桥涵基础工程施工(3)

'桥涵基础工程施工高职高专道路桥梁工程技术专业“十二五”规划教材主编：徐俊主审：陈延方 情景一桥涵基础工程知识回顾1.了解桥涵基础的类型；2.熟悉桥涵基础的构造要求；3.掌握桥涵基础施工图的读图要点；4.掌握基础钢筋放样的要点。 单元二钻孔灌注桩施工一、施工前的准备工作钻孔灌注桩由于其施工速度快，质量稳定，受气候环境影响小，因而被普遍采用。但其施工前的准备工作十分重要，只有条件充分才能保证施工顺利进行。（1）认真进行施工放样。用全站仪准确放出各桩位中心，用骑马桩固定位置，用水准仪测量地面标高，确定钻孔深度。 单元二钻孔灌注桩施工（2）根据地质资料，确定科学合理的钻孔方法和钻孔设备，架设好电力线路，配备适合的变压器。若用柴油机提供动力，则应购置与设备动力相匹配的柴油机和充足的燃油。混凝土搅拌机、电焊机、钢筋切割机，以及水泥、砂石材料均要在钻孔开始前准备妥当。（3）埋设护筒。可以采用钢护筒，也可以采用现场预制的钢筋混凝土护筒。在放样好的桩位处，开挖一个圆形基坑将护筒埋入。护筒应坚实，不漏水，护筒内径应比桩径稍大20～30cm。护筒顶标高采用反循环钻时其顶部应高出地下水位2.0m；采用正循环钻时应高出地下水位1.0～1.5m；处于旱地时，护筒在满足上述条件的基础上还应高出地面0.3m。 单元二钻孔灌注桩施工（4）制备泥浆。钻孔泥浆由水、黏土和添加剂组成。按钻孔方法和地质情况，一般需采用泥浆悬浮钻渣和护壁。除地层本身全为黏性土，能在钻进中形成合格泥浆外，开工前应准备数量充足和性能合格的黏土和膨润土。调制泥浆时，先将土加水浸透，然后用搅拌机或人工拌制，按不同地层情况严格控制泥浆浓度。为了回收泥浆原料和减少环境污染，应设置泥浆循环净化系统。泥浆性能要求见表4.2.1。 单元二钻孔灌注桩施工 单元二钻孔灌注桩施工（5）钢筋笼制作。在钻孔之前或者钻孔的同时要制作好钢筋笼，以便成孔、清孔后尽快灌注混凝土，防止塌孔事故发生。钢筋笼应按图纸尺寸要求以及吊装和钢筋单根定长确定下料长度，注意主筋在50cm范围内接头数量不能超过截面主筋根数总数的50％，加强筋直径要准确；箍筋要预先调直，螺旋形布置在主筋外侧；定位筋应均匀对称地焊接在主筋外侧。下钢筋笼前应对其进行质量检查，保证钢筋根数、位置、净距、保护层厚度等满足要求。 单元二钻孔灌注桩施工二、钻孔施工方法无论采用哪种钻孔方法，都要遵循以下一般要求：钻孔就位前，应对钻孔的各项准备工作进行检查，包括场地与钻机座落处的平整和加固，主要机具的检查与安装。(2)必须及时填写施工记录表，交接班时应交代钻进情况及下一班应注意事项。(3)钻机底座和顶端要平稳，在钻进和运行中不应产生位移和沉陷。回转钻机顶部的起吊滑轮缘、转盘中心和桩位中心三者应在同一铅垂线上，偏差不超过2cm。(4)钻孔作业应分班连续进行，经常对钻孔泥浆性能指标进行检验，不符合要求时要及时改正。 单元二钻孔灌注桩施工1.冲抓锥钻进冲抓锥是一种最简单的钻孔机械，由三角立架、锥头、卷扬机三部分组成，如图4.2.1所示。施工时使三角立架固定滑轮，绕过滑轮的钢丝绳下端吊着由三块钢锥片组成的锥头；锥头张开的最大外围尺寸与桩孔直径相同。锥头对准桩孔中心，放开制动，锥头在自重作用下下落，打入孔内土层中。卷扬机将其向上提升时，通过拉索使锥头合拢，砂土被封闭在锥体内提升至井外。 单元二钻孔灌注桩施工等锥体提升至孔口以上时，工人及时在井口放置一块钢盖板，将手推车或其他运输工具放于其上。打开锥头控制栓，使锥头张开，土体落入运输车中运走。移走钢板，即进行下一轮冲抓作业，如此循环钻进。该方法的优点是所需机械简单，成本较低。缺点是施工自动化程度低，需人工清运渣土，劳动强度大，施工速度较慢。适用于砂砾石和砂土地层。注意：应以小冲程稳而准地开孔，待锥具全部进入护筒后，再松锥进行正常冲抓。提锥应缓慢，冲击高度一般为1.0～2.5m。 单元二钻孔灌注桩施工图4.2.1冲抓锥钻孔 单元二钻孔灌注桩施工2.冲击钻孔冲击钻孔设备由冲击钻头、三角立架、卷扬机三部分组成，如图4.2.2所示。该方法适用于砂砾石和岩石地层。其工作原理是：用卷扬机让钢丝绳通过三角立架上的滑轮将锥头提起，然后放开卷扬机，使锥头自然下落，锥头的冲击作用将砂砾石或岩石砸成碎末、细渣，靠泥浆将其悬浮起来排出孔外。锥体一般为圆柱形，用钢材制成，锥头呈字形，利于破碎岩石。一般可先用60～80cm的细锥头钻进，然后再用大锥头扩孔至设计孔径。这样一来可以保证孔壁稳定，防止塌孔；二来可以提高功效。卷扬机可以人工操作，也可以选用自动操作设备，因而该方法节省人力，可以24h连续作业，施工效率较高，在工程中普遍适用。 单元二钻孔灌注桩施工图4.2.2冲击钻孔 单元二钻孔灌注桩施工施工时应注意以小冲程开孔，使初成孔坚实、竖直、圆顺并起导向作用。钻进深度超过钻锥全冲程后才能施行正常冲击。若遇坚硬漂卵石层，可采用中、大冲程，但最大冲程不宜超过4～6m。钻进过程中及时排除钻渣，并添加黏土造浆，防止塌孔和沉积，从而使钻锥经常冲击新鲜地层。冲击表面不平整的漂石、硬岩时，应先投入黏土夹小片石，将表面垫平后再钻进，防止出现偏孔、斜孔。 单元二钻孔灌注桩施工3.正循环钻机施工正循环钻机施工如图4.2.3所示，用钻头旋转切削土体钻进，泥浆泵将泥浆压进钻杆顶部的泥浆龙头，通过钻杆中心从钻头喷入钻孔内，泥浆携带钻渣沿钻孔上升，从护筒顶部的排浆孔排出至沉淀池，钻渣在此沉淀而泥浆流入泥浆池循环使用。该方法适用于淤泥、黏性土、砂土以及砾卵石粒径小于10cm且含量小于20％的碎石土。其优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。缺点是需设置泥浆槽、沉淀池等，施工占地较大且机具设备较复杂。 单元二钻孔灌注桩施工图4.2.3正循环钻机施工 单元二钻孔灌注桩施工4.反循环钻机施工反循环钻机施工如图4.2.4所示，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。该方法适用于软岩、黏性土、砂土以及砾卵石粒径小于钻杆内径2／3、含量小于20％的碎石土。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，因泥浆是从下向上流动，孔壁坍塌的可能性较正循环法大，为此需用较高质量的泥浆。 单元二钻孔灌注桩施工图4.2.4反循环钻机施工 单元二钻孔灌注桩施工 单元二钻孔灌注桩施工图4.2.5钻孔灌注桩施工工艺流程图 单元二钻孔灌注桩施工三、事故处理由于地质构造的复杂性和施工期间各种因素的影响，钻孔事故常有发生。及时确认事故类型，采取补救措施，才能减少损失，保证质量。1.塌孔遇钻孔坍塌时，应仔细分析，查明原因和位置，然后再进行处理。塌孔不严重时，可回填至塌孔位置以上，采取改善泥浆性能、加高水头、埋深护筒等措施继续钻进。若塌孔严重，应立即将钻孔全部用砂或小砾石夹黏土回填，暂停一段时间使其性能稳定后，再采取相应措施(加大泥浆浓度、快速钻进等)重钻。 单元二钻孔灌注桩施工2.孔身偏斜、弯曲一般可在偏斜处吊挂钻锥反复扫孔，使钻孔正直。偏斜严重时应回填黏性土到偏斜处，待沉淀密实后再重钻。3.扩孔、缩孔孔径较大或者过小，称为扩孔、缩孔。遇此情况要采取防止塌孔和防止钻锥摆动过大的措施。缩孔是钻锥磨损过大后焊补不及时或因地层中有遇水膨胀的软土、黏土泥岩造成的。前者应及时补焊钻锥，后者则应选用失水率小的优质泥浆护壁。 单元二钻孔灌注桩施工4.钻孔漏浆若发现护筒内水头不能保持，水位下降，证明有漏浆现象，宜采用将护筒周围填土筑实，增加护筒沉埋深度，适当减小水头高度或采取加入黏土慢速转动等措施。用冲击法钻孔时，还可填入片石、碎卵石土，反复冲击以增强护壁。5.梅花孔或十字槽孔多见于冲击钻孔，是由于钻锥的转向装置失灵，泥浆太稠，钻锥旋转阻力过大或冲程太小，钻锥来不及旋转而形成的。应采用片石或卵石与黏土的混合物回填钻孔，重新冲击钻进。 单元二钻孔灌注桩施工6.糊钻、埋钻常出现于正反循环回转钻进和冲击钻进中。遇此应对泥浆稠度、钻渣进出口、钻杆内径大小、排渣设备进行检查计算，并控制适当进程。若已严重糊钻，应停钻提出钻锥，清除钻渣。遇到塌方或其他原因造成埋钻时，应使用空气吸泥机吸走埋钻的泥砂，提出钻锥。 单元二钻孔灌注桩施工7.卡钻常发生在冲击钻孔时。卡钻后不能强提，只宜轻提，轻提不动时，可以用小冲击锥或用冲、吸的方法将钻锥周围的钻渣松动后再提出。掉入钻落物时，宜迅速用打捞叉、钩、绳套等工具打捞。若落体已被泥砂埋住，应先清除泥砂，使打捞工具接触落体后再进行打捞。应特别注意的是，在任何情况下，严禁施工人员进入没有护筒或其他防护设施的钻孔中处理故障。当必须下入有护筒或其他防护设施的钻孔时，应检查孔内有无有害气体，并备齐防毒、防溺、防塌埋等安全设施后，才能行动。 单元二钻孔灌注桩施工四、清孔在钻至设计标高后，检查孔径、桩孔垂直度、桩底地层情况与设计是否相符，达到技术规范要求后，即应进行清孔。其目的是将孔内钻渣清除干净，保证孔底沉淀土层厚度满足要求。清孔方法有掏渣清孔法、换浆清孔法、抽浆清孔法、喷射清孔法等几种。掏渣清孔法是用掏渣筒、大锅锥或冲抓锥清掏孔底粗钻渣，仅适用于机动推钻、冲抓、冲击钻孔的各类土层摩擦桩的初步清孔。 单元二钻孔灌注桩施工换浆清孔法适用于正循环钻孔的摩擦桩。在钻孔完成之后，提升钻锥距孔底10～20cm，继续循环，以相对密度较低(1.1～1.2)的泥浆压入，把钻孔内的悬浮钻渣和相对密度较大的泥浆换出。抽浆清孔法清孔效果较好，适用于各种方法钻孔的柱桩和摩擦桩，一般用反循环钻机、空气吸泥机、水力吸泥机或真空吸泥泵等进行。喷射清孔法只宜配合其他清孔方法使用，是在灌注混凝土前对孔底进行高压射水或射风数分钟，使剩余少量沉淀物漂浮后，立即灌注水下混凝土。 单元二钻孔灌注桩施工五、钢筋骨架及导管吊装1.钢筋骨架钢筋骨架由主筋、加强筋、螺旋箍筋、定位筋四部分组成，其构造应满足设计要求。经检查合格后，用吊车吊起垂直放入孔内，相邻节端应焊接牢靠，定位准确。下到设计位置后，应在顶部采取相应措施反压并固定其位置，防止在混凝土灌注过程中产生上浮2.导管导管是灌注水下混凝土的重要工具，一般选用刚性导管。刚性导管用钢管制成，内径一般为25～35cm，每节长约4～5m，用端头法兰盘螺栓连接，接头间夹有橡胶垫防止漏水。 单元二钻孔灌注桩施工导管上口一般设置储料槽和漏斗，在灌注末期，当钻孔桩桩顶低于井孔中水面时，漏斗底口高出水面不宜小于4～6m；当桩顶高于井孔中水面时，漏斗底口高出桩顶不宜小于4～6m。导管使用前应进行必要的水密、承压和接头抗拉等试验。吊装前应进行试拼，接口连接应严密、牢固。吊装时，导管应位于井孔中央，并在混凝土灌注前进行升降试验。 单元二钻孔灌注桩施工六、水下混凝土的灌注灌注混凝土之前，应先探测孔底泥浆沉淀厚度。如果大于规定，要再次清孔，但应注意孔壁的稳定，防止塌孔。运至桩位的混凝土应检查其均匀性和坍落度，如不符合要求，应进行第二次拌和。二次拌和仍达不到要求时不能使用。还要注意：①导管下口至孔底的距离一般为25～40cm；②导管埋入混凝土中的深度以不小于1m为宜。首批灌注混凝土的数量应能满足导管初次埋置深度(≥1.0m)和填充导管底部间隙的需要，如图4.2.6所示。 单元二钻孔灌注桩施工首批混凝土的数量按式（4.2）进行计算：V≥πd2h1/4+πD2Hc/4（4.2）式中V——首批混凝土所需数量，m3；h1——井孔混凝土高度达到Hc时，导管内混凝土柱需要的高度，m；h1≥γWHW/γc，如图4.2.6所示；Hc——灌注首批混凝土所需井孔内混凝土面至孔底的高度，m；HW——井孔内混凝土面以上水或泥浆深度；D——井孔直径，m；d——导管内径，m；γW——井孔内水或泥浆的密度，kg／m3；γc——混凝土拌合物的密度，kg／m3；h2——导管初次埋置深度，h2≥1.0m；h3——导管底端至钻孔底间隙，约为0.4m。 单元二钻孔灌注桩施工图4.2.6首批混凝土数量计算图4.2.7浇注水下混凝土 单元二钻孔灌注桩施工混凝土灌注方法如图4.2.7所示。当钢筋笼就位，导管下至设计深度，首批混凝土已拌和完毕运送至桩位处时，即可开始灌注混凝土(俗称灌桩)。首批灌注时应在导管漏斗底口处设置可靠的防水设施(一般放置一个直径与管内孔完全吻合的木球)。混凝土倒入漏斗，压住木球向下运动，导管中水从管底压出，从井口逐渐排向井外，混凝土靠自重和向下冲力压至孔底。随着混凝土不断灌入，孔内混凝土面逐渐升高，井内积水不断上升，直至混凝土灌满全孔，水全部被排出。注意，首批灌注的混凝土的初凝时间不得早于灌注桩全部混凝土灌注完成时间，必要时要加入缓凝剂。 单元二钻孔灌注桩施工每灌一段时间，要及时抽拔导管，导管埋入混凝土中的深度不能大于6m，但也不能小于2m，要根据混凝土的灌入量计算灌注高度，从而确定提升导管时间。导管提升太快，若超过已灌混凝土表面，就会形成断桩；若抽拔不及时，埋入过深，则有可能因为混凝土初凝，使导管不能拔除，造成工程事故。因此必须严格控制导管提升时间。 单元二钻孔灌注桩施工混凝土灌注开始后，必须连续进行，无论白天黑夜、刮风下雨都必须连续作业。提升拆除导管的时间要尽可能缩短。在灌注过程中，应将井孔内溢出的泥浆引流至适当位置，防止污染环境及河流。灌注的桩顶标高应比设计标高高出0.5～1.0m，待开挖基坑浇筑承台时凿除俗称破桩头)，目的是将孔内泥浆全部排除，保证桩体成桩质量。混凝土灌完后要拔除护筒。处于地面及桩顶以下的整体式刚性护筒，应在灌注完混凝土后立即拔除；处于地面以上，能拆卸的护筒，须待混凝土抗压强度达到5MPa后才能拆除。 单元二钻孔灌注桩施工七、质量检验与质量标准桩基础属隐蔽工程，对其质量检验标准必须严格掌握。钻(挖)孔在终孔和清孔后应使用仪具对成孔的孔位、孔深、孔形、孔径、竖直度、泥浆相对密度、孔底沉淀厚度、有否缩孔、坍塌等进行检验，并应满足表4.2.3中各项技术指标。 单元二钻孔灌注桩施工 单元二钻孔灌注桩施工钻孔桩水下混凝土的质量应符合：（1）强度应不低于设计强度。除检查灌注过程中预留试块的抗压强度外，还应凿平桩头，凿取桩头混凝土试块做抗压强度试验，一般可按基桩总数的5％～10％抽查；大桥的钻孔桩，应以地质钻机钻取桩身混凝土芯样做抗压试验，同时检查桩尖沉淀土实际厚度和桩底土层情况，钻取的芯样直径应不小于70mm。（2）桩身混凝土无断层或夹层，钻孔桩桩底不高于设计标高，桩底沉淀厚度不大于设计规定。应仔细检查分析所有各桩径的混凝土灌注记录，并用无破损方法检验桩身，认为其中某些桩的质量可疑，则应以地质钻机钻通全桩取芯样，检查该桩有无夹泥、断桩、混凝土质量松软并做芯样的抗压强度试验。 单元二钻孔灌注桩施工（3）桩头凿除后的预留部分无残余松散层和薄弱混凝土层；需嵌入承台内的桩头及锚固钢筋长度应符合规范要求。（4）在质量检查中，如发现断桩或其他重大质量事故，应会同有关部门共同研究提出处理方案。在处理过程中，应做好详细记录。 本单元结束谢谢大家!'