桥梁工程质量控制典型案例分析
2011-09-28 来源：中国百科网
1 大孔径深水钻孔灌注桩质量控制案例分析
1.1 案例1（大孔径深水钻孔穿越断层施工控制）
1.1.1 背景资料
某桥墩设计为12根直径2.2 m钻孔灌注桩,桩底标高为-26.923 m,设计桩长32.7 m,施工中采用矩形双壁钢围堰维护,墩位处于近岸河床地段,床面高程-3.16~-3.20 m,枯水期江水深13~19 m。墩位处工程地质条件为:表层分布2.35~2.9 m厚第四系冲积覆盖层,下伏基岩是粘土质粉砂岩,高程-25 m以上裂隙极发育,岩体破碎。桥址处岩体断层较多,且受全桥总体布置限制,无法绕避,桥墩位置原设计有5条断层带（图1）,断层岩体构造为角砾夹碎裂岩,岩体天然单轴抗压强度14.0~33.7 MPa。
在钻孔桩施工过程中,6号桩钻孔标高达-12.4 m时,孔壁严重坍塌,填埋至标高-7.5 m处,填埋深度4.9 m,10号桩钻孔标高达-12.1m时,孔壁坍塌填埋至标高-9.4 m处,填埋深度2.5 m。继续钻进时坍塌仍在继续。
1.1.2 原因分析
从孔壁检测图形看,桩孔扩大部分在断层发育部位,造成坍孔的主要原因如下。
（1）断层岩体破碎,整体性差。
（2）采用清水钻,无泥浆护壁;孔径大,孔壁自稳性差。
（3）岩质为泥质砂岩,岩隙土遇水容易软化,造成孔壁坍塌。
（4）钻孔过程中,钻头穿过软硬不均断层,易造成钻杆倾斜。
1.1.3 采取措施
防止坍孔和埋钻,暂停施工。
（1）逐桩补充钻探,重核桩长,确保每根桩穿过断层带进入完整基岩,保证一定嵌岩深度。
（2）钻孔通过断层带时,要求慢速钻进,避免过度扰动破碎带岩块,同时也可保持桩孔垂直度。
（3）通过破碎带时每次钻孔进尺1.5~2.0 m钻头高度）、起钻并灌注水下混凝土,待混凝土终凝并达到一定强度后,重新钻孔。
（4）禁止相邻孔同时钻进,以防串孔。采取以上措施后,桩孔质量有了明显改进,钻进过程中,断层位置采用混凝土护壁,有效地防止了坍孔,避免了埋钻、串孔等不良后果。各桩进行超声波检测,达到了I类桩标准。
1.2 案例2（钻孔灌注桩灌桩意外中断桩处理）
1.2.1 背景条件
某长江大桥主墩钻孔桩基础施工要确保在汛期来临前完成四渡洪桩施工,以便安全渡汛,该墩
19号桩即是其中的一根渡洪桩。施工单位在极困难的条件下做了大量的施工准备,但终因工期限制,准备工作尚感不足,以致在水下混凝土灌注6 m高时堵管,不得不中断灌注,发生断桩事故。这种情况处理办法通常是在原桩位附近按承载能力要求加桩或抬桩。该大桥主塔基础钻孔桩设计条件是:桩径2.5 m,桩长40 m,桩间距5~6 m,即该桩采用加桩方案已不可能,条件所
迫,必须千方百计在原桩位做好这根桩的施工。
1.2.2 原因分析
事故发生后,施工、监理及建设单位及时深入施工现场调研,分析断桩原因,归纳如下。
（1）导管上口与砼供料漏斗底部的开启球阀安装设置不当（以塑料布代球）,使首批砼散落入水,造成砼严重离析,水泥浆流失过大,导管底部碎石积结,使水下砼流动性降低。
（2）砼坍落度过大,大于23 cm。
（3）混凝土面标高测量不及时,未能及时拔导管。
（4）钻机抽水泵未及时维修保养,故障率较高,以致处理事故关键时刻,不能发挥有效功能。
1.2.3 处理措施
该桩水下砼的初凝时间据试验资料为28 h,3 h后砼坍落度损失较小,故经研究,采用钻孔清除已浇注在桩孔内的砼,重新灌注桩身砼方案。
（1）采用KA-300型钻机,用反循环法抽出桩内砼。
（2）为防止钻孔损坏钢筋笼,采用空钻杆加焊自制吸头办法。
（3）清除桩孔内砼分3次操作。第一次清上半节砼,第二次清下半节砼,最后对周边进行摆动吸渣。所有排渣均要求再不出现碎石子为止,直到孔底,并对各测点进行标高检测,各测点均达到了原终孔时的钻孔标高,经监理旁站检查,报请高监办批准,同意重新灌注水下混凝土。
1.2.4 处理效果
在对该桩进行超声检测时,有一根声测管堵塞,要求进行钻芯取样检查。
（1）取芯整个过程钻进平稳,无异常响声,回水正常,芯样采取率95%,局部芯样有少量气孔,桩底砼与岩面结合完整。
（2）芯样试压。试验结果砼平均强度38.5MPa,满足设计要求。
（3）抽芯验桩结果,桩身长39.95 m。从取样钻进情况看,无掉钻现象,芯样无蜂窝状。
（4）超声检测结果表明,设计桩顶以下到15.3 m以上完整性达到质量I类桩。综合评定该桥主塔墩19号桩为I类桩。
2 预应力连续梁施工质量控制案例分析
2.1 案例3（预应力钢绞线锁头器张拉脱锚问题的处理）
2.1.1 背景资料
某大桥箱梁进行预应力束张拉施工,按设计顺序进行张拉,当压力表读数为30 MPa（1 495kN）时,右侧腹板束中突然有一根钢绞线飞出1 m,当即停止张拉施工（该束拉力尚差5.2 MPa才达到设计拉力）。次日再次张拉腹板束时,锁头器又脱落两个（距设计拉力尚差3.2 MPa）。
2.1.2 原因分析
从被挤压的锁头器脱落看,钢绞线上有明显的滑痕,现场检查和分析主要原因是:
（1）锁头器及挤压机均存在质量问题,锚具挤压力不够。
（2）由于厂家将直径34.4~34.5 mm和33.7~33.9 mm两种型号的锁头器混装,故造成直径为33.7~33.9 mm的锁头器脱锚。
2.1.3 整改措施
（1）立即停止使用该厂家的产品。在严格检验论证合格的前提下,挑选使用已进场的锁头器,并做好张拉试验和记录。
（2）人工凿开腹板锁头器周围的混凝土,全部更换8根腹板束的锁头器,封好防护罩,浇注砼,待补浇砼达到设计强度后重新张拉。该孔梁腹板束重新更换后,张拉结果在设计拉力下,其伸长部符合规范要求,偏差范围在+4.55%~
5.47%之间。
2.2 案例4（预应力张拉质量控制）
2.2.1 背景资料
某连续箱梁纵向预应力束进行张拉。张拉过程中发现腹板预应力束8束中有两束延伸量超标,故要求暂停纵向预应力张拉工作。经检查发现,内侧腹板束均有1~2根断丝,因断丝位置处在千斤顶范围,张拉时未及时发现,外侧腹板束未见断丝,但延伸量超过计算延伸量13%。有断丝和延伸量超标的预应力束,在非张拉锚固端均有部分钢绞线滑丝,其余预应力束张拉结果正常,经检查也未发现有其他异常情况。
2.2.2 原因分析
（1）钢绞线材质方面,经核对施工单位和建设单位抽检钢绞线试验报告及产品出厂试验结果和合格证,均表明是合格的,此批次钢绞线左右幅同时使用,在右幅张拉中未发现异常情况。
（2）检查张拉设备包括压力表、千斤顶均未发现质量问题。现场重新标定的压力表读数和张拉力曲线在初应力阶段线性关系不太吻合,说明千斤顶摩阻力较大。
（3）预应力管道检查。通风通气情况较好,钢绞线抽出检查,未见有漏浆堵管现象。
（4）张拉端锚垫板定位较好,且与索管基本垂直。
（5）非张拉锚固端检查发现,在有断丝的预应力束中,部分夹片未夹紧钢绞线,有滑丝现象,最多的一束9根中有4根滑丝。部分夹片在张拉后错位达5 mm以上,并且粘有水泥浆。经综合检查分析认为,造成钢绞线断丝和延伸量超标的主要原因是:非张拉锚固端在张拉前夹片未装紧,且在砼浇注过程中粘有水泥浆,致使在张拉后未能夹紧钢绞线,形成滑丝。由于腹板束中部分钢绞线在锚固端滑丝,致使各钢绞线受力不均,未滑丝钢绞线受力超过极限值因而出现断丝和延伸量超标。
2.2.3 处理措施
（1）对延伸量超标和出现断丝的预应力束,全部整束更换。
（2）要求施工单位在张拉前必须对张拉设备、钢绞线、管道、锚垫板、锚固端锚具安装情况全面检查合格,并经现场监理检查同意后,才能进行张拉。在砼浇注过程中,必须对未张拉钢绞线和锚具采取保护措施。
（3）要求现场监理除认真旁站检查张拉情况外,还要对可能影响张拉结果的其他因素进行过程控制,以免出现类似事件。在现场监理工程师的监督下,4根伸长量超标有滑丝、断丝的钢绞线已全部抽出并报废,更换新的钢绞线后,张拉结果合格,其延伸量偏差在-2.9%~2.4%之间。在后续施工过程中,现场监理加强了预应力管道安装、锚具安装、千斤顶维护等各方面的过程控制,所有预应力张拉工作一直进展顺利,未出现异常现象。
2.3 案例5（预应力砼箱梁腹板波纹管堵管整治处理）
2.3.1 背景资料
某桥预应力砼箱梁某孔左幅,进行纵向预应力索张拉。腹板束张拉至设计吨位时,实际伸长量仅为55 mm,与计算伸长值相差较大（设计伸长量206 mm,实际仅为设计的26.7%）。针对此情况,现场监理要求暂停预应力索张拉作业,要求认真查找原因,采取可靠措施进行处理。
2.3.2 原因分析
经对千斤顶的摩阻、油管路、压力表等进行检查,未发现异常,故认为致使腹板索延伸量不足的原因可能是波纹管漏浆,并由以下几种原因之一造成。
（1）波纹管制作时,压痕连接不紧密,导致安装时在弯曲部位的外侧开裂。
（2）波纹管接头连接不牢,砼振捣时,将接头振开而漏浆。
（3）电焊时,将波纹管烧穿,并未及时发现。
2.3.3 事件处理办法和质量控制措施
（1）事件处理过程 首先将腹板索松锚,拆除锚具,用直径10 mm圆钢插入,探查堵管位置,确定堵管位置在距施工缝8.5~9 m处。在堵管位置沿箱梁内侧人工开凿20 cm宽的缝,发现漏浆堵管范围达1.1 m。将波纹管内水泥砂浆全部人工清除干净后,发现漏浆原因主要是波纹管压痕连接不牢,以致于波纹管在曲线部位开裂漏浆。用波纹管铁皮将开口部位重新封住,用高标号环氧树脂细石子砼嵌补凿开处,嵌补3 d后,重新张拉纵向预应力索,其伸长量与计算伸长量偏差为+2.1%,符合及规范要求。
（2）相应质量控制措施 经对事件发生原因进行分析后认为,在波纹管施工质量和检查方面均存在漏洞。一般情况下只注意对波纹管节头情况和电焊烧洞情况进行检查,对波纹管压痕质量未引起足够重视,也未将其当作重点来控制。为了不再出现类似情况,采取以下措施对波纹管制作及安装质量进行控制。
①严格控制波纹管制作质量,要求施工单位加强对材料采购环节的质量控制。
②施工单位在波纹管安装前应仔细检查压痕宽度及压接严密性,并现场检查波纹管弯曲时是否开裂。
③波纹管安装完毕后,除检查接头及空洞情况外,还需对压痕全面检查,现场监理必须逐根逐段检查,并要求在弯曲部位至少检查2遍。在监理及施工各方对波纹管安装质量采取一系列措施后,质量有明显提高,该桥此后施工的12个施工梁段再未出现此类事件,确保了预应力砼连接箱梁的施工质量。
2.4 案例6（临时索连续悬臂灌注预应力混凝土梁质量控制）
2.4.1 背景资料
某大桥梁部由连续梁和连续刚构组成,连续梁与连续刚构支座所在墩位于水中,水深5~7m,墩高30 m,为减少水中临时墩,采用张拉顶板临时索的方案,悬臂灌注连续梁与连续刚构边半跨,并用钢板填塞梁缝底板和顶板,埋设应变片,测定钢板应力。0号块在墩旁塔架上进行,1~6号块按临时连续悬臂灌注,但在灌注3号块后,张拉顶板临时索,发现梁缝增大,临时索拉应力增大,伸长量增大。进一步发展,后果不堪设想。
2.4.2 原因分析
检查发现临时支座塔架是用万能杆件拼装的,预压时间不够,在施工过程中,非弹性下沉,致使临时支座标高降低20 mm,正式支座参与受力,与设计受力模型不一致,顶板临时索承受的梁体恒载和施工荷载力偶加大;另一方面原因是原设计临时索安全系数储备不大。
2.4.3 处理方案
（1）对称起抬梁体,抬高临时支座标高,保证正式支座在施工过程中不受力。
（2）增加临时索数量,确保安全;根据增加临时索数量重新计算梁面标高,保证梁体合拢后线形满足设计要求。
（3） 5、6号梁段灌注后,采用顶板体外索张拉,在施工过程中加强对梁缝处钢板应力检测和临时支座标高测量。采用临时索悬臂灌注施工,可减少水中临时墩和鹰架,但必须加强施工过程观测,保证施工荷载分布与设计假设情况相符,对临时索设计适当增大安全系数。
3 砼粗集料质量控制
3.1 背景资料
某施工单位为某大桥主墩基础混凝土作前期准备工作,粗集料、细集料、水泥等开始备料,封底及夹壁砼开始试配。监理试验工程师在例行检查时,发现粗集料是某采石场砂岩,在常规试验中,这种岩石压碎值数值偏小,质地坚硬。在验证C15混凝土配比时,发现该石料与水泥的亲和性极差,在拌好的砼中,取出几粒碎石,可发现碎石上无肉眼所见附着物,做坍落度检验时,发现粗集料架空、水泥浆流走,严重离析,和易性极差。
3.2 原因分析
此碎石原为某玻璃厂原料,属硅质砂岩,质地坚硬,亲水性差,其成分为石英,并含有方石英、磷石英这类活性SiO2。活性SiO2易与所用普通硅酸盐水泥发生硅碱反应,会造成混凝土膨胀开裂,影响使用。
3.3 处理措施
（1）通知施工单位立即停止此类粗集料进场,已进场的必须退场或改作它用（如铺路）,并在现场监理监督下实施。
（2）指令施工单位重新选择粗集料,并应以石灰石为首选。
（3）原材料进场,承包商必须事先通知监理试验室,以便及时抽检。
（4）要求监理人员加强对进场原材料的检验和监督,确保进场原材料质量。
（5）在监理例会上通报此事,使所有施工单位对此类问题引起重视。经监理人员严把质量关,确保了基础砼的施工质量。
