浅析大跨径灌注桩桥梁施工技术-建筑设计论文

浅析大跨径灌注桩桥梁施工技术
全勇
摘要：桥梁施工技术发展到今天，随着社会生产力水平的提高，各种施工的方法和工艺也在不断创新，未来的桥梁建设应在广泛应用新技术、新工艺、新材料、新设备的同时，对施工过程中各种可能影响大直径灌注桩技术方面问题也更加重视。
关键词：大直径；灌注；成孔
引言
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，成健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。
1 大直径钻孔灌注桩施工控制
大直径钻孔灌注桩因地质适应性强、承载力高、施工方便，为大中型桥梁基础的首选形式。但其施工质量受工程地质条件、水下混凝土灌注工艺、现场管理等因素的影响，桩质量离散性大，缺陷事故时有发生，工期及造价也因此较难控制。为保证工程的质量，必须加强灌注桩施工现场质量控制，严格成桩后的质量检测。
1.1 钻进工艺选择与孔径控制
开钻时应轻压慢转，及时加入重块，降低钻具重心，防止倾斜。正常钻进时，应根据土层变化、孔径、孔深等因素，合理地选择钻进参数，结合常见地质特点：
⑴粘土，可塑，厚度2—3 m，钻进参数选用中等压力，快转速，大泵量，低密度泥浆；
⑵淤泥，饱和，软塑，厚度10—15m，宜用笼式钻头钻进，采用快转速，大泵量，低密度泥浆并反复扫孔；
⑶杂填土，松散，该层钻进速度快，钻进参数选用中等压力，快转速，大泵量，采用高粘度、大密度的泥浆护壁，力求快速钻穿；
⑷中风化花岗岩，采用金剐牙轮钻头钻进，选用中等压力，中慢转速，大泵量，优质高密度泥浆。
孔径的大小与钻头的直径有直接的关系，选用钻头的直径宜比设计桩小50mm径，为减少因钻头晃动而产生超径，应使用同心度好的钻头。钻进时，应保持孔内有足够的水头高度和合理的泥浆技术指标，平衡土层压力，防止缩孔及塌孔。施工时应经常测定泥浆比重，定期测定粘度、含砂量和胶体率，及时调整泥浆技术指标，必要时使用泥浆添加剂。优质泥浆对孔壁既有良好的保护作用。
1.2 终孔鉴定及孔底沉渣控制
在终孔鉴定中，渣样是判断的重要依据。孔底沉渣直接影响着嵌岩桩端承作用的发挥，必须进行严格控制。下钢筋笼、导骺，在灌注混凝土前，进行二次清孔，同时调制优质泥浆，使其能降低颗粒下沉速度；采用先进的反循环清孔工艺，沉渣测定符合要求后，立即灌注混凝上，保证二次清孔后至第一盘混凝土间隔时间不超过30min，防止土渣回落；尽量加大混凝土初灌量，利用初灌量的冲力，冲开残余孔底的少量沉渣。
1.3 水下混凝土灌注控制
水下混凝土灌注一般采用导管法灌注水下混凝土技术进行灌注。第一盘混凝土的灌注采用剪球工艺，根据不同桩径计算混凝土的初灌量，保证第一盘混凝土灌人时能将导管埋入2m以上的深度。灌注混凝土时，随着灌注高度的不断上升，要及时提升导管，提升时要保证导管底端埋入管外混凝土以下的深度不少于4－6m，但也不宜大于8m，严禁将导管底端提出混凝土面，避免造成断桩或局部离析。混凝土灌注时应随时上下抽动导管，确保混凝土的密实性。混凝土灌注时应经常测量导管内外混凝土面高度，控制导管在混凝土内的埋深。避免出现质量事故。
2 桩身质量事故补救
2.1 缩孔
缩孔是钻孔灌注桩最常见的质量问题，主要由于桩周土体在桩体浇注过程中产生的膨胀造成。针对这种情况，应采用优质泥浆，降低失水量。成孔时，应加大泵量，加快成孔速度，在成孔一段时间内，孔壁形成泥皮，则孔壁不会渗水，亦不会引起膨胀。或在导正器外侧焊接一定数量的合金刀片，在钻进或起钻时起到扫孔作用。另外，可采用上下反复扫孔的办法，以扩大孔径。
2.2 孔壁塌陷
钻孔成形后，孔口坍塌容易被发现，而孔内坍塌则需要仔细观察才能被发现。孔内坍塌时一般会出现如下现象：孔内水位突然下降；孔口水而冒细密水泡；出土量显著增加，没有进尺或进尺甚小；孔深突然变浅，钻头达不到原来孔深；钻机负荷显著增加等均。孔内坍塌的主要原因：地基上土质较差、土体张力小、泥浆护壁效果不好、护筒周围未用粘土紧密填封以及护筒内水位不高，或者钻进速度过快、空钻时间过长、成孔后待灌时间和灌注时间过长等。
防治措施：
⑴在松散易坍塌的土层中，应适当埋深护筒，用优质粘土分层夯实填筑，必要时加块石挤压护筒四周，且使用优质的泥浆，提高泥浆的比重和粘度，并保持护筒内泥浆水位高于地下水位；
⑵搬运和吊装钢筋笼时应防止钢筋笼变形，安放要对准孔位，避免碰撞孔壁，钢筋笼接长时要加快焊接时间，尽可能缩短沉放时间；
⑶成孔后，待灌时间一般不应小于2h，并控制混凝土的灌注时间，在保证施工质量的情况下，尽量缩短灌注时间。
2.3 断桩
由于混凝土灌注不连续，中间被泥土填充形成间断桩。造成原因及防治措施如下：
⑴施工中若发生导管底端距孔底过远，则混凝土被稀释，水灰比增大，造成混凝土不凝固，形成混凝土桩体与基岩之间被不凝固的混凝土填充。为避免断桩质量事故的发生，桩成孔后，必须认真清孔，清孔后要及时灌注混凝土，避免孔底沉渣超过规范规定。这就要求在灌住混凝土前，应认真进行孔径测量，准确算出全孔及首次混凝土灌注量。
⑵地下水活动的影响或导管密封不良，冲洗液浸入混凝土，水灰比增大，形成桩身中出现混凝土不凝体。在地下水活动较大的地段，事先要用套管或水泥进行处理，止水成功后方可灌注混凝土。确保导管的密封性，导管的拆卸长度应根据导管内外混凝土的上升高度而定，切勿起拔过多。
3 桩底注浆
为消除桩底沉渣的影响，对于灌注桩目前普遍采用桩底注浆技术，该技术是桩体后注浆技术的一种。
3.1 桩底注浆机理
在桩底注浆中，注浆载体为桩端以下和接近桩端的部分桩侧土体。在一般地质条件下，这些主要是粉细砂土和粗砂，也有粘性土。表现为塑性体。桩端注浆过程中，浆液产生作用包括了充填注浆、渗透注浆、劈裂注浆及压密注浆的作用，因此采用单一的某一种洼浆机理分析其注浆范围都不合适。桩底注浆后，使得桩端土体的力学性质得到提高，可增灌注桩的桩端承载能力。
3.2 桩底注浆分类
⑴开式注浆。开式注浆工艺是把浆液通过注浆管(单、双或多根)，经桩端的预留注浆空腔、预留注浆通道或预留的特殊注浆装置等，直接注入桩端土层、岩体中，浆液与桩端沉渣和周围土体呈混合状态，呈现出渗透、填充、置换、劈裂等效应，在桩端显示出复合地基的效果。
⑵闭式注浆。闭式注浆工艺是将预制的弹性良好的腔体(又称承压包、预压包、注浆胶囊等)或压力注浆室随钢筋笼放入孔底，成桩后在压力作用下，把浆液注入腔体内；随注浆压力和注浆量的增加，弹性腔体逐渐膨胀、扩张，在桩端土层中形成浆泡，浆泡逐渐扩大、压密沉渣和桩端土体，井用浆体取代(置换)部分桩端土层；随着注浆压力和注浆量的加大，扩大头逐渐形成，压密区范围也逐渐增大，直至达到设计要求为止。
4 结束语
在桥梁灌注桩施工过程中，不论哪个环节出现疏忽，都会引发缩颈、断桩等质量问题，轻则埋下质量隐患、影响进度，重则将给投资者造成巨大的经济损失和不良的社会影响。因此，必须严格按规范和操作规程施工,对施工工艺严格控制,只有这样才能保证钻孔灌注桩的施工质量。