桥梁桩基础施工中的常见问题与对策分析

发表时间:2021/6/8   来源:《基层建设》2021年第4期   作者:王锐
[导读] 摘要:随着经济的发展,社会在不断进步,加速各行各业前进的步伐,交通行业在新时代下得到快速发展。
        云南第一公路桥梁工程有限公司  云南大理  671000
        摘要:随着经济的发展,社会在不断进步,加速各行各业前进的步伐,交通行业在新时代下得到快速发展。桥梁工程是交通行业的重要组成,桥梁工程建设为人们出行提供便利。桥梁工程建设规模不断扩大,建设数量随之提升,应用的施工工艺和技术也愈发复杂,桩基础施工作为桥梁工程的核心技术,是提升桥梁安全性和稳定性的关键因素,同时决定着桥梁工程施工质量和工作效率,因此要将桥梁桩基础施工作业做好,从而提升施工水平。本文主要是探究桥梁桩基础施工流程,以及在施工中存在的问题和解决措施,仅供参考。
        关键词:桥梁;桩基础施工;常见问题;对策分析
        桥梁工程建设的规模大,因此对基础结构有着更高的标准。在建设桥梁工程项目时,桩基础结构有着重要的作用,影响着桥梁工程项目后期的稳定性和安全性。桩基础施工的优势为操作便利、占用面积小、操作便利等,只有桩基础施工正常实施,才能够保证桥梁工程质量符合预期标准。若是桥梁桩基础施工有缺陷存在,则会增加后续主体结构的施工危险。因此需要工作人员有着丰富的工作,在工程中实施可行性的施工技术,合理把控桩基质量,才能够保证桥梁质量。
        一、桥梁桩基础施工步骤
        桥梁桩基础施工步骤分为:
        (一)护筒埋设
        若是桥梁为陆上桩,则护筒埋入地表的高度应为1.5m,护筒口应比地面高出0.3m,使用粘土夯实护筒的周围,护筒平面的位置差要小于5cm。护筒和桩轴线间的倾斜差度应小于1%。若是施工区域的含水量较少,则可使用土石围堰法方法。如果河流宽,在钻孔灌注施工时,要开展修筑施工便桥。桥梁建筑工程为了提升支架下地基的承受力,需要对桥梁和路基上部开展施工,同时也要处理泥浆池,避免有水渗入到地下。在泥浆池的周围铺设五彩布,并在底部铺设防水塑料布,并在底部回填10cm厚的粘土,再进行夯实,从而将泥浆和地基土隔离开来。泥浆的性能影响着钻孔桩施工的钻渣能力以及工程进度。在制备泥浆时,要结合工程的情况选定,并且配置符合标准的粘土。如果黏土性能差,则为优化泥浆性能,可适当的掺入纯碱或者是采购优质粘土和膨润土。若是使用黏砂土不符合制备泥浆的标准,应采购膨润土和粘土。为了更好的保护环境,要使用自行加公的方法,清除钻渣和废浆,并将其放入泥浆罐中,使用自卸车运输到废土区,杜绝有泥浆乱流乱倒的情况出现。当桩基完成施工后,要清除泥浆池中的泥浆,并开展回填处理。在回填过程中需要进行分层夯实,从而提高地基承载力。
        (二)成孔施工技术
        首先开展钻机就位工作。钻机就位开展前,需要夯实处理钻机的底部,然后铺设枕木,避免有下沉或倾斜的情况出现。在钻机就位时,需保障无偏塌现象出现,如果有偏差需要小于50毫米,维持钻机底盘的平衡,保证钻杆垂直度低于1%;其次钻进施工。在开始钻孔前,需要循环泥浆,然后开动钻机,缓慢的把钻头放置到孔里。在钻进时,施工人员应当促使钻头的起落速度保持均匀,不得出现过猛或者突然变速等情况。在开展一次清孔作业时,施工人员要严格按照规定,确保孔内排出或者抽出的泥浆中无2-3mm的颗粒,且泥浆比重不得超过1.03-1.1范围内。此外,清孔标准中还包括孔内泥浆的含砂率控制在2%以内,黏度在17-20s之间。沉渣厚度要控制在30cm以下。
        (三)安装钢筋笼
        在加工钢筋笼时,需要严格把控钢筋质量、搭接长度和方法等。在加工钢筋时,要保证设计图纸符合规范的要求。钢筋质量、品种和牌号要符合相关规定,及时清理钢筋表面的颗粒物锈蚀,在除锈后如果是人为存在问题,则禁止使用。在验收钢筋时,要保证钢筋尺寸、形状和间距符合要求,同时按照设计情况焊接钢筋。在制作钢筋笼就地分节时,要实施汽车吊分节吊装与焊接,避免钢筋笼出现变形。要先把第一节钢筋笼以吊放的方式放入孔中,并利用型钢将钢筋笼固定在孔口。然后焊接型钢与第一节钢筋笼,使其对接牢固。当钢筋笼就位后,可使用钢筋在孔口的钢管上悬挂钢筋笼,避免钢筋笼有移动、下沉的情况出现。若是安装钢筋笼时间短,则需要工作人员扶正钢筋笼,避免钢筋笼有坍塌的情况出现。同时桩基钢筋笼上,每间隔2m的位置需要设置4块保护层垫块。其中要保障垫块的矿压强度与桩基砼的抗压强度保持相一致。为保证垫块的牢固性,可在垫块的中心穿越一根直径为10mm、长度为25cm的钢筋,将其与钢筋笼的主筋进行点焊,确保垫块设置稳定。
        (四)灌注混凝土
        此工程应用的是一次性连续灌注法,灌注机具要使用导管连接,因此为保障施工作业的有序进行,需要保障导管具有不漏水、不漏气以及密封性能好的优势。在使用导管前,要开展检查工作,当各种材料及设备准确到位后,则可开展灌注工作。当进行搅拌水泥砂浆作业时,并将其放置在隔水栓上层,再向漏斗内灌注混凝土。当混凝土质量符合标准后,再将隔水栓打开,然后再孔中注入混凝土,反复灌注,观察孔口返水和混凝土下降的情况,拆除导管。在灌注时,若是导管内缺少混凝土,则导管的上端会出现空气,因此在后续要缓慢灌入混凝土,避免导管内有高压气囊出现。混凝土面达至钢筋笼后,要注意钢筋笼上浮。在施工过程中要认真开展检查工作,固定孔口时,将就位的钢筋笼,与钢护筒进行有效连接固定。混凝土在灌注过程,要连续、均匀且不间断。
        二、桥梁桩基础施工的常见问题
        (一)钢筋笼偏位
        桥梁桩基础开展施工过程中,吊装钢筋笼属于关键的流程,钢筋笼影响着施工的质量,若是钢筋笼安装不合理或自身存在问题,也会影响到桥梁的使用性能。在对钢筋笼开展施工时,会由于钢筋笼自身的尺寸不合理或钢材性能的问题,致使在桥梁桩基孔洞中无法发挥出钢筋笼的作用。在开展吊装时,经常会使钢筋笼的刚度受到影响。因此,如果想维护钢筋笼质量,则需要开展相关的保护措施。在吊装钢筋笼时,会有不合理和违规的情况出现,使钢筋笼出现变形情况,致使偏位。在实际施工时,钢筋笼还有可能发生上浮的问题。其是由于操作人员疏忽大意而导致的,即是在提升导管时,出现钩挂钢筋笼的情况,致使其上浮。此外,当对混凝土的灌注速度较快,就会导致混凝土下落冲出导管底口,进而出现向上反冲的情况,在其顶托力超过钢筋重力的情况下,可能引发钢筋笼上浮。
        (二)缩孔
        桥梁桩基础施工需要先设置钢筋笼,但实际施工作业时,经常会有钢筋笼无法放入到孔洞中的情况出现,因此需要加焊钢筋外部。使用验孔器检查桩基成孔的情况,若是出现此种问题,通常是产生了缩孔或孔斜。任何一种情况均会使桥梁桩基的施工效率和安全性能受到影响。从目前看,出现缩孔可能是由于地质条件差,比如在施工区域的地质构造中,存在软弱层,在土的压力下会向孔内产生挤压,进而出现缩孔。而当地层中出现塑性土层时,在遇水后也会形成缩孔现象。另外,造成缩孔的主要原因还包括施工环境恶劣,或者是材料在空洞的周围堆放,使孔洞应力出现变化,进而出现缩孔情况,因此需要严格的管控不良现象。
        (三)塌孔
        桥梁桩基础施工过程中常见的质量问题是塌孔问题,它一方面会影响到桥梁桩基础的整体质量,一方面也会影响到安全环境,不利于桥梁桩基处施工的开展。从目前看,塌孔主要发生在钻孔过程中或者是成孔后。对其原因进行分析,有如下几个方面:
        (1)塌孔出现的主要因素则是发生漏水,比如在施工中,泥浆的粘稠度较小,护壁效果较差,很容易出现漏水。在埋深护筒时,如果对其周围的封堵不够密实,也会出现漏水情况,或者是护筒底部的土层厚度不足,一旦发生漏水现象,就会致使泥浆的水头高度不符合规范,从而对孔壁产生的压力较小。
        (2)如果施工用的泥浆相对密度较小,就会导致水头对孔壁的压力也相对较小。


        (3)对松软砂层进行施工时,如进尺过快则会造成泥浆护壁形成速度慢,孔壁出现渗水现象。
        (4)在钻孔时如果中途停钻的时间过长,就会出现孔内的水头无法保持在孔外水位或者地下水位线2m以上,进而大幅降低了水头对孔壁的压力[1]。
        (5)提升钻头或者吊放钢筋笼时,对孔壁造成严重碰撞。
        (6)清孔作业后未能及时开展混凝土灌注作业,导致孔放置时间过长等。
        (四)钻孔
        在建设桥梁桩基础施工的过程中,钻孔属于重要的流程,钻孔质量影响着桩基础项目的施工情况,因此要严格把控施工过程中与钻孔质量有着直接的关系的因素,比如人员、设备、水文地质等,一旦上述因素存在问题,则可能无法保证钻孔的质量。例如塌孔便是产生的问题之一,钻孔中的泥浆材料无法和现场的状况适应或者钻孔的机具破坏着孔壁,增加桩孔的负担,同时也加大了处理难度。斜孔是桥梁桩基础钻孔的常见问题,使钻孔的垂直效果无法得到保证。在桥梁桩基钻孔中,掉钻和卡钻属于常见的问题。比如,钻头未发挥出作用,长期应用会使钻头掉落或无法运转,进而导致钻孔的使用效果受到影响[2]。
        (五)混凝土的灌注
        混凝土浇筑水平在桥梁桩基础的施工中对质量会产生较大影响。只有科学合理的浇筑混凝土材料,才能够建成理想化的桩基结构,保证其发挥承载作用。但在实际开展桥梁桩基混凝土浇筑作业时,存在一些问题,使混凝土桩基结构的质量受到影响。比如混凝土材料的质量存在问题,则无法形成理想化的使用效果,会产生病害以及裂缝。在浇筑混凝土时如出现作业不连续的问题,就会无法保证混凝土结构具有可靠性与完整性,很容易出现桩基质量缺陷或断桩的情况。另外,在浇筑处理混凝土时,由于应用导管不合理,也会出现多种质量问题,比如混凝土桩机结构不均匀、有空洞问题产生等,促使混凝土材料的应用效果受到约束。在完成浇筑混凝土后,若是处理养护工作不及时,也会造成质量缺陷。比如未在指定的时间内开展养护工作,则无法保证质量[3]。
        三、解决策略
        (一)钢筋笼偏位的处理策略
        桩基础施工人员只有加强钢筋笼的标高检测力度,才能够有效的避免桥梁桩基础施工过程出现钢筋笼偏位的问题。在放置钢筋笼后,要做好吊筋固定、抗浮筋等工作,避免钢筋笼在灌注砼或下沉时有上浮的情况出现。施工人员应将有关规定和要求作为参照,从而设置好钢筋笼保护层。钢筋笼保护层厚度数值应不超过标准1cm左右。在开展清孔作业时,导管应能够上下活动,并把握好水泥浆黏度,及时将孔内的浆体以及残留物排除。在钢筋笼出现上浮时,工作人员要停止灌注作业,对钢筋笼上端进行配重固定后,确保导管深埋,并可适当的提升导管或将多余导管进行拆除,最后匀速灌入流动性较好的混凝土,以此对钢筋笼上浮问题予以有效处理[4]。
        (二)缩孔的应对措施
        在桥梁桩基开展作业时,为避免有缩孔状况出现。施工人员需要严格按照设计部门所提供的钻探资料进行勘察,如发现存在有软弱层和塑性土层,则应当注意经常扫孔。当锤头出现严重的磨损情况时,相关人员需要及时进行补焊,再通过扫孔设置孔径,能够起到有效的预防效果。而当缩孔现象已经发生的情况,应当利用钻头进行反复扫孔,直到满足设计桩径即可停止。另外,施工人员还需要做好拔管工作。在拔管时,控制拔罐的速度,确保拔罐动作幅度小,保证施工作业效率。施工人员还要严格清理孔周围的堆积物,合理使用正孔器,尽可能减弱侧压力。在处理孔斜时,工作人员要合理使用钻头,在开展扫孔作业时,能够有效清理到偏斜的位置,进而修正钻孔[5]。
        (三)塌孔的处理方式
        在处理塌孔状况时,工作人员需要认真的核实孔内坍塌和孔口坍塌的情况,制定出合理的处理方案。如果是孔口坍塌问题,施工人员则可及时拆除护筒,并且在孔口的周围实施土层回填的工作。夯实后,再将长型护筒埋入到土中实施钻进作业。此时为保证孔壁的稳定性,应采用卵石或片石进行填充作业,通过多次冲击来提高孔壁的稳定性。如果是孔内出现坍塌,施工人员需要先准确判定坍塌的方向,如只是轻微塌孔,则可以使用黏土和砂混合并在塌孔上方位置进行回填,同时做好钻进施工。如果是坍塌严重,则要做好回填工作,确保沉积回填后,能够使土层更加密实。为有效预防塌孔问题的发生,施工人员在埋设护筒时,需保证其压实度符合规范,并对孔内的泥浆相对密度和黏度进行控制。此外在灌注混凝土时,为避免发生塌孔,还需对孔口位置进行清理,严禁堆放重物或出现机械振动等情况。
        (四)规范钻孔操作
        钻孔过程产生的问题是影响桥梁柱基础施工建设质量的重要因素,因此需要实施针对性的防控措施,保证钻孔工作能够安全可靠的开展。在具体实施过程中,工作人员应先全面勘察桥梁桩基础现场的环境,查看水文地质条件是否会影响到后续钻孔的操作,从而优化钻孔的施工方案,保证后续钻孔操作能够有序进行;在选择钻孔机具时,一方面要保证钻头和钻机符合要求,另一方面要保证钻机架符合使用条件,为后续稳定开展钻孔工作提供保障。从而避免开展钻井工作时出现有晃动的情况。针对可能出现卡钻的情况,需要上下轻提钻锤,不得强提。同时可采用小冲锤进行冲击,尽可能松动钻锤周边的钻渣,然后再提起,解决卡钻问题。在进行钻孔操作时,技术人员要开展实时控制工作,掌握钻井作业速度,保持匀速、连续施工,对钻井过程可能出现的阻碍因素,比如因人员素质不高而出现违规操作、设备发生故障等,要及时处理,如可加强现场技术指导和培训、及时检修设备及制定维保方案[6]。
        (五)混凝土的灌注的解决对策
        在处理桥梁桩基础施工过程中,也要严格把控灌注混凝土的有关操作,确保混凝土材料在完成灌注后能够形成理想化的桩基结构。严格把控混凝土材料,进行实验检测流程,保证符合桩基施工的标准,防止使用劣质混凝土。同时在施工建设中,要安排好运输混凝土的工作,确保混凝土能够及时运送到施工现场中,防止混凝土灌注由于时间过长产生中断。在灌注混凝土时,要考虑是否合理运用导管。根据灌注的速度,保证导管能够均匀灌注。在完成混凝土灌注后,也要开展养护工作,全面的调控湿度和温度,确保有效凝结混凝土桩基。
        结束语:
        综上所述,在当前社会经济的高速发展趋势下,为保障交通运输行业的有序运行,加速社会发展进程,提高经济建设脚步。应当进一步重视桥梁工程修建项目。而要想加强桥梁工程的安全性、稳定性和抗压性,则应将桩基础施工做好,及时解决施工过程出现的问题,同时实施有效的措施,保证全面优化桩基础施工能力和技术,更好的提升施工企业经济效益,保障桥梁工程健康、长远发展。
        参考文献:
        [1]肖东. 邻近(连接)桥梁桩基础与高铁路基耦合变形研究[D].西南交通大学,2019.
        [2]王冲. 在役桥梁水下桩柱结合部病害检测、评定及处治对策研究[D].东南大学,2019.
        [3]周亮.岩溶地区桥梁桩基础设计及施工技术对策研究[J].工程技术研究,2018(05):64-65.
        [4]袁丽君.桥梁桩基础施工的质量通病及控制对策[J].工程建设与设计,2018(09):215-216.
        [5]胡恩源.桥梁桩基础施工常见问题和对策研究[J].四川水泥,2017(04):62.
        [6]钱慧.桥梁桩基础施工的质量通病及控制对策[J].江西建材,2017(06):191+195.
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