性, 很多因素 (地质因素、钢筋笼的上浮、钻孔工艺、护壁、灌注、混凝土的配置等) 会影响施工的质量, 可能导致灌注中产生钻孔偏位、断桩、堵管、夹泥、蜂窝、孔壁塌陷等诸多质量问题。因此桥梁钻孔灌注桩的质量控制是保证施工质量的重中之重。

1 施工机具的质量控制

选择合适的施工机具对保证施工质量以及功效的高低起着非常重要的作用, 是实现质量控制的首要条件。钻孔灌注桩施工的主要机具有钻机、泥浆循环设备、钻杆、钻头、成桩的导管、混凝土拌制与输送设备等。选择钻机是主要考虑功率和扭矩功率和扭矩与桩径和切削阻力成正比;选择钻杆是主要考虑粗细和刚度, 若钻杆过细, 则导致形成的钻杆通道小, 限制泥浆的循环量, 钻进速度缓慢, 沉渣多, 难以保证成桩的质量, 若钻杆刚度小, 受压时容易发生弯曲, 造成斜孔形状不规则;选择钻头时应主要考虑其锥尖角度 (不应小于120度) 和直径 (一般要比设计桩的直径小5~6cm) 而且钻头形状应对称;选择导管时主要考虑导管的口径、接头的密闭性和长度。直径应满足混凝土的灌注量, 接头密闭不漏水不漏气, 长度要使得导管下口离孔底的距离在0.5m左右, 有时还需配备一些不同长度的小导管。另外, 导管孔口的料斗与吊运混凝土的料斗的容量之和应保证首批灌注混凝土的数量满足导管首次埋置深度和填充导管底部的需要;混凝土拌制与输送设备应在施工过程中保持连续稳定, 性能良好不中断。

2 钻孔前的质量控制

施工工程师应充分熟悉和掌握水深、流速、土层、岩层等水文、地质资料, 还应针对不同地层选择不同的钻头, 并调整适宜的钻进速度、泥浆性能等, 根据现场工程控制网点, 明确各桩位的中心桩位并做出标识, 必须做好详细的交底记录。

施工前必须处理施工现场, 为防止钻机在钻孔过程中发生倾斜和下陷而影响成孔的质量, 对场地进行平整压实, 清除杂物, 如有需要, 还要搭设工作平台。

根据桩的直径, 确定护筒内径, 护筒内径应比桩径稍大, 一般大200mm~400mm, 可根据钻孔情况选用, 根据不同的地质情况确定护筒底端埋置深度, 必须保证护筒稳定可靠, 不移位、不渗水、不坍塌。护筒顶端应高出地面30cm, 为了便于排渣, 上面还应留有方孔。护筒轴线对准测量所标出的桩位中心, 其倾斜度不可大于l%, 而且位置偏差必须在规定范围值 (一般为为50mm) 内。钻孔前应保证钻杆的垂直, 使钻头中心与护筒所标设的桩中心重合。即使在钻孔过程中, 也应保证钻机的水平和转杆垂直度。为防止孔口坍塌沉陷, 护筒下部要用粘土夯实, 上部要用麻袋或编织袋装粘土堆实至护筒顶。

钻孔泥浆由水、粘土 (膨润土) 和添加剂组成, 具有悬浮钻渣、冷却钻头、润滑钻具、增大静水压力、护壁防渗防坍孔的作用。为缩短成浆时间, 提高泥浆质量, 在制作泥浆前应先把黏土敲碎, 粒径<0.005mm的黏土颗粒含量应大于50%, 常用黏土塑性指数大于25。

3 成孔过程中的质量控制

钻孔过程中, 首先必须控制好钻进速度。初期钻速不可太快, 开孔时冲孔钻速度要慢, 在覆盖层需减压钻进, 泥浆指标变化情况要经常测试, 为使钻进速度与泥浆排放量相适应, 钻孔内泥浆浓度必须及时调整。

钻孔施工过程, 密切注意地层变化, 检查捞取的渣样, 记录结果, 若发现地质情况与设计地质剖面图不符, 要及时通知工程技术部和监理工程师, 以便提出应对措施。

钻孔过程中, 当遇到松散粉砂土或流砂时, 应控制进尺速度, 选用较大密度、粘度、胶体率的泥浆;采取减压钻进施工方法, 以避免和减少斜孔、弯孔和扩孔现象的出现, 保证钻头对孔底施加的钻压不超过钻头和压块重量之和60%。为保证钻孔过程顺利进行, 还应定期检查钻头尺寸, 发现磨损过度后, 应及时补焊或更换新的钻头。

保证钻孔内护筒、桩架不得倾斜, 发现倾斜应及时调整。钻孔在达到设计桩底标高之后才能终孔, 钻至预定深度时, 应对孔深、孔径、倾斜度进行逐一检查, 并以此作为终孔标高的依据。

4 成孔后的质量控制

成孔后的质量控制的主要内容就是清孔, 根据设计要求、钻孔方法、机具设备条件和土层情况选定适当方法, 利用泥浆在流动中所具有的动能冲击桩孔底部, 以实现降低泥浆相对密度、清除钻渣、沉淀层或尽量减少其厚度的目的。清孔通常要进行两次:第一次是钻进至预定深度后直接利用钻具进行的换浆清孔;第二次是在下完钢筋笼和导管以后利用导管进行清孔。清孔过程中, 为防止坍孔, 应注意始终保护孔内流水头。清孔后, 从孔口、孔中部和孔底部分提取泥浆的各项指标的平均值应符合质量标准的要求。清孔后, 将取样盒吊到孔底, 至灌注前, 取出样盒检查沉淀在盒内的渣土, 其厚度应不大于设计规定。尤其注意不得用加深钻孔深度的方式来替代清孔。

5 成桩的质量控制

为了便于运输和吊装, 钢筋笼一般采取9m一节, 现场制作。在转动过程中应保证钢筋笼不变形。安装钢筋笼时采用两点起吊, 必须使钢筋笼保持竖直, 进入孔口后, 将骨架扶正缓慢下放, 边下放边拆除内撑, 严禁内撑掉入孔内。

先灌注水泥砂浆, 后灌注混凝土。对进场原材料的质量进行严格把关, 不得使用不合格的材料, 保证拌合料的配合比合理, 均匀。浇筑过程中, 测定记录混凝土面的上升高度, 准确的计算导管埋深 (一般控制在2m~6m的范围内) , 确定拆卸的节数, 防止导管拔出混凝土面而导致断桩。至钢筋笼时, 为防止钢筋笼上浮, 混凝土浇筑速度应放慢。在施工过程中, 要控制好灌注工艺和操作, 抽动导管时混凝土面上升的力度要适中, 做到有序的拔管, 保证灌注的连续, 升降的幅度不能过大, 详细进行记录, 以便及时发现问题从而作出调整。成桩后, 一般使用超声波探伤仪对成桩的桩长、桩径和质量缺陷等进行检测, 对不符合要求的缺陷桩应及时采取补救措施或予以废弃。

钻孔灌注桩作为隐蔽工程项目, 一旦引发事故, 后果不堪设想。因此保证钻孔灌注桩的施工质量非常重要。在桥梁钻孔灌注桩的实际施工过程中, 要严格按图纸进行施工和验收, 发现问题及时进行记录和排查, 只有这样桩基质量才能得到保证, 并最终保证桥梁工程的安全运行。

摘要：本文结合实际经验, 介绍了在桥梁钻孔灌注桩施工过程中, 对施工机具、钻孔前、成孔中、成孔后及成桩的质量控制。

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