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一、 桩基质量事故案例
1)桥梁钻孔灌注桩作为桥梁最终承受全桥荷载的最主要受力构件,直接影响和制约了桥梁的使用寿命。如果桩基一旦出现质量问题,后果不堪设想。2)事故案例:南通某大桥工程,右幅6#承台设计为6根桩,桩长58m,桩径1.5m。施工完成后进行桩基完整性检测,发现6根桩全部为断桩,分析原因后发现为施工工艺问题。处理措施:6根桩全部用冲击钻返工处理,直接经济损失月240万元,耽误工期近3个月。二、桥梁类型简介
2.1 按受力特点划分桥梁类型
按受力特点可分为:梁式桥、拱桥、连续梁桥、连续刚构桥、斜拉桥、悬索桥等。
在竖向荷载作用下无水平反力的结构,用梁作为主要承重结构,其上部结构在竖向荷载作用下,支点只产生竖向反力。(二)拱桥
主要承重结构是拱圈或拱肋。这种结构在竖向荷载作用下,桥墩或桥台将承受水平推力,同时这种水平推力将显著抵消荷载所引起的在拱圈(或拱肋)内的弯矩作用。(三)连续梁桥
连续梁在支座处增大梁高,减小跨中正弯矩,使桥梁恒载减小,自重减轻,一般主梁采用变高度形式,高度变化基本与内力变化相适应。虽然跨中弯矩减小了,但支点处上缘产生了负弯矩,易发生裂缝。(四)连续刚构桥
主梁连续、墩梁固结,既保持了连续梁无伸缩缝、行车平顺的优点,又保持了T形刚构不设支座、无需体系转换的优点,方便施工;而且很大的顺桥向抗弯刚度和横桥向抗扭刚度能很好地满足较大跨径的受力要求。(五)斜拉桥
将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁,是由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。 (六)悬索桥
以悬索为主要承重结构,结构自重较轻,构造简单,受力明确。
2.2 按桥梁长度划分桥梁类型
按桥梁长度可分为:小桥、中桥、大桥、特大桥。
2.3 桥梁结构部位划分
1).基础及下部结构:包括桩基、系梁(承台)、墩柱、盖梁、支座垫石(支座)。3).上部构造现场浇筑:中横梁、湿接缝、端横梁、跨中横隔板等。4).附属设施:桥面铺装、排水系统、防撞护栏、伸缩缝、灯光照明等。常见桥型立面图
2.4 常见桥墩构造图
三、钻孔灌注桩施工工艺
3.1 按桩基使用功能分类
桩基--桩是深入土层的柱型构件, 柱与连接桩顶的承台(系梁)共同组成桥梁基础。作用--将上部结构的荷载,通过桩身传递到深部较坚硬的、 压缩性小的土层或岩层。3.2 按桩基成孔形式分类
大直径桩:桩径大于或等于2.5m的桩;
超长灌注桩:桩长大于或等于90m的桩。
3.3 常见钻机类型
3.4 施工工艺流程图
钻孔灌注桩施工工艺流程图
3.5 施工现场准备工作
施工现场实现“四通一平”,即路通、水通、电通、通信通、场地平整。
一般情况下,桩位位于陆地时,原地面适当整平碾压密实即可作为施工平台;桩位位于浅水区、沟塘等区域时,采用筑岛法施工或者“双排桩筑坝围堰“;桩位位于深水区时,采用钢平台施工钻孔桩。双排钢板桩筑坝围堰
3.6 施工技术准备工作
1)图纸复核:技术管理人员进行设计图纸复核交底、核对地质勘探资料,测量人员复核图纸设计标高,若图纸有误,报监理工程师审核后请设计单位出具设计答疑,明确图纸疑问后方可按图纸施工。
2)技术交底:施工前由项目部组织对项目技术管理人员及分包作业人员进行安全技术交底,明确施工安全注意事项、施工技术指标、施工质量控制要点等,由双方签字确认,形成交底资料,由技术部统一归档。3)试验准备:涉及到的钢筋、套筒、声测管、砂石料、水泥、外加剂等原材料经检测合格后投入使用。4)测量准备:首先对设计单位交付的导线点进行联测复核,确认无误后进行导线点加密,经监理工程师批复后使用。测量仪器(GPS、全站仪、水准仪等)经检验校准后用于现场施工测量。3.7 施工测量放样
场地平整完成后采用全站仪进行桩位放样,桩位平面位置偏差不大于5mm,然后埋设护筒,护筒中心平面位置偏差不大于5cm,护筒埋设完成后再次进行桩位放样,根据放样桩位确定护桩位置。3.8 护筒埋设
护筒一般采用定制钢护筒,壁厚一般不小于1cm;陆地桩护筒高2-4m为宜,水中桩根据水深确定,要求护筒入河床底至少1m。护筒外径至少大于桩径20cm,也不宜过大,一般以30-40cm为宜。护筒埋设后上口高出原地面30cm,护筒中心平面位置偏差不大于5cm。
3.9 泥浆池及泥浆制备
泥浆池开挖根据桩基体积确定,一般不小于单根桩体积的1.5-2倍,具体以现场实际为准。
泥浆制备通常采用黏土或者膨润土,具体可根据不同地区选用不同的材料制备泥浆。若选用膨润土制备泥浆,则需添加火碱提高泥浆的粘稠度,火碱的掺量需经试验室适配确定最佳掺量,既满足现场施工需要,又要经济合理。
根据目前标准化施工的要求,泥浆制备基本采用机械拌制,即采用泥浆搅拌机进行拌制。严禁采用孔内造浆的方式进行造浆。
泥浆搅拌机
泥浆三大性能指标:泥浆比重、泥浆粘稠度、泥浆含砂率
泥浆比重—用泥浆比重计检测
泥浆粘稠度—用泥浆粘度计检测
含砂率—用含砂率计检测
3.10 钻机就位
钻机就位(以反循环为例):为保证钻机就位时底座平稳,在钻机下方铺垫钢板,利用钻机自带液压支腿进行调平。钻机就位后,用水平尺校正钻架的垂直度。成孔过程中钻机塔架头部滑轮组、钻杆与钻头中心始终保持在同一铅垂线上,保证成桩的垂直度满足设计要求。3.11 钻孔和清孔
钻孔—钻孔过程中做好钻孔施工原始记录,及时留取渣样,随时检查泥浆性能,不满足要求时立即进行调整。钻进速度根据不同地质情况确定。清孔—钻孔完成后,及时进行清孔。目的在于调整泥浆性能,清除桩底的沉渣,具备钢筋笼安装及混凝土灌注的条件。清孔过程可使用泥砂分离器,快速净化泥浆,缩短清孔时间,提高清孔的效率。3.12 成孔检测
成孔检测采用超声波检孔仪进行成孔检测,检测指标为孔深、孔径、垂直度、沉渣厚度。3.13 钢筋笼安装
桩基钢筋笼在钢筋加工厂采用全自动滚焊机集中加工制作,主筋采用机械连接,保护层采用耳筋进行控制,为保证声测管管距均匀,声测管安装时增加U型钢筋加强定位,确保位置偏差较小。
钢筋笼安装时用扁担进行吊装,保证吊点平衡,防止钢筋笼变形,钢筋笼安装完成后利用前期埋设的护桩进行钢筋笼对中,确保钢筋笼偏位在允许偏差范围内。
3.14 导管安装及混凝土灌注
导管安装:导管使用前进行水密承压试验,水压不小于孔内水深的1.3倍。导管内径宜为200-350mm,具体视桩径确定。导管底口距孔底30cm-50cm为宜,现场技术人员须明确单根导管长度、根数及导管总长,用于灌注过程导管拆除时计算拆除数量。
混凝土灌注:首盘混凝土灌注后应连续灌注,不得中断。导管埋深控制在2-6m,最大不超过9m 。若灌注过程有中断,应及时采取措施,防止断桩。
3.15 成桩检测
低应变反射波法:在桩顶施加低能量冲击荷载,实测被检桩加速度(或速度)响应时程曲线,运用一维线弹性波动理论的时域和频域分析,对被检桩的桩身完整性进行评判的检测方法。
超声波透射法:在桩身混凝土内发射并接收超声波,实测超声波在混凝土介质中传播的声速、波幅和频率等参数的相对变化,对被检桩的桩身完整性进行评判的检测方法。
当桩长小于40m时(大多数桥台桩基),可采用低应变反射波方法进行桩基检测;当桩长>40m时采用超声波透射法进行检测,此时需要设置声测管。在桩径<1.6m是,桩基钢筋笼内设置3根声测管,桩径≥1.6m时,桩基设置4根声测管。
浇注混凝土前,声测管内注满清水,用木塞塞紧上口,防止泥浆、混凝土浆液进入声测管。浇筑完成后,及时冲洗声测管,便于后期检桩。
超声波透射法检测仪器
采用低应变反射波法或声波透射法检测时,被检桩混凝土强度不得低于设计强度的 70%且不得小于 15MPa,龄期不应少于 7d。本项目目标:获评中国公路建设行业协会颁发的公路交通优质工程奖(李春奖);)钻孔灌注桩桩身完整性 I 类率≥99%。桩身完整性类别
3.16 环切法破除桩头
3.17 灌注桩后压浆
灌注桩成桩后,通过预埋在桩身内的压浆管,向桩底、桩侧压注水泥浆的方式称为灌注桩后压浆,其目的是增加桩的承载力,减少桩的沉降;通过灌注桩后压浆工艺,还可以缩短桩长,节约造价成本。灌注桩后压浆工艺效果
综上所述,钻孔灌注桩施工为地下隐蔽工程,存在较多的不可预见因素,其施工质量至关重要。因此,在桥梁灌注桩施工过程中,必须坚决落实“安全第一、质量至上” 的理念,严把质量关,精益建造,为项目创建“平安百年品质工程”奠定坚实的基础。注:文中部分文字图片素材来源于网络编辑整理,仅作交流学习之用,版权归原作者所有,侵删!点个“在看”,我们一起共同学习。
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