高铁桥梁钻孔灌注桩施工技术及常见问题分析

  高铁桥梁钻孔灌注桩技术及常见问题分析  摘要：在交通运输行业的不断发展下，高铁建设规模逐渐增多，桥梁是高铁建设中的一个重要组成部分。随着我国高铁行业的快速发展，桥梁桩基的技术要求也不断提高，钻孔灌注桩在桩基施工中使用比较广泛，是大中型桥梁基础的主要使用形式。在桥梁钻孔灌注桩施工前，需要做好施工组织设计，在技术实施时也要遵循相关的施工技术规程进行。关键词：高铁桥梁；钻孔灌注桩；施工技术；常见问题；分析1导言桩基作为桥梁的基础结构，也是桥梁施工的第一步，是整个桥梁建设施工的首要关键环节。高速铁路桥梁桩基一般采用钻孔灌注桩，其承载着上部承台、墩身、预制箱梁或现浇连续梁等荷载，所以钻孔灌注桩施工质量是后续结构物施工的前提，尤为重要。钻孔灌注桩施工工艺技术相对复杂，诱发质量问题的因素较多，因此需制定相应的预防与处置措施。2高铁桥梁钻孔灌注桩的施工技术2.1桩孔定位测量定位是钻孔桩施工的前提和基础，施工前按照各墩的设计桩位，利用全站仪放样钻孔桩的中心坐标，在钻孔桩的外围钉好十字保护桩，挂好线绳，并对其交点坐标进行复核。2.2护筒埋设护筒是保护孔口，防止孔口塌陷的必要措施，钢护筒一般是由壁厚在12mm左右的钢板卷制而成，护筒内径应适当大于设计桩径，具体数值应根据钻机类型确定，根据不同土质确定相应的埋设深度，同时应保证护筒顶面高出地面0.5m，以防杂物坠入造成质量隐患。在对护筒进行埋设的时候，护筒周围要使用黏土进行夯实，预防渗漏或是孔内水头过高，让护筒底形成反穿孔。在护筒定位之后要及时复核护筒位置坐标和护筒顶标高，控制护筒中心和桩位中心线的偏差在允许范围内，同时还需要检查回填土的密实度，防止在钻孔时出现漏浆等问题。2.3泥浆制备在地质条件不允许干挖成孔时，需设置泥浆池制备护壁泥浆。在开钻前，先进行人工造浆，泥浆原料一般选用优质黏土，有条件时，优先采用膨润土调制，制浆完成后对泥浆比重、黏度、含砂率与胶体率等性能指标进行试验检测。泥浆池分为沉淀池和储浆池两部分，钻孔过程中利用泥浆泵把泥浆池中的泥浆压入孔内，置换掉桩孔内含钻渣的泥浆，泥浆沉淀后流入储浆池，进行循环使用。2.4钻孔钻孔是整个钻孔灌注桩施工过程中的关键环节，钻机达到位置之前，要做好钻机检查和各种准备工作，主要是场地布置、配套设备检查与水电供应接通等相关内容。在钻机就位之后，要保证底座和顶端的平稳性，将转盘中心对准桩中心，调平转盘后，将钻头压入土中，利用钻斗底部的斜向斗齿削切土体。开钻时慢速钻进，使孔壁坚实、垂直、圆滑，当初孔能起到导向作用时再正常钻进，待钻斗中装满土之后提斗就近弃渣，并运至指定地点。钻进时要保障孔内足够的泥浆高度，对土层压力进行平衡，预防出现缩孔与坍塌等问题。在实际施工过程中，要专门配置一位试验人员随时测定泥浆指标并进行有效调节，必要时还可以使用泥浆添加剂。好的泥浆能够对孔壁起到保护作用，同时还不会产生泥皮效应。在土层变化的地方捞取渣样，对土层进行判断，并且将其记录到表中，方便采取有效措施对钻孔中泥浆性能进行控制。2.5清孔与钢筋笼、导管放置在成孔之后就要进行清孔工作，要把附着在孔壁上的泥渣清理干净，并且把孔底钻渣清理干净。在清孔之后，要依据设计和验标检查孔底沉渣厚度，当设计无具体要求时，柱桩不应大于50mm，摩擦桩不应大于200mm。在下放钢筋笼的时候，按起吊、正位、对接和下放的顺序进行。首节钢筋笼入孔的时候要对准孔位轻放，然后慢慢地入孔，钢筋笼入孔之后也要缓慢下放，不能够左右旋转。钢筋笼定位后安放导管，导管在入孔前需做水密试验，确认导管不漏水才可下入孔中。下放过程中保证位置居中、轴线顺直，防止碰到钢筋笼和孔壁，并记录导管长度和节数。2.6水下混凝土的灌注混凝土灌注是钻孔灌注桩施工中的最后一个环节，混凝土由拌和站集中供应，然后由砼罐车运送到施工现场，通过砼罐车尾部溜槽倒入砼料斗中。在灌注之前要再次对孔底沉渣厚度进行测定，若是厚度超出，则需要进行二次清空。计算好首封混凝土量，使导管埋入到混凝土中的深度要控制在1m-3m。桩体混凝土应连续浇筑，中途不得停顿，在灌注过程中，需要随时注意孔中泥浆的返出，若有异常要马上采取处理措施。在灌注时要让导管经常转动并逐渐提升导管，以防混凝土凝固，提升灌注速度。为了保障桩顶质量，在浇筑至桩顶设计标高之后加灌混凝土，保证混凝土面超出桩顶设计标高不小于1m。待桩基混凝土达到规定强度后凿除多余的桩头，凿除后桩头锚入承台的长度及主筋锚入承台的长度需满足设计要求。3施工过程中常见问题的预防与处置措施3.1塌孔在钻孔过程中泥浆比重小，护壁效果差；或护筒内泥浆面与护筒顶高差太大，双底钻具钻孔过程中双底处于关闭状态等因素都会引起塌孔。为防止塌孔，现场试验人员应经常检查泥浆的各项指标，地层变化时对泥浆性能进行相应调整。下钻前使双底呈挖土状态，让孔内泥浆能从钻头内部顺利通过。下放钢筋笼时对准钻孔中心，缓慢竖直插入。钻孔时如出现轻微塌孔，可在采取增大泥浆比重、提高水头、埋长护筒等措施后继续钻进，当塌孔严重时应回填重新钻孔。3.2首封混凝土未封底导管距孔底距离太大，或首封混凝土量不足，是造成初灌混凝土不能封底的主要原因。为保证导管在混凝土中的埋深不小于1m，导管底距孔底的距离不宜太大，一般控制在30cm-40cm，能保证隔水球顺利排出管外即可，同时需要计算出首批混凝土灌注量，并使用容积满足要求的料斗。当料斗中混凝土达到首封量时，将料斗底部封口板打开，混凝土通过导管灌入即可完成首封，在灌注过程中需保持混凝土连续供应。3.3导管拔出混凝土面在测量已灌注混凝土面标高时出现失误，对灌注高度判断错误，而在卸管时多提，容易造成导管提离混凝土面，产生断桩事故。因此，必须严格按照技术规程测量孔内混凝土高度，并认真核对，确保提升导管时不出现失误。如误将导管拔出混凝土面，必须及时处置。可以使用二次导管插入法，在导管底部加底盖阀，插入混凝土中1m左右，料斗内存满混凝土后，将导管提起约0.5m，底盖阀脱掉，即可继续进行混凝土灌注施工。由于此方法要克服泥浆对导管的浮力，当混凝土面较深时，不适合采用。3.4钢筋笼上浮当混凝土灌注到钢筋笼底部时，由于孔内混凝土上升速度太快，对钢筋笼产生一定冲力，导致钢筋笼上浮；或者是由于混凝土浇筑时间过长，上部混凝土已经接近初凝，与钢筋笼之间产生了一定的握裹力，当底部灌入混凝土向上提升时也会带着钢筋笼一起上浮。所以要控制好浇筑速度，不宜太快或太慢，当灌注到钢筋笼底部时，放料速度应放缓，待混凝土埋住钢筋笼且导管口也在钢筋笼内时方可提升灌注速度，减少浇筑时间，在混凝土初凝前灌注完成。施工中如发现钢筋笼上浮，应立即停止浇筑，并准确计算混凝土面标高和导管埋深，在导管能提升的最大范围内快速提升、缓慢下放，重复几次，上浮的钢筋笼可降低标高。4结论桥梁的桩基施工是高铁建设中的关键环节。在当前的建设施工中，使用最多的是钻孔灌注桩技术，在施工前要遵循相关的施工技术规程及验标要求，编制详细的施工方案并对现场作业人员进行技术交底。通过护筒埋设、钻孔、清孔、钢筋笼放置以及混凝土灌注等工序作业，让钻孔灌注桩成桩质量得到有效保障，进而提升高速铁路桥梁建设质量，为后期安全运营打下坚实基础。参考文献[1]李海生.移动模架现浇法在山区高铁桥梁施工中的应用[J].价值,2017,36(21):124-126.[2]杨军军.BIM系统在高铁桥梁施工管理中的应用研究[D].兰州交通大学,2017.[3]胡文光.高速铁路桥梁施工技术及质量控制探讨[J].中国标准化,2017(08):199.[4]崔帅.高铁桥梁施工中桥墩施工技术分析[J].建材与装饰,2017(13):277-278.[5]刘玉洲.相邻高速铁路桥梁的公路对其影响分析[J].高速铁路技术,2017,8(01):72-75.[6]刘玉欣.高速铁路桥梁及无砟轨道工程施工测量实践[J].中华建设,2016(08):124-125. -全文完-