公路桥梁桩基的施工与检测

2022-09-10

1 人工挖孔灌注桩施工注意事项

1.1 桩孔施工注意事项

开孔前, 要根据业主提供的基准点和基线进行放样定位, 然后最好用十字交叉法确定桩中心, 以确保桩位应定位准确;挖孔时井下作业人员必须佩戴合格的安全帽、系保险绳, 提土所用的吊钩、吊桶、钢丝绳、卷扬机等必须经常检查。确保钢丝绳安全系数在5以上。井口围护要高出地面20cm～30cm, 防止附近杂物落井伤人或地面水流入孔内;当桩净距小于2倍桩径或者小于2.5m时, 应间隔开挖施工, 同时应保证装空内第一节护壁井圈的中心线与设计轴线偏差不大于20mm。护壁浇筑支模时下大上小, 以利于混凝土的浇筑和振捣, 并能增大桩身摩擦力。上下两节护壁的搭接长度不能小于50mm, 每节护壁模板支护、混凝土浇筑等都应在当日施工完毕, 护壁所用模板的拆除时间要抱证施工后不少于24h, 如在拆除过程中发现有蜂窝、漏水现象, 要对护壁及时补强避免发生事故;桩孔达到设计标高后, 要对孔底的松散土渣、淤泥、沉淀等扰动过的软层进行清除, 最后满足孔底平整、原状土外露等方面要求。在清理合格之后应立即进行验收, 验收合格后立即封底、灌注桩身混凝土[1]。

1.2 钢筋笼施工注意事项

钢筋笼制作加工要严格按设计要求进行, 用钢筋制成定位支架控制主筋距离, 钢筋笼具体尺寸应控制在主筋间距允许偏差±10mm、箍筋或螺旋筋螺间距±20mm、钢筋笼直径±10mm、钢筋笼长度±50mm范围之内。钢筋笼的加劲箍筋应设在主筋外侧, 可以加强其对钢筋笼的紧固作用;搬运和吊装钢筋笼时要防止发生碰撞等现象引起钢筋笼变形, 钢筋笼安放前要事先检查, 确保孔内无塌方和沉渣等现象后再进行, 安放是钢筋笼要对准孔位, 安放过程要缓慢, 并确保钢筋笼顺直, 避免碰撞孔壁;钢筋笼标高到达设计位置后应采用吊筋、抗浮筋等工艺筋进行固定, 避免钢筋笼下沉或受混凝土上浮力影响而上浮;无护壁时钢筋保护层的厚度不小于70mm、混凝土护壁时不小于35mm。保护层内钢筋笼支撑点最好用水泥砂浆块制作, 当无混凝土护壁时严禁采用粘土砖或短钢筋头, 以避免发生系列反应。垫块宜每1.5m～2m放置一组, 每组之间呈梅花形布置。

1.3 混凝土施工

进行灌注桩混凝土灌注前, 应对桩孔进行彻底清理, 并确保孔壁、孔底清洁干净, 无浮渣、异物等;浇筑混凝土前要先进行孔底沉渣, 其厚度应符合规范要求;当孔底有地下水渗入但渗水量不大时, 应先将孔内积水抽除, 混凝土浇筑时最好采用串筒法灌注混凝土, 施工时串筒末端距孔底高度不宜大于2m, 混凝土浇筑后宜采用插入式振捣器进行振捣。若孔内渗水量较大, 积水不能随时排干, 则最好采用导管法进行灌注混凝土;混凝土的粗骨料采用碎石或卵石, 其最大粒径不宜大于50mm, 并不大于主筋净距的1/3。混凝土配制过程中的拌和时间不能少于90s, 刚开始搅拌时必须进行坍落度检测, 并调整好其流动性和粘聚性, 灌注过程中要随时观察坍落度损失情况, 以此来指导砼配合比的调整。混凝土浇筑要保持连续, 最好为每浇筑50cm为一层及时振捣, 浇筑完成后要注意桩头混凝土标高, 在凿除浮浆层后桩头剩余长度进入承台内的长度控制在50mm～100mm范围以内[2]。

2 钻孔灌注桩施工注意事项

2.1 钻孔施工

在钻孔开始时, 要将钻杆稍微提高, 使其在护筒内旋转造浆, 此时要开动泥浆泵进行循环, 待泥浆均匀后以低挡慢速开始钻进, 目的是为了使护筒脚处形成牢固的泥皮护壁, 钻至护筒脚下1m深度后, 即可按正常速度钻进;在钻机钻进进过程中, 应结合不同深度地层的不同性质来决定采用不同的钻进方法:黏性土层选用尖底钻头, 中等钻速, 大泵量, 稀泥浆;砂土或软土层采用平底钻头、低挡慢速、大泵量、稠泥浆钻进;土夹砾 (卵) 石层采用低挡慢速、优质泥浆、大泵量、分两级钻进的方法钻进等等;对于泥浆护壁桩基, 泥浆是决定钻孔能否成功的关键, 因此在钻孔过程中, 要不断向孔内补充新泥浆, 以保证泥浆的稠度和比重。同时要根据实际地质条件的变化, 随时调整泥浆的性能和配合比;清孔, 当钻机钻到设计高程时, 就立即进行清孔, 清孔过程中要严格控制泥浆比重, 泥浆比重过大不利于混凝土的浇筑, 太小则降低孔壁强度甚至可能会引起塌孔。

2.2 导管漏水、浇筑

该工艺施工过程中最易发生导管接头或导管漏水, 一旦发生轻则影响施工进度重则前功尽弃, 甚至发生质量安全事故, 因此应严格控制导管漏水现象的发生。保证导管有足够的抗拉强度, 在安装导管时须按试拼时的状态对号组装, 所有的接头均须垫橡胶垫圈以严防漏水, 确保其能承受其自重和盛满混凝土的重量;导管在投入使用前必须做水密性试验。施工时导管不要埋入混凝土过深, 控制在2～6米为宜混凝土浇筑过程中每次间断30分钟, 要上下串一下导管, 防止混凝土失去流动性, 引起堵管等事故发生;混凝土浇筑过程中要注意混凝土用量, 一般实际使用体积为计算的1.2倍左右。因此在灌注过程中要掌握好各土质的钻孔速度, 并且在钻孔过程中中途不要随便停钻, 以避免扩孔塌孔导致混凝土灌注量增加[3]。

3 桩基监测方法

3.1 静荷载试验法

单桩竖向承载力的确定在桩基工程中特别重要, 静载试验监测桩基的方法虽然是最原始的, 但也是目前被国内外公认的评价桩基承载力的最直观、可靠的方法。该方法采用在桩顶施加荷载, 通过得到P—S曲线的特征确定桩的承载力, 通过承载力来了解荷载施加过程中桩土间的作用, 判别桩基的施工质量。静荷载检测过程中往往具有施工环境恶劣、桩基荷载压力大、费用高、检测时间长、配套工作繁复, 加上桩基设计安全系数高, 较难使桩基破坏等缺点, 同时受测试仪表的精度、试验方法差异和工程判断的能力等因素的限制, 其测试误差往往也较大, 最高能达到10%。因此如何改进静载试验测试、分析方法, 提高静载试验的可靠度, 长期以来成为工程界所关心的课题。

3.2 高应变动测法

高应变动力试桩法的研究与使用在国内起自20世纪80年代中后期, 截至目前其实际应用效果已不弱于国外。该方法是采用锤重在桩身重量的10%左右或单桩竖向承载力1%以上的重锤以自由落体击向桩顶, 在锤击过程中获得相关的动力系数, 然后应用规定的程序进行分析和计算得到桩身的单桩竖向承载力和完整性数据。高应变试验不仅能检测桩基的竖向抗压承载力, 还能检测桩身完整性, 尤其对长桩深部缺陷的判读方面, 高应变测试方法明显优于低应变试验方法。高应变方法判断桩身质量主要是根据桩身顶部实测曲线以及桩身结构完整性系数, 通过该系数来判断桩身缺陷。采用该种方法检测的常见问题是实测力传感器的初偏值处于测试要求范围之外, 造成该现象的原因可能是传感器本身也可能是线路出现接头入水等问题。引起该问题的原因如果由于传感器安装不牢或松动等引起振荡导致检测结构有偏差则需停止试验, 重新安装传感器直至复合要求;在现场测试中重锤是否对中对测试信号影响较大, 规范要求重锤两侧力信号任意之一与平均值之差的绝对值不超过平均值的33%, 所以现场测试人员必须对锤架尽量对中, 并使锤架垂直于地面不发生倾斜在重锤对中后要选择合适的桩垫并在桩顶适当垫砂, 以保证落锤平稳和不晃动。

3.3 低应变动测法

低应变动测法是用小锤敲击桩顶, 在敲击过程中通过粘结在桩顶的传感器接收来自桩中的应力波信号, 然后采用应力波理论来研究桩土体系的动态响应, 反演分析实测速度信号和频率信号, 以此判断桩身质量。低应变动测主要检测桩基的完整性, 该方法具备检测成果可靠、检测速度快、检测方便、检测费用低等优点。检测过程主要分两部分内容:原始数据采集, 期间记录检测振动曲线并根据数据曲线作出初步判断, 以确定波形是否能反映出桩基的实际情况;室内数据分析, 根据数据分析情况来判断桩身缺陷性质与位置, 完成检验报告。低应变动测法对检测仪器等要求较高, 一般要求检测前要将桩头表面混凝土凿至坚硬混凝土为止。并将桩头表面杂物浮清理干净, 同时要求保证桩顶干燥、平整;测试所用的传感器要安装牢固, 安装位置根据桩径的大小合理选择;测试点应于桩中心及四周均匀分布, 并要保证均匀、全面, 以免发生漏测现象, 测试点处必须打磨平整规则, 锤击点选择据传感器20cm～30cm;信号采集所用电源最好是直流电源。

3.4 声波法

声波检测法是在桩内预埋纵向声测管, 检测过程中将具备超声脉冲发射和接收功能的探头置于声测管中, 然后在管内充满清水作混合剂, 由仪器发出周期性电脉冲, 检测过程中探头发射信号, 该信号穿透混凝土, 被接收探头接收并转换成电信号。最后由数据处理系统按判断软件对接收信号接收到的时间、波幅值、脉冲频率、波形及频谱等数据进行判断、分析, 然后根据分析结果对混凝土内部情况以及所存在缺陷的大小、位置做出判断, 并给出混凝土总体均匀性和强度等级的评价指标。该方法虽然是项传统技术, 但应用却并不广泛。随着近年来交通领域投资增加, 大直径钻孔灌注桩的大量涌现, 声波透射法得到越来越广泛的应用, 并且在应用过程中, 数字化声波仪已取代了传统的模拟声波仪, 该仪器在使用的方便程度上有了质的飞跃, 同时在分析手段上也有了很大提高。