桥梁灌注桩施工技术应用

1桥梁灌注桩基础施工技术应用李诚钰（西安地铁运营公司西安市经济技术开发区710016）【摘要】目前我们国家桥梁施工进入高潮期，桥梁基础常采取灌注桩施工。本文主要针对桥梁基础灌注桩施工技术进行探讨，希望可以为同行提供经验。【关键词】灌注桩基础施工技术应用1、前言通过本工程现场勘察，结合现行相应施工规范及本工程路线长、结构复杂、施工干扰大、工期相对较短的特点，本文特制定桥梁灌注桩基施工技术应用进行探讨。2、工程概况2.1结构特点本工程主体工程是高架桥，桥长3527.5米（141孔），高架桥布跨为4×4×25＋11×5×25＋14×5×25（共29联）的预应力钢筋砼现浇连续箱梁。全线桥梁划分为二个工区进行施工,第一工区为第381#～452#墩（第1～15联），桩号为K9+463～K11+238；均为嵌岩桩共260根,其中桩径为Ф150的共232根、桩径为Ф250的共26根,桩长在7～30米之间。第二工区为第453#墩～522#台（第16～29联），桩号为K11+263～K12+988.04；嵌岩桩共304根,其中桩径为Ф150的有284根，桩径为Ф120的有18根,桩长在20～39米之间。2.2气象特点：2本项目地处中纬度热带季风气候区，气候温暖，四季分明，雨量充沛。年平均气温为：15.5°～16.2°C，最热月份为7月，最高气温39.9°C，最低气温-15.0°C；年降水量为：1300～1460㎜，降水多集中在4～9月，年蒸发量738.8㎜，灾害性天气主要为夏季台风。2.3水文、地质状况：本项目附近没有大河流，只有农灌小河。地下水主要是第四纪松散岩类孔隙水和基岩风化裂隙水。孔隙水主要分布在K11+000～K12+850段，含水介质由亚粘土、淤泥质亚粘土组成，含水层厚度为10～15M之间，透水性弱，透水系数为10～7㎝/S；该类地下水主要接受大气降水和农田灌溉渗入的补给、并与河塘形成互补，以侧向径流、居民生活用水及蒸发为主要排泄途径。岩风化裂隙水主要分布K9+800～K11+000段，主要受大气降水补给，以泉水及渗流形式为主排泄、补给地表水；水质优良，为当地居民主要饮用水，对混凝土无腐蚀作用。本项目所处大地构造隶属扬子准地台钱塘江褶带的余杭——嘉兴台陷，区域性隐伏性断裂构造较为发育；地震震级小，强度弱，频度低。本项目灌注桩基础设计桩长一般为7～40M之间，均为嵌岩桩；桩基穿过的地质层一般为：素土、粘土层（0～10M），亚粘土层（1～25M），卵石土层（0～8M），最后嵌入持力的泥岩、粉砂岩或灰岩层（3～5M）。2.4主要工程数量：工区桩径数量备注一工区1200㎜设计均为嵌岩桩1500㎜2322500㎜263二工区1200㎜181500㎜2862500㎜合计1200㎜181500㎜5182500㎜26总计5623、施工准备3.1技术准备：3.1.1施工技术人员认真熟悉设计文件和图纸。3.1.2施工进行技术交底。主要工序和关键部位的施工技术要求、地下隐蔽工程的位置与标高均应交底至直接操作人员；各种施工交底记录备查。3.1.3技术人员查勘施工现场，确定施工部署，进行精确测量放样工作。3.2机械设备准备：主要桩基施工设备已经进场，满足施工要求，见后附《进场设备一览表》。3.3技术人员准备：主要技术人员已经全部就位，见后附《项目主要岗位人员表》。4、施工方案选择根据设计，本项目工程桩基施工均为钻孔灌注桩（嵌岩桩共564根），我部经组织技术人员对设计图纸进行研究、并结合相关的施工规范和相关的环保政策、综合考虑了工程进度及工程施工成本，根据具体情况将本项目工程的灌注桩施工拟用人工挖孔及机械钻孔两种施工工艺进行施工。因为本项目工程工期较紧张，并地处杭州市郊，钻孔灌注桩施工产生的泥浆处理较为困4难，成本也高；如采用人工挖孔桩，可同时打开更多工作面，更能保证成桩质量，而且挖孔桩孔渣固体出渣、减轻了泥浆对环境的污染。对于如何选用此两种施工工艺方案，原则上设计孔深小于15米的桩基采用人工挖孔灌注桩（约120根），设计孔深大于15米的桩基采用钻孔灌注桩桩（约444根），实际施工中根据具体情况可进行适当的调整。为验证此施工方案的是否可行，可以先选择两个有代表性的墩的桩基础进行试验施工，并对试验施工的全过程进行跟踪研究、分析，根据分析、研究结果判断方案的可行性及指导实施性施工。我们对两种方案各安排一个墩的桩基础进行施工试验，分别为：钻孔灌注桩施工试验为K9+488、K9+538墩（第382、384#墩，属第一联），此两个墩的桩设计长度分别为24.5米、24.0米；人工挖孔桩施工试验为K9+563、K9+588墩（第385#、386#墩，属第二联），此两个墩的桩设计长度分别为13.8米、8.2米。为保证两个桩基试验墩的工序安排及施工进度与实际情况更相符，其人员、机械设备投入及进度计划如下：4.1钻孔灌注桩施工试验（试验桩基为2根，同时进行施工）4.1.1主要机械设备（因使用商品混凝土，暂不投入混凝土施工设备）CZ—15冲击钻机：2台；履带式吊车：1台（用于安装钢筋笼）；30KVA电焊机：2台；钢筋加工设备：1套；100KW发电机组：1套；100KW钢筋对焊机：1台。4.1.2计划进度每台钻机平均完成一根桩的施工任务所需的时间为：移动钻机并就位：0.5天；钻机钻进成孔：6天；钢筋笼安装、混凝土浇5灌：0.5天；合计为：7天。4.2人工孔灌注桩试验路段（试验桩基共4根，每班组负责2根同时施工）4.2.1主要机械设备3M3/M空压机：3台；30KVA电焊机：2台；钢筋加工设备：1套100KW发电机组：1套；100KW钢筋对焊机：1台；履带式吊车：1台（用于安装钢筋笼、与钻孔桩共用）。4.2.2计划进度每施工小组平均完成两根桩的施工任务所需的时间为（每小组3人，同时负责两个桩孔的开挖工作，两孔轮流作业；桩长按平均12米计）：挖孔成孔：12天；钢筋笼安装、混凝土浇灌：1天；合计为：13天。（每班组完成2根，平均每班完成1根需6.5天）5、施工进度计划及现场组织安排根据合同文件的要求，本项目桥梁基础的计划工期到2005年7月30日,即计划工期为8.5个月，共有桩基562根。全线桥梁划分为二个工区进行施工,第一工区为第381#～452#墩（第1～15联），桩号为K9+463～K11+238；均为嵌岩桩共258根,其中桩径为Ф150的共232根、桩径为Ф250的共26根,桩长在7～30米之间。第二工区为第453#墩～522#台（第16～29联），桩号为K11+263～K12+988.04；嵌岩桩共304根,其中桩径为Ф150的有286根，桩径为Ф120的有18根,桩长在20～39米之间。计划孔深小于15米的桩基采用人工挖孔灌注桩（约120根），设计孔深大于15米的桩基采用钻孔灌注桩桩（约444根），实际施工中根据具体情况可进行适当的调整；计划一6工区钻孔灌注桩为180根、挖孔灌注桩为78根，计划二工区钻孔灌注桩为264根、挖孔灌注桩为42根。根据以上计划，每台钻机完成一根桩基的时间需7天（含成孔、混凝土浇注），各工区机械设备（或挖孔桩班组）投入计划为：一工区：每月钻孔灌注桩施工任务为180÷8.5=21.2即22根，因此必须投入冲击钻机数量为：22根÷（30天÷7天/根·台）=5.5台，即6台；考虑到与下一道工序的合理衔接，必须加快挖孔桩的施工进度，挖孔桩的工期计划为2个月，每月挖孔灌注桩施工任务为78÷2=39根，因此必须投入的施工作业班组（每作业小组3人）数量为：39根÷（30÷13天/根·班）=16.9即17个作业班。二工区：每月钻孔灌注桩施工任务为264÷8.5=31.0即31根，因此必须投入冲击钻机数量为：31根÷（30天÷7天/根·台）=7.2台，即8台；考虑到与下一道工序的合理衔接，必须加快挖孔桩的施工进度，挖孔桩的工期计划为2个月，每月挖孔灌注桩施工任务为42÷2=21根，因此必须投入的施工作业班组（每作业小组3人）数量为：21根÷（30÷13天/根·班）=9.1即10个作业班。6、施工工艺、工艺流程及施工质量控制6.1钻孔桩桩基施工工艺、质量要点控制及工艺流程桩基施工质量控制的关键是施工放样、护筒的埋设、成孔机械的选择和操作、泥浆制造及处理、钻孔、成孔、混凝土浇注等的控制。工艺流程如下：6.1.1施工准备6.1.1.1桩位的放样7桩位的准确性是关键，必须组织专业技术人员通过进一步熟悉设计图纸，对设计图纸中的坐标及水准基点数据进行核算，确定无误后，用全站仪进行初次放样，经人工挖好护筒坑，再进行复测校正后方可进行埋设护筒。6.1.1.2成孔机械根据设计文件提供的地质资料，上层主要为粘土层，下部嵌岩深度在10M左右，因此成孔机械采用CZ—15冲击钻钻进。6.1.1.3护筒埋设护筒埋设是钻孔灌注桩成桩质量保证的关键。护筒采用钢板护筒，护筒钢板厚度一般为：4～6㎜；内径比设计桩径大20cm，每次护筒埋设前经须经过质检员检查，符合要求后方可进行埋设。护筒平面位置的偏差一般不得大于5㎝，护筒倾斜度的偏差不大于1%。护筒埋深必须大于2米，底部及四周用粘土分层夯实，以防止泥浆渗入02省道路基。6.1.1.4钻孔平台的搭设本施工段均为陆上桩基，表层地质状况良好，可直接在经过人工配合机械平整后的场地上搭设钻孔平台。保证有足够的刚度和稳定性，平台采用枕木和圆钢管组合搭设。6.1.1.5泥浆制造及处理本工程钻孔灌注桩经过地质上部为粘土层，下部分为岩层。泥浆相对密度选用1.35，制浆前应先把粘土块尽量打碎，使在搅拌中易易于成浆，缩短搅拌时间，提高泥浆质量。制浆用水必须经过检查、以保证泥浆质量。泥浆池布置在两墩之间的空间、并隔孔布置，泥浆池采用塑料袋装粘土围堰内部铺设塑料花布封底，防止泥浆外漏造成污染。施工过程中，泥浆由泥浆车运8至指定地点存放，施工结束后清理、恢复施工现场。6.1.2钻孔、成孔6.1.2.1机具布置：冲击钻机一般都备有钻架，在埋好的护筒和备足护壁泥浆粘土后，将钻机就位后，钻架要求除应有足够的结构强度外，还应考虑承受反复冲击荷载的结构刚度。立好钻架，对准孔位中心，拉好揽风绳，经监理工程师检查、同意后即可开始冲击钻进。6.1.2.2操作程序开孔：开钻时应先在孔内灌注泥浆。一般细粒土层可采用浓泥浆、小冲程、高频率反复冲砸，使孔壁坚实不坍不漏。在砂及卵石夹土等松散层开钻或钻进时，可按1：1投入粘土和小片石（粒径不大于15㎝），用冲击锥以小冲程反复冲击，泥膏、片石挤入孔壁。必要时须重复回填反复冲击2～3次。开孔或钻进遇有流沙现象时，宜加大粘土减少片石的比例，按上述方法进行处理，力求孔壁坚实。钻孔：一般在通过坚硬密实卵石层的土层中采用高冲程（3～5M）；通过松散砂、砾类土或砂卵石夹土层时采用中冲程；通过粘土、亚粘土等土层或易坍塌、流沙地段时用低冲程（1～1.5M），并相应提高泥浆粘度和相对浓度。在通过漂石或岩面时若表面不平整，应先投入粘土、小片石将表面垫平再用十字钻锥进行冲击钻进，防止偏孔、坍孔。要注意均匀放松钢丝绳的长度：一般松软层每次可放松绳5～8㎝，密实9硬土层每次可放3～5㎝；防止松绳过少形成打空锤，使钻机、钻架及钢丝绳受荷过大而损坏；同时也要防止松绳过多而减少冲程、降低钻进速度，甚至造成钢丝绳纠缠。卷扬机施工时，要在钢丝绳上作记号控制冲程，每次按此记号冲击，有变化时应重作记号。冲锥到底后要及时收绳提锥，以免大绳松出多了反缠卷筒，也不宜过早收绳，防止打空锥。任何情况下最大冲程不得超过6M，预防卡钻、冲破孔壁或使孔壁不圆。在掏渣或其他原因停钻后再开钻时，应由低冲程逐渐加大到正常冲程，以免卡钻。基岩中冲进：在基岩中冲进时，可在不损坏冲锥情况下，适当采用高锤猛击，加大冲击功能，加快进度，冲程可在3.0m，泥浆比重1.3左右以满足浮渣为标准。如果岩面倾斜，要向孔内回填高约30～50㎝的片、卵石。再绷紧大绳低锤快停，待冲平岩面后方可加大冲程，以免发生钻孔偏斜。掏渣：破碎的钻渣，一部分和泥浆一起被挤进孔壁，大部分靠掏渣筒清除出外，故在冲击相当时间后应将冲击锤提出，换上掏渣