浅谈混凝土在路桥桩基施工中的应用

浅谈混凝土在路桥桩基施工中的应用
宋国强
摘要：本文从路桥桩基的施工分析入手，分析了水泥混凝土、粉煤灰混凝土的优势，最后将国内对于桩基质量检测的方法做了介绍与指导。
关键词：混凝土；路桥桩基；施工应用
路桥桩基的施工分析
承受竖向荷载的桩是通过桩侧摩阻力和桩端阻力将上部荷载传递到深部土层的，因此桩的竖向承载力和桩所穿过的整个土层的状况，与桩底持力层的性质、桩的外形和尺寸有着密切联系。承受横向荷载的校是通过桩身将荷载传给侧向土体的，其横向承载力与桩侧土层的抗力系数、桩身的抗弯刚度与强度有着密切联系。在实际工程中，以承受竖向荷载为主的桩基居多。路桥桩基可有单相桩构成，大多情况下是由多根桩组成的群桩，荷载通过承台传递给各桩桩顶。当承台与地面接触形成低承合群桩基础时，承台、桩、土将互相影响，共同作用，使得群桩的承载性状发生效大变化并趋于复杂。
对于路桥桩基施工而言，最易出现的现象是桩头损坏。特别对于缓凝土桩，在高冲击荷载重复作用下，桩头容易发生损坏和严重变形。在加上其他各种原因，这个问题变得更为严重。在桩头通过坚硬土层时，可能发生施打时间过久、锤击次数过多、冲击能量多大等情况。
由此可见，路桥桩基施工是一项对于技术和质量要求非常高的工作，在施工过程中对于桩基质量的管理和控制是困难点，施工区域内的下水较高和钻孔工作是施工问题中最普遍的难题，都需要加强妥善处理。
水泥混凝土的特点
水泥混凝土经过多年国内外专家学者们的研究和技术改进，成为了公路和桥梁、机场道路最为常用的路面面层材料。
序号优点缺点
1 强度高。混凝土路面具有比较高的抗压、抗折、抗磨耗、耐冲击力等力学性能，适合于繁重交通的路面和机场跑道。水泥混凝土路面呈脆性，刚度大，变形性能差，不能承受由于温度等因素引起的骤然变形。所以，水泥混凝土路面需要在横向、纵向设置伸缩缓和施工缝。但是，伸缩缝和施工缝会影响路面的连续性和平整性，况且，刚性的路面吸收震动和噪音的能力低，影响行车舒适性。
2 稳定性好。混凝土路面不怕日晒雨淋，不怕严寒酷暑，经得起干湿循环与冻融循环的侵蚀作用，具有良好的水稳性和耐候性。混凝土路面不仅适用于一般地区，还适用于冰冻和水淹等有特殊要求的地区。水泥混凝土路面对超载比较敏感。一旦外荷载超过设计极限强度，混凝土板使会出现断裂，其修补工作也较沥青混凝土路面困难。
3 整体性好。混凝土路面板体刚度大，荷载应力分布均匀，板而厚度较薄，而且外露于表面，容易进行辅筑与修整，适于路基软弱地区。工期较长。水泥混凝土路面需要一段时间来养护，除碾压混凝土外，不能立即开放交通，一般铺筑完成后需经过14—28天的养护才能投入使用。
4 耐久性好。水泥混凝土路面耐久性优于沥青混凝土。沥青混凝土路面一般使用年限为5年，而水泥混凝土路面可达20—40年，特别在水侵蚀环境中能保持良好的通行能力，适用于气候条件差的地区。
5 色泽鲜艳。水泥混凝土路面反光力强，有利于夜晚行车，还可根据需要做成不同颜色的混凝土路面。
三、粉煤灰混凝土的应用和优势
近些年以来，混凝土中常掺有一定量的粉煤灰，粉煤灰是一种火山灰质材料。粉煤灰混凝土有其独特的优势，该项技术仍在不断完善中，其在施工中的积极作用已经初见端倪，将来必定大有作为。
序号粉煤灰混凝土优势路桥桩基施工的
工艺、质量要求
1 形态效应。粉煤灰的主要矿物组成是海绵状玻璃体，铝硅酸盐玻璃微珠，这些球状玻璃体表面光滑、粒度细，质地致密，内比表面积小，不仅使水泥浆需水量小，而且它们往往填充水泥浆体孔隙中，使混凝土密实性大大提高，或者在相同用水量的情况下，可增大流动性，改善和易性和可泵性。混凝土要有较好的和易性流动性。水下灌注混凝土施工不具备振捣条件，靠混凝土自身重量产生流动在桩基底部摊平和捣实，若流动性较差，就会造成灌注困难、堵管，无法正常灌注，甚至会出现断桩，引发质量事故及较大的经济损失。纬六路桩基混凝土要求在灌注前坍落度应在18Omm～200mm之间，扩展度大于45mm。
2 微集料效应。粉煤灰中的微细颗粒均匀分布在水泥颗粒之中，阻止了水泥颗粒的相互粘聚，而处于分散状态有利于水化反应的进行，同时减少了用水量，硬化后混凝土孔隙率降低，使密实度得以提高。粘聚性和保水性水下灌注混凝土要有较好的粘聚性和保水性，以防止因混凝土的离析、泌水在灌注过程中出现碎石在导管中局部集结，造成“卡管”，引发质量事故。
3 活性效应。粉煤灰的活性效应也称火山灰效应，粉煤灰中的活性成份二氧化硅和三氧化二铝。与水泥和石灰的水化产物在水溶液中发生反应，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙，继而与石膏反应生成水化硫铝酸钙。上述这些反应几乎都是在水泥浆孔隙中进行的，大大降低了混凝土内部的孔隙率，改变了孔结构，提高了混凝土的密实度。抗压强度水下灌注混凝土未经振捣，随着灌注深度的增加，抗压强度会随之降低，必须采用富配合比设计才能保障混凝土达到设计强度等级。
四、路桥桩基的质量检测手段
我国路桥桩基的检测方法主要有两种：一是超声波透射法，二是低应变法。超声波透射法检测桩基质量的工作原理就是一个发射，一个接收，两个探头从桩底在规定的位置上靠发射探头发出的超声波，通过混凝土再到接收探头，其间根据某些声学参数反映出混凝土内部情况，如孔洞、强度、离析等。声测管就是探头运动的通道。声测管埋设时应按设计图要求绑缚于桩基的钢筋笼上，由此超声波透射法检测桩基质量不受桩长，桩径的影响。要做好超声波透射法检测基质量工作，最重要的因素就是声测管的埋设是否满足规定技术要求。
1、声测管一般应该采用钢管，塑料PVC管由于施工中绑扎和水泥水化过程中发热等因素影响而容易变形。
2、钢管声测管在进行联结时，一般采用螺丝口连接或焊接，焊接过程中应注意不要烧坏钢管；螺丝口连接应在丝口处紧缠麻丝，目的为了防止水泥浆体渗入而堵塞管道。
3、采用超声波透射法检测桩基质量时，声测管埋设数量应按相关规范要求，普遍采用埋设三根或四根，圆孔桩一般为三根，方孔桩一般为四根。
4、声测管绑缚于桩基钢筋笼上时，安装第一根时应平行于桩孔轴心线：其次是声测管之间应尽量平行，然后绑缚于桩基钢筋笼上且不能有松动；第三是对于端承桩而言，因为桩底情况是重点观察的地方，所以几根声测管尾都应一直放到桩底且应处于同一水平面上；第四，声测管在埋设时应尽量等距离分布；第五，在桩顶处声测应高出桩顶混凝土面30～50cm为宜。
5、声测管绑缚于桩基的钢筋笼上时，用缚钢板将声测管两端焊接牢固并密封，也免异物落入而堵塞声测管。
6、在检测前一天，将声测管露出桩顶焊牢密封的薄钢板切割掉，不得让异物进入而堵塞。为使检测工作顺利，施工方可先用测绳进行声测管检查，检测项目包括实际桩长，声测管内有无异物堵塞等，检查完毕后在管中装入清水以待检测桩基质量。

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[5]张富春. 浅谈桩基施工的安全隐患及预防措施[J]. 科技咨询导报.2008.(6)

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