石武客运专线明港跨京广特大桥线下工程质量控制

2010-05-30李华荣

铁道标准设计 2010年9期

李华荣

(中铁十八局集团石武客运专线河南段项目部,河南确山 463200)

1 工程概况

石武铁路客运专线明港跨京广特大桥全长10 208.84 m,桥梁下部基础采用钻孔灌注桩承台基础,桥墩设计为双柱墩和圆端形桥墩两种形式。该桥于2008年12月开工,2009年底线下主体工程全部结束,历时1年。由于线下施工工期紧,因而对施工过程控制提出了更高的要求,笔者通过自己的亲身实践,对明港跨京广特大桥桥梁线下桩基础、承台、墩身及支承垫石的施工过程质量控制要点及施工中应注意的问题进行了小结,对类似工程施工具有一定的指导意义。

2 线下工程施工质量控制

就工程的整个施工过程而言,建立完善的质量保证体系仅仅只是给工程质量控制提供了组织保障,而要确保施工过程中质量体系有效运转,必须加强施工过程中的质量控制,确保施工的全过程处于可控状态。

2.1 钻孔灌注桩施工质量控制

控制要点:桩位护桩埋设、护筒顶高程、护筒的平面位置、开孔孔位、钻头直径、钻孔倾斜度、孔深、泥浆指标、沉渣厚度、钢筋笼加工质量、钢筋笼入孔后的平面位置、钢筋笼顶面高程、水下混凝土质量、终灌混凝土面高程等。

(1)护桩埋设:测量人员对桩位进行放样时,应先将桩位所在处的桩橛打入坚实土层中,然后在木桩顶面精确放位并钉入铁钉,有的施工或测量人员随意在桩位处插入短钢筋或电焊条取代木桩,这是不可取的。桩位复核无误后,现场施工人员应设“十”字形骑马桩对桩位进行保护,以利施工过程中对护筒平面位置、开孔孔位以及钢筋笼顶部平面位置进行复核。护桩同样应打入坚实土层中,免遭破坏。

(2)护筒顶高程:护筒顶高程是计算孔深、确定钢筋笼骨架顶面和混凝土顶面高程的基准,因而确保护筒顶高程准确无误在钻孔灌注桩施工中显得尤为重要。在测设护筒顶高程时,应对所测点位在护筒顶进行标识,施工过程中以此点为基准进行控制。由于护筒顶在施工过程中可能发生下沉,因此在终孔时应对护筒顶高程进行复测,若两次测量结果差异较大,应查明原因,每次水准测量应予闭合,以确保测量结果的准确。

(3)护筒的平面位置:护筒埋设好后,利用护桩将桩位中心恢复,对护筒的平面位置进行复核、调整,以确保护筒平面位置偏差满足验标要求。

(4)开孔孔位:钻机就位后,在钻头中心处吊垂线对开孔孔位进行复核,钻头中心处所吊垂线应与恢复的桩位中心线重合,确保开孔位置正确。

(5)钻头直径:在钻机就位前及钻孔过程中,应经常对钻头直径进行检查、焊补,以确保成孔孔径满足设计要求,同时经常检查钻头直径也可避免在钻孔过程中因钻头直径不一发生卡钻现象,当采用冲击成孔时,应特别注意这一点。

(6)钻孔倾斜度:若钻孔倾斜,则使桩基钢筋笼保护层无法得以保障,直接影响水下混凝土的使用寿命,同时也会对桩基础受力产生影响,因此在钻孔过程中对钻孔倾斜度也应经常进行检查。对于旋挖钻,可以通过钻机上的仪表盘来查看,对于冲击成孔的钻机,可通过钻头中心钢丝绳与桩位中心的平面位置比较来判定孔位是否倾斜,若发现斜孔现象,应尽早回填片石进行处理。

(7)终孔孔深:进行终孔孔深测量时,现场技术人员应亲自动手用测绳探触孔底,将测绳提出孔外用钢尺量测孔深,量测时测绳与钢尺应并在一起,不可以测绳读数作为孔深。

(8)泥浆指标:钻孔灌注浆泥浆控制包括钻进过程中和灌注前泥浆质量控制,在钻进过程中,应经常捞取渣样与设计地质情况进行核对,根据相应的地质情况对泥浆进行调整,以满足施工需要。选择合适的泥浆不仅可以确保成桩质量,还可加快钻孔进度。对于灌注前的泥浆指标,应严加控制,若泥浆指标超标,将导致水下混凝土灌注过程中翻浆不顺利,轻则影响成桩质量,重则导致质量事故。

(9)钢筋笼加工质量:钢筋笼运至现场后,应对其加工质量进行检查,当存在焊缝质量不符合设计及验标要求、钢筋接头不同轴同心、接地钢筋不符合要求、钢筋笼不顺直或局部变形、钢筋笼长度小于设计笼长、螺旋筋间距不均匀、螺旋筋绑扎不牢固等问题时,要及时进行处理。对于孔口对接的钢筋笼,钢筋接头处的焊缝质量要符合要求:主要包括焊缝长度、焊缝宽度及高度、焊缝是否平顺饱满等,焊缝处的焊渣应清理干净。保护层垫块的设置数量每2 m不得少于1组,垫块最好用短钢筋串住焊在钢筋笼上,以确保钢筋笼安装过程中垫块不被破坏。

(10)钢筋笼顶面高程及平面位置控制:钢筋笼入孔时应对中后缓慢入孔,不得碰撞孔壁,入孔后可通过吊环筋固定在孔口,其顶面高程通过吊筋长度进行控制,在安放钢筋笼前,应对护筒顶高程进行复测,根据护筒顶高程及钢筋笼顶设计高程计算吊筋净长,并在与主筋搭接部位做明显标记。计算吊筋长度时应考虑吊筋支承钢管的高度,钢管不得支承在护筒顶部,以确保钢筋笼顶面高程准确。为了防止钢筋笼在混凝土灌注过程中上浮,钢筋笼安装完后可采用3根直径不小于50 mm钢管将钢筋笼第1道加强筋压紧,钢管与钢护筒通过挂钩连接,待混凝土面上升至钢筋笼顶1 m以上后,将钢管取出。为了防止钢筋笼在混凝土灌注过程中上浮,在灌注至骨架底1 m处时,放低混凝土灌注速度,当混凝土面上升至骨架底1 m以上时,恢复正常的灌注速度。混凝土灌注过程中导管埋深宜保持在1～3 m,最多不得超过6 m,以减少混凝土上升时的顶托力,同样拔除导管时应缓慢提起,以免混凝土面上升过快顶托钢筋笼上浮。

(11)孔底沉渣控制:导管安装完毕后,应进行二次清孔。对清孔后的孔底泥浆可先用手感觉或目测,当用手感觉含砂率较大或泥浆较稠时,用试验仪器对各项泥浆指标进行检测,若检测不合格则继续进行清孔。对于孔底沉渣,现场技术人员应亲自动手探触孔底,量测二次清孔后的孔深,与终孔孔深进行比较,以确保孔底沉渣满足要求。

(12)水下混凝土搅拌质量控制:混凝土的搅拌质量直接影响成桩的质量和施工进度。当混凝土出现不均匀、离析、泌水等质量问题易发生堵管,影响正常施工,因此,施工时必须保证混凝土的搅拌质量。从以下几个方面加强控制:一是混凝土开盘前先测定砂、石含水量,正确换算施工配合比,尤其是外加剂每盘混凝土按量加入,确保其准确性,避免多加或少加造成混凝土工作性失控。二是保证搅拌时间,搅拌时间也是影响混凝土质量的重要因素之一,时间过短则搅拌不均匀,外加剂未发挥作用,降低混凝土的强度及和易性。三是定期检查混凝土坍落度,坍落度严格控制在20～22 cm,运到灌注地点仍保持不低于18 cm。

(13)水下混凝土灌注过程控制:一是要建立导管安装长度复核及检验制度,并做好记录备查,确保导管底距离孔底的高度满足要求;二是混凝土到场后应进行坍落度试验,混凝土坍落度应满足施工要求,不得出现离析现象,以免堵管。三是在拔除漏斗盖板前应储备足够的混凝土,保证拔除盖板后导管的埋置深度大于1 m。四是每次拆除导管前,用测绳量测混凝土面深度,计算导管埋深,根据导管埋深确定拔管长度,确保导管埋深保持在1～3 m,拔管应缓慢进行,同时做好混凝土灌注记录。五是混凝土灌注应连续进行,灌注时间应控制在首盘混凝土初凝前完成。六是为了保证桩头混凝土的质量,灌注的桩顶高程应比设计高出一定高度,一般为1 m左右。

2.2 承台施工质量控制

承台施工控制要点:基坑开挖、桩头凿除质量、承台垫层顶面高程、桩基伸入承台的高度、桩基钢筋锚入承台内的长度、模板的平面位置及顶面高程、墩身竖向预埋钢筋的位置及间距、综合接地、浇筑承台混凝土前桩头顶面清理、施工通道处钢筋恢复、模板加固、墩身下方混凝土振捣、承台拆模及养护等。

(1)基坑开挖:基坑开挖时要控制好基底高程,以免超挖,基坑四壁应根据土质情况予以放坡,确保基坑边坡稳定。开挖完成后,应及时做好基坑周围的排水设施。

(2)桩头凿除质量控制:桩头凿除前应先根据桩顶设计高程在桩身四周划出桩头凿除施工控制线,凿除时按控制线施工,为了防止凿除时破坏桩头顶面以下的桩身混凝土,先沿控制线将桩身混凝土进行环切,然后将桩头以上的桩身钢筋外围混凝土凿除,最后在桩头顶部四周密密打眼将桩头切断,不得借用机械的外力将桩头强行掰断。凿除后的桩头顶面应基本平整。

(3)垫层顶面高程控制:在浇筑垫层混凝土前,应挂设垫层混凝土高程控制线,确保桩头伸入承台的高度满足设计要求。

(4)承台钢筋安装前检查:在绑扎承台钢筋前,要检查桩顶、桩头周身、桩头伸入承台的钢筋是否清理干净,确保桩头与承台混凝土的连接质量。

(5)墩身预埋筋安装:对于墩身竖向钢筋的平面位置、埋入承台内的深度要进行复核,以免发生墩身钢筋偏位或外露高度参差不齐的情况,影响后续施工。对于墩身竖向钢筋与承台钢筋连接的稳固性应作为质量控制重点,当墩身竖向钢筋直径较小时,更应采取相应措施确保墩身钢筋定位牢固,在浇筑过程中不发生变形。承台钢筋骨架保护层垫块设置见图1。

图1 承台钢筋骨架保护层垫块

(6)承台综合接地:承台接地钢筋施工应注意检查是否有错位的现象(即纵、横在一条线上),桩基、承台、墩身接地钢筋应连接成网,确保接地的有效性。当桩基呈梅花形分布时,纵横向错位的相邻桩基之间应增设专用接地连接钢筋。

(7)模板加固:由于承台模板采用钢筋内拉加固时,施工队往往对对拉杆外露部分防锈防腐工作不重视,随着时间的推移,钢筋锈胀导致混凝土开裂,对混凝土实体质量造成影响,因此承台模板应强制性要求采取外撑法加固,若设对拉杆,拉杆只可设在承台顶面上方(图2)。

图2 承台模板加固

(8)模板清理:承台模板在使用前须将模板上的残渣清理干净,涂刷隔离剂,隔离剂须涂刷均匀,不得污染钢筋。

(9)浇筑承台混凝土前,应再次检查桩头顶面清理情况,确保桩头顶面无杂物,浇筑前将桩头顶面润湿,但不得有积水。

(10)混凝土振捣:浇筑承台混凝土时,要加强桩头以上和墩身范围内混凝土的振捣,确保桩基与承台的有效连接。同时还应注意浇筑速度与振捣能力相匹配,振捣时,施工队往往注重紧邻模板处混凝土处的振捣,而对承台其他部位的振捣不太注意,现场技术人员应予以督促。

(11)混凝土布料:当采用溜槽浇筑承台混凝土时,应注意溜槽出料口不得正对墩身竖向钢筋,溜槽布置时宜在承台对角布置,当承台四角浇筑完后,将溜槽移至承台中间部位,再浇筑承台中部混凝土,不得用振动棒驱赶混凝土,振动棒驱赶后流走的浮浆多,骨料少,混凝土的强度无法保证。

(12)混凝土收面、压光:由于承台顶面浮浆较多,若不及时压光,混凝土表面极易产生收缩裂纹,因此承台浇筑完后,应督促施工队安排人进行二次压光。

(13)承台养护:养护期间技术人员应经常检查养护质量,确保承台顶面始终处于湿润状态,湿养时间不得少于7 d;当设置降温管时,应加强循环水的循环,切实发挥降温管的作用。

(14)基坑回填:承台模板拆除后必须及时回填,避免内外温差过大对混凝土质量造成影响。

2.3 墩身施工质量控制

墩身施工控制要点:墩底凿毛、底层模板的平面位置及高程、模板接缝处的错台、模板接缝处的空隙填塞、模板净保护层厚度、模板安装前清理、模板隔离剂涂抹、钢筋安装质量、综合接地、垫石钢筋的位置及高程、施工通道处钢筋恢复、混凝土坍落度、混凝土振捣工艺、墩身拆模及养护等。

(1)墩身钢筋绑扎前,现场技术人员应对墩身与承台结合部位的混凝土凿毛质量进行检查,检查墩底是否已凿出坚硬的混凝土面、残渣是否清理干净。为了确保凿毛质量,凿毛宜采用机械凿毛,机械凿毛须在承台混凝土强度达到10 MPa后方可进行。若凿毛过早,将扰动凿毛部位以下的混凝土,影响承台顶部混凝土质量。

(2)双柱墩墩身钢筋安装控制:一是横向联系筋要按施工图要求进行设置,将墩身竖向主筋勾住,切实发挥联系筋的作用。二是竖向联系筋上、下端应勾住相对应的墩身主筋,以增强骨架的整体性。三是所有的钢筋弯钩必须与墩身竖向钢筋绑扎牢固。四是施工通道处断开的钢筋要按接头位置对应放置,不得错位,以利钢筋恢复。五是为了防止墩身顶部钢筋网下沉,顶层钢筋应与墩身竖向钢筋点焊牢固。

(3)圆端形墩身钢筋安装:圆端形墩身钢筋直径较小,易变形,施工时可采用在钢筋骨架内设剪刀撑的方法来保证保护层厚度,焊剪刀撑时应根据钢筋的净保护层厚度和平面位置控制好剪刀撑的焊点位置。墩顶钢筋底部在凹槽两侧应分别设两道支撑,防止顶层钢筋网下沉。

(4)每次墩身拆模后,技术人员应对模板进行检查,查看模板表面是否沾有水泥浆、模板漆脱落是否严重,不符合要求应对模板进行处理。涂刷模板漆前,须将模板表面清理干净,若在未进行处理的模板表面直接涂刷模板漆,则造成模板漆与模板分离,严重影响墩身外观质量。

(5)模板安装:模板安装时要严格控制底层模板的平面位置及顶面高程、模板接缝处理、模板的平整度,特别是模板初次组合、拼装时,应对拼装好的模板逐一检查,将模板缺陷降到最低程度。在安装模板之前,应将凿毛部位清理干净。

(6)保护层厚度控制:在安装墩身模板前,保护层垫块应事先绑扎在墩身最外层钢筋上,保护层垫块的数量应严格按照每60 cm一道呈梅花状交错设置,尤其是圆端形桥墩保护层垫块的数量必须保证。检查保护层厚度时,质检人员应进入模内对保护层厚度进行检查,保护层厚度不满足要求须进行调整,合格后方可进入下道工序。

(7)墩身浇筑前检查:①除了保护层厚度外,还应检查垫石钢筋的平面位置、高程是否符合设计要求,与垫石钢筋焊接的墩身顶面钢筋是否牢固。②对墩身底部的清理情况进行检查,不得有散渣或杂物,以免在新旧混凝土间形成明显的界面,影响连接质量。③进入模内检查时,应对保护层厚度、墩底清理情况、模板接缝填塞情况进行检查,接缝未填塞密实要用海绵等物进行封堵,以免接缝处漏浆影响墩身外观。④检查相关预埋件是否遗漏:墩顶围栏预埋角钢、电缆上下桥预埋槽道、接地端子是否按要求预埋。

(8)混凝土浇筑过程中质量控制。

①浇筑前墩底适量洒水湿润,接地端子用塑料膜包裹,以免水泥浆堵塞接地线连接丝扣。

②控制好混凝土自由下落的高度不大于2 m,若混凝土自由下落的高度过高,混凝土落地后容易离析。

③混凝土性能不能满足施工需要时,应及时将信息反馈给试验室,确保混凝土坍落度处于稳定状态并满足施工需求。

④应作好混凝土供应工作,确保混凝土连续不间断地浇筑,但也不能使混凝土罐车在现场积压,特别是夏季施工时更应注意这个问题。

⑤浇筑墩身底部时必须下到模内振捣,确保墩身底部混凝土的振捣质量,浇筑前可搭设振捣平台,以利混凝土工下到墩内振捣时操作方便。同时应注意振动棒与模板间的距离、振动棒的密度等。

⑥严格控制分层浇筑的厚度,以免分层放料厚度过厚而漏振。

⑦施工通道处切断的钢筋,应按设计要求恢复好,确保钢筋完整。

⑧加强垫石墩身中间部位混凝土的振捣,特别是垫石下方混凝土振捣必须加强。由于垫石顶部钢筋密集,振动棒插入困难,施工时往往容易忽视垫石以下部位混凝土的振捣,现场技术人员应加强督促。

⑨夏季施工时,混凝土要避开在中午温度高的时间段施工,上午10:00以后,下午5:00以前不得安排混凝土浇筑。

(9)墩身拆模及养护:墩身顶面同样要进行二次压光,混凝土终凝后要督促施工队及时对墩顶覆盖、洒水养护;墩身拆模尽量在混凝土浇筑完成72 h以后进行,最早不得少于60 h,拆模时要边拆边包裹,包裹的塑料膜每间隔60 cm左右用细绳或胶带捆紧,以免刮风时将塑料膜掀开,同时在墩顶放置塑料桶存水滴灌养护,以确保墩身混凝土表面处于湿润状态,墩身湿养时间不得少于7 d(图3)。