桥梁桩基混凝土施工技术和质量解析

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桥梁桩基混凝土施工技术和质量解析

摘 要:该文以桥梁工程为对象,分析桩基混凝土施工技术的应用。分析桥梁桩基混凝土的具体特征以及这一技术在现场施工中的应用要点,并且从灌浆前期、钻孔泥浆、混凝土原材料、钻孔水位与泥浆4个方面,提出桩基混凝土施工的质量检测建议,凭借桩基混凝土施工技术,提高桥梁工程结构稳定性。

关键词:桥梁工程;桩基混凝土;施工技术

交通运输行业在当前社会环境下发展速度逐渐加快,城市中车流量也使得道路建设面临巨大压力。桥梁工程是城市建设中非常重要的一部分,不仅工程量大,施工内容也比较复杂,要求施工质量必须要达到要求。所以,桥梁工程施工现场质量检测十分重要。为了保证桥梁工程稳定性,可以应用桩基混凝土施工技术,保证施工现场所有材料满足质量标准。特别是混凝土,甚至关系到桥梁工程整体质量。桥梁桩基施工技术应该要严格控制各个施工流程,全面展开质量检测控制工程建设质量,推动我国交通运输行业发展。

1 桥梁桩基混凝土特征

为了保证桥梁桩基整体施工质量,必须确定桥梁桩基的基础特征。最重要的是桥梁高强度,即抗压性。如果桥梁工程位于河流地带,那么桥梁桩基还要具备耐冲击性和耐腐蚀性,因为地表本身会发生震动,或者受到地震震动,所以桥梁桩基抗震能力也十分重要。桥梁桩基还需保证稳定性,即桥梁要有整体感,一旦桥梁其中一部分发生质量问题,也不会产生连锁反应,导致其他部分因联动发生相应的质量问题,带来非常严重的后果。桥梁桩基的可维护性同样重要,尽管设计桥梁寿命均超过20年,但始终无法避免翻修。所以桩基、桥梁主体需要有可拆卸机械耦合,支持部分翻修,可以节省日后桥梁桩基维护成本。

2 桥梁桩基混凝土施工技术关键点

桥梁桩基施工对于工程整体而言是承载力的重要前提条件,混凝土是非常关键的施工原材料,开始施工之后基础结构需要加强防护,使用护筒可避免浇筑偏差,加强桩基混凝土施工效率。前期设计护筒高度一般要超出地面30cm,可以避免混凝土浇筑时的浆料泄漏问题。护筒质量检验时如果发现破损,也必须及时组织处理,以免正式浇筑开始后发生渗水。混凝土浆料在桥梁桩基施工中也是基础原料,配合比尤为重要,所有原料添加比欠缺合理性将会是结构成型、强度的直接影响因素,工作人员不能只是凭借观察判断最佳配合比,必须在试验中确定。浆料凝固时间、流动性控制均属于设计标准的重要项目,组织试验时详细记录相关数据,若出现误差可以局部调整。试验时可以掺加化学外加剂,优化原料使用性能,但必须控制好添加量、成分,避免腐蚀钢筋材料。开始灌浆施工之前详细检查孔内环境,检查时发现垃圾、积水需要及时清理,以免影响到混凝土浆料的应用质量、桥梁桩基结构稳定性。总结积水原因,一般是地下水渗透,孔内深度大会增加清理难度。若是水量小建议采取海绵这一类物体吸附干净即可,再组织混凝土灌浆作业,可避免再次形成积水。若是水量多无法吸附清理,建议及时更换水下灌浆方法。应用挖孔技术更多情况下将机械与人工结合,施工时尤其要控制好精准度,在要求工期内结束施工任务。如果人工挖孔时遭遇突发问题,现场工作人员及时调整施工方案与角度,可以提高承载受力。如果预制混凝土材料到实际应用这一段时间比较长,极有可能发生混凝土沉降,开始应用之前技术人员需直至材料二次检验,在发现了沉降问题后及时二次振捣,快速恢复浆料流动性。

3 桥梁桩基混凝土施工技术的应用

3.1 准备阶段

桥梁桩基施工的准备阶段,施工直径大、长度深,也就面临比较严苛的要求,建议准备阶段在施工现场放置旋挖钻机。开始开钻施工之前,递交申请、护壁泥浆制作、准备钢筋笼材料、机械人员就位等一系列工作结束后,审核无误可以开始现场施工。

3.2 钻孔

桥梁工程施工包括钻孔这一环节,钻孔施工技术的选择与应用十分重要。钻孔过程中,孔内需要不断注入满足质量要求的泥浆,按照施工过程中钻进深度及时补送泥浆,确保泥浆液得到有效控制,处在护筒侧面开洞位置下,高度方面超过地下水位线即可[1]。实际钻进时,施工人员应该分析现场是否存在地质问题,针对不同地质选择对应钻头,严格控制掘进速度。施工人员取样距离控制在3m,保留所有样本,如果样本中包含土壤性质、标高有关数据需要及时记录。获取标高数据后,施工人员按照图纸与施工规定,加强钻孔施工效率。另外,施工人员及时清理钻孔,钻机始终在工作范围内,完成第二次清孔方可开始下一桩基施工作业[2]。安装钢筋笼用到的泥浆液必须保证稳定性,吊机就位基础上钢筋笼通过运输的方式转移到吊机工作地点,随后再计算混凝土导管长度、方量。

3.3 钢筋施工桥梁桩基施工过程安装钢筋,必须明确钢筋笼长度,且钢筋笼长度和桩长度要完全相同。通钢筋笼质量最高可达到十几吨。连接钢筋笼时,全过程比较复杂,所需时间也比较久,不同位置可以选择的连接方式也具有多样化特点。连接主筋比较常用的方法时焊接、钢筋U型卡连接、钢筋螺纹套筒连接。如果采用螺纹套筒连接,操作过程比较快捷,但需要进行配套加工,难免会增加使用成本;钢筋U型卡连接需要用到的材料要求相对严格,适用范围有限;结合桩基混凝土施工技术的应用经验,焊接这种方法的应用最为广泛,效果也相对理想。实施焊接过程中,施工人员严格检查主筋搭接长度,必须满足设计规范,单面焊接长度达到钢筋直径10倍,双面焊接长度达到钢筋长度5倍[3]。另外,焊接过程中要形成引弧,这对焊接形成部位有明显作用,期间要保护主筋不被烧伤。实施焊接的同时还应该做好清查,焊缝表面要平整,杜绝凹陷、焊瘤等问题,焊接接头不能有明显裂纹存在。

4 桥梁工程桩基质量检测的主要方法分析

4.1 平测法

通过对于评测法进行认真地分析和研究,其主要的内容就是将发射和接收两换能器始终保持在同一标高上面,在进行测试的过程当中,通过评测就可以知道缺陷的垂直方向以及大小,甚至是严重的程度,但是使用此方法还有一个小小的缺点,那就是无法确定缺陷水平方面的具体位置[4]。

4.2 斜测法

斜测法与评测法之间有着很多不同的地方,例如:斜测法的发射和接收两个换能器并不在一个标高上面,在进行斜测的过程当中,运用固定的相差高程,同一剖面上进行2次且单独的专业测试。按正常情况来说,高程相差越大的话,越能够缩小缺陷在水平方面的范围。但是高程相差越大的话,测试的信号就会越来越弱,干扰的信用则会越来越强,最终导致判断错误问题的出现。因此,在进行测试的过程当中,在保证信号良好的情况之下,可以科学的增大两换能器间的高程差。

4.3 扇形测法

将一个换能器的间距进行科学的移动,之后2个换能器高层之间进行不断地变换,然后就形成了扇面的形状。通过将这种方法与斜测方法进行科学、合理的比较,之后发现此方法非常得复杂,而且在数据处理的过程当中也非常的繁复,在对于有着严重缺陷的桩进行测试的过程当中可以运用这样的方法[5]。声波透射测试方法能够有效的判断缺陷在垂直方向当中的实际位置,同时这种方法是钻孔取芯无法相比的,但是也有着一定的缺点,那就是对风向缺陷范围比水平方向缺陷的范围更容易更准确地确定,用评测法时,很容易将某些小缺陷进行遗漏,而且还存在着一定范围的测试盲区,换句话来说,也就是只能测出声测管之间一定范围之内砼是否存在了问题,也无法准确地测试出桩身整体断面是否有任何的缺陷。

4.4 埋设声测管法

如果桥梁桩基质量检测施工时应用超声波透射法,必须提前埋设声测管。超声波透射法作为桩基质量检测的常见方法之一,其应用原理是一个探头负责发射,另外一个探头负责接收,桩底开始按照设定高度,即可通过发射探头将超声波发射出去,经过混凝土、接收探头,期间按照幅度、频率等声学参数的变化,便可直观了解到混凝土内部孔洞、强度、离析的变化情况。声测管的作用是探头运动通道,埋设声测管要严格按照设计图规定,将其绑扎在桩基钢筋笼上方,采取该方法可以规避桩长、桩径等对超声波透射法质量检测结果带来的影响,这也是行业领域中最受环境的一种质量检测方法。为了优化超声波透射法质量检测效果,一方面要注重检测人员的专业素质,另一方面必须关注检测设备质量,尤其是声测管埋设的规范性、技术性。否则会对桩基检测全过程带来直接影响,情节严重还会导致检测人员对结果的误判。鉴于此,根据声测管埋设提出以下要求。

第一,声测管材质以钢管为主,尽管PVC管价格比较便宜,但是在施工绑扎、水泥水化等环节可能出现发热现象,致使管材变形、探头上下运动,影响检测工作实施效果,因此塑料PVC管一般不在考虑范围。

第二,联结钢管声测管常规情况下采用螺丝口连接、焊接,焊接时不能损坏钢管和洞口,杜绝浇筑混凝土过程中渗透水泥浆体造成的管道堵塞问题。连接螺丝口可以在丝口位置缠绕麻丝,也可以起到避免水泥浆体渗入导致管道堵塞的效果。

第三,超声波透射法质量检测时,声测管实际埋设数量务必符合规范,通常埋设数量为3~4根,其中圆孔桩普遍为3根,方孔桩则以4根为基准。

第四,千桩基钢筋笼绑扎声测管,开始安装第一根必须要与桩L轴心线平行,所有声测管也应保持平行。桩基钢筋笼上方的绑扎,严禁杜绝松动问题。端承桩的桩底在绑扎、安装时要全程观察,声测管尾必须始终放置于桩底的同一水平面。埋设声测管时,尽可能地保持等距离分布,桩顶位置声测管的高度应该超出桩项混凝土面30~50cm。

第五,桩基钢筋笼上绑扎声测管,建议采用缚钢板焊接声测管两端,保证两端衔接的牢固性与密封性,还可以避免异物掉落管道导致的声测管堵塞问题。第六,开始检测桩基前1天可以进行声测管露出部分的密封,建议切割薄钢板,此环节应该使用切割机,割掉薄板之后做好防护工作,严禁异物掉落导致堵塞问题。为了提高质量检测效率,施工人员使用测绳提前检查声测管的桩长、管内是否有异物堵塞现象,待这一环节检查结束可以在声测管内灌入清水,开始后续桩基质量检测工作。

5 桩基混凝土施工质量检测建议

桥梁桩基混凝土施工技术在应用过程中,为了保证施工效果,应该要做好质量检测工作。根据桩基混凝土施工实际情况,调整质检方案,一方面技术应用的效果,另一方面也可以发挥质量检测优势,加强桥梁工程稳定性,以免后期桥梁项目投入使用后出现质量问题[6]。基于此,针对桩基混凝土施工质量检测,下面从灌浆准备工作、钻孔泥浆、混凝土原材料、钻孔水位与泥浆四个方面提出质量检测建议。

5.1 灌浆前期的质量检测

施工现场开始灌桩之前,设计人员、管理人员和施工人员需要共同到现场勘察,由工程负责人提供相关资料,经过验证各项数据没有无误可以发放同意证明书。施工现场勘察环节,质检人员检查灌方案,特别是方案中的各项数据是否和实际检测数据配置一致,施工方制定的规章制度发现漏洞,也必须要及时提出。另外,沉渣清理工作也非常重要。注浆过程中产生的沉渣具有极大危害,但是清理沉渣环节也存在一些困难[7]。比较常用的沉渣清理方法为测陀法,搭配沉淀盒法可以加大孔深,对线长进行有效控制。

5.2 钻孔泥浆的质量检测

钻孔施工过程中,钻头、岩石之间可能会产生机械损耗,利用钻孔泥浆作为辅助方法,泥浆自身成分、质量也是十分重要的影响因素,尤其会对钻孔最终质量、钻孔速度带来实质影响。因此,钻孔泥浆过程中实施质量检测,可以及时发现问题,加快桩基建设进度。

5.3 混凝土原材料的质量检测

施工现场使用的水泥材料进行质量检测,重点表现在两个层面:1)水泥材料性能与参数检测。桥梁工程施工中,水泥材料是以普通硅酸盐水泥为主,不需要过多的成本投入,还具有较强的综合属性,满足桥梁建设需求。若桥梁工程面临一些比较特殊到的要求,例如承压能力高,便不能继续使用普通硅酸盐水泥。此时需要展开水泥参数控制与检测,结合桥梁工程要求检测水泥材料适用参数,确保水泥材料满足施工需求;2)水泥综合强度检测。开始应用水泥材料前,必须着手质量检测,对比水泥包装参数、实际要求参数,用过信息核对明确水泥材料质量。注意对比、核对过程中要抽样检测,加强水泥综合强度信息的精准性,也有利于水泥质量控制。立足于桥梁工程角度,施工现场混凝土所需粗骨料多为石子,而石子材料包含碎石、卵石,这两种材料综合属性一致。混凝土拌和需要用到哪种类型的石子,要结合桥梁工程实际情况加以确定。若桥梁工程为承重结构,建议拌和原料采用大石子,材料含泥量是质量检测的重点,不能超过1%。细骨料多为沙子,在质量控制与检测过程中,重点对象是细骨料级配、细度模数和有害物含量,获取检测数据综合性的分析是否会影响混凝土强度,加大材料含泥量控制力度[8]。

5.4 钻孔水位与泥浆的质量检测

桥梁桩基施工过程中,钻孔水位、泥浆指标将钻孔环节的实际操作进度、影响因素控制情况、成孔效果等更加直接地显示出来,也可以直观体现钻孔孔壁。实施钻孔水位与泥浆质量检测,其中检测评估按照积累经验标准判断,观察、分析数据判断是否有危险因素存在。这一环节质量检测需要在技术人员的指导下进行,而且要详细记录水位、泥浆指标变化数据。

6 结语

综上所述,桩基混凝土施工技术在桥梁工程施工中比较常见,有利于加强桥梁结构稳定性与安全性。实际施工过程中为了发挥出桩基混凝土施工技术的作用,需要结合现场实际情况、特点等各个方面,调整技术方案,加强质量检测,及时发现桩基施工质量问题与影响因素,提高桥梁工程桩基施工能力。施工人员熟练操作桩基混凝土施工技术,通过强有力的质量检测积累经验,为今后桥梁项目建设打下基础。

作者:单云波 单位:中国铁路济南局集团有限公司