浅析桥梁基础钻孔灌注桩施工技术

中图分类号：TU74文献标识码： A 文章编号：

摘要:钻孔灌注桩是桥梁基础施工中广泛应用的一种桩基施工技术，钻孔灌注桩是隐蔽工程，尤其是水下混凝土的施工，因此，一旦施工不当将会出现严重的质量问题。本文首先从钻孔灌注桩的施工准备入手，系统地阐述了导管制备与安装、混凝土搅拌、水下混凝土灌注的施工技术措施，确保了桥梁基础钻孔灌注桩的施工质量。

关键词:桥梁基础；钻孔灌注桩；施工准备；混凝土搅拌；水下混凝土

Abstract: the cast-in-place pile foundation construction bridge is widely used a pile foundation construction technology, bored pile is take cover engineering, especially underwater concrete construction, therefore, once the construction undeserved will appear serious quality problem. In this paper, the preparation for construction of cast-in-situ piles, this paper expounds systematically the preparation and installation, catheter concrete mixing, underwater concrete construction technology with measures to ensure that the bridge foundation of the cast-in-place pile construction quality.

Keywords: Bridges foundation; Bored piles; Preparation for construction; Concrete mixing; Underwater concrete

随着我国公路桥梁建设的飞速发展，钻孔灌注桩凭借适应性强、成本适中、施工简便等特点而在公路桥梁基础施工中应用非常广泛的一种桩基施工技术。但由于桥梁基础钻孔灌注桩施工属于隐蔽工程，技术含量高，影响因素多。一旦在施工中稍有不慎或控制不严，易出现的质量问题。钻孔灌注桩质量与水下混凝土灌注工艺是息息相关的，所以，必须高度重视并严格控制钻孔灌注桩施工过程，按照规范的水下混凝土灌注工艺进行施工，尽量避免发生事故及减少事故造成的损失，以利于工程的顺利进行。

1 施工准备

施工准备工作是工程顺利进行的重要保证，在施工前应按照规范要求进行孔底沉渣厚度和泥浆性能指标检测,若沉碴厚度和泥浆指标不符合设计要求,须进行二次清孔,然后重新测定,直到满足设计要求,并经现场监理工程师确认后,才能灌注水下混凝土。

2 桥梁基础钻孔灌注桩施工技术

2.1 导管制备与安装

1)导管制备。

导管采用φ273×6快速螺纹接头导管,无缝钢管制成,导管内壁应光滑、圆顺、内径一致、接口严密；导管采用快速螺纹接头,导管接头处设2道密封圈,保证接头的密封性；导管内径为250mm,壁厚δ=6mm,导管中间标准节长2～3m,底节4～5m,底节导管下端不得有法兰盘,同时配备若干节1m和0.5m的导管。

2)导管水密试验。

导管使用前必须进行水密承压和接头抗拉试验,按照规定,水密试验的水压不小于孔内水深压力的1.3倍,也不应小于可能承受灌注混凝土时最大内压力的1.3倍,每根导管均要试压。

Pmax=1.3(rc×hmax-rwHw)

式中:Pmax为导管可能承受到的最大内压力,kPa；

rc为混凝土容重,取24.0kN/m3；

hmax为导管内混凝土柱最大高度,取60m；

rw为孔内泥浆的容重,取11.0kN/m3；

HW为孔内泥浆的深度,取60m。

可算得:Pmax=1014kPa

水密试验方法是把拼装好的导管先灌满水,两端封闭,一端焊接出水管接头,另一端焊接进水管接头,并与水泵出水管相接,启动水泵给导管注入压力水,当水泵的压力表压力达到导管须承受的计算压力时,稳压10min后接头及接缝处不渗漏即为合格。

2.2 混凝土搅拌

混凝土浇筑采取中心搅拌站集中拌制,通过输送车将混凝土送至现场,直接通过混凝土输送车将混凝土输送到料斗中,经料斗进入导管进行水下混凝土灌注。

2.3 混凝土施工

1)首批混凝土体积。按规范要求,首批混凝土的体积应满足导管初次埋深大于1.0m和填充导管底部间隙的需要,设导管下口离孔底40cm,参照规范进行计算桩基首批混凝土体积(按照直径为150cm桩基,最大桩长40m进行计算),首批混凝土体积计算简图见图1。

图1 首批混凝土体积计算筒图

桩基首批混凝土体积计算公式如下:

V≥d2/4×h1+Hc×A

h1=Hw×γw/γc

Hc=Hd+He

式中:V为首批混凝土所需体积,m3；d为导管内直径,m；Hc为首批混凝土要求浇筑深度,m；Hd为导管底端至孔底间距,取0.4m；He导管初次埋置深度,取1.0m；A灌注桩浇注段的横截面面积,m；h1为混凝土面高度达到Hc时,导管内混凝土柱需要的高度,当孔扩大时,应用扩孔后的横截面面积,m2；h1为孔内混凝土达到Hc时,导管内混凝土柱与导管外水压平衡所需高度,m；Hw为孔内泥浆深度,取40m；γw为孔内泥浆的容重,取12kN/m3；γc为混凝土的容重,取24kN/m3。首批混凝土方量算得:

V=πd2/4×h1+Hc×A=3.14×0.252×20÷4+1.4×1.78=3.47m3

计算得桩基首批混凝土为3.47m3,现场配备的集料斗容积为4m3。

通过计算,φ1200桩基的首封量为2.56m3,φ2000桩基的首封量为5.38m3。故在φ1500桩基进行首批混凝土浇注时,需采用4m3的料斗进行灌注封孔,同时每套导管配备一个1.0m3的小料斗,加工两只带橡胶皮的盖板(一只备用),以及其它相关设备、工具。

另在进行φ1200、φ2000混凝土桩基施工,则根据计算公式算出,需配备料斗的最小容积分别为:2.56m3、5.38m3。

2)混凝土输送。

混凝土输送采用混凝土罐车运送至施工现场,搅拌一分钟后直接放入大集料斗,并放满料斗。当首批混凝土封底成功后,直接放入小集料中,边灌注边放入。

3)混凝土浇注。

在安装好钢筋笼、导管,浇筑混凝土前应按照规范要求进行孔底沉渣厚度和泥浆性能指标检测,若沉碴厚度和泥浆指标不符合设计要求,须进行二次清孔,然后重新测定,直到满足设计要求。清孔方法:在浇筑导管顶部安设一个弯头和皮笼,用泥浆泵将泥浆压入导管内,再从孔底沿着导管外置换沉渣,要求沉渣厚度不超过10cm；清孔时应保持孔内泥浆面高出地下水位1.5～2.0m,以防止塌孔。清孔完成后,应立即进行水下混凝土的浇筑。

混凝土封底灌注采用拔塞法施工,即在料斗的底部、导管的顶口用盖板等封住导管口,在导管的顶部放一个直径等于导管内经的篮球做为隔水球,当大料斗内灌满混凝土后立即吊出盖板,使混凝土沿导管下落,通过隔水球将泥浆强行排除导管外,同时保持混凝土不间断地通过大料斗和导管灌注至水下,从而完成首批混凝土的灌注。首批混凝土灌注成功后,大料斗换成小料斗,转入正常灌注阶段,混凝土经泵车输送,不断地通过小料斗、导管灌注至水下,直至完成整根桩的浇筑。正常灌注阶段保持导管埋深在2～6m范围,每次拆除1节导管,拆除导管后,导管底口的埋置深度不应小于2.0m。在混凝土灌注的过程中应经常测量混凝土面标高,以确定导管埋深、拆除导管的时机。