公路桥梁钻孔灌注桩施工技术和质量控制

公路桥梁钻孔灌注桩施工技术和质量控制
黄瑞民
　摘要：钻孔灌注桩作为一种基础形式以其适应性强、成本低、施工简便等特点仍将被广泛地应用于公路桥梁领域。灌注桩属于隐蔽工程，桥梁钻孔灌注桩的施工大部分是在水下进行的，其施工过程无法观察，成桩后也不能进行开挖验收。施工中任何一个环节出现问题，都将直接影响到整个工程的质量和进度，甚至给投资者造成巨大的经济损失和不良的社会影响。因此，要求基础施工队伍在施工技术措施上要落实，并加强施工质量管理，密切注意抓好施工过程中每一个环节的质量，并且对灌注桩在施工过程中可能会发生的一些问题进行分析，然后制定出施工质量标准、验收实施方案和每根桩的施工记录，以便有效地对桩基施工质量加以控制。
关键词：公路桥梁、钻孔灌注桩、施工技术、质量控制。
　　1 施工前的准备
　　1.1 钻孔灌注桩施工方案的审核
　　根据设计图纸、地质报告、现行规范标准以及现场勘查结果，审查施工方案的编制依据、施工工艺流程、技术指标、安全措施、环保措施等内容是否符合要求。同时还应审查施工方案中处置突发事件的应急预案是否符合要求。对于施工方案的审核应具有前瞻性，要善于提出问题、发现问题，避免在实施过程中处于被动境地。
　　1.2 根据施工方案检查施工准备情况
　　检查灌注桩使用水源，泥浆循环系统应设置沉淀池、泥浆池；导管应检查其出厂合格证并做水密性承压试验；灌注混凝土的料斗尺寸应与方案中初灌量的要求相符合；原材料应按规范要求严把质量关，杜绝不合格材料使用于工程；督促承包商按照一放二复的测量程序实施放样复核工作。确保桩位的偏差符合规范要求；钻机就位前，检查护筒埋设高度、位置是否满足设汁要求；钻机就位后，检查其水平、稳固情况；钻杆应保持铅锤线，成孔时应适当抽检进、出泥浆指标，发现超标时及时调整：施工单位须配备专职记录人员，及时记录成孔过程中的各项参数，记录必须真实、准确。
　　2.成桩的制作以及质量控制
　　2.1 清孔
　　清孔的主要目的是清除孔底沉渣，而孔底沉渣则是影响灌注桩承载能力的主要因素之—。清孔则是利用泥浆在流动时所具有的动能冲击桩孔底部的沉渣，使沉渣中的岩粒、砂粒等处于悬浮状态，再利用泥浆胶体的黏结力使悬浮着的沉渣随着泥浆的循环流动被带出桩孔，最终将桩孔内的沉渣清干净，这就是泥浆的排渣和清孔作用。从泥浆在混凝土钻孔桩施工中的护壁和清孔作用，我们可以看出，泥浆的制备和清孔是确保钻孔灌注桩工程质量的关键环节。因此，对于施工规范中泥浆的控制指标：黏度测定17—20 pa.s；含砂率小于2％；胶体率大于98％等。在钻孔灌注桩施工过程中必须严格控制，不能就地取材，而要专门采取泥浆制备，选用高塑性黏土或膨润土，拌制泥浆必须根据施工机械、工艺及穿越土层进行，配合比设计。
　　2.2 钢筋笼制作质量和吊放
钢筋笼制作前首先要检查钢材的质保资料，检查合格后再按设计和施工规范要求验收钢筋的直径、长度、规格、数量和制作质量。在验收中还要特别注意钢筋笼吊环长度能否使钢筋准确地吊放在设计标高上，这是由于钢筋吊笼放后是暂时固定在钻架底梁上的，因此，吊环长度是根据底系梁标高的变化而改变，所以应根据底系梁标高逐根复核吊环长度，以确保钢筋的埋入标高满足设计要求。在钢筋笼吊放过程中，应逐节验收钢筋笼的连接焊缝质量，对质量不符合规范要求的焊缝、焊口则要进行补焊。同时，要注意钢筋笼能否顺利下放，沉放时不能碰撞孔壁；当吊放受阻时，不能加压强行下放，因为这将会造成坍孔、钢筋笼变形等现象，应停止吊放并寻找原因。如因钢筋笼没有垂直吊放而造成的，应提出后重新垂直吊放；如果是成孔偏斜而造成的，则要求进行复钻纠偏，并在重新验收成孔质量后再吊放钢筋笼．钢筋笼接长时要加快焊接时间，尽可能缩短沉放时间。钢筋笼吊放完毕后要采取措施防止钢筋笼上浮。
　　2.3 灌注水下混凝土前泥浆的制备和第2次清孔
　　灌注桩成孔至设计标高，应充分利用钻杆在原位进行第1次清孔，直到孔口返浆相对密度1.03-1.10，测得孔底沉渣厚度小于300mm，即抓紧吊放钢筋笼和沉放混凝土导管，沉放导管时检查导管的连接是否牢固和密实，以防止漏气漏浆而影响灌注。同时，应使导管的中心与钻孔中心尽量重合，导管接头处应做好防挂措施，以防止提升导管时挂住钢筋笼，造成钢筋笼上浮。
由于孔内原土泥浆在吊放钢筋笼和沉放导管这段时间内使处于悬浮状态的沉渣再次沉到桩孔底部，最终不能被混凝土冲击反起而成为永久性沉渣，从而影响桩基工程质量。因此，必须在混凝土灌注前利用导管进行第2次清孔，当孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要求后，应立即进行水下混凝土的灌注工作。
　　2.4 水下混凝土灌注
　　钻孔灌注水下混凝土的施工主要是采用导管灌注，混凝土的离析现象还会存在，但良好的配合比可减少离析程度。因此，现场的配合比要随水泥品种、中粗砂、石料规格及含水率的变化进行调整，为使每根桩的配合比都能正确无误，在混凝土搅拌前都要复核配合比并校验计量的准确性，严格计量和测试管理，并及时填入原始记录和制作试件。
　　2.4.1 水下灌注砼的性能参数。①砼原料。为确保成桩质量，要严格检查验收进场原材料的质保书（水泥出厂合格证、化验报告、砂石化验报告），如发现实样与质保书不符，应立即取样进行复查，对不合格的材料（如水泥、砂、石、水质），严禁用于混凝土灌注桩。②砼初凝时间。一般砼初凝时间仅3～5h，只能满足浅孔小桩径灌注要求，而深桩灌注时间约为5～7h，甚至更长。因此应加缓凝剂，使砼初凝时间大于8h.③砼搅拌方法和搅拌时间。为使砼具有良好的保水性和流动性，应按合理的配合比将水泥、石子、砂子倒人料斗后，先开动搅拌机并加入30％的水，然后与拌合料一起均匀加入60％的水，最后再加入10％的水（如砂、石含水率较大时，可适当控制此部分水量），最后加水到出料时间控制在60-90S内。④坍落度选择。为防止发生断桩、夹泥、堵管等现象，在混凝土灌注时应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制。因为混凝土搅拌时间不足会直接影响混凝土的强度，砼坍落度采用18—22cm，并随时利用皮尺量测混凝土面的标高和导管的埋置深度，并做好记录。一般情况导管埋置深度控制到2-6M为宜。
　　2.4.2 砼灌注操作技术。①首批砼灌注。砼灌注量与泥浆至砼面高度、砼面至孔底高度、泥浆的密度、导管内径及桩孔直径有关，孔径越大，首批灌注的砼量越多，由于砼量大，搅拌时间长，因此可能出现离析现象，首批砼在下落过程中，由于和易性变差，受的阻力变大，常出现导管中堵满砼，甚至漏斗内还有部分砼。此时应加大设备的起重能力，以便迅速向漏斗加砼，然后再稍拉导管，若起重能力不足，则应用卷扬机拉紧漏斗晃动？这样能使砼顺利下滑至孔底，下灌后继续向漏斗加入砼，进行后续灌注。②后续砼灌注。后续砼灌注中，当出现非连续性灌注时，漏斗中的砼下落后，应当牵动导管，并观察孔门返浆情况，直至孔口不再返浆，再向漏斗中加入砼。③后期砼的灌注。在砼灌注后期。由于孔内压力较小，往往上部砼不如下部密实，这时应稍提漏斗增大落差，以提高其密实度。④砼灌注速度。在控制砼初凝时间的同时，必须合理地加快灌注速度，这对提高砼的灌注质量十分重要。但当所灌注的混凝土接近钢筋笼时，要适当放慢混凝土的灌注速度，待导管底口提高至钢筋笼内至少2M以上时方可恢复正常的灌注速度。以防止钢筋笼上浮。因此应做好灌注前的各项准备工作，以及灌注过程中各道工序的密切配合工作。
　　3 结束语
　　综上所述，钻孔灌注桩的整个施工过程都是隐蔽工作，每道工序都必须从严要求，保证施工质量，任何一道工序出现问题都将带来严重的后果。因此，要保证钻孔灌注桩的施工质量，必须选择先进的设备，合格的施工人员，严格把握每道工序质量，现场指挥人员要具有周密的组织协调能力，有高度的责任心，以防为主，各部门全面配合，对桩基各个施工环节要充分重视并精心施工，只有这样桩基的质量控制才能得到保证。
参考文献：（1）、《公路桥涵施工技术规范》人民交通出版社（JTJ041-2000）
（2）、《公路工程质量问题及防治措施》人民交通出版社
（3）、《普通混凝土配合比设计规程》人民交通出版社（JGJ/T55）