桥梁基桩成孔成槽开挖施工技术探讨

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桩基础是深基础的一种,其特点是能穿越不良地质层以坚实土层或岩层作为持力层。因此,它在修建桥梁中发挥了重要作用。桥梁桩基深埋在地表下,桩基的质量一般都较难以控制,桩基质量将直接影响桥梁的整体质量。我们在具体的施工中主要采用人工挖孔和钻孔法。 人工挖孔桩施工方便、速度较快、不需要大型机械设备,造价节省。从而在公路、民用建筑中得到广泛应用。但挖孔桩井下作业条件差、环境恶劣、劳动强度大,安全和质量显得尤为重要。挖孔桩施工工艺流程为:桩位放样→开挖→护壁→定位检查→挖孔→成孔检查→吊装钢筋笼→安装导管→灌注砼→成桩检测。

桩基础是深基础的一种,其特点是能穿越不良地质层以坚实土层或岩层作为持力层。因此,它在修建桥梁中发挥了重要作用。桥梁桩基深埋在地表下,桩基的质量一般都较难以控制,桩基质量将直接影响桥梁的整体质量。我们在具体的施工中主要采用人工挖孔和钻孔法。

人工挖孔桩施工方便、速度较快、不需要大型机械设备,造价节省。从而在公路、民用建筑中得到广泛应用。但挖孔桩井下作业条件差、环境恶劣、劳动强度大,安全和质量显得尤为重要。挖孔桩施工工艺流程为:桩位放样→开挖→护壁→定位检查→挖孔→成孔检查→吊装钢筋笼→安装导管→灌注砼→成桩检测。

人工开挖基桩主要工艺:

施工前准备:布置好场地,包括出渣道路及机料堆放处,平整场地;作业面四周挖排水沟,作好排水系统。放出孔桩中心点,定出桩孔准确位置,放样完毕后,对附近相邻孔桩相互位置进行拉距,校核桩位。

第一节开挖:采用从上到下逐层用镐、锹进行开挖,遇坚硬土或大块孤石采用锤、钎破碎,挖土顺序为先挖中间后挖周边,按设计桩径加30cm控制截面大小。孔内挖出的渣土装入吊桶采用自制提升设备将渣土垂直运输到地面,堆积到指定地点,防止污染环境。注意挖孔过程中,不必将孔壁修成光面,要使孔壁稍有凹凸不平,以增加桩的摩擦力。孔桩每节开挖都须做护壁,以保持孔壁稳定,以确保安全。第一节混凝土圆形护壁径向厚度为≥20cm,宜高出地面至少30cm,使其成为井口锁口圈,以阻挡井上土石及其它物体滚入井下伤人,并且便于挡水和定位。

护壁模板采用组合式弧形钢模,钢模板面板的厚度不得小于4mm,模板高度可根据施工需要取0.5~1m。混凝土护壁应采用下喇叭口型,其成型几何尺寸为:上口壁厚不小于5cm,下口壁厚不小于10cm。

浇筑护壁混凝土:护壁钢筋模板安装就位并检查合格后应立即浇筑混凝土。浇灌护壁砼时,敲击模板进行捣固护壁混凝土强度等级与桩身砼相同,坍落度宜控制在7-9cm之间。在灌注护壁砼前,必须吊线检查,调整固定模板后合格后方可灌注砼护壁施工中应确保护壁厚度,发现不足时应及时修凿孔壁。

施工时,下节护壁砼必须嵌入上节护壁5cm,以确保节段接缝密合不漏水。施工过程中,每下挖1m进行一次护壁。如遇地质情况不好时,可适当减小每次护壁的高度,下挖0.5m或0.3m进行护壁,其结构尺寸必须严格按照图纸要求。

安装出碴起重装置:出碴起重设备必须采用由不低于1t电动卷扬机构成的轻型吊机。在安装轻型起重吊机时,一方面必须对吊机安装基座范围进行平整夯实处理,确保吊机在使用过程中不发生底座沉陷而导致吊机歪斜;另一方面要注意严格控制吊机起吊点中心与桩孔中心基本重合,误差不得大于5cm,以避免出桶升降过程中接触孔壁而发生安全事故,且吊钩必须有锁扣,以保证出渣桶在起吊和下降的过程中不会脱落。吊机使用前必须严格按规定进行静动载试验验收(静载系数1.2,动载系数1.25),合格后方可投人使用。在使用过程中,必须经常对其进行检查,发现缺陷及时进行处理或更换。

第二节开挖:待第一节段护壁混凝土达到设计强度的85%后,方可拆除模板及加固支撑,开始第二节段桩孔的开挖工作。孔内弃碴则利用垂直提升设备运输至孔口,然后弃碴处理。

当第二节段桩基开挖成型并经检查合格后安装第二节段护壁模板,第二节护壁径向厚度为10~15cm。具体要求与上一节护壁相同。

浇筑第二节护壁混凝土:从第二节护壁开始混凝土等材料均采用吊桶进行运输护壁混凝土施工与上一节相同。循环以上作业步骤,将桩基开挖至设计标高。

岩层地质开挖处理:在弱风化岩层中进行挖孔当风镐无法开挖时,可采取孔内浅眼松动爆破。爆破施工前先进行爆破试验,以确定合理的爆破参数,确保爆破安全和施工进度爆破参数调整合适方可正式施工。一般炮眼深度不大于1m;装药量为炮眼深度的1/3采用毫秒微差雷管引爆,严禁使用导火索。

爆破前,对炮眼附近的护壁应采取保护措施护壁混凝土强度尚未达到2.5MPa时,不宜进行爆破作业。孔口采用50mm厚木板封盖,在其上堆压土袋,并在周围设置安全警戒线,专人警戒以防止爆炸产生的飞石造成伤害事故。

放炮后,必须由爆破员确认是否有哑炮。当确认无哑炮之后,可用高压风管或电动鼓风机放入孔底吹风等措施迅速排烟,当烟排尽并确认安全后施工人员方可下井作业。

钻孔灌注桩施工的主要工序有:埋设护筒、制备泥浆、钻孔、清底、钢筋笼制作与吊装以及灌注水下混凝土等。

埋设护筒:护筒能稳定孔壁、防止坍孔,有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和起到钻头导向作用等。

护简要求坚固耐用,不漏水,其内径应比钻孔直径大旋转钻约大20cm,潜水钻、冲击或冲抓锥约大40cm),每节长度约2~3m一般常用钢护筒,在陆上与深水中均能使用,钻孔完成可取出重复使用。在深水中埋设护筒时,先打入导向架,再用锤击或振动加压沉入护筒护筒人土深度视土质与流速而定。护筒平面位置的偏差不得大于5cm,倾斜度不得大于1%。

泥浆制备:钻孔泥浆由水、黏土(膨润土)和添加剂组成,具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具,增大静水压力,并在孔壁形成泥皮,隔断孔内外渗流,防止坍孔的作用。通常采用塑性指数大于25,粒径小于0005mm的黏土颗粒含量大于50%的黏土,通过泥浆搅拌机或人工调和,贮存在泥浆池内,再用泥浆泵输入钻孔内。

钻孔:一般采用螺旋钻头或冲击锥等成孔,或用旋转机具辅以高压水冲成孔,常用的方法是:正循环回转法反循环回转法潜水电钻法,冲抓锥法,冲击锥法。

正循环回转法:系利用钻具旋转切削土体钻进,泥浆泵将泥浆压进泥浆笼头,通过钻杆中心从钻头喷人钻孔内泥浆挟带钻渣沿钻孔上升,从护筒顶部排浆孔排出至沉淀池,渣在此沉淀而泥浆流人泥浆池循环使用。其特点是钻进与排渣同时连续进行在适用的土层中钻进速度较快,但需设置泥浆槽、沉淀池等施工占地较多,且机具设备较复杂。

反循环回转法:与正循环法不同的是泥浆输入钻孔内,然后从钻头的钻杆下口吸进,通过钻杆中心排出至沉淀池内。其钻进与排渣效率较高,但接长钻杆时装卸麻烦,钻渣容易堵塞管路。另外,因泥浆是从上向下流动,孔壁坍塌的可能性较正循环法的大,为此需用较高质量的泥浆。

孔径检查与清孔:钻孔的直径、深度和孔形直接关系到成桩质量,是钻孔桩成败的关键。为此,除了钻孔过程中严谨操作密切观测监督外,在钻孔达到设计要求深度后,应采用适当器具对孔深孔径、孔形等认真检查。

清孔的方法:有抽浆法、换浆法、拘渣法、射清孔法以及用砂浆置换钴渣清孔法等,应根据设计要求、钻孔方法、机具设备和地质条件决定其中抽浆法清孔较为彻底,适用于各种钻孔方法的灌注桩对孔壁易坍塌的钻孔,清孔时操作要细心,防止塌孔。

清孔的质量要求:对摩擦桩;孔底沉淀土的厚度,中,小桥不得大于(0.4~0.6)d(d为桩的直径),大桥按设计文件规定清孔后的泥浆性能指标,含砂率为4%~8%,相对密度为1.10~1.25.黏度为18-20s对支承桩(柱桩、嵌岩桩),宜用抽浆法清孔并宜清理至吸泥管出清水为止。灌注混凝土前,孔底沉淀土厚度不得大于50mm。若孔壁易坍塌,必须在泥浆中灌注混凝土时,建议采用砂浆置换钻渣清孔法清孔后的泥浆含砂率不大于4%。其他泥浆性能指标同摩擦桩要求对于沉淀土厚度的测量用冲击、冲抓锤时,沉淀土厚度从锥头或抓锥底部所到达的孔底平面算起。沉淀土厚度测量方法可在清孔后用取样盒(开口铁盒)吊到孔底,待到灌注混凝土前取出,直接量测沉淀在盒内的沉渣厚度。

随着公路建设的飞速发展,公路桥梁在基础选择时,桩基础以其承载力高、稳定性好、沉降量少、用料省施工简便和改善劳动条件等优点得到了广泛应用。掌握好这项施工技术是桥梁施工中必须具备的。

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