浅论桩基础加固施工工程的质量控制
2017-07-31
桩基工程是大桥工程的重要组成部分，其质量直接关系到整座桥的结构安全，直接关系到人民生命财产安全。桩主要有木桩、混凝土桩(预制混凝土桩、灌注混凝土桩)、钢桩(钢管桩、型钢桩、钢板桩)和组合桩等四大类。桩基工程的设计、施工、质量检测等方面比上部建筑结构更为复杂，更容易存在隐患，直接影响主体结构的正常使用与安全，且其事故后的处理较困难，会给国家和个人造成不可挽回的巨大损失。事实表明，建筑工程的质量问题和重大事故多是由桩基工程的质量问题引起的，因此要搞好桩基础加固施工工程，确保质量，保障使用安全。
一、工程概况
沿海公路大蒲河大桥为跨海湾大桥，上部结构为17—20mT型梁；下部结构为双柱式墩台，钻孔灌注桩基础。由于潮汐影响，受到海水涨落的冲刷和浸泡侵蚀，桩基础混凝土大面积剥落、钢筋锈蚀严重，造成灌注桩严重缩颈，降低了桩基础承载力，也将使桥梁的使用寿命严重缩短。为确保桥梁正常使用和安全运行，并延长桥梁的使用寿命，迫切需要进行桩基础加固施工工程。
二、施工方案
秦皇岛市公路勘测设计所根据检测结果，经过缜密研究决定，自局部冲刷线以下6米范围内对桩基础进行环形加固处理（俗称穿裙子）。要求遵循“确保质量，保障安全”的目标方针认真施工，在保障交通运行的情况下高质量的按时完成桩基础加固工程的施工。
三、施工方法
1.人工凿除桩基础表面剥落的混凝土，未剥落部分进行3cm厚凿毛处理。此工作必须认真，全部达到符合强度要求的混凝土层，因为它关系到新旧混凝土的粘结程度，对最后的加固效果有非常大的影响。
2.在原桩体用冲击电锤钻孔，深度20cm，直径20mm，横、纵间距30cm，孔中灌入环氧树脂砂浆，并打入Ф16mm的钢筋锚杆，后加固钢筋笼的加强箍筋与钢筋锚杆相互焊接，使之形成一个整体，以利于新、旧混凝土的连接和共同受力。严格按照技术标准和技术规范控制钢筋各个焊接点的质量，并且严格控制钢筋保护层垫块的厚度、刚度和强度。
3.加强混凝土施工质量控制。
（1）选定合理的钢筋混凝土配合比，减少裂缝的产生。
混凝土配比选定合理，对于防控混凝土裂缝的产生至关重要。选用水化热较低的水泥品种，并尽量采用较少的水泥用量；选取合理的单位用水量，从而减少混凝土早期的收缩量；选用含泥量较少，级配较好的沙子和石子，并选定合理的砂率；混凝土水灰比是影响强度和裂痕的主要因素，水灰比大混凝土的坍落度大，其收缩亦越大，易产生裂纹，需严格控制混凝土坍落度，不宜过大；掺加合理掺量的优质矿物掺和粉，如粉煤灰及磨细矿渣在混凝土中具有形态效应、活性效应和微集料效应，能改善和提高混凝土的性能，改善混凝土和易性，降低混凝土泌水性；在保障混凝土性能的前提下，尽量降低胶凝材料总量。
（2）科学掺入混凝土功能性抗裂材料，遏制裂纹产生。
第一，在混凝土中，掺入一定量的纤维，会形成乱向分布的重重网状系统，承托骨料，从而减少骨料的离析。当胶凝材料基体收缩时，纤维可有效地消耗收缩拉应力的能量，对克服混凝土凝结期间的塑性裂缝十分有利。混凝土硬化的过程中产生水化热，出现收缩裂缝在所难免，乱向分布的纤维能阻止其扩散成可见裂纹。目前常用的纤维主要有碳纤维、钢纤维和聚丙烯纤维。
第二，混凝土掺入膨胀剂，在潮湿的环境中可保持50—200微应变的膨胀状态。如硫铝酸钙类膨胀剂与水泥产生的Ca(OH)■反应形成钙矾石膨胀结晶，使混凝土水化后能产生适度的体积膨胀，在钢筋和其他约束条件下产生一定的化学预应力，在结构中形成0.2—0.7Mpa预压应力，抵消混凝土在硬化过程中产生的收缩拉应力；膨胀结晶体在混凝土内部还起到填充、切断毛细孔缝的作用，改善混凝土的孔结构，使之更加密实，提高其抗渗和力学性能。膨胀剂常见的硫铝酸钙类、氧化钙类和氧化镁类膨胀剂。
第三，掺入混凝土减缩剂也可以减少裂缝的产生。减缩剂是由聚醚类有机物与他们的衍生物复合而成，能够降低混凝土中的毛细管张力，当混凝土由于干燥而在毛细孔中形成毛细管张力使混凝土收缩时，因缩减剂的存在，毛细管张力下降，从而使混凝土的收缩值降低。
第四，掺加减缩剂型聚羧酸系外加剂对水泥的前期水热化的释放有明显的抑制作用，使之释放得更为平缓，这对于大体积钢筋混凝土的温控十分有利，可有效降低混凝土产生温度裂缝的风险。减缩型聚羧酸系外加剂通过调控不同共聚单体的相对比例，吸附基团的含量，以及分子量大小和分布，从而实现高分散、低收缩、高抗裂性能的统一，有效地降低混凝土在各个阶段的收缩。
第五，掺入引气型减水剂，增强混凝土的抗冻性和抗渗性，提高混凝土的耐久性，使之更有效地保护钢筋不受海水侵蚀。
四、加固施工的效果
加固施工处理有效地增大了桩基截面积，提高了桩基的稳固性，达到了保护桩基的目的，确保了桥梁使用的安全性，为人们的生产和生活带来极大的方便，后期的使用效果也证实了这一加固施工工程的有效性。
五、结语
从沿海路大蒲河大桥桩基础的加固施工工程的施工过程和后期效果来看，选择一种合理的施工工艺并严格地按照技术标准及技术规范控制施工质量是取得好的效果的关键。桩基础底层处理、钢筋笼施工方法、混凝土施工质量控制是桩基础加固施工工程实施过程中的三个关键点，都很重要，其中任何一个过程出现问题都会影响最后效果。只要抓住了这三个关键点，严格控制施工工艺和施工质量，桩基础加固施工工程就能取得好的效果。
