橋梁工程質(zhì)量控制典型案例分析
2011-09-28 來源：中國百科網(wǎng)
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大孔徑深水鉆孔灌注樁質(zhì)量控制案例分析
1.1 案例1（大孔徑深水鉆孔穿越斷層施工控制）
1.1.1 背景資料
某橋墩設(shè)計為12根直徑2.2 m鉆孔灌注樁,樁底標(biāo)高為-26.923 m,設(shè)計樁長32.7 m,施工中采用矩形雙壁鋼圍堰維護,墩位處于近岸河床地段,床面高程-3.16~-3.20 m,枯水期江水深13~19 m。墩位處工程地質(zhì)條件為:表層分布2.35~2.9 m厚第四系沖積覆蓋層,下伏基巖是粘土質(zhì)粉砂巖,高程-25 m以上裂隙極發(fā)育,巖體破碎。橋址處巖體斷層較多,且受全橋總體布置限制,無法繞避,橋墩位置原設(shè)計有5條斷層帶（圖1）,斷層巖體構(gòu)造為角礫夾碎裂巖,巖體天然單軸抗壓強度14.0~33.7
MPa。
在鉆孔樁施工過程中,6號樁鉆孔標(biāo)高達-12.4 m時,孔壁嚴重坍塌,填埋至標(biāo)高-7.5 m處,填埋深度4.9 m,10號樁鉆孔標(biāo)高達-12.1m時,孔壁坍塌填埋至標(biāo)高-9.4 m處,填埋深度2.5 m。繼續(xù)鉆進時坍塌仍在繼續(xù)。
1.1.2 原因分析
從孔壁檢測圖形看,樁孔擴大部分在斷層發(fā)育部位,造成坍孔的主要原因如下。
（1）斷層巖體破碎,整體性差。
（2）采用清水鉆,無泥漿護壁;孔徑大,孔壁自穩(wěn)性差。
（3）巖質(zhì)為泥質(zhì)砂巖,巖隙土遇水容易軟化,造成孔壁坍塌。
（4）鉆孔過程中,鉆頭穿過軟硬不均斷層,易造成鉆桿傾斜。
1.1.3 采取措施
防止坍孔和埋鉆,暫停施工。
（1）逐樁補充鉆探,重核樁長,確保每根樁穿過斷層帶進入完整基巖,保證一定嵌巖深度。
（2）鉆孔通過斷層帶時,要求慢速鉆進,避免過度擾動破碎帶巖塊,同時也可保持樁孔垂直度。
（3）通過破碎帶時每次鉆孔進尺1.5~2.0 m鉆頭高度）、起鉆并灌注水下混凝土,待混凝土終凝并達到一定強度后,重新鉆孔。
（4）禁止相鄰孔同時鉆進,以防串孔。采取以上措施后,樁孔質(zhì)量有了明顯改進,鉆進過程中,斷層位置采用混凝土護壁,有效地防止了坍孔,避免了埋鉆、串孔等不良后果。各樁進行超聲波檢測,達到了I類樁標(biāo)準(zhǔn)。
1.2 案例2（鉆孔灌注樁灌樁意外中斷樁處理）
1.2.1 背景條件
某長江大橋主墩鉆孔樁基礎(chǔ)施工要確保在汛期來臨前完成四渡洪樁施工,以便安全渡汛,該墩
19號樁即是其中的一根渡洪樁。施工單位在極困難的條件下做了大量的施工準(zhǔn)備,但終因工期限制,準(zhǔn)備工作尚感不足,以致在水下混凝土灌注6 m高時堵管,不得不中斷灌注,發(fā)生斷樁事故。這種情況處理辦法通常是在原樁位附近按承載能力要求加樁或抬樁。該大橋主塔基礎(chǔ)鉆孔樁設(shè)計條件是:樁徑2.5 m,樁長40 m,樁間距5~6 m,即該樁采用加樁方案已不可能,條件所
迫,必須千方百計在原樁位做好這根樁的施工。
1.2.2 原因分析
事故發(fā)生后,施工、監(jiān)理及建設(shè)單位及時深入施工現(xiàn)場調(diào)研,分析斷樁原因,歸納如下。
（1）導(dǎo)管上口與砼供料漏斗底部的開啟球閥安裝設(shè)置不當(dāng)（以塑料布代球）,使首批砼散落入水,造成砼嚴重離析,水泥漿流失過大,導(dǎo)管底部碎石積結(jié),使水下砼流動性降低。
（2）砼坍落度過大,大于23 cm。
（3）混凝土面標(biāo)高測量不及時,未能及時拔導(dǎo)管。
（4）鉆機抽水泵未及時維修保養(yǎng),故障率較高,以致處理事故關(guān)鍵時刻,不能發(fā)揮有效功能。
1.2.3 處理措施
該樁水下砼的初凝時間據(jù)試驗資料為28 h,3 h后砼坍落度損失較小,故經(jīng)研究,采用鉆孔清除已澆注在樁孔內(nèi)的砼,重新灌注樁身砼方案。
（1）采用KA-300型鉆機,用反循環(huán)法抽出樁內(nèi)砼。
（2）為防止鉆孔損壞鋼筋籠,采用空鉆桿加焊自制吸頭辦法。
（3）清除樁孔內(nèi)砼分3次操作。第一次清上半節(jié)砼,第二次清下半節(jié)砼,最后對周邊進行擺動吸渣。所有排渣均要求再不出現(xiàn)碎石子為止,直到孔底,并對各測點進行標(biāo)高檢測,各測點均達到了原終孔時的鉆孔標(biāo)高,經(jīng)監(jiān)理旁站檢查,報請高監(jiān)辦批準(zhǔn),同意重新灌注水下混凝土。
1.2.4 處理效果
在對該樁進行超聲檢測時,有一根聲測管堵塞,要求進行鉆芯取樣檢查。
（1）取芯整個過程鉆進平穩(wěn),無異常響聲,回水正常,芯樣采取率95%,局部芯樣有少量氣孔,樁底砼與巖面結(jié)合完整。
（2）芯樣試壓。試驗結(jié)果砼平均強度38.5MPa,滿足設(shè)計要求。
（3）抽芯驗樁結(jié)果,樁身長39.95 m。從取樣鉆進情況看,無掉鉆現(xiàn)象,芯樣無蜂窩狀。
（4）超聲檢測結(jié)果表明,設(shè)計樁頂以下到15.3 m以上完整性達到質(zhì)量I類樁。綜合評定該橋主塔墩19號樁為I類樁。
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預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁施工質(zhì)量控制案例分析
2.1 案例3（預(yù)應(yīng)力鋼絞線鎖頭器張拉脫錨問題的處理）
2.1.1 背景資料
某大橋箱梁進行預(yù)應(yīng)力束張拉施工,按設(shè)計順序進行張拉,當(dāng)壓力表讀數(shù)為30 MPa（1 495kN）時,右側(cè)腹板束中突然有一根鋼絞線飛出1 m,當(dāng)即停止張拉施工（該束拉力尚差5.2 MPa才達到設(shè)計拉力）。次日再次張拉腹板束時,鎖頭器又脫落兩個（距設(shè)計拉力尚差3.2
MPa）。
2.1.2 原因分析
從被擠壓的鎖頭器脫落看,鋼絞線上有明顯的滑痕,現(xiàn)場檢查和分析主要原因是:
（1）鎖頭器及擠壓機均存在質(zhì)量問題,錨具擠壓力不夠。
（2）由于廠家將直徑34.4~34.5 mm和33.7~33.9 mm兩種型號的鎖頭器混裝,故造成直徑為33.7~33.9 mm的鎖頭器脫錨。
2.1.3 整改措施
（1）立即停止使用該廠家的產(chǎn)品。在嚴格檢驗論證合格的前提下,挑選使用已進場的鎖頭器,并做好張拉試驗和記錄。
（2）人工鑿開腹板鎖頭器周圍的混凝土,全部更換8根腹板束的鎖頭器,封好防護罩,澆注砼,待補澆砼達到設(shè)計強度后重新張拉。該孔梁腹板束重新更換后,張拉結(jié)果在設(shè)計拉力下,其伸長部符合規(guī)范要求,偏差范圍在+4.55%~
5.47%之間。
2.2 案例4（預(yù)應(yīng)力張拉質(zhì)量控制）
2.2.1 背景資料
某連續(xù)箱梁縱向預(yù)應(yīng)力束進行張拉。張拉過程中發(fā)現(xiàn)腹板預(yù)應(yīng)力束8束中有兩束延伸量超標(biāo),故要求暫停縱向預(yù)應(yīng)力張拉工作。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn),內(nèi)側(cè)腹板束均有1~2根斷絲,因斷絲位置處在千斤頂范圍,張拉時未及時發(fā)現(xiàn),外側(cè)腹板束未見斷絲,但延伸量超過計算延伸量13%。有斷絲和延伸量超標(biāo)的預(yù)應(yīng)力束,在非張拉錨固端均有部分鋼絞線滑絲,其余預(yù)應(yīng)力束張拉結(jié)果正常,經(jīng)檢查也未發(fā)現(xiàn)有其他異常情況。
2.2.2 原因分析
（1）鋼絞線材質(zhì)方面,經(jīng)核對施工單位和建設(shè)單位抽檢鋼絞線試驗報告及產(chǎn)品出廠試驗結(jié)果和合格證,均表明是合格的,此批次鋼絞線左右幅同時使用,在右幅張拉中未發(fā)現(xiàn)異常情況。
（2）檢查張拉設(shè)備包括壓力表、千斤頂均未發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題。現(xiàn)場重新標(biāo)定的壓力表讀數(shù)和張拉力曲線在初應(yīng)力階段線性關(guān)系不太吻合,說明千斤頂摩阻力較大。
（3）預(yù)應(yīng)力管道檢查。通風(fēng)通氣情況較好,鋼絞線抽出檢查,未見有漏漿堵管現(xiàn)象。
（4）張拉端錨墊板定位較好,且與索管基本垂直。
（5）非張拉錨固端檢查發(fā)現(xiàn),在有斷絲的預(yù)應(yīng)力束中,部分夾片未夾緊鋼絞線,有滑絲現(xiàn)象,最多的一束9根中有4根滑絲。部分夾片在張拉后錯位達5 mm以上,并且粘有水泥漿。經(jīng)綜合檢查分析認為,造成鋼絞線斷絲和延伸量超標(biāo)的主要原因是:非張拉錨固端在張拉前夾片未裝緊,且在砼澆注過程中粘有水泥漿,致使在張拉后未能夾緊鋼絞線,形成滑絲。由于腹板束中部分鋼絞線在錨固端滑絲,致使各鋼絞線受力不均,未滑絲鋼絞線受力超過極限值因而出現(xiàn)斷絲和延伸量超標(biāo)。
2.2.3 處理措施
（1）對延伸量超標(biāo)和出現(xiàn)斷絲的預(yù)應(yīng)力束,全部整束更換。
（2）要求施工單位在張拉前必須對張拉設(shè)備、鋼絞線、管道、錨墊板、錨固端錨具安裝情況全面檢查合格,并經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理檢查同意后,才能進行張拉。在砼澆注過程中,必須對未張拉鋼絞線和錨具采取保護措施。
（3）要求現(xiàn)場監(jiān)理除認真旁站檢查張拉情況外,還要對可能影響張拉結(jié)果的其他因素進行過程控制,以免出現(xiàn)類似事件。在現(xiàn)場監(jiān)理工程師的監(jiān)督下,4根伸長量超標(biāo)有滑絲、斷絲的鋼絞線已全部抽出并報廢,更換新的鋼絞線后,張拉結(jié)果合格,其延伸量偏差在-2.9%~2.4%之間。在后續(xù)施工過程中,現(xiàn)場監(jiān)理加強了預(yù)應(yīng)力管道安裝、錨具安裝、千斤頂維護等各方面的過程控制,所有預(yù)應(yīng)力張拉工作一直進展順利,未出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。
2.3 案例5（預(yù)應(yīng)力砼箱梁腹板波紋管堵管整治處理）
2.3.1 背景資料
某橋預(yù)應(yīng)力砼箱梁某孔左幅,進行縱向預(yù)應(yīng)力索張拉。腹板束張拉至設(shè)計噸位時,實際伸長量僅為55 mm,與計算伸長值相差較大（設(shè)計伸長量206 mm,實際僅為設(shè)計的26.7%）。針對此情況,現(xiàn)場監(jiān)理要求暫停預(yù)應(yīng)力索張拉作業(yè),要求認真查找原因,采取可靠措施進行處理。
2.3.2 原因分析
經(jīng)對千斤頂?shù)哪ψ琛⒂凸苈?、壓力表等進行檢查,未發(fā)現(xiàn)異常,故認為致使腹板索延伸量不足的原因可能是波紋管漏漿,并由以下幾種原因之一造成。
（1）波紋管制作時,壓痕連接不緊密,導(dǎo)致安裝時在彎曲部位的外側(cè)開裂。
（2）波紋管接頭連接不牢,砼振搗時,將接頭振開而漏漿。
（3）電焊時,將波紋管燒穿,并未及時發(fā)現(xiàn)。
2.3.3 事件處理辦法和質(zhì)量控制措施
（1）事件處理過程 首先將腹板索松錨,拆除錨具,用直徑10 mm圓鋼插入,探查堵管位置,確定堵管位置在距施工縫8.5~9 m處。在堵管位置沿箱梁內(nèi)側(cè)人工開鑿20 cm寬的縫,發(fā)現(xiàn)漏漿堵管范圍達1.1 m。將波紋管內(nèi)水泥砂漿全部人工清除干凈后,發(fā)現(xiàn)漏漿原因主要是波紋管壓痕連接不牢,以致于波紋管在曲線部位開裂漏漿。用波紋管鐵皮將開口部位重新封住,用高標(biāo)號環(huán)氧樹脂細石子砼嵌補鑿開處,嵌補3 d后,重新張拉縱向預(yù)應(yīng)力索,其伸長量與計算伸長量偏差為+2.1%,符合及規(guī)范要求。
（2）相應(yīng)質(zhì)量控制措施 經(jīng)對事件發(fā)生原因進行分析后認為,在波紋管施工質(zhì)量和檢查方面均存在漏洞。一般情況下只注意對波紋管節(jié)頭情況和電焊燒洞情況進行檢查,對波紋管壓痕質(zhì)量未引起足夠重視,也未將其當(dāng)作重點來控制。為了不再出現(xiàn)類似情況,采取以下措施對波紋管制作及安裝質(zhì)量進行控制。
①嚴格控制波紋管制作質(zhì)量,要求施工單位加強對材料采購環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制。
②施工單位在波紋管安裝前應(yīng)仔細檢查壓痕寬度及壓接嚴密性,并現(xiàn)場檢查波紋管彎曲時是否開裂。
③波紋管安裝完畢后,除檢查接頭及空洞情況外,還需對壓痕全面檢查,現(xiàn)場監(jiān)理必須逐根逐段檢查,并要求在彎曲部位至少檢查2遍。在監(jiān)理及施工各方對波紋管安裝質(zhì)量采取一系列措施后,質(zhì)量有明顯提高,該橋此后施工的12個施工梁段再未出現(xiàn)此類事件,確保了預(yù)應(yīng)力砼連接箱梁的施工質(zhì)量。
2.4 案例6（臨時索連續(xù)懸臂灌注預(yù)應(yīng)力混凝土梁質(zhì)量控制）
2.4.1 背景資料
某大橋梁部由連續(xù)梁和連續(xù)剛構(gòu)組成,連續(xù)梁與連續(xù)剛構(gòu)支座所在墩位于水中,水深5~7m,墩高30 m,為減少水中臨時墩,采用張拉頂板臨時索的方案,懸臂灌注連續(xù)梁與連續(xù)剛構(gòu)邊半跨,并用鋼板填塞梁縫底板和頂板,埋設(shè)應(yīng)變片,測定鋼板應(yīng)力。0號塊在墩旁塔架上進行,1~6號塊按臨時連續(xù)懸臂灌注,但在灌注3號塊后,張拉頂板臨時索,發(fā)現(xiàn)梁縫增大,臨時索拉應(yīng)力增大,伸長量增大。進一步發(fā)展,后果不堪設(shè)想。
2.4.2 原因分析
檢查發(fā)現(xiàn)臨時支座塔架是用萬能桿件拼裝的,預(yù)壓時間不夠,在施工過程中,非彈性下沉,致使臨時支座標(biāo)高降低20 mm,正式支座參與受力,與設(shè)計受力模型不一致,頂板臨時索承受的梁體恒載和施工荷載力偶加大;另一方面原因是原設(shè)計臨時索安全系數(shù)儲備不大。
2.4.3 處理方案
（1）對稱起抬梁體,抬高臨時支座標(biāo)高,保證正式支座在施工過程中不受力。
（2）增加臨時索數(shù)量,確保安全;根據(jù)增加臨時索數(shù)量重新計算梁面標(biāo)高,保證梁體合攏后線形滿足設(shè)計要求。
（3） 5、6號梁段灌注后,采用頂板體外索張拉,在施工過程中加強對梁縫處鋼板應(yīng)力檢測和臨時支座標(biāo)高測量。采用臨時索懸臂灌注施工,可減少水中臨時墩和鷹架,但必須加強施工過程觀測,保證施工荷載分布與設(shè)計假設(shè)情況相符,對臨時索設(shè)計適當(dāng)增大安全系數(shù)。
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砼粗集料質(zhì)量控制
3.1 背景資料
某施工單位為某大橋主墩基礎(chǔ)混凝土作前期準(zhǔn)備工作,粗集料、細集料、水泥等開始備料,封底及夾壁砼開始試配。監(jiān)理試驗工程師在例行檢查時,發(fā)現(xiàn)粗集料是某采石場砂巖,在常規(guī)試驗中,這種巖石壓碎值數(shù)值偏小,質(zhì)地堅硬。在驗證C15混凝土配比時,發(fā)現(xiàn)該石料與水泥的親和性極差,在拌好的砼中,取出幾粒碎石,可發(fā)現(xiàn)碎石上無肉眼所見附著物,做坍落度檢驗時,發(fā)現(xiàn)粗集料架空、水泥漿流走,嚴重離析,和易性極差。
3.2 原因分析
此碎石原為某玻璃廠原料,屬硅質(zhì)砂巖,質(zhì)地堅硬,親水性差,其成分為石英,并含有方石英、磷石英這類活性SiO2?；钚許iO2易與所用普通硅酸鹽水泥發(fā)生硅堿反應(yīng),會造成混凝土膨脹開裂,影響使用。
3.3 處理措施
（1）通知施工單位立即停止此類粗集料進場,已進場的必須退場或改作它用（如鋪路）,并在現(xiàn)場監(jiān)理監(jiān)督下實施。
（2）指令施工單位重新選擇粗集料,并應(yīng)以石灰石為首選。
（3）原材料進場,承包商必須事先通知監(jiān)理試驗室,以便及時抽檢。
（4）要求監(jiān)理人員加強對進場原材料的檢驗和監(jiān)督,確保進場原材料質(zhì)量。
（5）在監(jiān)理例會上通報此事,使所有施工單位對此類問題引起重視。經(jīng)監(jiān)理人員嚴把質(zhì)量關(guān),確保了基礎(chǔ)砼的施工質(zhì)量。
