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摘要:随着我国经济的高速发展,人民生活水平日益提高,城镇各类新颖建筑层出不穷。同时人民对自身生命财产安全的关注也越来越大了,这对建筑工程技术提出了更加严格的标准,相关建筑工程技术人员紧跟适应时代的步伐,不断提高自身的建筑施工技术。本文意在总结相关建筑施工实例后,针对建筑工程使用相关的钻孔灌注桩施工技术进行了深入的探讨,同时分析了有关钻孔桩、钻孔位置、灌注桩的质量控制,以便更好的促进建筑工程逐步提高施工质量,从而更好的适应社会的发展需要。
关键词:钻孔灌注桩;施工工艺;质量控制
钻孔桩基础施工工艺流程简单便捷,被广泛应用民用建筑房屋施工以及铁路、公路、水利水电等大型工程项目中。钻孔桩的操作方法是在泥浆护壁的基础上,通过机械钻进形成桩孔,利用导管法水下灌注混凝土。由于所有施工环节均为水下操作,施工人员必须具备较高的技能水平。钻孔灌注桩会在施工中出现很多意想不到的问题。钻孔桩在钻孔、清孔、吊放钢筋笼、灌注混凝土这四个工序中,无论哪个环节出问题,都可能前功尽弃,甚至导致报废桩。其中尤其是钻孔施工中出现的问题比较多,因此要正确掌握钻孔灌注桩施工工艺及其出现问题的处理。
钻孔桩施工工艺主要步骤分为施工前的准备、护筒制作与埋设、开挖泥浆池、钻孔、钢筋笼的制作与安装、灌注混凝土、质量检测等。
1 钻孔灌注桩施工工艺
1.1 技术要点
冲孔灌注桩的施工工序主要包括:筑岛围堰或搭设施工平台、钢护筒埋设、泥浆池布设和泥浆制备、冲孔、掏渣、验孔、第一次清孔、钢筋笼制作安装、导管安装、第二次清孔、混凝土灌注、桩头挖除。
1.1.1 施工平台及钢护筒施工
(1)施工平台的形式一般有:围堰筑岛、固定钢平台、移动钢平台(水中桩)。
(2)工作平台搭设要考虑施工期间使用的各种施工机具及临时堆放材料的面积,一般要求施工机具外围轮廓线距平台边最短距离 1.5m 以上;工作平台的标高要满足当地水文情况,无潮水区域平台面应高出最高施工水位 1.0m;潮水区域平台面应高出最高施工水位 2m 以上。
(3)采用全站仪进行测量放样。旱地或围堰筑岛的桩位直接放样桩中心,并在桩中心纵横轴方向离钢护筒 1m 以上的地方设护桩;水上平台的桩基应先对护筒导向架进行精确放样。钢护筒埋设后应校核位置,并把桩中心纵横轴方向就近引在平台的型钢顶面作为护桩。
1.1.2 泥浆池布设和泥浆制备
(1)泥浆池的布置和循环及净化处理
a.深水处泥浆循环、净化方法:利用泥浆船(体积与单桩体积相匹配且具有沉淀和储备 两个仓),用于储存、循环、沉淀泥浆、运输沉淀物。
b.陆地泥浆循环、净化方法:采用二级沉淀,制浆池和沉淀池大小应满足容纳最大单桩成孔体积,及时 清理池中沉淀,运至指定的位置废弃。泥浆池与桩基孔距离不少于 2m。
(2)泥浆用优质粘土和膨润土及符合施工要求的水配制而成。泥浆的具体性能指标选择与所 用的钻孔方法、桩位所处地层情况而定,指标选取的原则:①地下水位高或其流速大时,取高限,反之取低限;②地质不良,大孔径、深孔的取高限,反之取低限;③若当地缺乏优良粘质土,远运膨润土也很困难,可掺用添加剂改善泥浆性能;④泥浆的各种性能指标测定方法按桥规进行,重点选测:相对密度、黏度、含砂率、胶体率、失水量和泥皮厚度等五大指标。
(3)在施工大直径(直径大于 2.5m)钻孔桩时,且地质复杂,覆盖层较厚,护筒下沉不到岩 层的情况下,宜使用丙烯酰胺即 PHP 泥浆。
1.1.3 验孔和清孔施工
(1)冲孔达设计标高后对孔底渣样进行判断是否满足设计要求,若达不到要求应按上述的步骤继续冲孔;若满足要求则按下进行。
(2)用自制的钢筋检孔器(有效长度是桩长的 4—6 倍)检查孔径,合格后立即用掏渣桶进行掏渣,完成初步清孔,并清除护筒上的泥皮。
(3)在清孔排渣时,必须不断注入泥浆保持孔内水头,防止塌孔。
(4)清孔后应从孔顶、中、底提出泥浆试样,进行性能指标检测,直至检测结果符合施工技 术规范的规定和设计要求后才停止清孔。清孔应符合下列规定:孔底 500mm 以内的泥浆相对 密度小于 1.10,含砂率<2%,粘度≤20%[1]。
(5)不得用加深钻孔深度的方式代替清孔。
1.1.4 钢筋笼加工安装施工
(1)钢筋笼应采用定型台座模具标准化制作加工成型,采用焊接的主筋接头必须弯曲成一定角度,确保接头焊缝与主筋轴线基本重叠。
(2)钢筋笼应每隔 1~2m 设置临时十字加劲撑,以防变形;加强箍肋必须设在主筋的内侧,环形筋在主筋的外侧,并同主筋进行点焊而不是绑扎。
(3)制好的钢筋骨架必须平整垫放。施工时用平板车运输至施工现场。汽车吊或浮吊作为钢筋笼安装的起重设备。
(4)第一节钢筋笼放入孔内,取出临时十字加劲撑,在护筒顶用工字钢水平穿过加劲箍下垂直吊住钢筋笼。吊放第二节钢筋笼与第一节对准后进行机械套管连接或焊接(接头应错开50cm以上),下放,如此循环;下放钢筋笼时要缓慢均匀,根据下放钢筋笼深度,随时调整钢筋笼入孔的垂直度,尽量避免其倾斜及摆动。钢筋笼接头安装设备数量以确保每节接头安装时间在50分钟内为宜。
(5)钢筋笼保护层必须满足设计图纸和规范的要求。钢筋笼保护层垫块采用绑扎砼轮型垫块,砼垫块半径大于保护层厚度,中心穿钢筋焊在主筋上,每隔 2 米左右设一道,每道沿圆周对称设置不小于 4 块。
(6)机械套管连接时必须使竖向主筋对号(丝口必须打磨平整),再同步拧紧套管,使套管两端正处于上下主筋已标明的划线上,否则应调整重来,确保钢筋连接质量。 (7)钢筋笼下放到位后用三条与主筋直径相同的钢筋一端与主筋焊接,另一端固定在平台上或钢护筒顶,使整个钢筋笼顶端固定,防止浇注砼时钢筋笼偏移、上浮。
(8)钢筋笼下放完毕,应拉线复测钢筋笼中心与桩基中心是否重合,有偏差则需吊起稍作调整。
1.1.5 导管安装拆除施工
(1)导管选用:桩径≤150mm,导管直径用 25cm;桩径>150mm,导管直径用 30cm;桩径>200mm,导管直径用 35--40cm;导壁厚 3mm,每节长 2.0~5.0m,配 1~(2)节长 1.0~1.5m短管,由管端粗丝扣、法兰螺栓连接,接头处用橡胶圈密封防水,管底节长不得小于 4.0m。
(3)导管在使用前和使用一个时期后,应对其规格、质量和拼接构造进行认真地检查外,还需做拼接、过球和水密、承压、接头、抗拉等试验。保证不漏水。
(4)导管安装时先安放底节于桩中心,用槽钢临时固定顶端,依次安装次底节,节与节之间 加放橡胶垫圈上紧螺栓,并同步垂直下放。
1.1.6 水下砼灌注施工
(1)采用直升导管法灌注混凝土。
(2)预制剪球用的球体,其直径稍少于导管内径 2mm,高度约 20cm,强度与桩相同的混凝土圆柱体。
(3)严禁用泵管直接伸入导管内进行灌注,必须要有储料斗辅助灌注施工。浇筑首批混凝土需通过剪球的方法进行,先在圆柱体外侧涂一层黄油后安装在导管顶端并用铁线挂住,其顶端与储料斗底平。当储料斗中的混凝土满足导管埋深不小于 1.0m 时,剪断载住混凝土圆柱体的铁线,让混凝土随圆柱体自由下落,并紧跟连续浇筑。
(4)当浇筑过程中混凝土出现下料不流畅现象时,采用人工配合转动料斗及用备用的钢插辅助下料。
(5)首批砼灌入孔底后,立即测探孔内砼面高度,计算出导管内埋置深度,如符合要求,即可正常灌注。
(6)为防止钢筋骨架上浮,当灌注的砼顶面距钢筋骨架底部 1m 左右时,应降低砼的灌注速度。当砼上升到骨架底 4m 以上时,提升导管,使其底口高于骨架底部 2m 以上即可恢复正常灌注速度。灌注开始后,应紧凑、连续地进行,严禁中途停顿。
(7)要加强灌注过程中砼面高度和砼灌注量的测量和记录工作,控制埋管深度,及时拆除导管,导管最大埋深不得超过 6 米,最少埋深不得低于 2 米。
(8)砼灌注要比设计高 0.5~1.0m。在拔出最后一段长导管时,拔管速度要慢,以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管下形成泥心。
(9)混凝土浇筑完毕且终凝后立即挖出超出设计标高部分的桩头混凝土。
2 结论
综上所述,钻孔灌注桩虽然存在许多优势特点,但是因为施工工艺等因素比较复杂,这就对施工技术提出了更高的要求。提高钢筋混凝土钻孔灌注桩的施工技术是建筑工程质量得到保证的重要因素,要结合根据施工场地的地质条件,做好施工的前期准备工作,规范施工工序,做好施工张每个环节的预防措施,这样才能够提高建筑工程桩身的质量。
参考文献:
[1]徐旺清.浅议钻孔灌注桩技术在建筑施工中应用[J].科技创新与应用.2013(02).
[2]黄金涛.钻孔灌注桩技术在建筑施工中的应用分析[J].门窗.2012(09).
[3]刘礼明.公路桥梁桩基施工技术简析[J].科技信息.2012(21)
关键词:钻孔灌注桩;施工工艺;质量控制
钻孔桩基础施工工艺流程简单便捷,被广泛应用民用建筑房屋施工以及铁路、公路、水利水电等大型工程项目中。钻孔桩的操作方法是在泥浆护壁的基础上,通过机械钻进形成桩孔,利用导管法水下灌注混凝土。由于所有施工环节均为水下操作,施工人员必须具备较高的技能水平。钻孔灌注桩会在施工中出现很多意想不到的问题。钻孔桩在钻孔、清孔、吊放钢筋笼、灌注混凝土这四个工序中,无论哪个环节出问题,都可能前功尽弃,甚至导致报废桩。其中尤其是钻孔施工中出现的问题比较多,因此要正确掌握钻孔灌注桩施工工艺及其出现问题的处理。
钻孔桩施工工艺主要步骤分为施工前的准备、护筒制作与埋设、开挖泥浆池、钻孔、钢筋笼的制作与安装、灌注混凝土、质量检测等。
1 钻孔灌注桩施工工艺
1.1 技术要点
冲孔灌注桩的施工工序主要包括:筑岛围堰或搭设施工平台、钢护筒埋设、泥浆池布设和泥浆制备、冲孔、掏渣、验孔、第一次清孔、钢筋笼制作安装、导管安装、第二次清孔、混凝土灌注、桩头挖除。
1.1.1 施工平台及钢护筒施工
(1)施工平台的形式一般有:围堰筑岛、固定钢平台、移动钢平台(水中桩)。
(2)工作平台搭设要考虑施工期间使用的各种施工机具及临时堆放材料的面积,一般要求施工机具外围轮廓线距平台边最短距离 1.5m 以上;工作平台的标高要满足当地水文情况,无潮水区域平台面应高出最高施工水位 1.0m;潮水区域平台面应高出最高施工水位 2m 以上。
(3)采用全站仪进行测量放样。旱地或围堰筑岛的桩位直接放样桩中心,并在桩中心纵横轴方向离钢护筒 1m 以上的地方设护桩;水上平台的桩基应先对护筒导向架进行精确放样。钢护筒埋设后应校核位置,并把桩中心纵横轴方向就近引在平台的型钢顶面作为护桩。
1.1.2 泥浆池布设和泥浆制备
(1)泥浆池的布置和循环及净化处理
a.深水处泥浆循环、净化方法:利用泥浆船(体积与单桩体积相匹配且具有沉淀和储备 两个仓),用于储存、循环、沉淀泥浆、运输沉淀物。
b.陆地泥浆循环、净化方法:采用二级沉淀,制浆池和沉淀池大小应满足容纳最大单桩成孔体积,及时 清理池中沉淀,运至指定的位置废弃。泥浆池与桩基孔距离不少于 2m。
(2)泥浆用优质粘土和膨润土及符合施工要求的水配制而成。泥浆的具体性能指标选择与所 用的钻孔方法、桩位所处地层情况而定,指标选取的原则:①地下水位高或其流速大时,取高限,反之取低限;②地质不良,大孔径、深孔的取高限,反之取低限;③若当地缺乏优良粘质土,远运膨润土也很困难,可掺用添加剂改善泥浆性能;④泥浆的各种性能指标测定方法按桥规进行,重点选测:相对密度、黏度、含砂率、胶体率、失水量和泥皮厚度等五大指标。
(3)在施工大直径(直径大于 2.5m)钻孔桩时,且地质复杂,覆盖层较厚,护筒下沉不到岩 层的情况下,宜使用丙烯酰胺即 PHP 泥浆。
1.1.3 验孔和清孔施工
(1)冲孔达设计标高后对孔底渣样进行判断是否满足设计要求,若达不到要求应按上述的步骤继续冲孔;若满足要求则按下进行。
(2)用自制的钢筋检孔器(有效长度是桩长的 4—6 倍)检查孔径,合格后立即用掏渣桶进行掏渣,完成初步清孔,并清除护筒上的泥皮。
(3)在清孔排渣时,必须不断注入泥浆保持孔内水头,防止塌孔。
(4)清孔后应从孔顶、中、底提出泥浆试样,进行性能指标检测,直至检测结果符合施工技 术规范的规定和设计要求后才停止清孔。清孔应符合下列规定:孔底 500mm 以内的泥浆相对 密度小于 1.10,含砂率<2%,粘度≤20%[1]。
(5)不得用加深钻孔深度的方式代替清孔。
1.1.4 钢筋笼加工安装施工
(1)钢筋笼应采用定型台座模具标准化制作加工成型,采用焊接的主筋接头必须弯曲成一定角度,确保接头焊缝与主筋轴线基本重叠。
(2)钢筋笼应每隔 1~2m 设置临时十字加劲撑,以防变形;加强箍肋必须设在主筋的内侧,环形筋在主筋的外侧,并同主筋进行点焊而不是绑扎。
(3)制好的钢筋骨架必须平整垫放。施工时用平板车运输至施工现场。汽车吊或浮吊作为钢筋笼安装的起重设备。
(4)第一节钢筋笼放入孔内,取出临时十字加劲撑,在护筒顶用工字钢水平穿过加劲箍下垂直吊住钢筋笼。吊放第二节钢筋笼与第一节对准后进行机械套管连接或焊接(接头应错开50cm以上),下放,如此循环;下放钢筋笼时要缓慢均匀,根据下放钢筋笼深度,随时调整钢筋笼入孔的垂直度,尽量避免其倾斜及摆动。钢筋笼接头安装设备数量以确保每节接头安装时间在50分钟内为宜。
(5)钢筋笼保护层必须满足设计图纸和规范的要求。钢筋笼保护层垫块采用绑扎砼轮型垫块,砼垫块半径大于保护层厚度,中心穿钢筋焊在主筋上,每隔 2 米左右设一道,每道沿圆周对称设置不小于 4 块。
(6)机械套管连接时必须使竖向主筋对号(丝口必须打磨平整),再同步拧紧套管,使套管两端正处于上下主筋已标明的划线上,否则应调整重来,确保钢筋连接质量。 (7)钢筋笼下放到位后用三条与主筋直径相同的钢筋一端与主筋焊接,另一端固定在平台上或钢护筒顶,使整个钢筋笼顶端固定,防止浇注砼时钢筋笼偏移、上浮。
(8)钢筋笼下放完毕,应拉线复测钢筋笼中心与桩基中心是否重合,有偏差则需吊起稍作调整。
1.1.5 导管安装拆除施工
(1)导管选用:桩径≤150mm,导管直径用 25cm;桩径>150mm,导管直径用 30cm;桩径>200mm,导管直径用 35--40cm;导壁厚 3mm,每节长 2.0~5.0m,配 1~(2)节长 1.0~1.5m短管,由管端粗丝扣、法兰螺栓连接,接头处用橡胶圈密封防水,管底节长不得小于 4.0m。
(3)导管在使用前和使用一个时期后,应对其规格、质量和拼接构造进行认真地检查外,还需做拼接、过球和水密、承压、接头、抗拉等试验。保证不漏水。
(4)导管安装时先安放底节于桩中心,用槽钢临时固定顶端,依次安装次底节,节与节之间 加放橡胶垫圈上紧螺栓,并同步垂直下放。
1.1.6 水下砼灌注施工
(1)采用直升导管法灌注混凝土。
(2)预制剪球用的球体,其直径稍少于导管内径 2mm,高度约 20cm,强度与桩相同的混凝土圆柱体。
(3)严禁用泵管直接伸入导管内进行灌注,必须要有储料斗辅助灌注施工。浇筑首批混凝土需通过剪球的方法进行,先在圆柱体外侧涂一层黄油后安装在导管顶端并用铁线挂住,其顶端与储料斗底平。当储料斗中的混凝土满足导管埋深不小于 1.0m 时,剪断载住混凝土圆柱体的铁线,让混凝土随圆柱体自由下落,并紧跟连续浇筑。
(4)当浇筑过程中混凝土出现下料不流畅现象时,采用人工配合转动料斗及用备用的钢插辅助下料。
(5)首批砼灌入孔底后,立即测探孔内砼面高度,计算出导管内埋置深度,如符合要求,即可正常灌注。
(6)为防止钢筋骨架上浮,当灌注的砼顶面距钢筋骨架底部 1m 左右时,应降低砼的灌注速度。当砼上升到骨架底 4m 以上时,提升导管,使其底口高于骨架底部 2m 以上即可恢复正常灌注速度。灌注开始后,应紧凑、连续地进行,严禁中途停顿。
(7)要加强灌注过程中砼面高度和砼灌注量的测量和记录工作,控制埋管深度,及时拆除导管,导管最大埋深不得超过 6 米,最少埋深不得低于 2 米。
(8)砼灌注要比设计高 0.5~1.0m。在拔出最后一段长导管时,拔管速度要慢,以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管下形成泥心。
(9)混凝土浇筑完毕且终凝后立即挖出超出设计标高部分的桩头混凝土。
2 结论
综上所述,钻孔灌注桩虽然存在许多优势特点,但是因为施工工艺等因素比较复杂,这就对施工技术提出了更高的要求。提高钢筋混凝土钻孔灌注桩的施工技术是建筑工程质量得到保证的重要因素,要结合根据施工场地的地质条件,做好施工的前期准备工作,规范施工工序,做好施工张每个环节的预防措施,这样才能够提高建筑工程桩身的质量。
参考文献:
[1]徐旺清.浅议钻孔灌注桩技术在建筑施工中应用[J].科技创新与应用.2013(02).
[2]黄金涛.钻孔灌注桩技术在建筑施工中的应用分析[J].门窗.2012(09).
[3]刘礼明.公路桥梁桩基施工技术简析[J].科技信息.2012(21)