橋梁樁基施工技術(shù)圖文解析
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隨著(zhù)我國經(jīng)濟的發(fā)展和公路橋梁建設步伐的加快,公路橋梁工程也出現了一系列的質(zhì)量事故,直接關(guān)系到人民的財產(chǎn)安全,成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。公路橋梁施工單位應該對此高度重視。橋梁樁基施工的隱蔽性要求在橋梁樁基的施工中,不僅要依靠先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)進(jìn)行施工,還要根據豐富的施工經(jīng)驗對在施工中出現的問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行處理,避免工程質(zhì)量事故的發(fā)生。根據工程具體地質(zhì)情況,樁基施工一般采用挖空樁施工。不易挖空的地質(zhì),采用鉆孔灌注樁施工。由于橋梁工程中鉆孔灌注樁是隱蔽工程,大部分工作在水下進(jìn)行,施工質(zhì)量檢驗困難重重。所以,橋梁工程中鉆孔樁施工技術(shù)討論具有十分重要的意義
樁基由若干根樁和樁頂承臺組成,是一種常用的深基礎。當墩臺位置處的軟弱覆蓋層較厚、持力巖層較深時(shí),樁基可穿過(guò)軟弱層支承于撐力巖層上。橋梁樁基礎大多采用鋼筋混凝土樁。
按受力形式樁基可分為端承樁和摩擦樁,前者承載力 主要由樁底巖層提供,后者由樁身穿過(guò)土層的豎向摩擦力提供。 樁基施工方法可分為兩大類(lèi):灌注樁和沉入樁。 灌注樁施工是先用人工或機械在土中做成樁孔,然后再把樁身鋼筋籠放入樁孔中,向孔中灌注混凝土而成樁,最后在樁頂澆筑系梁或承臺。若用人工開(kāi)挖樁孔則稱(chēng)為挖孔樁,若用機械挖孔稱(chēng)為鉆孔樁。 鉆孔樁成孔方法主要有:旋挖鉆機成孔、正反循環(huán)鉆機成孔、套管鉆機成孔、沖擊鉆機成孔等。 灌注樁施工是先用人工或機械在土中做成樁孔,然后再把樁身鋼筋籠放入樁孔中,向孔中灌注混凝土而成樁,最后在樁頂澆筑系梁或承臺。若用人工開(kāi)挖樁孔則稱(chēng)為挖孔樁,若用機械挖孔稱(chēng)為鉆孔樁。 鉆孔樁成孔方法主要有:旋挖鉆機成孔、正反循環(huán)鉆機成孔、套管鉆機成孔、沖擊鉆機成孔等。 旋挖鉆機成孔:是由鉆桿帶動(dòng)鉆頭旋轉,動(dòng)力鉆頭正轉可低速鉆進(jìn),反轉高速甩土,鉆頭旋轉將土或砂粒切成碴土,然后快速提出孔外。該法可實(shí)現干法施工,不需用泥漿出碴,環(huán)保性良好,適用于黏土、粉土、砂土、淤泥質(zhì)土以及部分卵石碎石地層等。 沖擊鉆機成孔:沖擊鉆機是用卷?yè)P機等設備將帶刃的重鉆頭或沖抓提高,然后放開(kāi)卷?yè)P機,鉆頭落下,切削壓碎孔底巖土??梢园雁@頭提出孔口后用出碴筒出碴,亦可用泥漿循環(huán)法出碴。沖擊鉆孔適用范圍較廣,黏土、粉砂、卵石層均適用。 套管鉆機成孔:是在鉆孔的同時(shí),用機械晃動(dòng)壓入一鋼制套管。套管作用是防坍孔,孔中用重錘式抓斗機除土。成孔后放入鋼筋籠,然后在灌注樁身砼時(shí),逐步將套管拔出。套管鉆孔法適用于非巖層的履蓋土層中,對坍孔防護作用好,可在已有建筑附近施工。 工作程序 正反循環(huán)鉆機成孔:依靠鉆頭旋轉鉆進(jìn),用泥漿循環(huán)進(jìn)出鉆孔浮起并將鉆碴帶出鉆孔實(shí)現出碴。按照泥漿循環(huán)方法可分為:正循環(huán)和反循環(huán)兩種。反循環(huán)比正循環(huán)法出碴效率高。 泥漿同時(shí)起到護壁(平衡孔內水壓力),防止坍孔和浮碴的作用。泥漿由黏土或膨脹土加外加劑組成,泥漿比重一般在1.1~1.3間。 橋址處地質(zhì)條件為粉、細、中、粗砂層及少量砂礫層。橋梁基礎為混凝土鉆孔灌注樁,每橋墩為4根φ3.0m鉆孔樁,橫橋向樁距10.0m,順橋向樁距9.0m,樁長(cháng)91.0m??紤]到雨季時(shí)河床沖刷嚴重,鉆孔樁上部有鋼護筒,橋墩樁鋼護 筒設計為直徑φ3.0m,護筒長(cháng)52m。 特點(diǎn): 從永久鋼護筒底口鉆孔開(kāi)始至混凝土填充至永久鋼護筒底口不得超過(guò)73小時(shí)(39m樁長(cháng))??椎壮敛旰穸龋嚎椎字辽?0%橫截面上沉碴厚度<15mm,孔底截面任何位置沉碴厚度≯40mm。樁底壓漿:為了鋼筋籠底部的壓漿管路盡可能貼近孔底而又不被損壞,在鋼筋籠底部安裝有觸底指示燈開(kāi)關(guān)。 施工流程1 施工流程2 鋼護筒制造與安裝 橋墩鋼護筒直徑3.0m,長(cháng)52m,板厚25mm。護筒在鋼結構廠(chǎng)制造,用卷板機成型,在旋轉胎架上用自動(dòng)電焊機焊接。一般分為四節出廠(chǎng),用平板拖車(chē)或牽引車(chē)運輸到現場(chǎng)?,F場(chǎng)采用手工焊拼接,所有焊縫都要經(jīng)過(guò)超聲波探傷檢查。 橋墩樁入土60m~66m,采用預鉆孔方法埋設。首先安裝φ3.4m臨時(shí)護筒,臨時(shí)護筒入土深度10m左右,然后安裝 鉆機,鉆頭直徑φ3.15m~φ3.22m,鉆孔至-49m標高,鋼護筒底口設計標高為-50m,留1m用APE震動(dòng)錘震打到位。 鋼護筒卷制 鋼護筒在旋轉臺架上焊環(huán)向接縫 鋼護筒運輸 安裝鋼護筒入孔 現場(chǎng)焊接接高鋼護筒 振動(dòng)下沉至設計標高 鋼筋籠制造與安裝 橋墩樁鋼筋籠長(cháng)度94.5m,鋼筋籠重量約150t主筋φ36mm,箍筋φ20mm。部分斷面為雙層鋼筋籠,同一斷面鋼筋數量最多達240根,鋼筋密集。 鋼筋籠內側沿圓周均布6根φ50mm鋼管,用于超聲波檢測樁身混凝土的灌注質(zhì)量。 鋼筋籠內布置循環(huán)注漿管路,用于樁底壓漿以增加樁底承載力。注漿管采用12根φ25mm鋼管,底部連接形成6條壓漿回路。每回路底部安裝兩個(gè)套筒部件,每個(gè)套筒內,鋼管上設置兩個(gè)直徑6mm,被橡膠套筒緊密包裹的出漿孔,出漿孔口朝下。 鋼筋籠在長(cháng)線(xiàn)臺座上制作,分為4節進(jìn)行安裝,在各節鋼筋籠接頭處應做好標記,以便安裝時(shí)對應拼接。主筋接長(cháng)采用搭接,每個(gè)搭接接頭采用2個(gè)“U”型卡連接。 鋼筋籠吊入樁孔后,懸掛在鋼護筒頂口,按分節順序進(jìn)行拼接,逐節下放,最終的鋼筋籠懸掛在護筒頂口。 為保證出漿孔緊貼樁底,在鋼筋籠底部安裝3個(gè)觸底指示燈開(kāi)關(guān),電線(xiàn)引出孔口,鋼筋籠下端接近護筒底口時(shí),應放慢下放速度,當注漿管緊貼樁底時(shí),指示燈發(fā)亮,停止鋼筋籠下沉,防止損傷底部注漿管。 制造胎模上安放鋼筋 安裝內層主筋 保護層輪片 底部觸底開(kāi)關(guān) 鋼筋籠制作全景 鋼筋籠吊離制造胎模 鋼筋籠運輸 吊機豎起鋼筋籠 鋼筋籠節段孔口拼裝 鉆孔樁施工 鉆孔施工采用KPG-3000型液壓鉆機和ZSD300/210型液壓動(dòng)力頭鉆機,采用重錘導向,減壓鉆進(jìn),泥漿反循環(huán)方式排碴,使用ZX-500型泥漿分離器凈化處理泥漿。VHP700空氣壓縮機提供風(fēng)力。 泥漿指標 泥漿采用復合泥漿,由水、膨潤土、粘土、Na2CO3配制而成。膨潤土采用鈉質(zhì)膨潤土,粘土選用塑性指數IP>25,粒徑小于0.005mm的粘土顆粒含量大于50%的粘土即可。所選粘土中不應含有石膏、石灰或鈣鹽類(lèi)化合物。 泥漿拌制的加料順序是先加水、再加膨潤土,攪拌2分鐘后加Na2CO3再攪拌1分鐘,放入泥漿池待用,不得在鉆孔樁內拌制泥漿。 鉆孔時(shí)采用反循環(huán)的方法,其泥漿循環(huán)過(guò)程為:新制泥漿→泥漿池→樁孔→泥漿凈化→樁孔→鉆孔結束→泥漿池。 鉆孔進(jìn)行過(guò)程中,嚴格控制孔內泥漿面高度,泥漿頂面應高 出水面2.0m~3.5m,灘地樁不低于孔口高程,確??妆诜€定,不塌孔。每小時(shí)檢查進(jìn)漿口泥漿質(zhì)量。 對于深孔鉆進(jìn)時(shí),要經(jīng)常觀(guān)察排渣口的的出漿情況,若發(fā)現 排渣不連續,可能是因力不足所致,需調整中間風(fēng)包位置。 鉆孔至設計標高后,將鉆頭提離孔底5~10cm,轉盤(pán)慢速旋轉繼續泥漿反循環(huán),經(jīng)凈化后的泥漿返回孔中,清孔直至滿(mǎn)足要求為止,清孔完畢,拆除鉆機。 鉆機拆除后即可進(jìn)行成孔質(zhì)量檢測。檢測的項目有孔深、孔徑、垂直度、沉渣厚度??咨钜糟@桿長(cháng)度控制,并以測錘測繩比尺法復核,用CDJ超聲波大孔徑測孔儀檢測孔徑、孔斜率及沉渣厚度。 安裝臨時(shí)護筒 鉆孔 泥漿分離系統 泥漿分離器 水中墩鉆孔樁施工平臺 鉆孔結束后移除鉆具和鉆機 鉆孔樁成孔質(zhì)量檢測 水下混凝土灌注 砼灌注前,對導管均應逐段進(jìn)行承壓水密試驗,在無(wú)滲漏的條件下持荷時(shí)間不少于5分鐘。導管安裝完畢,底口離樁底約40cm。導管連接接頭應牢固,密封。 灌注砼前需對砼輸送管路及容器灑水潤濕,然后在填充導管內安設泡沫隔水栓塞。首批混凝土能使導管口埋入混凝土1.5m以上并立即繼續灌注混凝土。 砼灌注過(guò)程中要有專(zhuān)人測量砼面標高,正確計算導管在砼內的埋置深度,導管的埋置深度不小于3m,砼灌注至設計標高拔出最后一節導管時(shí)應緩慢提出,以免樁內夾入泥芯或形成空洞。 樁底壓漿 為重新壓縮鉆孔時(shí)松動(dòng)的土層,提高樁的端部承載力,減少樁的沉降量以改善上部連續結構的梁體應力,所有的樁的樁底進(jìn)行均勻的壓力灌漿。 壓漿漿液由水泥、膨潤土、水、緩凝劑組成,其7天最小抗壓強度5MPa。漿液要求流動(dòng)性好,壓力泌水小,初凝時(shí)間約2~3小時(shí),粘度為8~10s。 樁身混凝土灌注后24~48小時(shí),開(kāi)始壓水,出漿口出水后,關(guān)閉出漿閥,繼續加壓,使套筒包裹的出漿口開(kāi)裂,當出漿孔開(kāi)裂后,逐漸減壓,防止高壓水回流,夾帶雜物堵塞壓漿孔。 壓漿在混凝土灌注完成10天后進(jìn)行。 漿液按劑量通過(guò)灌漿回路輪流依次壓注,每次循環(huán)每個(gè)回路的劑量不超過(guò)100L,所有回路應以規定的劑量輪流壓注達到100bar的壓力后維持10分鐘,壓注后應用清水徹底沖洗回路以便下次壓注順利進(jìn)行。 壓注完成后不少于6小時(shí)開(kāi)始下一輪的壓注,直至1注漿量達到2500L或所有回路達到100bar(10Mpa)壓力即可停止。 樁身混凝土完整性檢測 灌注混凝土一周后進(jìn)行,即可用聲波動(dòng)測法檢測樁身混凝土填充質(zhì)量,聲測數據以0.5m行程連續讀取并以數字式盤(pán)片記錄以使長(cháng)期保存,檢測報告在檢測結束后48小時(shí)之內提交工程師認可。聲測利用6根聲測管檢測9個(gè)斷面。 北京某橋鉆孔樁樁頭下沒(méi)有粗骨料由于商品混凝土陷度超過(guò) 24Cm,運距遠,造成混凝土內粗骨料下沉,而樁頂預留超灌高度不足以將浮漿浮至樁頭部位,導致這種現狀。 處理辦法: 繼續向下鑿,直至正常為止。 結果:鑿下40至80Cm即正常。 東莞某橋φ1.6m鉆孔樁成樁后,檢測發(fā)現樁底有1m沉砂! 原因:清孔不徹底;泥漿池內有沉渣;清孔完成—封混凝土的時(shí)間過(guò)長(cháng),封底前,沒(méi)有再進(jìn)行檢測沉渣厚度。 處理方法:沖擊造孔,重新成樁。損失10萬(wàn)元。 漢江某橋φ2.4m鉆孔樁斷樁 原因:護筒沒(méi)有打入不良地質(zhì)層,導致封底灌注混凝土過(guò)程中局部塌孔,造成斷樁。 處理方法:特制包徑鋼護筒,打入原樁外圍,重新成樁。