前言:我们精心挑选了数篇优质桥梁桩基检测论文文章,供您阅读参考。期待这些文章能为您带来启发,助您在写作的道路上更上一层楼。
中图分类号:TU473.1文献标识码: A 文章编号:
一、引言
随着近些年来我国国民经济的发展,我国的交通事业得到了飞速的发展,桥梁作为交通事业的重要组成部分,不仅是一个重要的交通实体,也是国家综合国力和科学技术发展水平的重要体现,近些年来,我国的桥梁建设行业发展迅速,且桥梁建设的复杂度也越来越高,在桥梁的建设中,桩基的建设作为其基础,技术条件十分复杂,发展的空间也十分广阔,目前,桩基技术已经成为地基承建领域中的主要分支之一,经过多年的发展,桩基技术的承建工艺日新月异,一些新的设计理论和科技成果不断的出现,桩基技术得到了迅速的发展。桩基础的桩基础可以用于坚硬的基岩、卵砾石、砂、硬塑黏性土层之中,具有很高的群桩以及竖向单桩承载力,可以承受桥梁的全部竖向荷载,也可以保证桥梁的倾斜在正常范围内,此外,桥梁桩基础较大的侧向刚度可以有效的抵御由于地震等自然灾害引起的力矩荷载以及水平荷载,保证桥梁的稳定性。某桥梁工程,桥梁总长127m,桥面净宽10m,桥外侧设有0.5m的防撞护栏,桩基础的截面直径为1.4m,地基饱和抗压强度为7.0MPa,桩身嵌入泥质粉砂岩层的厚度为6.3m,桩基采用机械冲孔灌注桩,混凝土强度为C30,下面就根据该桥梁的情况探讨桥梁桩基础缺陷复合检测及其加固的方法。
二、桥梁桩基础工程质量的复合检测
(一)超声波投射检测法
超声波投射检测法就是在桥梁桩内部埋设纵向声测管道,并将超声脉冲发射以及接受探头放置在声测管之中,在声测管中灌注好足量的清水作为耦合剂,在检测时,仪器可以发出周期性的电脉冲,这种电脉冲可以穿透混凝土,并将探测结果转化为电信号,这样,就可以计算出超声脉冲穿过桩体的时间、脉冲的主频率、接受波的幅值以及频谱等数据;在计算出这些数据之后,数据处理系统就可以根据判别软件对各种计算出的参数进行综合的分析和判断,这样,就可以计算出混凝土内部缺陷的位置、大小和性质,并根据计算结果给出混凝土的总体强度以及总体均匀性的评价标准,通过该种方法对桥梁进行评价,发展0号桥台1号桩距离桩平面25.6到26.2米范围内存在接受信号波形异常的情况,证实桩基础存在质量缺陷,内部发生畸变,因此,就对该缺陷部位以及接近缺陷部位的位置进行取芯检验,根据取芯检验结果证实缺陷的具体部位和实际情况,划定缺陷部位,分析出缺陷的厚度,发生原因,根据实际情况进行后续的加固处理。
(二)桩身抽芯检测法
为了更好的评价桥梁桩基础的质量,就可以对其进行抽芯检查,抽芯检查法的主要工艺是钻探技术,即在桥梁的桩身上按照其长度方向钻取及桩岩土和混凝土的芯样,对所钻取得芯样进行观察和测试,从而得出桥梁基础的成桩质量,抽芯检测法作为一种可以对局部破损进行检测的方法,与其他的检测方法相比而言,具有直观、科学以及使用的特点,种种的实践表明,抽芯检测法不会受到其他客观条件的影响,特别适宜用于大直径桥梁桩基础缺陷的复合检测中,在本工程的检测中,取芯设备使用XY-1型取芯钻机,搭设钻机平台,在抽芯前期一切正常,钻到16.5米时出现钻进困难的现象,且伴随跳钻情况,继续钻进,出现酱黄色的返水,且桥梁桩周有水涌出,经过勘察得知,该种情况的出现是由于施工方法导致孔倾斜度超出规定范围所造成。
三、桥梁桩基础缺陷原因分析
根据检测,证实0号桥台1号桩基的缺陷位于桥梁的桩底部位,桩基由粘土、卵石以及砂土组成,厚度不均匀,有一定厚度的沉渣出现,取芯检测与超声波检测结论基本一致。根据分析,该桥梁桩基础质量缺陷产生的原因是由于钻孔泥浆的含砂量偏高、泥浆比重小、悬浮砖渣能力不足,清空不彻底,导致沉渣厚度出现超标的情况,此外,在钻孔清孔之后,由于以上因素的影响,就直接导致孔内发生孔壁坍塌以及砖渣沉淀的事故。
四、桥梁桩基础的加固方法
根据以上缺陷质量原因的分析,可以使用以下的方式对桥梁桩基础进行加固:
(一)洗孔处理
洗孔处理对对桥梁桩基础进行加固的基础方式,其具体的处理方法为:待钻孔抽芯完成之后,采用空压机、冲淋器、高压泥浆泵对钻孔进行交替洗孔,利用高压射流水以及高压气流将孔内的松散体冲刷干净,并将缺陷部位的砂土和细小的卵石淘空,交替进行,直到返水变清位置,用洗孔处理法对该桥梁工程进行处理,证实松散物被有效的清理,孔底已经基本干净。
(二)安装压浆管
待整个洗孔处理完成之后,安装压浆管,该桥梁工程使用的压浆管为2.54毫米的镀锌压浆管,孔口有2根管,其中一根管作为压浆管,另外一根管作为回浆管,为了填补缺陷部位的空洞,加强桩基础的强度,就在孔内填入一定的豆石骨料,待所有工序完成之后,将孔口的上部用细石砼将其封闭,待以上工序完成之后,方可进入下一步工序。
(三)二次洗孔处理
待以上步骤完成,压浆管的放置合格之后,需要等孔口上部的细石砼达到一定的强度,待其达到规定的强度之后,可以进行二次洗孔处理,二次洗孔处理需要使用高压泥浆泵在孔内注水,同时利用高压水流将远离孔口的粘土切割为悬浮状,再使用空压机、高压泥浆泵以及冲淋器进行交叉冲孔,将缺陷部位的松散物完全处理干净,直到出现返水变清位置,这就基本达到了清孔的目的。
(四)压降处理
待二次清孔完成之后,就可以进行后续的压浆处理,即使用高压泥浆泵,用循环注射的方式将浆液使用压力灌入的方式灌入孔内,在灌浆时使用间歇性灌浆和交替灌浆相结合的方式进行,为了使浆液可以充分的扩散,补强范围可以增强,在灌浆时需要使用最大的泵压进行灌浆,对该桥梁工程使用这种灌浆方式结果证明,水泥浆液通过充分的填充和扩散,已经在缺陷部位形成外壁,使桩身的完整程度得到有效的加强,实现加固目的。
五、结语
桥梁的安全性关乎重大,对于桥梁桩基础的复合检测方法使用超声波无损检测和钻芯检测结合的检测方式可以有效的检测出桩基础的缺陷位置、缺陷大小以及缺陷性质,待缺陷检测完成后,就可以根据缺陷的实际情况使用加固方式,在加固前要开展清孔工作,待返水干净后方可进入下一阶段的加固工作,加固方法以压降处理法为宜,在工作进行时,要坚持正确的操作方式,防止意外事故的出现,对于重点环节的处理一定要严格按照施工规范进行,保证桩基础的加固质量。
参考文献:
[论文摘要] 桥梁工程中桥梁桩基极为关键,桥梁桩基由于深埋在地表下,再加上多数施工区域地下水较高,因而桩基的质量一直都难控制,况且桩基质量将直接影响桥梁的整体质量。本文对桥梁桩基混凝土施工中应注意的技术问题,进行分析和总结,供项目施工时参考。
随着社会发展,市场经济不断深化,我国高速公路发展迅猛,桥梁和隧洞工程在高速路上广泛运用。桥梁工程中桥梁桩基极为关键,桥梁桩基由于深埋在地表下,再加上多数施工区域地下水较高,因而桩基的质量一直都难以控制,况且桩基质量将直接影响桥梁的整体质量。现就对桥梁工程桩基施工混凝土中的几个技术问题提出自己的见解:
1.桩基施工中护壁混凝土强度等级应与桩基混凝土的强度等级一样,且护壁应高出地面至少30厘米,另外应对护壁进行仔细检查有无漏水和渗水。
2.桩基混凝土配合比,应在施工前选择取料场对原材料进行检测合格后,分人工挖孔桩和钻孔桩进行配合比设计,一般情况下,钻孔桩水下混凝土的坍落度比人工挖孔桩混凝土坍落度要大,但无论何种混凝土都应满足施工工艺的具体要求,如混凝土坍落度、初凝时间、终凝时间等,其中最重要是混凝土粘聚性和保水性一定要好。
3.混凝土灌注前应仔细对孔底进行检查,检查孔底有无积水和沉渣。一般情况下,沉渣较容易清除,但由于地下水位比较高时,积水就难清尽,鉴于此一般有两种处理方法:一是地下水量较少时,可在第一盘混凝土灌注前使用海绵、毛毡等物品尽量将孔底积水吸干净,一旦吸干净就可以立即进行混凝土灌注;且第一盘混凝土的水泥用量应适大加大,灌注高度应严格进行控制,也利混凝土充分振捣;一是地下水量较大采用海绵、毛毡无法吸干净时,可以考虑按钻孔桩进行水下混凝土灌注。
4.钻孔桩水下混凝土灌注应仔细对每盘混凝土下料量和导管拔管高度进行严格的计算。否则极易出现导管拔出混凝土以造成断桩,另外,应将混凝土灌注超过桩顶设计标高至少0.8米,也保证将桩头凿出浮浆后桩顶的混凝土质量。
5.人工挖桩混凝土灌注首先应将孔积水,特别是串筒润湿而流下的积水吸干净,避免孔底混凝土由于积水而使混凝土局部水灰比增大而出现混凝土强度偏低,严重时会造成混凝土离析,另外灌注过程中,应严格控制混凝土振捣高度,保证混凝土振捣充分避免漏振和过振,最后随着桩基混凝土的不断上升,桩基表面由于混凝土振捣而产生的浮浆不断增加,这时应用捉桶将表面的浮浆捉出倒掉,特别是接近桩顶更是如此,也避免由于混凝土配合比失真而造成桩顶出现低强度区。
6.桩基混凝土灌注完成后,在混凝土终凝后应对桩基混凝土进行保养。
桥梁工程桩基混凝土灌注完保养至龄期后,应对桩基质量进行检测,目前我国对于交通工程中桥梁桩基的检测方法普遍采用的有两种,一是超声波透射法,二是低应变法。低应变法由于其检测结果精度低,目前主要用在小直径桩或短桩的检测。然而超声波透射法虽然检测成本高于低应变法,但其检测结果准确性较高,所以目前我国采用相当普遍。
若采用超声波透射法检测桩基质量,首先应进行声测管的预埋。超声波透射法检测桩基质量的工作机理一般情况下就是一个发射,一个接收,两个探头从桩底按一定规定的高度上利用发射探头所发射的超声波通过混凝土再到接收探头,其间根据某些声学参数如幅度、频率等的不同变化,从而反映出混凝土内部情况如孔洞、强度、离析等。而声测管就是探头运动的通道。声测管埋设时应按设计图要求绑缚于桩基的钢筋笼上,由于此工作方式,因此超声波透射法检测桩基质量不受桩长,桩径的影响,成为目前我国较受欢迎的桩基检测方法,而根据我个人工作经验见解,要进行好超声波透射法检测基质量工作,除了检测人员个人素质外,还有就是检测设备的优劣,更为重要的因素就是声测管的埋设是否满足规定技术要求反之将直接影响着桩基的检测结束,严重时将会造成检测人员误判。一般情况为避免发生上述情况,声测管的埋设应采用如下方式作业:
1.声测管一般应该采用钢管,而塑料PVC管虽然价格便宜,但由于施工中绑扎和水泥水化过程中发热等因素影响而容易变形,最终造成探头的上下运动无法进行检测,所以一般在工程中不采用塑料PVC管。
2.钢管声测管在进行联结时,一般采用螺丝口连接或焊接,焊接过程中应注意不要烧坏钢管,也免出现洞口导致混凝土浇筑时水泥浆体渗入而堵塞管道;螺丝口连接应在丝口处采用麻丝紧缠,目的以是为了防止水泥浆体渗入而堵塞管道。
3.采用超声波透射法检测桩基质量时,声测管埋设数量应按相关规范要求,现普遍采用埋设三根或四根,圆孔桩一般为三根,方孔桩一般为四根。
4.声测管绑缚于桩基钢筋笼上时,首先安装第一根时应平行于桩孔轴心线;其次是声测管之间应尽量平行,然后绑缚于桩基钢筋笼上且不允许有松动现象;第三是对于端承桩而言,由于桩底情况是我们需要重点观察的地方,因而几根声测管尾都应一直放到桩底且应处于同一水平面上;第四,声测管在埋设时应尽量等距离分布;第五,在桩顶处声测应高出桩顶混凝土面30~50cm为宜。
关键词:无损检测;桥梁;桩基
中图分类号:U41文献标识码: A
引言
我国的公路桥梁检测技术在经济发展的带动下快速的发展,传统的检测方法已经不能对公路桥梁的情况作出准确的检测和判断,无损检测技术正是在这样的背景下发展起来的。计算机技术的进步改变了传统检测的公路桥梁检测的现状,使得公路桥梁的检测更精准安全,实现了检测技术由有损检测到无损检测的转变,为公路起来建设的发展创造了有利的条件,所以检测时要加强运用。
一、无损检测技术简介
无损检测技术就是指在对结构与主体不产生影响的前提下,通过某种物理方法对指标进行确定,从而判断结构是否发生性能改变,能够达到使用要求。无损检测技术基本与最前沿的科学技术相关,借助科技的发展,实现了在现实工程领域的应用。道桥工程中的无损检测技术主要是为了在不影响正常运营使用的前提下完成对质量的检测,应用了机械力学、材料力学与物理学等技术,同时是对电子技术与计算机技术的结合。
二、桥梁桩基的无损检测技术
(一)声波无损检测
声波无损检测主要是利用在混凝土结构声学检测技术的基础上发展而来的,其主要检测桩基的完整性。其主要对在撞击中传播的应力波进行分析,如果应力波的波形、波速、波峰值保持不变,如果应力波在桩基中均匀传播,则表明桩基的完整性比较好。如果应力波的波形、波速、波峰值发生变化,则表明沿桩基在长度方向上存在缺陷。同时,在桩基存在缺陷部位应力波将发生突变,从而使得应力波发生透射波、反射波或者散射波等现象。由于,无损检测对桩基不产生破坏,所以特别适用于桥梁工程的桩基完整性的检测工程中。
(二)高应变检测
这种检测手法应用的时间已经相当长,它主要是对桩的竖向抗压承载能力与设计要求是否相符进行判定。使用这种方法对桩身的预制桩接头以及水平整合型的具体缝隙等各种缺陷进行判定时,能查明其是否能够对竖向抗压的具体承载能力产生影响,并在此基础上对缺陷的程度进行合理判定。这种方法已经普遍应用于一些地区。就目前情况来看,国内外运用的高应变法的测试与结果分析的主要基础还是一维杆拨动的相关理论,没有将桩和土之间互相作用的相关机理考虑在内,因此,在对承载力进行测试时,运用这种方法有一定程度的局限性。
(三)低应变法
这种方法主要是对桩身的完整性进行检测。很多缺陷或者是质量事故都在流水处或者是底层的变化处发生,底层的变化会导致反射波的产生从而影响波形,所以要对地质资料进行查看,了解施工的具体记录,从而确定缺陷的具置。定量分析软件能帮助我们判定基桩缺陷的具体程度,虽然这一软件有一定的不足之处,但是它对应力波在桩身进行传播的具体过程进行了分析,只要保证桩周选择合理的土参数,就能起到一定的效果。在运用低应变法进行检测时,不断缺陷属于什么样的类型,其共同的表现就是桩的阻抗减小,不能区分缺陷性质。
1.低应变动测法的适用范围介绍
公路桥梁工程桩基低应变动测法的适用范围对测量影响是十分巨大的,其中公路桥梁工程桩基测土阻力是主要因素,测土阻力包括两个部分:动土阻力和静土阻力,后者是主要影响因素,其特点可以概括如下:(1)消减反射波峰值;(2)加快应变力衰减;(3)动土阻力波的产生限制了可测桩基的长度。
通过总结实际公路桥梁工程桩基施工过程中的经验教训,在公路桥梁工程桩基中采用低应变动测法对公公路桥梁工程桩基进行检测时,公路桥梁工程桩基的长度通常在5~50m的范围之间,公路桥梁工程桩基的半径一般需小于0.9m,尽管一些长度大于50m的公路桥梁工程桩基仍能够获得桩底的应力波信号,然而因公路桥梁工程桩基的承载力较大,公路桥梁工程桩基的一些局部缺陷、深度缺陷的反映不够准确,同时也会受到公路桥梁工程当地地质条件的影响。
2.低应变动测试过程分析
低应变动测试过程中,测量人员为了提高公路桥梁工程桩基测量结果的精确性和准确性,要特别注意以下几点:选取测量点和锤击点、安装传感器等。
(1)选取测试点。测试点的选取应该以公路桥梁工程桩基直径为选取依据,选取原则要保证公路桥梁工程桩基测试点满足实际测量的需求,通常情况下,公路桥梁工程桩基直径不小于0.15m,基桩测量点的选取应该大于5个,而且要保证和钢筋笼的间距在15cm以上,选取的方式要保证公路桥梁工程桩基测量点均匀,打磨处理应该仔细认真,保证后续公路桥梁工程桩基施工正常进行。
(2)选取锤击点。公路桥梁工程桩基检测过程中的锤击点适宜点为相距传感器20~30cm的位置,如果锤击点与传感器间距离太近,锤击的冲击力可能对传感器造成干扰,而若锤击点与传感器间距离太远,就可能有横波的影响产生波形震动现象,这将无法准确反映公路桥梁工程桩基的状况。所以锤击点和传感器位置选取的好坏直接决定着公路桥梁工程桩基检测效果,可以聘请公路桥梁工程桩基检测专业技术人才进行测量检测,保证公路桥梁工程桩基检测结果满足设计要求。
(3)传感器的安置。按照公路桥梁工程桩基测试点的选取情况来确定传感器的安装,粘贴方式是最为常用的安装公路桥梁工程桩基检测传感器的方法,因此这就要求在公路桥梁工程桩基的顶部干燥的时候,比较常用的粘贴剂包括:橡皮泥、黄油、石蜡、等,粘贴层的厚度应该适中,避免过厚造成公路桥梁工程桩基检测传感器应力波接收不准确的情况。
三、加强无损检测技术在桥梁中应用的措施
(一)加强无损检测技术的创新
技术创新是将无损检测技术充分运用到公路桥梁检测中的首要前提。因为公路桥梁建设技术的发展会带动公路桥梁结构、用材等的变化,使得检测的难度加大,现有的检测方法不一定都能完成相应的检测工作,所以需要新的测量方法才能有效的完成,所以将加强技术的创新尤为重要。例如引进国外先进的检测技术、建立实验室进行相关研究、对现有检测技术进行改进、结合公路桥梁检测的实际进行相关研究等都是加强技术创新的有效方式。
(二)提高相关检测人员的素质
在公路桥梁的检测中,经常要用到各种仪器设备和各种检测技术,而且使用这些仪器设备和技术的要求很高,因此需要相关工作人员具备较高的专业素质,才能顺利的完成检测的任务。提高相关工作人员的素质可以进行岗前培训、定期组织员工学习无损检测技术的各种知识、开展无损检测技术知识的讲座、录用专业的高水平的相关人才等。只有这样才能为公路桥梁检测的顺利进行提供更多的人员基础,最终取良好的测量效果。
结束语
随着我国交通业的不断发展,已建成的道路桥梁的检测成为维修、维护的重要依据,通过正确有效的检测技术应用,管理者能够更加明确地了解道路与桥梁目前的运营状况,从而形成科学决策,另外检测技术还对道路与桥梁的设计产生正反馈的影响,不断提高。无损检测技术是对道路桥梁进行无损伤性的检测,能够保证交通正常进行,经济活动不受干扰。我国目前要不断加强无损检测技术的研发与人员培养,不断进行技术推广试验,提高适用性,通过技术与管理双重作用,实现道路与桥梁的质量保证。
参考文献:
[1]谭敏,揭选红.无损检测技术在桥梁桩基检测中的应用思路研究[J].科技资讯,2010,10:92+94.
[2]徐晓东.超声波无损检测技术在桥梁健康状况评定中的应用研究[D].吉林大学,2008.
[3]李波.桥梁桩基缺陷的声波透射法检测及其对承载力的影响[D].长安大学,2013.
[4]李学军.在役桥桩病害导波无损检测的数值模拟与实验研究[D].中国地质大学(北京),2012.
【关键词】超声波ct技术;桥梁桩基;检测;应用
引言
在建设桥梁的过程当中,一般都采用钢筋砼灌柱桩基础,这样的结构往往由于施工出现瑕疵而影响这个桥梁的整体安全。因此,桥梁基础的质量安全问题也就成为检测环节当中的重中之重。然而以往的检测方法往往要求对桥梁的主体结构进行取样,这多少都会影响桥梁的整体性以及一致性。而超声波ct技术则完全不用担心影响桥梁的美观性,也不用通过对桥梁进行取样,简单的操作,高精度的测量,检测结果的清晰使现在我们对于桥梁的检验程度越来越高。
1 超声波ct技术的检测方法
超声波ct的检测主要是在桥梁桩基浇注的过程当中,检测人员会沿着桩轴的外侧放置一些用于检测数据的声测管,这种声测管可以对于桥梁桩基内部的缺陷进行探测,探测的方法主要有两种,分别为对测法和斜测法。当检测人员接收到声测管发出的信号之后,会根据这些信号编辑成衡量桩基构造的参数,然后根据这些参数的统计与分析,就可以确定缺陷发生的大致范围,最后通过精确的定位得出发生缺陷的具置。当然这种测试方法有一定的局限性,测试结果只能确定缺陷的大致范围,对于缺陷的具体情况比如缺陷的大小,分布范围无法做出精准的测算。这样的结果可能对于以后的检修工作产生一定的困难。因此,在运用超声波ct技术的同时会适当的加入一些成像无损技术,这样就可以解决上述未曾解决的对于缺陷大小,分布情况的问题了。这种高端的技术不仅可以得出精确的检测结果,同时对于桩基内部的情况也可以做出清晰的图像以供参考。
2 超声波成像技术应用桩基检测的原因
超声波ct技术原用于医院的诊断当中,而正是因为在医学诊断当中的广泛引用,提高了超声波ct技术的重视。这种技术是以提高射线理论的旅行实践来延迟借助古典radon的变化实现反演。而后来又发展出通过波动方程为基础的层析成像方法,这种方法主要应用于固体介质的检测,目前针对煤炭资源的开采,石油的发掘以及对于各地地质的勘探,并且得到了广泛的应用。由于这种方法能够清晰的识别缺陷,同时还具备较高的分辨率,因此对于桥梁桩基的检测也有较高的效用。对于桩基的检测主要有桩基结构的稳定以及承载能力,同时还可以检测出疏密程度,空洞,夹泥等现象。
3 超声波ct技术的工作步骤
超声波ct技术主要包括对于数据的采集,对于数据的处理以及结果的研究这三个阶段。在这三个阶段当中,最关键的就是对数据的处理,数据处理主要包括以下步骤,第一进行模型的建立以及参数化,第二对数据进行正演计算,第三部进行反演以及图像的重建,第四步对反演的结果进行分析。而在这些步骤当中正演的计算以及对于反演图像的分析是最重要的。下面主要介绍其中最重要的正演计算过程。
根据弹性波波传播理论以及ct技术的不同,超声波技术可分为大致的两类,第一种就是波动方程层析,这种方法是在波动方程上将微分波场进行反投影,同时根据运动学的基本规律对层析成像的投影进行计算,这种方式计算的过程较为简单,操作方便,但是精度相对较低。第二种方法就是射线理论层析成像。这种方法忽略了地震波动力学的特征,是在射线路径上将桥梁的内部构造进行反投影,然后同样根据动力学的特征以及层析成像技术对结果进行计算。这种方式的操作较为繁琐,需要耗费大量的实践,但是精度较高。而对成像投影的计算方法还有很多种,例如打靶法,近似弯曲法以及弯曲法等等,这些方法也都在不断的探索当中,相信在逐渐的进展中会取得不错的效果。
4 对于成像结果的数据处理
超声波ct技术对桩基检测之后,仪器会显示多种图像的数据,这些数据能够真实的反映出砼结构内部的实际情况,要解读这些数据,一般要采用一个超声波层析成像软件的系统,这种系统是利用vb语言开发的,它的系统核心主要完成对图像的正反演数据的处
理。在对正反演数据进行处理的过程当中,主要有四种层析反演方法,分别是最小二乘共轭梯度,代数重建方法,奇异值分解方法以及lsqr方法。使用该系统可以根据使用者所选的反演算法进行层析图像的数据处理。而这些选择只需要在系统的主界面上就可以输入。
5 超声波技术的发展前景
由于超声波技术在桥梁桩基的检测中不仅对桩基没有损伤,而且检测效率较高,方法较为简便,能够直观的看到检测结果,因此超声波检测技术在以后的检测技术手段中必然占有很高的地位。
首先超声波技术会逐步应用到三维层析成像。普通的层析成像是将立体的检测对象分解成为二维的薄片,然后对很多的二维薄片进行缺陷分析,这种方法不仅耗时耗力,同时检测结果容易出错。相反,三维层析成像不仅可以直观的反映出检测对象的缺陷分布,同时加入超声波技术,还可以极大的降低内存的消耗以及cpu的占用情况,同时三维层析成像加入超声技术,还可以降低正反演的计算过程,计算过程也降低了很多。因此,这种技术在以后的探测领域必将得到很好的发展前景。其次就是多参量层析成像方向。以往的声波层析技术知识根据单一的观测数据进行反演单一的物理量,同时各个物理量之间联系万千,如果想确定每个物理量的准确值,难度很大。而如果将多参数同步反演加入超声波的成像研究方法,就可以实现多种参数同时求解。而这种反演方法对于多参数的多分量的分析无疑是最佳的办法。最后就是基于波动方程的层析成像。基于射线理论,在桥梁桩基中的层析成像方法由于具有较高的信噪比,传播方式单一,具有一定的局限性,而如果波动方程的层析成像应用超声波技术,会克服以上的缺陷,同时超声波技术还可以提取桩基中的全部信息,这比仅仅利用射线跟踪层析成像更能直观的反映其中的结构内容,因此也必将成为未来层析成像的重点发展方向。
6 结语
通过上述的分析我们可以得知,超声波ct技术应用于桥梁桩基的检测,具有较高的分辨率,反映情况真实准确,并且具有很好的灵敏度,特别是对于缺陷的定位具有其他方法不可比及的精度。然而这种方法也有它的缺点,成本高,一些小的工程很难想象应用这种检测方法,因此如何降低成本,更加完善超声波ct检测技术的系统功能成为我们需要开展的重要课题。
参考文献
[1]赵明杰,徐蓉,超声波ct成像技术以及其在大型桥梁桩基无损检测中的应用,[j],重庆交通学院学报,2001,20(2):73—86
[2]邓喜贵,李敬贵,朱子军,声波层析成像技术用于沙砾石层中灌浆成墙质量检测[j],东北水利水电,2000,18(6):50—51
[3]常旭,卢梦霞,刘一克,地震层析成像反演中3种广义解的误差分析与评价,[j],地球物理学报,1999,42(5):695—701
【关键词】公路桥梁 养护管理存在问题对策
中图分类号:F540.3 文献标识码:A 文章编号:
一.引言
随着交通运输事业的发展,交通运输量大幅度增长,行车密度及车辆载重越来越大,尤其是拖挂运输、集装箱运输、个体户载重货物运输等重型车辆日益巨增,这对许多公路桥梁的安全性提出了更高的要求,特别是年代较远的低等级载荷桥,已远远不能满足使用上的要求,危桥数量逐年增多,特别是近年来桥梁坍塌事故频繁发生,所以加强桥梁日常养护检查,维修及病危桥梁的加固,力求充分利用,延长其使用寿命,以满通运输发展的需要。
二.目前桥梁管理中存在的问题。
1. 部分桥梁设计承载力低,不能满足重载交通要求。
2. 注重桥梁构件强度验算,忽视耐久性设计。20世纪60年代~90年代初期建造的公路桥梁,限于当时的技术标准,仅验算构件强度,对耐久性设计重视不够。目前桥梁构件材料老化、退化现象严重,病害频发,沿海桥梁构造物混凝土受氯离子侵蚀,损坏现象严重,直接影响在役公路桥梁的安全通行。公路桥梁使用寿命不仅取决于其构件强度,还取决于构件的耐久性,也就是构件在使用期内保持强度和结构完整的性能,限于当时技术水平和经济发展水平,2004年前我国公路桥梁对耐欠性设计重视不够,未按使用寿命验算,桥梁设计时仅要求满足强度指标。因此,目前在役的大多数公路桥梁耐久性不足,使用寿命难以达到期望设计基准期,造成在役公路桥梁提前“退役”。
3. 对中小桥梁次要构件和附属设施设计重视不够。同时,通航河道桥梁缺少防撞防护设施,通航船舶碰撞桥墩或净空高度不足碰擦梁板造成桥墩和梁板受损,存在严重安全隐患。
4. 施工技术水平低,检测措施不到位。早期建造的公路桥梁限于当时的施工技术条件,机械化程度低,应用新技术、新材料、新工艺、新设备少,监控检测手段不到位,未推行监理制,难以保证桥梁构造物的施工质量。
5. 超限运输车辆对桥梁的损害。受超限车辆频繁通行影响,造成桥梁承重结构损坏。
6. 部分公路桥梁疏于养护管理。一是公路养护管理重养路面质量、轻养桥梁,对桥面、支座、伸缩缝、护栏等养护管理重视不够,橡胶支座、伸缩缝老化变形破损,原钢支座锈蚀失效,原活动支座变为固定支座,主梁由受弯构件变成弯拉构件;二是桥梁检查不够。桥梁服役期内,由于构件材料的劣化、外因作用等原因,会出现各种病害,只有通过检查才能及早发现病害,评定其技术状况,进而提出维修对策;三是早期修建的桥梁资料缺失,不利于后续养护管理。旧桥加固设计需竣工图,不然无法进行加固设计验算,只能采用拆除重建方案;四是河床下游挖砂严重,疏于管理,受汛期洪水冲刷,圬工墩台易被冲空毁坏;五是桥梁加固修复资金短缺,得不到及时修复,潜在严重安全隐患。
7. 桥台桩基出现环向裂缝。受当时施工、资金等因素影响,部分桥梁两侧台背回填、基底软基处理不够,桥头跳车现象严重,受车辆动荷作用、桥头填料压密及基底压缩变形,产生土侧压力,造成桥台桩基出现环向裂缝,影响桥梁运营安全。
8. 桥梁抗灾能力弱。据检测分析,台州市在役公路桥梁易受台风暴雨、河水急流、河床变迁和冲刷等影响,造成桥梁墩台冲空、毁坏。
三.公路桥梁养护管理对策。
1. 明确养护管理职责。根据现行《公路桥涵养护规范》(JTGH11)、《公路桥梁养护工作制度》等规定,明确公路桥梁养护管理单位和监督单位,合理确定工作职责。按照交通运输部和浙江省桥梁养护工程师制度要求,结合辖区公路桥梁数量,配备足额的桥梁养护工程师和技术人员,明确管养职责。
2. 健全检查评定制度。贯彻“预防为主、安全至上”工作方针,提高公路桥梁结构的耐久性和安全性,开展周期性检查,每年安排一定数量的公路桥梁检测,系统掌握桥梁技术状况,进行分类评定,制定相应养护对策。
3. 明确危病桥梁确认权限。
4. 规范桥梁检查程序。
5. 建立桥梁管理体系和数据库。改变传统的桥梁应急抢修养护管理方法,注重监控防范,把安全隐患消灭在萌芽状态。抓好在役公路桥梁的检查、技术状况评定、养护对策、维修加固或改造、交(竣)工验收等有关技术资料的搜集、整理、归档,建立完整的桥梁养护档案和数据库。建立桥梁工程师管理网络、信息快速传输系统,不断提高桥梁工程师的技术业务水平,对桥梁病害勤检查、早发现、善处理,建立健全一桥一档的桥梁管理系统,发挥桥梁经常性检查、定期检查、特殊检查的作用,做到防微杜渐、有备无患。
6. 加大公路治超力度。禁止大于桥梁设计荷载标准的车辆通行,或采取技术措施后通行。根据在役公路桥梁的承载能力,综合分析并确定限载标准,设置限载标志。一般情况下,一条技术标准等级相同的公路应设置相同的荷载等级,避免设置不同等级的荷载标准。对未达到标准的在役公路桥梁,可通过维修加固或改造升级达标;对一时难以达到标准的桥梁,可通过应急加固措施达标。同时,应加强桥梁应急处置管理,制定以桥梁坍塌事故为重点的养护突发事件及灾害性事件应急预案,重视四、五类危病桥梁及超过使用年限的危旧桥梁管理。
7. 加强桥梁修复改造计划及施工管理。根据桥梁检查评定技术状况,确定养护对策,科学制定桥梁小修保养、中修、大修或改造等方案,规范管理工程实施,加强监督检查。注重提高公路桥梁抗灾防灾能力,加大对河床下游挖砂监管,确保使用状况良好。随着公路大桥、特大桥、跨海大桥、结构特殊桥梁的日渐增多,在现有公路养护管理体制下,单纯依靠公路管理部门,无论从人员配备、技术水平、机械设备等方面均难以保证。
8. 提高认识,加强领导。桥梁是公路构造然包括对桥梁的养护。各级政府、交通公路部门要克服重路面养护轻桥梁养护的思想倾向,牢固树立养路必养桥的理念。要认识到桥梁是打通河流沟壑等天堑的十分重要的建筑物,且是投资较大、使用价值较高的交通公路基础设施。如果不加强养护维修,小毛病会发展成大毛病,严重者甚至造成桥梁寿命缩短和坍塌。各级政府、交通公路部门要把公路桥梁养护工作作为提升公路整体养护水平的一项重点工作来抓,每年对桥梁养护工作做出安排部署,定期召开专题会议,研究确定桥梁养护工作的重点和任务,及时处理桥梁养护工作中存在的问题。全面落实专职桥梁工程师为主的桥梁养护管理责任制,配备专职桥梁养护工程师和专职桥梁养护技术员,明确各自工作职责,严格落实桥梁养护管理责任体系。
四.结束语
桥梁养护要按照“预防为主,防治结合”的原则,以桥面养护为中心,以承重部件为重点,加强全面养护。认真落实部颁《公路桥涵养护规范》,每年在桥梁定期检查的基础上,制定详细的维修计划,提出相应的处治和修复措施及时进行养护维修。加强养护维修质量监督,确保处治有效。增强责任意识,明确工作目标,对持之以恒地开展好公路桥梁养管工作,共同推动此项工作朝着更加科学、更加规范的方向发展奠定了坚实基础。
参考文献:
[1]张渊波 公路桥梁养护管理中存在问题思考及对策 [期刊论文] 《中国新技术新产品》 -2010年5期
[2]陈永锋 公路桥梁养护管理中的质量控制措施[期刊论文] 《中小企业管理与科技》 -2011年9期
[3]王中成 周方旭Wang ZhongchengZhou Fangxu 浅析我国高速公路桥梁养护管理 [期刊论文] 《价值工程》 2010年36期
[4] 陈敏 试论公路桥梁养护管理中的问题以及应对措施[期刊论文] 《城市建设理论研究(电子版)》 -2013年16期
近年来,随着我国经济的飞速发展,推动了交通运输业的发展速度,各类公路桥梁工程日益增多。在桥梁工程的建设过程中,桩基础是应用较多的一种形式,为了确保桩身的完整性及其质量,需要在成桩后,对其进行检测。声波透射法以其自身诸多的优点,被广泛应用于桥梁工程桩基检测当中。基于此点,本文首先对声波透射法检测技术进行概述,并在此基础上对桥梁桩基检测中声波透射法检测技术的具体应用进行研究。
关键词:桥梁;桩基检测;完整性;声波透射技术
中图分类号: K928 文献标识码: A 文章编号:
一、声波透射法检测技术概述
(一)检测原理
声波透射法检测的基本原理如下:在桩内预埋一定数量的与桩身纵轴平行的声测管,并将声波发射装置置于测管当中,再将由发射系统传送出来的电信号转换为脉冲信号向桩身内部进行辐射,借此来对桩身混凝土进行逐点、逐段的探测。在检测过程中,声波会在混凝土中进行传播,当其到达一个声测管之后,便会被置于其中的声波发射换能装置接收,装置接收到的声波信号会由于各个部分混凝土质量的不同,而使频响和波形发生相应的改变,通过这些特征变化,可对桩身混凝土是否存在缺陷以及缺陷的准确位置进行判断,从而得出桩身的整体质量状况。
(二)声波透射法的优越性
声波透射法在检测方面巨头以下优点:其一,检测较为全面、系统,检测范围能够有效覆盖整个桩身长度的各个断面;其二,检测结构直观、可靠、准确。全桩长的断面扫描检测,加之短距离时声波对小范围的缺陷也十分敏感,能够准确测出桩身上各处缺陷在深度方向的具置以及径向范围,有助于桩身缺陷分析与处理;其三,由于声波透射法能够对整个桩身进行检测,所以检测过程不会受到桩长和桩径的限制,并且整个检测过程也不会受到施工场地的制约。正是因为该检测技术具有的种种优点,使其在桥梁建设工程中获得了广泛应用,通过声波透射检测,能够对桥梁工程项目的施工质量进行有效控制。
二、桥梁桩基检测中声波透射法检测技术的具体应用研究
在桥梁工程建设中,对桩基进行完整性检测是非常重要的环节之一,其直接关系到桥梁的整体质量。下面本文重点对声波透射法在桥梁桩基检测中具体应用进行研究。
(一)检测前的准备工作
1.声测管的选用。现阶段,声波透射法检测中,常用的声测管主要有以下几种:钢管、塑料管和波纹钢管等。这几种声测管在使用方面格局优缺点,但不管选用何种管材,最为基本的要求是其都必须具备足够的刚度和强度,以确保在混凝土灌注过程中,管材本身不会发生变形和破损,并且还要具有足够大的透射率。在上述几种管材中,钢管具有安装方便、刚度大等优点,并且在埋入桩身之后能够基本保持良好的平行度和平直度,此类管材在大直径钻孔灌注桩的检测中应用较多,其唯一的缺点是价格比较昂贵;塑料管本身由于声抗率相对较低,从而使其具备较好的声透性,但因为塑料材料具有热膨胀性,当混凝土固结时,会由于温度下降使塑料管发生径向和纵向收缩,这样极有可能是塑料管与混凝土局部分离,从而形成空气或是水分的夹缝,由此便会造成反射强烈的界面增大,最终可能导致判断失误,此类管材仅适用于小桩径的检测;波纹钢管的优点是管壁较薄、抗渗性好、高耐压、高强度、省钢材等,唯一的缺点是管材本身柔性较大,在安装过程中需要保持其与轴线的平行。在实际工程中,可按照桥梁桩基的性质选取最为合适的管材作为声测管,在没有特殊要求的前提下,尽可能采用波纹钢管,这有助于提高检测结果的准确性。
(二)声测管的绑扎与埋设
1.通常情况下,可以采用焊接或是绑扎的方式将声测管固定在钢筋笼的内侧,并在成孔后、灌注前将其一并随钢筋笼下放至桩孔当中。在埋设时声测管应置于桩底位置处,若是被检测的桩基采用的不是常规配筋,则应当在无钢筋笼的位置处设置加强箍筋,以此来确保声测管的平行度;当声测管壁相对较薄时,若是采用焊接固定的方式,为避免焊接过程中造成声测管被焊透的情况发生,应每隔3m左右使用较粗的铅丝进行绑扎,并且只需要在管口的接头位置与主筋出进行焊接即可。
2.在没有特殊要求的前提下,声测管的内径应尽可能选取50-60mm的为宜,同时导管的底部应当采用钢板或是套管封堵,并再上端加盖,管口位置应当略高出桩顶10mm左右,并确保所有声测管的高度一致。此外,在同一标段内的声测管应当采用同一种管材,这样便于扣除零声时中的误差。
3.声测管的连接与埋设质量不仅是确保检测工作顺利进行的关键之所在,而且也是决定检测数据准确性与否的重要环节,在工程实践中必须对本环节予以足够的重视。桩身内部的混凝土波速应以该距离除以两根管间的声时得出,若是桩身某一段声测管向内部弯曲时,它的波速有可能偏大,这样容易造成等级偏差,必须采取相应的措施确保声测管的垂直度。
(三)桩基检测
1.检测仪器。通常情况下,声波透射法的检测仪器主要是由数据采集系统和换能装置组成。所谓的换能装置又被称为发射与接收探头,此类设备的生产厂家较多,在选择时应当选取质量较好的设备,这有助于提高检测的准确性。设备购入后应当对其进行率定,确保声时准确、波形清楚后方可使用。在实际监测过程中,除了需要考虑换能装置的精确度之外,还应当按照测距的大小以及混凝土质量的优劣状况,确定最为合适频率。在正式检测前,应对系统的零声时进行确定,常用的方法有以下两种:一种是按照规范的规定要求进行公式计算,另一种是在现场进行率定,由于公式计算需要具体的数值,在此不进行详细介绍,仅对现场率定进行介绍。首先取现场切割下来的声测管两根,并向管内注满清水,然后将两根声测管紧靠在一起放置到水池当中,测量3个以上的数据取平均值作为零声时。
2.现场检测。对桩基的现场测试工作主要分为两个部分,一部分是检测数据的采集,另一部分是换能装置的升降,这两个部分的工作需要互相配合完成。首先,采用直尺对两根声测管的外径距离进行两侧,精确到厘米级,然后将该数据报给采集作业人员,并输入到检测参数的测距一栏当中。进行正式检测前,可先用假探头进行试放,以此来检查换能装置是否能够在声测管内自由升降,确保声测管畅通后便可进行正式检测。将接收换能装置通过放大器与声波检测仪进行连接,设定好仪器参数后便可开始检测,先将换能装置下放至测管底部位置,从下向上每间隔20-30cm左右设一个测点,进行数据采集,测试完毕后看是否存在异常测点,如波速或是波幅较低等情况,若是存在应当进行复测。
3.数据处理。现场检测工作完成之后,应当将图形用打印机打印出来,并将全部检测数据传输到计算机中进行保存,检测结果则应通过检报的形式发给有关部门,检测仪器应当妥善保管。
参考文献
[1]张宏.鲍树峰.马晔.大直径超长桩桩身缺陷的超声波透射法检测研究[J].理工大学学报(自然科学版).2012(35).
[2]郝一民.钱立军.肖明文.武汉天兴洲公铁两用长江大桥正桥声波透射法基桩检测技术要点[A].2007年隧道与地下工程施工新技术研讨会暨铁道基建科技信息网年会论文汇编[C].2008(1).
[3]贺玉龙.杨立中.郑永翔.声波透射法在旋喷桩复合地基加固效果评价中的应用[J].中国铁道科学.2008(5).
关键词:市政工程;桥梁桩基;施工技术
随着我国公路建设规模的进一步扩大,市政桥梁取得了前所未有的发展,其施工技术也有较大的提高,其中桩基施工尤为明显,如何保证市政桥梁桩基的质量控制至关重要。论文重点针对市政桥梁工程桩基施工中的常见的施工技术进行探讨并提出应该注意的问题,并分析了实际工作中遇到的问题,最后提出应对措施,旨在对类似工程提供借鉴。
1.桥梁桩基常见的施工技术
1.1人工挖孔桩施工
人工挖孔桩是指采用人工挖掘的方法成孔,然后安装钢筋骨架,浇筑混凝土成为支承上部结构的桩。人工挖孔桩在桥梁桩基中有广泛应用,其突出的优点主要有:环境适应能力强,不象钻孔灌注桩基础对场地要求严格,易于检测,施工设备简单,无振动,噪音小;工作效率高。
1)施工工艺:
人工挖孔桩的基本施工工艺为:平整场地施放中线埋设护筒安设提升设备布置出渣道路布设通风照明设备人工掘进护壁检验成孔质量安设钢筋骨架浇筑桩身混凝土。土质较好,深度较浅的情况下,可采用孔口护筒法,护筒略高于地面,以保护孔口不致坍塌外,还可防止地表水、地面杂物滑落孔中。
2)施工注意事项:
安全措施:施工场地内的一切电源、电路的安装和拆除必须由持证电工操作,电器必须严格接地、接零和使用漏电保护器;防止有毒气体危害人员安全;要采取措施防止孔口杂物落下伤人,如加高孔口护壁、设置孔动盖板等。挖孔注意事项:开挖前,应从桩中心位置向桩四周引出四个桩心控制点,用牢固的木桩标定。当一节桩孔挖好安装护壁模板时,必须用桩心点来校正模板位置,并应设专人严格校核中心位置及护壁厚度。修筑孔圈护壁应符合施工规范规定。多桩孔同时成孔,应采取间隔挖孔方法,以避免相互影响和防止土体滑移。遇到流动性淤泥、流砂或塌孔时,可按下列方法进行处理。应清除护壁污泥、孔底残渣、浮土、杂物和积水,并通知建设单位、设计单位及质检监)部门对孔底形状、尺寸、土质、岩性、入岩深度等进行检验。钻孔灌注桩施工:确保孔壁任何部位的静水压力在0.02MPa以上,护筒内的水位要高出自然地下水位2m以上。钻进时保持孔内的泥浆流速比较缓慢。保持适当的钻进速度。清水钻进时,应清除沉淀池内钻渣,且沉淀池应交替使用:并及时清除沉渣。泥浆钻进时,宜使用多级振动筛和旋流除砂器或其它除渣装置进行机械除砂清渣。钻进时应认真仔细观察进尺和砂石泵排水出渣的情况;排量减少或出水中含钻渣量较多时,应控制钻进速度,防止因循环液比重太大而中断反循环。
1.2钻孔灌注桩施工
钻孔灌注桩施工方法有反循环钻成孔法,正循环钻成孔法和潜水钻成孔灌注法。岩溶区的桥梁桩基多采用钻孔灌注桩施工,且以反循环钻进成孔较为常见,下面主要说明反循环钻成孔施工方法。
施工注意事项:1)规划布置施工现场时,应首先考虑冲洗液循环、排水、清渣系统的安设,以保证反循作业时,冲洗液循环通畅,污水排放彻底,钻渣清除顺利。2)冲冼液净化清水钻进时,应清除沉淀池内钻渣,且沉淀池应交替使用:并及时清除沉渣。泥浆钻进时,宜使用多级振动筛和旋流除砂器或其它除渣装置进行机械除砂清渣。振动筛主要清除粒径较大的钻渣,筛板网)规格可根据钻渣粒径大小分级确定。并应及时清除循环池沉渣。3)钻头吸水断面应开敞、规整,减小流阻,以防砖块、砾石等堆挤堵塞;钻头体吸口端距钻头底端高度不宜大于250mm;钻头体吸水口直径宜略小于钻杆内径。在填土层和卵砾层中钻进时,碎砖、填石或卵砾石的尺寸不得大于钻杆内径的4/5,否则易堵塞钻头水口或管路,影响正常循环。
1.3冲钻成孔桩施工
在岩溶地层中钻进应注意下列事项:1)冲击钻头操作要平稳,尽可能少碰撞孔壁;2)选用圆形钻头钻进,冲程宜小不宜大,加大钻头重量,悬距不宜过大;3)遇裂隙漏失时,可投入粘土,冲击数次后,再边投粘土边冲击,直至穿过裂隙;4)遇溶洞时,应减小冲程和悬距,慢慢穿过,必要时可边冲边向孔内投放小片石或碎石,以冲挤到溶洞充填物中作骨架,稳定充填物;5)遇无充填物的小溶洞时,如果施工需要,可投入粘土加石块,形成人造孔壁;
2.市政桥梁桩基施工中常遇问题及对策
2.1坍孔
钢护筒过短,没有穿透砂砾和卵石层落在不透水层上,当冲击到溶洞后,突然漏浆造成水头高度急剧下降,砂砾和卵石层失去稳定,形成漏斗状的坍孔。坍孔的处理办法:当成孔深度不大时,可全孔回填粘土和片石,在暂停一段时间后,再深埋钢护筒至不透水层方可重新钻孔;当成孔深度较大时,可将钢护筒一直座落在坍孔的喇叭口下缘的不透水层上,护筒周围回填干粘土,挤实后,再重新钻孔。坍孔后,由于回填土的密实度低于原来土体的密实度,致使桩周摩阻降低,对于摩擦桩应适当增加桩长以满足设计要求。
2.2漏浆
漏浆是岩溶地层钻孔桩施工常见故障之一,主要是由于岩溶裂隙透水、桩孔与溶洞突然贯通,或钢护筒底部漏浆等原因所造成的。其预防措施有:1)穿透溶洞时,应密切注意护筒内泥浆面的变化,一旦泥浆面下降漏浆,应立即提出钻头,向孔内补充泥浆或注水,保持住孔内水头压力并投入粘土和片石混合物;2)当岩溶裂隙较大,因透水性强而发生漏浆时,应采取加大泥浆比重,改善泥浆稠度和控制钻进速度等措施进行处理;3)当钻头击穿顶板进入溶洞时,若能保持桩孔内水压力,可向桩孔内抛填封堵漏浆的混合料,经小冲程反复冲砸后,形成新的造孔壁;4)当钢护筒底部漏浆后,可继续下沉钢护筒,并用粘土封闭护筒周围缝隙,防止地表水继续渗入,然后向孔内填掷粘土块和碎石,填筑高度以高出钢护筒底1m为宜,最后用小冲程反复冲砸,达到加固钢护筒底部孔壁与堵漏的目的。
2.3卡钻
使用冲击钻钻孔时,由于钻头的抖动往往会有冲破孔壁,致使孔壁不圆,或形成梅花孔现象;此外,由于钻头磨损未及时补焊,钻孔直径逐渐变小,新钻头或补焊后钻头直径过大,以及在施钻过程中,由于冲程过大,突然击穿溶洞顶板,使钻头旋转不能提钻等均可导致卡钻。预防措施有:1)及时更换或补焊钻头,并向桩孔中回填片石,在钻进面先用小冲程钻进,然后逐渐加大到正常冲程,转入正常钻孔;2)在溶洞顶板施钻时应先用小冲程开孔,并注意旋转钻头,溶洞开口后,要及时抛填片石和粘土块填筑,逐渐进入正常钻孔。
2.4埋钻
埋钻是钻孔中常见的而不易处理的故障,主要是由于孔壁塌陷造成的。在岩溶地层钻孔,钻孔穿越的溶洞顶板较薄、埋深较浅时,由于冲程过大,砸击溶洞顶板就可能出现溶洞坍塌,地表下陷,施工不慎便会发生掩埋钻头的情况。预防措施有:1)发现漏浆应及时提起钻头,向孔内补水注浆,保持水压力,采取相应措施,堵住漏浆;2)穿越溶洞时应改用小冲程钻进,防止击垮溶洞顶板,并准备好拖拉设施,系好滑车钢丝绳,做好钻机撤离准备。
【关键词】桥梁工程钻孔灌注桩施工技术
中图分类号:U445 文献标识码:A 文章编号:
一、桥梁工程中钻孔灌注桩施工技术的原理
钻孔灌注桩指的是利用快速的灌注大量混凝土把孔底的水和泥浆排开,把导管的出料口一次性包裹到混凝土的一定深度中,以隔离接下来灌注的混凝土以及孔内水和泥浆,接着把高流态混凝土连续不断的注入桩孔。钻孔灌注桩的过程中,在保证出料口与混凝土的深度距离适中的前提下,不间断的提高导管高度,有利于后续的混凝土通过出、入料口之间的高度差形成巨大的压强挤入之前的混凝土。
二、施工工艺流程
施工流程图见图1。
1、护筒制作与埋设
护筒采用厚为4 1Tinl钢板焊接成整节式钢护筒,护筒的直径比桩径大30 L-In,焊接牢固密实,保证不变形不漏水,每节护筒高度为2.0 m,整个桩基护筒长度埋设时顶部高出施工水位或地表1.0 m,采用直接开挖的方法埋设,四周用粘土夯实以防漏水。护筒长度和强度保证不塌孔,并隔离地面水和保护孔内泥浆水位以维护孔壁及对钻孔起导向作用。埋设前做好桩基测量工作,控制护筒平面位置偏差在5 cm以内,倾斜度偏差不大于1%。
2、钻孔
钻机钻进,冲击成孔,护壁泥浆自制,比重控制在1.3~1.5之间,钻孔泥浆由水、粘土和添加剂组成,选用优质膨润土造浆,设置制浆池、储浆池、沉淀池,并用循环槽连接。护筒内的泥浆顶面,始终高出筒外水位或地下水位至少l m以上,形成水头压力,保护孔壁免于坍塌。桩孔的钻进分班连续作业,中途不停止,派专人记录土层的变化,在土层变化处采取渣样,判断土层,记入记录表中钻渣情况栏,与地质剖面核对。钻孔中对孔深、孔径、孔
位、孔形和竖直度等经常进行检查。开始钻进时适当控制进尺,在护筒刃脚处,低挡慢速钻进,使刃脚处有坚硬的泥皮护壁。
3、清孔
当钻孔至设计标高后,报请监理工程师认可后,进行清孔工作。清孔采用淘渣法和换浆法清孔,淘出粒径大的钻渣减小泥浆稠度,再用换浆法清孔,以中速压入1:1~l:1.2比重较小的泥浆,把钻孔内比重较大的泥浆换出,使泥浆比重减少到规范要求。清孔时,保持钻孔内的水位高出地下水位或河流水位的1.5 m~2.0 m,以防止塌孔。在浇筑混凝土前,应用空压机风管对孔底进行扰动,以减少泥浆的沉淀物,孔底泥浆的沉淀量满足设计要求为止。
4、钢筋笼制备
根据设计图纸要求制备钢筋笼,在钢筋笼上部,根据钢筋笼长度,直径大小均匀设置吊环或固定杆,在钢筋笼主筋外侧,设置控制保护层厚度的砂浆垫块。
5、钢筋笼吊装与安放
在检查钻孔径、孔位、孔深均合格后,下探孔器检验有无缩颈,而后使用吊车安放钢筋笼。钢筋笼吊装过程中注意钢筋笼轴线一致,安装时在孔口上方安设钢筋笼固定架,使钢筋笼牢固定位,以防止钢筋笼被浮起。
6、灌注水下混凝土
(1)水下混凝土灌注采用导管法,导管平顺光滑,直径为33 cl-n,采用3 mm钢板卷焊成,由带有密封槽的法兰盘加胶垫连接而成,为防止导管漏水而出现断桩事故,在灌注水下混凝土前对导管进行水压和接头抗拉试验,保证导管不漏水。
(2)水下混凝土灌注连续进行,孔中水位保持稳定。导管底部距孔底距离控制在25cm――40cm之问,灌注混凝土时,导管上的漏斗内装足混凝土数量,一旦放下时能使混凝土压出管内之水并将导管埋入混凝土中1 m以上,随灌注随提升导管,提管速度不得过快或过慢,过快容易引起漏水,过慢容易将导管埋人混凝土内过多,提管困难。
(3)当灌注的混凝土顶面距钢筋骨架1 m左右时,降低混凝土的灌注速度,防止钢筋骨架上浮。当混凝土拌合物上升至骨架底口4 m以上时,提升导管,使其底口高于骨架底部2 m以上,而后恢复正常灌注速度。
(4)水下混凝土的灌注高度高出设计标高80 cnl,以便清除泥浆后保证桩顶的设计标高。
(5)混凝土灌完后将护筒吊出,清洗备用或转至下一桩孔。
7、截桩头及桩的检验
超灌混凝土采取人工清除法,在灌注混凝土基桩完成后3 h,人工挖除其多余部分,注意防止对桩基非清除部分损坏和扰动,对于每一完成的钻孔桩均采用超声波对有无断桩或夹层等质量问题进行检验。
三、质量控制及检测
公路桥梁桩基质量直接影响到上部结构的稳定与安全。除了规范要求以外,应强调以下几点:
1、对质量控制应以预防为主,在施工前做好充分的准备工作,制定相应的防范措施,并责任到人。
2、严把队伍进场关。采用一流的人才,先进的工艺,过硬的设备进场,为优良工程打下坚实的基础。
3、严把检测关。公路桥梁钻孔灌注桩无破损检测是确保施工质量的一个重要检测手段。对承担桩基检测任务的单位和个人进行资格审查,逐根桩做超声波检测。对处理后的缺陷桩做二次检测,以确保成桩质量及工程的安全性。
钻孔灌注桩技术是一种较好的桩基施工技术,对高层建筑、桥梁以及要求大吨位承载力的基础设施有着十分积极的意义,钻孔灌注桩是目前在普通跨径桥梁建设工程中最常用的基础形式之一,它具有适应性强、对邻近构筑物影响较小、抗震性强、无振动、所需的设备简单、操作方便等特点,钻孔灌注桩处理基础的技术被广泛采用,有着明显的经济效益和社会效益。
四、程监理与监理要点
1、钻孔灌注桩过程监理的基本要求
承包人应将准备采用的施工方法的全部细节,送请监理工程师批准,其中包括材料和全部设备的说明。任一钻孔工作开始前,都应得到监理工程师的书面批准。承包人应保存每根桩的全部施工记录,当需要时,记录应报送监理工程师作为检查之用。记录格式当由监理工程师统一发放时,应按监理工程师的要求填写记录。如监理工程师要求由承包人自行拟定记录格式时,记录格式应经监理工程师批准。
2、水下灌注混凝土的基本要求
(1)水泥强度等级不低于32.5 MPa。
(2)粗集料应为级配良好的卵石或碎石,最大粒径为40 mm。
(3)混凝土的合理砂率宜为40%~50%,坍落度宜为180~220 mm,水灰比宜为0.5―0.6。(4)缓凝外加剂的使用,必须经过监理工程师的认可。
(5)提倡尽量使用泵送混凝土。
3、钻孔检查及允许偏差
(1)钻孔过程中,应用孔规和其它仪器,对钻孔直径进行检查。孔规外径应不小于桩的设计直径,孔规的长度宜为直径的2~4倍。当钻孔深度达到设计要求,在清孔完毕、放置钢筋骨架之前,应对全长进行检查,并报请监理工程师复查。
(2)钻孔经检查发现有缺陷,例如中心线不符、超出垂直度、直径减小、椭圆截面等,承包人应就这些缺陷作出书面报告送监理工程师,并采取适当措施,予以改正。修补措施和费用,由承包人承担。
(3)钻孔应符合下列允许偏差:(1)平面位置:群桩不大于10 cm,单桩不大于5 cm。(2)钻孔直径:不小于桩图示直径。(3)倾斜率:直桩不大于1%,斜桩不超过图示斜率的2.5%。④深度:对于摩擦桩,不小于图示深度;对于柱桩,应比图示超深5 cm以上。
4、混凝土的质量检查和验收
(1)混凝土的质量检查和验收,应完全符合规定的要求。
(2)根据监理工程师指示,承包人应在监理工程师在场的情况下,采用无破损检验方法,对特大桥和大桥的每一钻孔桩及对有代表性的桩,对质量有怀疑的桩和因灌注故障处理过的桩作整体性检验。无破损检验所需预埋件,应按图纸所示或承包人自行设置。
(3)承包人应在工地配备能对全桩长钻取70 mm直径或较大芯样的设备和经过训练的工作人
员,也可以分包给经监理工程师认可的钻探队来承担钻取芯样的工作。
(4)如果监理工程师认为混凝土整体性检验不满意,或在施工中遇到的任何异常情况,说明桩的质量可能低于要求标准时,监理工程师可要求对桩顶部分或桩全长钻取芯样,以检验桩的混凝土灌注质量。钻芯检验应在监理工程师指导下进行。
(5)监理工程师除对桩平面位置用经纬仪复查外,其余根据灌注混凝土前的施工记录,进行复查,当对全部检查及试验结果认为满意时,即对每桩作出书面批准。
5、缺陷桩
(1)如果桩不符合规定要求,或在施工中遇到异常情况,使监理工程师有理由认为桩的质量低劣,应采取经监理工程师认可的补救措施或予以废弃。
(2)废弃的桩,应由一根或多根另增加的桩代替,增加桩的数量、位置以及因增加桩而引起的基础尺寸改变,应由承包人提出,经监理工程师批准。
【参考文献】
[1]陈勇章;吴宁波桥梁钻孔灌注桩施工质量控制方法[期刊论文]-山西建筑 2008(02)
[2]彭淑娟桥梁钻孔灌注桩施工技术和质量控制问题探析[期刊论文]-科技传播 2010(08)
关键词:桥梁桩基;施工技术;市政工程;应用
Abstract: Combined with the author’s practical work experience, this paper analyzes the common construction technology in the municipal bridge engineering pile foundation construction, and puts forward the corresponding measures, for your reference.
Key words: bridge pile; construction technology; municipal engineering; application
中图分类号:[TU997] 文献标识码:A 文章编号:2095-2104
市政工程中桥梁桩基的施工技术在桥梁的修建过程中占据极为重要的位置,如何改进市政桥梁桩基的施工是如今桥梁事业中的热门话题。论文首先分析了当前市政工程中桥梁桩基常见的施工技术,并分析了施工过程中存在的问题,最后提出了应对措施。随着我国公路建设规模的进一步扩大,市政桥梁取得了前所未有的发展,其施工技术也有较大的提高,其中桩基施工尤为明显,如何保证市政桥梁桩基的质量控制至关重要。旨在对类似工程提供借鉴。
1.桥梁桩基常见的施工技术
1.1 钻孔灌注桩施工
钻孔灌注桩施工方法有反循环钻成孔法,正循环钻成孔法和潜水钻成孔灌注法。岩溶区的桥梁桩基多采用钻孔灌注桩施工,且以反循环钻进成孔较为常见,下面主要说明反循环钻成孔施工方法。
施工注意事项:a.规划布置施工现场时,应首先考虑冲洗液循环、排水、清渣系统的安设,以保证反循作业时,冲洗液循环通畅,污水排放彻底,钻渣清除顺利。b.冲冼液净化清水钻进时,应清除沉淀池内钻渣,且沉淀池应交替使用:并及时清除沉渣。泥浆钻进时,宜使用多级振动筛和旋流除砂器或其它除渣装置进行机械除砂清渣。振动筛主要清除粒径较大的钻渣,筛板网)规格可根据钻渣粒径大小分级确定。并应及时清除循环池沉渣。c.钻头吸水断面应开敞、规整,减小流阻,以防砖块、砾石等堆挤堵塞;钻头体吸口端距钻头底端高度不宜大于250mm;钻头体吸水口直径宜略小于钻杆内径。在填土层和卵砾层中钻进时,碎砖、填石或卵砾石的尺寸不得大于钻杆内径的4/5,否则易堵塞钻头水口或管路,影响正常循环。
1.2 冲钻成孔桩施工
在岩溶地层中钻进应注意下列事项:a.冲击钻头操作要平稳,尽可能少碰撞孔壁;b.选用圆形钻头钻进,冲程宜小不宜大,加大钻头重量,悬距不宜过大;c.遇裂隙漏失时,可投入粘土,冲击数次后,再边投粘土边冲击,直至穿过裂隙;d.遇溶洞时,应减小冲程和悬距,慢慢穿过,必要时可边冲边向孔内投放小片石或碎石,以冲挤到溶洞充填物中作骨架,稳定充填物;e.遇无充填物的小溶洞时,如果施工需要,可投入粘土加石块,形成人造孔壁。
1.3 人工挖孔桩施工
人工挖孔桩是指采用人工挖掘的方法成孔,然后安装钢筋骨架,浇筑混凝土成为支承上部结构的桩。人工挖孔桩在桥梁桩基中有广泛应用,其突出的优点主要有:环境适应能力强,不象钻孔灌注桩基础对场地要求严格,易于检测,施工设备简单,无振动,噪音小;工作效率高。
1.3.1 施工工艺:
人工挖孔桩的基本施工工艺为:平整场地施放中线埋设护筒安设提升设备布置出渣道路布设通风照明设备人工掘进护壁检验成孔质量安设钢筋骨架浇筑桩身混凝土。土质较好,深度较浅的情况下,可采用孔口护筒法,护筒略高于地面,以保护孔口不致坍塌外,还可防止地表水、地面杂物滑落孔中。
1.3.2 施工注意事项:
安全措施:施工场地内的一切电源、电路的安装和拆除必须由持证电工操作,电器必须严格接地、接零和使用漏电保护器;防止有毒气体危害人员安全;要采取措施防止孔口杂物落下伤人,如加高孔口护壁、设置孔动盖板等。
挖孔注意事项:开挖前,应从桩中心位置向桩四周引出四个桩心控制点,用牢固的木桩标定。当一节桩孔挖好安装护壁模板时,必须用桩心点来校正模板位置,并应设专人严格校核中心位置及护壁厚度。修筑孔圈护壁应符合施工规范规定。多桩孔同时成孔,应采取间隔挖孔方法,以避免相互影响和防止土体滑移。遇到流动性淤泥、流砂或塌孔时,可按下列方法进行处理。应清除护壁污泥、孔底残渣、浮土、杂物和积水,并通知建设单位、设计单位及质检监)部门对孔底形状、尺寸、土质、岩性、入岩深度等进行检验。
钻孔灌注桩施工:确保孔壁任何部位的静水压力在0.02MPa以上,护筒内的水位要高出自然地下水位2m以上。钻进时保持孔内的泥浆流速比较缓慢。保持适当的钻进速度。清水钻进时,应清除沉淀池内钻渣,且沉淀池应交替使用:并及时清除沉渣。泥浆钻进时,宜使用多级振动筛和旋流除砂器或其它除渣装置进行机械除砂清渣。钻进时应认真仔细观察进尺和砂石泵排水出渣的情况;排量减少或出水中含钻渣量较多时,应控制钻进速度,防止因循环液比重太大而中断反循环。
2.市政桥梁桩基施工中常遇问题及对策
2.1 坍孔
钢护筒过短,没有穿透砂砾和卵石层落在不透水层上,当冲击到溶洞后,突然漏浆造成水头高度急剧下降,砂砾和卵石层失去稳定,形成漏斗状的坍孔。坍孔的处理办法:当成孔深度不大时,可全孔回填粘土和片石,在暂停一段时间后,再深埋钢护筒至不透水层方可重新钻孔;当成孔深度较大时,可将钢护筒一直座落在坍孔的喇叭口下缘的不透水层上,护筒周围回填干粘土,挤实后,再重新钻孔。坍孔后,由于回填土的密实度低于原来土体的密实度,致使桩周摩阻降低,对于摩擦桩应适当增加桩长以满足设计要求。
2.2 漏浆
漏浆是岩溶地层钻孔桩施工常见故障之一,主要是由于岩溶裂隙透水、桩孔与溶洞突然贯通,或钢护筒底部漏浆等原因所造成的。其预防措施有:a.穿透溶洞时,应密切注意护筒内泥浆面的变化,一旦泥浆面下降漏浆,应立即提出钻头,向孔内补充泥浆或注水,保持住孔内水头压力并投入粘土和片石混合物;b.当岩溶裂隙较大,因透水性强而发生漏浆时,应采取加大泥浆比重,改善泥浆稠度和控制钻进速度等措施进行处理;c.当钻头击穿顶板进入溶洞时,若能保持桩孔内水压力,可向桩孔内抛填封堵漏浆的混合料,经小冲程反复冲砸后,形成新的造孔壁;d.当钢护筒底部漏浆后,可继续下沉钢护筒,并用粘土封闭护筒周围缝隙,防止地表水继续渗入,然后向孔内填掷粘土块和碎石,填筑高度以高出钢护筒底1m为宜,最后用小冲程反复冲砸,达到加固钢护筒底部孔壁与堵漏的目的。
2.3卡钻
使用冲击钻钻孔时,由于钻头的抖动往往会有冲破孔壁,致使孔壁不圆,或形成梅花孔现象;此外,由于钻头磨损未及时补焊,钻孔直径逐渐变小,新钻头或补焊后钻头直径过大,以及在施钻过程中,由于冲程过大,突然击穿溶洞顶板,使钻头旋转不能提钻等均可导致卡钻。预防措施有:a.及时更换或补焊钻头,并向桩孔中回填片石,在钻进面先用小冲程钻进,然后逐渐加大到正常冲程,转入正常钻孔;b.在溶洞顶板施钻时应先用小冲程开孔,并注意旋转钻头,溶洞开口后,要及时抛填片石和粘土块填筑,逐渐进入正常钻孔。
2.4埋钻
埋钻是钻孔中常见的而不易处理的故障,主要是由于孔壁塌陷造成的。在岩溶地层钻孔,钻孔穿越的溶洞顶板较薄、埋深较浅时,由于冲程过大,砸击溶洞顶板就可能出现溶洞坍塌,地表下陷,施工不慎便会发生掩埋钻头的情况。预防措施有:a.发现漏浆应及时提起钻头,向孔内补水注浆,保持水压力,采取相应措施,堵住漏浆;b.穿越溶洞时应改用小冲程钻进,防止击垮溶洞顶板,并准备好拖拉设施,系好滑车钢丝绳,做好钻机撤离准备。
3.结语
总之,论文对市政桥梁桩基施工技术及多种常遇问题的处治进行了探讨,并针对某些特殊情况,提出了若干既能解决工程实际问题,又较经济合理的桥梁桩基的处治方法,可供类似工程参考。
参考文献:
[1] 申明文. 特殊桥墩桩基托换的设计研究[J]. 黑龙江科技信息, 2007,(15) .
[2] 张恒. 浅谈桥梁桩基施工中的挖孔灌注桩技术[J]. 科技信息, 2010,(07) .
【关键词】岩溶地质,桥梁,施工处理
中图分类号:K928文献标识码: A
一、前言
随着施工技术的不断发展,对施工公司的施工技能需求也越来越高,在桥梁施工中就要求施工公司必须加强对桥梁基础的施工的研讨,并努力提高施工技能水平,运用岩溶地质桥梁基础的施工处理技能,为工程质量提供有力的保障。
二、岩溶发育区桥梁基础地质勘探
溶洞问题的存在本身就有三大难点期待解决:溶洞的孔壁情况以及大小、位置不清等会对冲击钻头运行情况造成隐患,如卡钻、掉钻等;溶洞的连通情况无法准确了解,这会造成孔内泥浆急剧下沉,钻孔过程中的内外水头失去平衡,有可能造成孔壁坍塌事故的发生;溶洞的走向不明,加上施工超前钻只能在桩位以外进行地质层的揭示,从某种意义上来说,勘探资料无法提供准确的地质分布状况,正是这种模糊的参考资料,造成施工中极大的盲目性。
传统的地质钻探方法在非灰岩地区、岩溶不发育地区,因地质匀质性较好,作为判明地基承载力,地质分层情况的方法是十分有效的、可行的;但是,在岩溶发育地区,该方法却存在一定的局限性,地质钻孔取样所提示的地质条件并不能完全反映桩位处岩溶、裂隙的发育状况。因此,在初勘阶段,地质部门就应采用钻探与物探相结合,物探的优点是效率高、成本低、仪器和工具比较轻便、探测的范围比较广而全。虽然物探较难得出肯定的结论,但通过物探,对整个场地的地质有了较全面的了解,初步探明地质异常区,再与钻探相结合,对指导地质判断,合理布置钻孔、减少钻探工作量等方面能起到良好的作用。由于岩溶发育规律性不强,加上钻探本身也存在较大的局限性,初勘阶段的工作重点应放在探明岩溶发育强度及分布规律上,而不要过多地考虑桥梁桩基的具置。建议在岩溶发育地区,应根据桥梁跨径、岩层分布等情况选择合适的物探方法进行补充勘探,以做到经济、合理、安全、可靠地探明桩位处的地质,确保工程安全。
桩基施工前,对桩基穿过石灰岩地层的溶洞分布情况,特别是每根桩基深度范围内溶洞分层高程、填充体、暗河水流情况的地质资料勘探清楚,尽可能做到每根桩基1孔或多孔钻探;若对大直径桩岩溶情况难以判断,每桩须钻2个或3个地质孔,探明设计桩位与溶洞的关系,如溶洞分布面积大、层数多竖向溶沟,为减少施工难度和投资,可加大桥梁跨度,减少桩基工程。由该桥的勘探实践证明,由于桩基直径远大于地质勘探孔直径,个别未进行物探,仅按逐桩钻孔勘探桥梁的溶洞桩基,并不能完全揭示岩溶发育与分布规律,对于直径115m以上的桩基,必要时可用一桩三孔查明溶洞分布情况,并在桩基孔施工中,基岩面露出后,在其四周布孔,准确查明桩基直径范围内一定深度的岩溶发育情况。
三、岩溶地质桥梁基础施工的主要技术难点的处理
1、砂层的钻孔处理
对砂层或软弱地层,采用钢护筒支护法进行施工处理。钢护筒应比钻孔桩设计桩径大20~40cm,壁厚8-10mm,随钻孔渐次下至砂层,并穿过砂层至少1.5米以上,有溶洞的桩位,钢护筒沉至风化岩层顶面上。通过钢护筒的支护作用,从而避免因溶洞漏浆、孔内水位骤跌造成砂层溜坍。钢护筒的沉入施工可利用钻机进行,在钻机的钻杆上附加压架,利用钻机的钻进压力和钻杆、钻头的重量,使钢护筒随钻头的钻进而下沉。
2、无地下水流溶洞的钻孔处理
在钻孔进入溶洞区时,可从孔内泥浆的变化来判断溶洞是否存在地下水流。如孔内泥浆突然下沉,反复加浆能保持孔内泥浆和水位稳定,说明此处溶洞没有地下水流。如孔内泥浆无法灌满,且泥浆稠度不断变化,说明此处溶洞有地下水流。对无地下水流的溶洞,采用抛填片石法进行施工处理。当钻至离溶洞顶部附近时,冲击钻由高冲程施工转向低冲程施工,逐渐将洞顶击穿。一旦发现泥浆面下降,应迅速补水,然后根据溶洞的大小按1:1的比例回填粘土和片石,仍采用小冲程轻砸,让粘土和片石充分挤入溶洞内壁。这样反复抛填片石冲挤,使片石往桩孔四周的溶洞区内排挤,直至桩孔外溶洞区内挤满片石。遇到较大的溶洞,抛填片石时可适当掺入适量的碎石土,以增强溶洞区内桩孔四周挤填片石的密实度,同时控制好泥浆的比重,使抛填片石孔壁四周形成泥浆护壁膜,利于水下混凝土的灌注施工。
3、有地下水流溶洞的施工处理
有地下水流的溶洞施工处理,如出现的溶洞体积较小,地下水流较缓,孔内水位比较稳定,则仍可采用抛填片石进行施工,且抛填时可掺入适量的碎石土及絮状物,仍至整袋水泥,以增强溶洞区内桩孔四周挤填片石的密实度和强度,减小地下水流速度,阻隔地下水流。
三、岩溶地质桥梁基础的施工中常见的故障
1、卡钻
如钻进过程中被卡钻,可采用以下方法解决。一是水下割护简底口挡住钻头部分,二是将钢护简上拔或顶起一定高度,腾出空间,将钻头拉出。如是因为护简底变形而引起的卡钻,可抛填片石反复冲砸,将变形部位挤出,或水下切割变形部位,将钻头斜拉上来。41812斜孔、弯孔产生斜孔、弯孔的原因有三:是斜面开孔通过溶洞时,未按正确的施工方法,如抛填粘土不及时,溶洞的位置测量不准确,以至钻头沿着软的部位下滑,造成斜孔;出现没有预见的溶洞;隔层相向的探头石,在钻进时相互扩孔,使钻成的成竖向的“S”形。纠正斜孔、弯孔的方法:回填片石、粘土重钻,反复数次;灌注水下素砼至弯曲部分以上的一定高度,待强度合格后重新施钻。
2、清孔漏浆
由于覆盖层和溶洞之间相互串通,在地下水的作用下产生动压力,导致溶洞内钻孔所形成的人工造壁坍塌,清孔时泥浆流失,其处理方法如下:探明泥浆流失的孔洞高程,在初步清基的基础上,在钢筋笼上焊接钢护简,钢护简上下口扩成喇叭形,在其上设止水带,当钢筋笼带着堵漏护简初步就位后,进行正循环泥浆清孔。如孔弯斜严重,钢筋骨架插不下去,此时可接高钢护简,尽力振下,然后灌注水下素混凝土至洞底,待达到规定的强度后,再装上钻机重新施钻清孔。
四、岩溶地质桥梁基础的施工处理
1、加强型泥浆造壁法
对一般形小洞应侧重于加强造壁护壁功能,采用加强型泥浆护壁的方法。在一般地层进行钻孔桩施工,泥浆护壁的效果好坏是成孔的关键。但在岩溶地区除在施工中加强泥浆护壁外,还存在一个通过溶洞的造壁问题。这是因为溶洞内填充物种类多且性质复杂,多为塑性或流塑性。因此,在配制优质泥浆护壁的基础上,对不同溶洞内土的不同性质,按一定的比例分别加入烧碱、水泥、木屑、草袋、片(碎)石等混合材料。这些加入的材料经钻头的冲击捣动作用,将挤入溶洞周边和岩溶裂缝中,这就既可以达到溶洞孔壁封闭环的形成,又能增强泥浆护壁的效果。
2、不分散混凝土水下封闭法
在施钻过程中遇到洞隙洞槽或深度3~4m空洞的溶洞时,采用其他方法不能奏效可改用不分散混凝上水下封闭。此方法虽然成本较高,但操作简单。掺用VWB一2型絮凝剂配制的不分散混凝上有较好的流动性、粘稠性、水下耐冲刷而不分散的性能。因此具有遇水不离析、水泥不流失的特点,可在水中直接下落和浇注,减少导管法作业程序,操作十分方便。施工中就是利用它的粘稠性和遇水不离析的特点,提高溶洞封闭的效果。
3、传递能量法
主要用于解决岩溶钻孔桩施工中的斜面开孔的难题。由于岩面倾斜,岩质软硬不均,造成钻头刃脚受力偏心,以致产生偏孔、斜孔、弯孔故障。岩面倾斜判断:一是根据设计提供的地质钻探剖面图;二是在施钻过程中通过观察钻绳的摆动和听冲击声音的变化来判断。通过上述判断钻进接近顶板进入斜面时,应采用传递能量法作业。
在孔内回填片石和粘土块1.55m左右,同时调整钻机冲程于0.6m左右,然后继续冲孔,混合填料经反复冲砸在孔内形成高出顶板处有一个较坚硬的混合柱体,具有足够传递冲击能,达到破碎斜面之目的。同时形成坚实、竖直、圆顺的过渡孔口,为以下的钻孔作业起到良好的导向作用。当斜面倾斜严重或桩位于溶洞边缘时,在钻进中钻头偏向软土一侧,用传递能量法无法解决偏孔或弯孔的问题。遇到这种情况经检测发现偏移量不大,应继续在孔内抛片(碎)石和粘土块,将弯孔或偏孔修正。如偏移量过大可将弯孔或偏孔部分填充不分散混凝土至偏移起点位以上0.5m处,3天后重钻。
4、缓冲法
这个方法是当接近于穿越顶板进入有填充物的溶洞前使用。在施钻过程中由于施工不当,在穿越顶板厚度时经常发生卡钻头,或者由于严重失浆,孔内失去压力平衡,引起塌孔埋钻头等现象。当钻进接近穿越顶板进入溶洞前,在顶板已成孔段内回填混合材料Im左右。同时变为小冲程,先放小钻头冲击,然后再用标准钻头扩孔成桩。这个办法效果明显,能起到缓冲作用,大大地减少了因一锤击穿顶板,造成卡钻和因失浆过急造成埋钻的现象发生。有利于施钻的顺利进行。
5、填充压实法
当钻进进入空洞溶洞且空洞范围不大(从失浆多少和快慢的情况判断)采用填充压实的方法。
填充压实法是沿袭在软土地段或在土洞、岩孔地层中进行地基处理的一种常用办法。其原理是利用土体自重压实。可采用两种方法:1)、沙石土填料填至空洞口以上Im左右高度时,用钻具下落慢冲程冲砸,这个工艺过程往返重复,直至钻具下落冲砸声音由弱变强,或进尺很小时为止。2)、接高钢护筒在护筒内加满泥浆,增加泥水压力。同时在护筒顶加上振动锤振沉护筒,于护筒侧顶边开孔处边振动边加泥浆,边投放混合材料。振动直至保持护筒内水头为止。待其沉压3~5天后,再恢复继续施钻。
6、钢护筒跟进法
在正常钻孔桩施工中,护筒起着定位、导向、保护孔口和维持孔内水头压力的重要作用。如果岩溶地层的地质情况极为复杂,溶沟、溶洞、溶槽相互连接串通,填充物多为软塑、流塑和无填充的空洞。钻孔桩施工中会出现泥浆急剧流失造成塌孔埋钻事故。在灌注水下混凝土过程中,会出现混凝土流失造成拔球后埋管深度不足,造成断桩或灌注水下混凝土过程中流塑物质挤入孔内造成混凝土夹层。因此,要保证深水岩溶地基钻孔桩施工正常进行,采用钢护筒跟进法是一种行之有效的可靠施工方法。但护筒跟进施工工序多,配合设备多,进度慢成本高。因此这种方法适合于深水桩从穿越串珠状溶洞或溶洞大而空的情况使用。
钢护筒跟进是在施钻过程中将钢护筒用震动打桩锤逐步下沉到需要保护孔壁的地层或岩石上。可用单程护筒跟进或双层护筒跟进。单跟或者双跟和跟进的深度应根据设计提供的孔位地质钻探资料初步选定。单跟和双跟所需的钻头大小和护筒大小不同,单跟较双跟简单。确定为单跟的孔位因各种原因造成不能成孔后改为双跟更为复杂,因此在选定时要特别注意。
对串珠状溶洞其洞内填充物为软塑或卵石土且溶洞不大可采用单护筒跟进成孔。对填充物为流塑且溶洞范围大或者溶洞为空洞状的最好采用内外双护筒跟进成孔。单跟或者双跟,不一定要跟至桩底设计标高。在桩底以上一段长度内可根据地质的具体情况用以上几个方法综合使用,也能达到成孔之日的,这样可加快速度,降低成本。
五、结束语
综上所述,加强对岩溶地质桥梁基础的施工处理的剖析,能够对岩溶地质桥梁基础的施工进行把握,进而能够提出一些出现问题防备的对策,如此方可在实践的施工中对桥梁基础进行掌控,提高施工质量。
参考文献
[1]徐进前,叶慧石.灰岩岩溶地区桥梁桩基设计与施工[J].中南公路工程,2001
关键词:桥梁;桩基加固;钻孔灌注桩;
中图分类号:K928.78 文献标识码:A 文章编号:
近年来,随着我国经济的发展和科技的进步,公路运输速度和运输量都在不断增加,对我国桥梁工程钻孔灌注桩基础承载能力的要求越来越高,为了满足设计要求的承载力,桩基承载层一般都选择相对完整的岩石层,桩长和桩径往往设计的大于基础部分,这种工程方式和方法使工程成本增高,在同一时间施工难度大。为解决工程设计和建设中的问题,经过多年的探索和实践,总结出了一套钻孔灌注桩后压浆桩的地基加固方法,大大缩短桩长,并取得了良好的经济效果。
一、钻孔灌注桩基础后压浆的应用现状
某高速公路拥有着较多的桥梁,尤其是在其中一段,桥梁更是尤为密集,在施工设计中是通过采用采用准1.5m钻孔灌注桩群桩基础,某中桥采用准1.2m钻孔灌注桩群桩基础,由于桩基的持力层为砂泥软石土层,且土粒与软石为轻微胶结,为提高桩基的承载能力,对钻孔灌注桩采用桩底后压浆进行加固处理。
1加固机理
1.1改善持力层条件、提高桩的承载力。钻孔灌注桩成孔过程中,土体扰动、桩底压载和桩泥皮对桩基承载力产生严重的消极影响。为改善和提高桩承载力,桩底注浆在高压力,使浆料在镇流器周围桩土压裂,渗氮,填筑,压实,固结效应的桩端持力层在一定范围内的原始松散的砾石,土壤颗粒和胶结成一个高强度组合,以提高承载层的物理和力学性能,恢复和提高承载土壤层强度。
1.2提高桩侧摩阻力。钻孔灌注桩与土之间的差距下桩侧摩阻力;桩挡泥桩和桩周围的土体组合,降低了摩擦系数,降低了桩侧摩阻力。桩底高压注浆,浆液沿桩土界面上,通过渗透扩散,填料,水泥综合影响桩土置换和填补空白,在桩形成静脉结合,使桩侧摩阻力大大提高;同时浆水平入渗到桩侧土也起着越来越多的直径桩效应,从而提高了地层应力状态与荷载传递特性。
2压浆参数的设定
灌浆参数主要包括水灰比,注浆压力、注浆压力终止。在桩基础施工中,应根据以往的工程经验,预设参数,然后根据参数设置,测桩,桩测试完成,达到设计强度桩,静载试验,最终测试参数。
2.1水灰比应根据土的饱和度、渗透性确定。对于饱和土,水灰比宜为0.45~0.65;对于非饱和土,水灰比宜为0.7~0.9(松散碎石土、砂砾宜为0.5~0.6);低水灰比水泥浆宜参入减水剂。注浆少,压力大,可调大水灰比。
2.2压浆总量与持力层的孔隙率以及桩间距有关,在砂泥软石土层软石含量为50%~70%,桩间距为4~5m的条件下,压浆量一般为115~210t。
二、后压浆施工工艺
1施工准备。
1.1材料准备。
(1)水泥宜采用硅酸盐水泥或者普通硅酸盐水泥,按规定批次进行抽检和报检。
(2)水泥浆配合比设计及试验。严格按照规范要求,进行水泥净浆配合比设计,确定理论配合比,并进行相关的检验。泌水率最大不得超过3%,拌合后3h的泌水率宜控制在2%,24h后泌水应全部被浆吸收。水泥浆液从拌制到使用的最长时间,应通过试验来确定,一般不得超过2~3h。
(3)压浆管和压浆阀。压浆管采用内径为5cm的白铁管,超声波检测管可兼使用。压浆阀应能承受1MPa以上的净水压力,压浆阀外部保护层应能抵抗砂石等硬物的刮撞面不致使压浆阀受损,且具备逆止功能。
1.2设备准备。
(1)压浆的机械设备主要有高压清洗机、注浆泵(额定泵压应大于设计最大压力的1.5倍)、压力表、水泥搅拌机、储浆筒(容积不小于0.5m3,顶口加盖滤网)、水泵、安全阀门、电焊机、气割设备等。
(2)压力表必须经过有资质的计量单位检验校核,量程不小于压浆设计最大压力的1.3倍,一般为10~15MPa。
2施工要点。
2.1压浆管的布置:每一个需要实现桩底压力注浆灌注桩在施工设置中都是采用3根一体的设计方式,在检测中是采用超声波检测管进行,长度必须满足要求,灌注桩,桩底延长从低端高端的35cm,高桩(或面)50cm,对称布局在钢筋笼,管与管之间采用螺纹连接。注浆管与钢筋笼的绑扎或使用“你”形钢板焊接固定,应该是统一的,坚定的。桩端注浆管固定在钢筋箍内,设置在主杆,每个带箍具有一固定点;侧注浆管固定在螺旋箍筋外侧,按固定间隔1.5。管端部分安装单向阀,单向阀安装防水胶带裹紧密封,要坚强,并满足正常压力注浆压力可以打开。在钢筋笼吊装的实施过程中必须重视注浆管保护,钢筋笼不得扭曲,从而避免了注浆管螺纹连接松动,单向阀部分应该保护钢筋混凝土块,无摩擦孔壁以避免灌浆孔堵塞,保证该管道流。
2.2压水试验:成桩3天后先用压浆泵从1#压浆管内压入清水,冲洗孔底泥浆,直至2#、3#压浆管冒出清水为止。压水试验不仅可以疏通压浆通道,而且可以根据压水试验结果对压浆的有关参数做出相应调整。
2.3压浆施工顺序:压浆时最好采用整个承台群桩一次性压浆,压浆先施工周圈桩再施工中间桩,压浆时采用2根桩循环压浆,即先压第1根桩的A管,压浆量约占总量的70%,压完后再压另1根桩的A管,然后依次为第1根桩的B管和第2根桩的B管,这样就能保证同一根桩各压浆管压浆时间间隔30~60分钟以上,给水泥浆一个在土体中扩散的时间。
2.4压浆施工:钻孔灌注桩成型14天,混凝土强度达到80%后,进行超声波检测,而后进行桩底压浆。将配制好的水泥浆液经压浆泵加压输入到压浆管内,高压浆液通过管底的单向阀门进入桩底的土中。
3管理要点。
(1)当压浆压力长时间低于正常值或地面出现冒浆或周围桩孔串浆,应改为间歇压浆,间歇时间应为30~60分钟,或者调低浆液水灰比。
(2)若遇压力达到10MPa以上仍然打不开压浆阀,说明压浆阀部位已经损坏,不要强行增加压力,可在另一根管中补足压浆数量。
(3)压浆作业必须连续进行,若因故中断,应按以下原则进行处理:尽可能缩短中断时间,尽快恢复压浆作业;若中断时间超过30分钟时,应立即冲洗设备和管路,以防浆液固化。恢复压浆后,应先用大水灰比浆液压浆,当管路畅通后,再恢复到正常的水灰比。
4质量检验。
后压浆完工后,应提供水泥、水和外加剂的材质检验报告,压力表检定证书、试压浆记录、设计工艺参数、后压浆施工记录、特殊情况处理记录等资料。桩底密实度、桩底浆液均匀性、桩底浆液有效深度在现场进行实测,每处检测不少于2根桩,每根桩须一个钻芯取样,确保压浆质量。
三、结语
实践证明,钻孔灌注桩桩底后压浆具有缩短桩长,缩小桩径,提高桩基承载力,提高施工进度和降低工程造价的优点,所以,在具备条件的工程中推广后压浆施工工艺有着重要的意义和广阔的前景。
参考文献:
[1]薛秋生,沈龙运,聂义军. 后压浆钻孔灌注桩施工技术分析[A]. 中国铁道学会标准计量委员会、《铁道技术监督》编辑部.中国铁道学会第三届标准计量委员会2008年学术交流报告会论文集[C].中国铁道学会标准计量委员会、《铁道技术监督》编辑部:,2008:5.
[2]龚维明,戴国亮,张浩文. 桩端后压浆技术在特大桥梁桩基中的试验与研究[J]. 东南大学学报(自然科学版),2007,06:1066-1070.
[3]程晔,龚维明,张喜刚,戴国亮. 超长大直径钻孔灌注桩桩端后压浆试验研究[J]. 岩石力学与工程学报,2010,v.29;No.235S2:3885-3892.
【关键词】 旧桥梁、加固设计、改进方法。
现役混凝土桥梁的损伤形式表现多样,例如钢筋锈蚀、混凝土结构损坏开裂、沉降变形、支座脱空等,这些损伤的出现,直接体现在结构裂缝的进一步发展和应变挠度的不断加大。容易造成桥梁结构整体安全度下降和结构承载力不能满足受力要求,引起这些现象的原因有多方面,需要对桥梁损伤结构进行详细的研究及分析评价。
1、概述
桥梁加固改造技术是一项重要复杂的工作,需要灵活运用桥梁专业知识,并且根据桥梁病害情况,将相关理论知识与病害进行实际结合,还要考虑其他方面所涉及到的问题。旧桥加固设计是一门综合学科,对于旧桥加固的施工工艺、加固方案和加固设计等,其复杂程度大于新桥的建设。
随着使用年限的增加,旧桥加固趋势变大,桥梁加固维修的目的主要是为了使桥梁承载力得以恢复或提高,改善原有桥梁结构的受力性能,满足其正常的通行能力,提高桥梁的安全性能。由于桥梁加固技术进一步提高,加固方法日趋成熟,一些新型加固材料和工艺也随之出现,并且经常用于一些旧桥加固的工程实践。以下就主要加固方法做简要评述。
2、旧桥加固方法
据不完全统计,桥梁常用加固方法根据不同分类有很多种,本文主要根据桥梁的结构类型对加固方法简要探讨。
(l)桥面板的加固方法
对桥梁上部结构混凝土桥面板而言,如果桥面出现碎裂、破损、孔洞等病害,需要进行局部范围的补强,先将表面破坏的地方凿除,然后浇筑新的混凝土。若混凝土桥面板表面出现严重的裂缝、剥落等现象时,旧的桥面板已不符合要求,需要铺设新面层。这样,桥面铺装层的加固不仅能增加桥面板的横向联系和整体性,还能提高桥梁整体的承载力。
(2)主梁的加固补强方法
①增大截面法。增大混凝土截面加固技术是在原结构基础上再浇筑一定厚度的钢筋混凝土,这是对钢筋混凝土桥加固的一种常用的改造技术。有两种常用方式,一是对桥面板进行加厚,二是增大主梁肋的宽度和高度。在桥梁结构下缘加设主筋,可以很好提高结构的承载力,此种方法适用于有梁肋的桥梁,尤其对小跨径的T梁桥更为适用。
②粘帖碳纤维。粘贴碳纤维加固技术是一种新型的桥梁加固改造技术。碳纤维材料抗拉强度极高,粘结剂采用环氧树脂,粘结剂作为碳纤维和加固构造物之间的中介,使其成很好的整体,碳纤维片与结构共同受力,很好地提高了结构的刚度、强度、抗裂性和延性,还可限制裂缝的进一步发展,提高了结构的抗剪和抗拉能力。碳纤维加固法对于钢筋表面锈蚀严重的桥梁,加固效果明显,对混凝土板桥和梁桥的抗弯抗剪加固非常适用。
③粘帖钢板加固法。粘帖钢板法是采用粘结剂或锚栓,在梁或板的主要部位,将钢板粘帖在结构受拉、压、剪的部位,使钢板与结构形成有效整体,共同承受荷载的作用。将钢板粘帖在桥梁结构的的受拉区,可以提高结构的正截面承载力;将钢板粘帖在桥梁结构的侧面,可以提高结构的斜截面承载力。粘帖钢板可以提高结构刚度和抗裂度,增强桥梁结构的抗弯及抗剪承载力。由于粘帖钢板加固法的施工工艺复杂,需要专业队伍。
④体外预应力法。相对被动加固法而言,体外预应力加固法是一种主动的加固方法。将预应力筋设置在混凝土构件截面之外的一种技术。由于其独特的优点,在自重不大的情况下,可以改善结构的承载力,对于桥梁上部结构的应力和变形更为明显。虽然体外预应力加固法具有一定的优越性,但是加固成本较高,施工工艺比较复杂,对大型桥梁的加固维修更为实用,比如大跨径连续刚构桥的加固。
⑤改变结构体系加固法。改变结构体系加固法,是指进行技术改造或增设附加的加固构件,是桥梁结构的受力体系和受力状况发生变化,可以有效减小桥梁构件的应力应变,有效改善结构受力性能,提高桥梁结构的承载能力。改变结构体系,也可以通过增设支点、柱、托架或托梁拔柱的方式,增设支点可以很好地提高桥梁结构的承载力,减小竖向挠度,限制裂缝的发展,也可以减小跨度,降低计算弯矩,但会缩小使用空间。对于托梁拔柱,是在上部结构尽量不动的情况下,对长柱进行拆除和更换的一种方法。
⑥锚喷混凝土加固法。采用锚喷工具,将混凝土组合材料,高压喷射到锚固有钢筋网的构件表面,形成新的钢筋混凝土层,对原有混凝土表面加以补强,以提高桥梁结构的承载力。
⑦更换构件法。对一些不能修复的构件,有严重缺陷的桥梁构件,用新的构件加以替换。例如对于桥梁支座经过一定年限后,不能满足使用要求,可以将支座更换;对于钢架拱桥的桥面板,当其破坏不能修复时,考虑其结构形式也可以更换。
除上述常用加固方法外,还有外包钢板法,即在构件的两角或四角外包型钢的加固方法,此办法优点是能有效地提高结构的承载力,对净空高度的要求不大,缺点是钢板用量较大,成本较高。增设辅助构件法,为改善原有桥梁结构的受力情况,在原有桥梁结构上增设新的受力构件,以满足结构受力的要求,如增设主梁、横隔梁或支点等。塞缝灌浆技术,即对桥梁表面裂缝的处理,利用水泥、水泥砂浆、环氧树脂等材料对裂缝进行补强,此方法被广泛采用,效果良好。
(3)墩台与基础的加固方法
①扩大基础加固法。扩大基础加固法就是增大桥梁基础底面积的加固方法,当地基土质结构比较坚硬时,如果桥梁基础出现不均匀的沉降,可以采用此法加固;当桥梁基础底部地基的承载力不能满足要求时,可以利用桩基,在基础底部打入部分桩,以提高地基的承载能力。扩大基础加固适用于基础承载力不足或埋置太浅,桥梁结构墩台为混凝土刚性实体基础或砖石的情况。对于扩大基础的施工工艺,注意的是要保证新旧基础混凝土的整体连接性,缺点是加固效果不易控制,加固费用比较高。
②增补桩基加固法。增补桩基加固法适用于以下情况:当桥梁墩台采用桩基础,桩的深度不够,或由于水流冲刷使桩发生倾斜时,当桥梁墩台基底下存在软卧地基层,受力不均导致墩台发生沉陷时,都可以采用此方法进行加固。此加固方法能很大地增强基础的稳定性,提高基础的承载力。
③钢筋混凝土套箍或护套加固法。对于桥梁墩台因施工质量控制不严,使桥梁墩台开裂或破损,对于基础的埋置深度不够,可采用钢筋混凝土钢箍或围带进行加固。如果桥梁墩台结构破损比较严重,出现大量裂缝、表面严重破损、混凝土表面剥落风化等病害时,可围绕整个桥梁墩台,设置钢筋混凝土护套对其进行加固。
(4)人工地基加固法
当基础下面的地基土松软而不能承受很大荷载,或上层土虽好但深层土质不良引起基础沉陷时,可采用人工地基加固方法,以提高基础的承载能力。此类加固方法有砂桩法、树根桩法、高压喷射注浆法和灌浆法等。其中高压旋喷注浆加固法,其作用过程是利用钻机,把带有喷嘴的注浆管旋转并以一定的速度提升,并钻入土层的预定位置,与此同时,以高压流的形式,将水和浆液从喷嘴里射出,人工地基加固法的原理,通过高压流切割土层,将土层搅碎并使土颗粒分散,其中部分土顺水和浆液流出钻孔,部分与浆液搅拌并凝固,形成一定强度和具有抗渗能力的固结体,人工地基加固法的用途比较广泛,其地基的加固质量效果好、可靠、成本低并且施工方便,人工地基加固法现已成为桥梁墩台基础的重要加固方法。
以上只是旧桥加固的一些常用方法,对于特殊情况,要采取相应的特殊加固方法,通常还需多种方法并用,以达到安全、适用、经济的目的。
随着新材料和新技术的应用及发展,很多新工艺和新方法被应用于旧桥的加固维修中,取得了很好的加固效果和经济效益。
3、旧桥加固设计问题探讨
在桥梁加固设计中,出现很多设计方面的问题值得探讨,对于设计中参数的取值,桥梁结构模型的建立,对模型的分析方法都要尽量符合桥梁的实际情况,以下就这三方面反应的问题做简要探讨。
(l)预应力锈蚀引起的预应力额外损失问题
对于预应力桥梁的加固,当然会考虑原桥结构的内力状况,二者紧密联系。对损伤结构而言,由于结构存在大量裂缝,随之出现钢筋锈蚀,混凝土的强度不能满足要求。特别是预应力混凝土结构,由于钢筋锈蚀问题,引起预应力额外损失,应引起足够重视。对于预应力额外损失的检测,目前还无法精确的判断其损失情况,所以要附加必要的计算分析。加固设计时,可先假设不同的损失度,然后计算结构的应力,与实测裂缝情况进行对比,来大致判定额外预应力损失度。如果对原桥结构损伤复杂时,加固设计应设定材料退化的上下限值,以便加固后桥梁结构在此范围内,可以满足相关要求。
(2)结构应力重分布
桥梁结构损伤后出现不同裂缝,在外荷载作用下,裂缝表面的应力释放会产生应力重分布。全预应力混凝土桥梁结构在损伤之前,其结构是全断面受力,结构开裂后,原有的内力会被释放。所以针对损伤比较严重的桥梁结构,特别是超静定结构,必须要认真考虑应力重分布的问题。
(3)损伤结构计算模型问题
桥梁结构损伤后会出现不同裂缝,会引起应力重分布问题,由于应力传递路线会发生变化,结构断面平面变形不能保持,按照平面杆系理论计算,计算结构会产生较大误差,所以要根据机构空间理论来分析桥梁结构受力,以便能尽量模拟结构裂缝带来的影响。
4、结语
桥梁出现的种种病害会带来很大影响,而且对行车的快捷、舒适和安全造成不利因素,必须要引起广泛关注。自从上世纪以来,有很多国家己经由桥梁的建设转向桥梁的维修加固中来,并多次召开国际会议,对旧桥的加固改造进行探讨和研究,随着对旧桥加固改造的重视,桥梁结构的损伤评估、加固方案优化及可靠性理论己成为重要研究内容。
参考文献
[1]杨文渊。桥梁维修与加固「Ml.人民交通出版社, 1989,第2版;
[2]范立础。桥梁工程(上、下册).北京:人民交通出版社,1996;
[3]旧桥检测、评价、加固技术的应用[M]。人民交通出版社.1990,第1版;
【关键词】声波透射法;基桩;完整性检测
1 引言
在现行的检测技术中,无损检测被越来越多的人接受,成为了一种新的检测方式,特别是在各种大型工程、地下工程中得到广泛应用。在桥梁基桩桩身完整性检测中,声波透射法充分发挥了其准确性高,可定量分析出桩身缺陷的大小和确切部位的优点,具有较高的实用价值。
2 声波透射法测试原理及方法
内部的结构特性与外部环境条件等很多因素会制约混凝土的物理力学性质,混凝土的应力应变关系反应于它的声波传播特性。根据弹塑性介质中的波动理论,其应力波波速为:
其中E为介质的动态弹性模量;ρ为密度;μ为泊松比。混凝土的弹性模量和介质的强度之间存在一定的相关性。超声检测的理论依据是混凝土介质的物理力学指标(强度、密度、动弹模等)与超声波的各种传播参数(波幅、声时值、衰减系数和声速等)之间的相关关系。当混凝土介质的构成材料以及均匀度、施工条件等所有内、外因素大多数一致时,超声波在其中的传播参数也会是一致的;超声波在传播中遇到存在缺陷的混凝土介质时,超声波会产生异变,声时、声速、声幅、频谱等各项参数都会产生变化,检测桩基完整性可通过高精密声波发射-接收仪器及传感器来记录与描述。
3 声波透射法测试方法
3.1 主要仪器设备
超声检测仪器设备主要采用:中国科学院武汉岩土研究所RSM-SY5智能声波检测仪1台及CH-1型声波跨孔测试换能器3只。
3.2 检测方法
首先向所有被检测的混凝土灌注桩预埋声测管内注满清水,用钢卷尺准确测量出桩顶各个声测管之间的净距离。缓缓将声波跨孔测试换能器分别置于预埋管中的两个声测孔的底部,让其高度保持一致,记录好深度,每隔25cm布置一个测点,基桩声波透射法现场检测示意图参见图1。为保证检测的准确性,确保各测点发射与接收换能器累计相对高差不大于2cm,并且随时校正其高度,如果发现测试结果异常,则必须对数据不合理部位重新检测。缺陷的位置和范围通过对测、斜测、交叉测及扇形扫测等各种测试方法确定。以每两声测管为一个测试剖面,对同一基桩所有剖面分别进行检测。
图1 桩基声波透射法现场检测示意图
3.3 数据处理及判定
可以用以下三种情况来判定桩身混凝土异常的临界值:
(1) 声速判据
在混凝土中超声波的传播速度(波速)Vp依据实测声时值tp、测距L计算得出:
其中:
t0为声时值初读数,t/为声时值修正值。
式中D为测管外径,d为测管内径,d/为换能器外径,Vt为检测管壁厚度方向声速,Vw为水的声速。
μp(μt)、σv(σt)分别为波速平均值和波速标准差。
如果实测混凝土声速值低于声速临界值,则应将其作为可疑缺陷区。
(2) 波幅判据
用波幅平均值减6dB作为波幅临界值,当实测波幅低于波幅临界值时,应将其作为可疑缺陷区。
式中 AD―波幅临界值(dB);
Am―波幅平均值(dB);
Ai―第i个测点相对波幅值(dB);
n―测点数。
(3) PSD判据
采用斜率法作为辅助异常判据,当PSD值在某测点附近变化明显时,应将其作为可疑缺陷区。
式中:tci---第i个测点的声时;
tci-1---第i-1个测点的声时;
Zi---第i个测点的深度;
Zi-1---第i-1个测点的深度;
如果发现混凝土声速和波幅值出现异常并判为可疑缺陷区,必须用水平加密、等差同步或扇形扫测等方法进行更细致的测量,结合波形分析确定桩身混凝土缺陷的位置及其严重程度。
4 结语
随着现代铁路、公路的繁荣发展,很多重点工程都要求对桩基进行超声波无损检测。声波透射法优点众多,具有很广阔的市场前景。本文浅析声波透射法的基本原理和检测方法,旨在给该领域提供简单参考,还有很多缺陷和不足,有待进一步去完善。
参考文献
[1] 中华人民共和国行业标准.建筑基桩检测技术规范(JGJ 106 C 2003),北京:中国建筑科学研究院,2003
[2] 罗骐先.桩基工程检测手册,北京:人民交通出版社,2003
关键词:预应力T梁;质量控制
一、工程概况
白河大桥位于宜张高速公路当阳--枝江段,桥址经过鸦雀岭白家河及一条灌溉水渠。有乡村公路经过桥址区。该桥梁设计速度:100km/h;设计荷载:公路Ⅰ类;环境类别:Ⅰ类;抗震设防类别为B类。
桥跨布置6×20+6×20,上部结构采用装配式预应力20米T梁,先简支后连续,全桥2联。其桥长为226.08m,桥宽12.75米。
每跨梁有六片单梁构成。预制梁长:19.50米;预制梁高:1.5米;梁中心间距:2.15米。
桥墩采用柱式墩、桩基础;桥台采用肋板台、桩基础。
二、装配式预应力混凝土20m连续T梁施工质量控制
(一)施工准备阶段的控制
1、梁场的地址选定,存梁区和制梁区规划,水路,电路规划,钢筋加工区规划。
2、桥机安装是否符合设计要求;冬季锅炉安装是否符合设计要求;安全通道与周边防护区隔离带设定,环境保护措施是否到位。
3、进行图纸会审和设计交底,领会设计意图,明确各项技术指标要求。制订质量控制措施和计划,明确控制重点和控制流程。审查质量保证体系和措施。
4、检查项目部各临建系统:混凝土拌合系统,原材料供应系统,实验检测系统,是否符合规范要求。并根据检查中发现的问题进行整改。
5、检查施工试验检测仪器是否齐全。列出清单要求项目部试验室配备钢筋、砼试验检测仪器等。
6、检查主要施工机具设备的完好率,以确保满足施工技术要求。
(二)施工过程中的质量控制
1、钢筋、模板施工的质量控制
在进入施工中,①钢筋加工梁台座侧边上的结构标识,如端横隔板、中横隔板板中线位置,波纹管截面编号。②梁台座清理,刷脱模剂。③梁底的主梁钢筋接头焊接质量,钢筋根数准确。④底座保护层垫块(3.5cm)均匀分布,确定梁侧钢筋保护层位置,在水平钢筋上串圆形特制保护层垫块(直径6cm),要点保证扎丝的牢固与密度。⑤波纹管穿入,根据钢束号及股数确定波纹管直径,由台座截面标识对波纹管进行定位。⑥移动到浇筑台座,保护层垫块均匀分布,准备特制钢模扣模,扣模前校核台座上的钢筋成品是否居中,垂直。⑦模板使用前要清洁表层污垢,涂刷清洁脱模剂。然后扣模加固,波纹管锚具安装,翼板接缝钢模加固,并校正是否垂直、平整。
2、混凝土浇筑质量控制
(1)浇筑前准备工作的检查
在浇筑工序开始前,①机械动力设备的检查,②安全环境。③各种天气情况的防御措施掌握,④混凝土振捣设备、附着振捣器有无问题,备用设备充足。⑤混凝土原材料储备如何,拌合系统,实验室控制系统是否启动。
(2)浇筑过程跟踪质量控制
根据设计要求,实验室进行优化配比,预应力T梁采用二级配C50混凝土,优化塌落度为16~18。
由搅拌车运料到现场,管理人员提前就位检查①实验室混凝土取样,检测塌落度。②现场根据经验判断混凝土的塌落度是否符合要求,如果不符合要求立即进行及时处理。③下料时不宜过快,控制均匀、慢速移动。④启动辅助振动设备,特别在梁的马蹄形底部有序复震。⑤锚头端2米范围应加强振捣,保证密实。⑥收仓面平整,无外露钢筋。
(3)浇筑后养护质量控制
混凝土在浇筑2-3小时后,进行刷毛处理,清水冲洗毛面。然后在仓面覆盖土工布等易含水织物,开通水管,进行滴灌养护,拆模后用养生膜贴壁养护,保持间断洒水保湿,并及时对预制梁顶,预制梁端面与连接横隔板侧面混凝土进行严格的凿毛处理;
3、预应力锚索张拉、压浆质量控制
(1)张拉前的准备工作
在钢筋扎制中,根据台座上标识,对每个截面的锚索管进行高度,并根据截面居中偏移值定位,施工时对金属波纹管按50cm加固定位,当模板组装时,封头端锚索编号从上而下为:N1N2N3;锚头锚具型号和波纹管直径根据锚束钢绞线股数确定(负弯矩张拉在梁架好后,不在。在浇筑前用超过梁长的塑胶管穿过锚索管,管径略小于锚索管,足够以后锚束穿过即可,主要预防波纹管漏浆堵管。
当混凝土浇筑完毕,清理锚头多余的波纹管和混凝土杂物,按设计要求下料,先将锚束捆扎排放好,保持钢绞线不互相交错,钢束理论长度两头要保持60cm工作长度两头用胶带包裹,保持圆头状。完成穿锚束,将锚具盘紧贴锚头装好,单束不要错位。
(2)张拉过程质量控制
待混凝土强度达到:设计强度85%后,且龄期不小于7天,并有实验室出具权威报告,回弹仪进行回弹数据抽检。
首先检查安全措施,周边可能造成的危险源,防护措施。其次检查液压数控设备是否正常,液压管有无破损,漏油,电脑操作系统是否正常。再后是梁两侧对称安装锚垫板(要保证锚固面与钢束垂直)。
主梁预应力钢束张拉必须防止梁体发生侧弯,采用张拉顺序为:50%N2100%N3100%N2100%N1
(3)孔道压浆前的准备工作
压浆前水泥的储备,要求新鲜,过期水泥禁止使用,添加剂有无异常;水桶,磅秤计量,水源清洁;拌合设备正常;压浆泵有无堵塞现象;真空机能否使用;水泥浆检测用的粘度漏斗清洗干净,实验模具准备现场取样。
(4)压浆过程质量控制
①水(过秤按桶进行折算)+水泥(袋50公斤)+减水剂过秤)加入拌合桶。②快速搅拌3分钟左右过滤到浆桶,并保持搅拌,连接液压泵。③液压泵(空)运转,出浆管和锚头上的进浆孔连接,要结合牢固。梁的出浆孔和真空机连接④真空机开始工作,抽气,过数秒,压浆泵工作,开始压浆,现场做好联络。⑤压浆泵供浆,发现有浆出现,快速拔掉连管。⑥继续压浆到备用储存浆桶,带有半桶浆时(经验)暂停压浆,封闭出浆口,保持恒定压浆状态30秒。卸荷,封堵进浆口。⑦过段时间后打开进(出)浆孔,用细管插入,在两边补浆,保证孔道密实。
4、存梁过程质量控制
在混凝土浇筑完成,张拉结束,锚管注浆后,简支端封头凿毛,凿毛深度要符合要求,且均匀,清洁后扎封头钢筋,然后补浇。
单片预应力梁达到设计要求,吊装到存梁区。应该注意①混凝土强度达到设计等级85%,张拉结束,锚索管注浆后,可以移梁,②移梁前对吊点位置确定好,梁的棱角要有保护角铁③检查存梁基础座平整,稳定。④梁和梁之间距离要保持足够空间。存梁期不超过90天。
三、单片成品T梁质量检查
专业检测人员按设计标准进行外观尺寸检测;利用回弹仪设备进行强度检测,并对照实验室资料进行对比;用声波设备进行内部检查,如保护层等。对成品质量进行检查,检查单片梁个数88个,优良个数86个,一次合格率达到100%,优良率达97.7%,受到了业主和监理的好评。
四、结束语
桥梁是高速公路的精华,而预应力梁(或箱梁、悬壁梁等)则是桥梁的筋骨,质量就是他的生命。所以现场的质量跟踪与控制,发现问题及时研究问题关键所在,怎么改进质量进行探讨;加强从业者技能学习培训,吸取先进的经验方法。在现代市场竞争中,安全、质量、成本、进度是相互制约又互相促进的,合理优化管理,执行力到位才是企业生存的生命力。
论文关键词:桥梁工程;施工;质量;分析
1 桥梁质量评定概述
1.1 质量评定标准
桥梁建设具有投资大、造价高、技术复杂、机械化程度高等特点,所以工程检测和评定较为复杂,因此国家制定了相应的规范强化质量评定管理,目前有市政标准和交通部标准两套标准,市政标准为每一个工序都制定了检查项目,并对所有检查项目都进行了主要检查项目和非主要检查项目的分类,具体而言,工序可分为模板、钢筋、预应力筋、水泥混凝土、桩基、沉井基础、钢结构、构件安装、砌体、装饰等内容。每个工序首先要进行外观检查,外观检查合格后方可进行质量检测评定,同一工序的合格点数与该项目的检测点数之比乘以100%为该工序的合格率,主要检查项目合格率达到100%,非主要检查项目合格率达到70%以上时该项目可评定为合格,交通部的标准对桥梁施工质量的评定采用100分制,对于分项工程的质量检查项目包括基本要求、实测项目、外观鉴定和质量保证资料四个方面。基本要求和实测项目的满分为100分,如果外观鉴定、质量保证资料存在缺陷,则在前面的基础上扣分,如果最终分数小于70分则为不合格,介于70分到85分之间为合格,85分以上为优良。
1.2 质量评定的意义
加强质量评定有助于施工单位按照施工规范严格施工、保质保量的完成桥梁建设任务,桥梁工程的质量不仅影响着工程项目投资的成败,更重要的是会影响到国家财产和人民生命安全,所以通过施工项目的质量评定可以为工程质量提供最有效的保证,减少严重后果发生的可能性。
2 桥梁工程常见的质量问题分析
2.1 钻孔灌注桩的质量问题
钻孔灌注桩的质量问题主要体现在断桩上面,断桩是严重的质量事故,又必须要在施工时预防该事故的发生,一般来说,以下几个施工问题可能会产生断桩现象:(1)灌注时间过长或者导管在混凝土中埋入过深,都会导致混凝土在导管内外壁上初凝,造成混凝土与导管间摩擦阻力过大,上拔导管后混凝土不能及时填充,从而填入泥浆产生了断桩;(2)混凝土自身的原因,由于混凝土在拌和过程中不均匀或者在运输过程中产生离析现象,都会导致在灌注过程中出现粗集料集中的现象,造成导管堵塞而出现断桩;(3)如果在灌注过程中护筒底脚周围出现漏水或者由于缺乏施工经验,都有可能出现坍孔现象也会引起断桩;(4)在施工过程中,由于各种原因无法保证施工连续进行,比如导管进水、机械故障、停电等也会导致断桩的发生。
2.2 桥台处的质量问题
当桥头填土的沉降与桥台的沉降出现了差异,就有可能在桥台处形成台阶,该台阶不仅影响了行车安全,同时汽车轮胎也会给桥梁不断的产生巨大的冲击力,该质量问题可以通过规范施工来避免:(1)回填材料的选择,要选择压实性好和透水性好的回填材料,另外在施工过程中要严格压实,这样可以减少路堤填土的沉降量;(2)桩柱式桥台的施工应该先进行填方,然后在填方充分沉降后再修建桥台,这样做可以尽可能的减少结构物与填土之间的沉降差;(3)根据技术规范要求采用相应措施减少桥面铺装层的裂缝,另外要选择性能好的伸缩缝材料,以保证桥面伸缩缝处的平整度。
2.3 钢筋施工的质量问题
钢筋加工的质量问题存在于多个方面,在材料选择方面,如果钢筋品种的规格、形状、尺寸不符合要求,或者钢筋有严重的腐蚀问题,都会影响到工程质量。在钢筋加工方面,钢筋的下料和成型尺寸的准确度差、钢筋骨架变形或者钢盘网变形都会造成结构构件的性能下降;在钢筋安装方面,安装位置偏差过大、钢筋少放或漏放、垫块位置固定方法不当、钢筋绑扎接头不正确等都会引起钢筋的严重错位;在钢筋焊接方面,钢筋焊接头的机械性能达不到施工规范的要求、焊条品种存在质量问题,性能不符合要求等都会存在问题。焊接过程中如果焊缝尺寸偏差过大、咬边焊缝与钢筋交接处有缺口、咬边焊缝与钢筋交接处有缺口、电弧烧伤钢筋表面等都会造成钢筋断面局部削弱,或对钢筋产生脆化作用,都会对钢筋的使用性能造成影响。
3 桥梁工程中关键工程的质量控制措施
3.1 承台及系梁
首先要对有可能出现断桩情况的桩进行重点监测,对于进行过故障处理的桩也要重点监测,对于所有桩都要进行无破坏检测,使所有桩最终都要达到无断层、无夹层,并且强度要符合设计要求。桩头混凝土要凿出密实的层面,并进行大面平整,要求达到无残留混凝土以及其他杂物,另外标高必须符合施工设计要求。需嵌入承台或系梁内的桩头及锚固钢筋长度要符合设计要求,在验收钢筋时,要注意重点验收钢筋骨架以及桩柱钢筋的焊接质量,桩顶锚固筋要与设计角度保持一致,并采用螺旋筋进行缠绕固定。砂浆垫层在平整度方面以及标高方面要符合要求,其尺寸必须满足支立承台、系梁模板的要求,模板板面之间要求不漏浆、接缝严密、支撑牢靠,其各项指标比如位置、几何尺寸、保护层厚度等数据都要符合设计要求。在浇筑混凝土之前,应该为模板涂刷脱模剂,外露面混凝土模板的脱模剂应采用同一品种,在涂刷过程中不能污染钢筋及混凝土的施工缝,这样才能够保证外露面美观,线条流畅。
3.2 墩柱与台帽
墩柱的质量控制重点要做好以下工作:首先要检查柱中心位置施工放样,验收墩柱钢筋笼,使其符合设计标准;然后对支模前接触面的松散混凝土进行凿除处理,如果有其他杂物则一并冲洗干净;接下来对立柱模板进行质量检查,要求接缝处必须圆滑平整,拼接严密,模板的定位精度、竖直度以及钢筋保护层厚度必须符合质量要求指标。脱模剂的涂刷一定要均匀,并且定位钢丝绳要求拉紧,以达到受力一致的要求;对混凝土施工的基本要求与承台或系梁施工要求相同,要求用串筒下料,串筒底部距浇筑的混凝土面不超过2米,浇筑完毕将柱顶混凝土面拉毛。台帽的质量控制重点有两个方面,分别是立模工序质量控制和混凝土浇筑工序质量控制,在检验模板时,要对模板的平整性、刚度、尺寸和角度进行重点检测,同时要看模板的支撑是否符合要求,另外还要观察模板接头处的处理情况。混凝土浇筑要求控制好混凝土的制作质量,主要包括原材料质量、混凝土配合比等,另外还要控制好振捣施工工艺,如果振捣时间太长则有可能出现混凝土分层与走模,而振捣时间不足则会出现混凝土的气泡不能完全排出,从而导致形成蜂窝、麻面等病害。
3.3 盖梁与箱梁