钻孔灌注桩施工关键技术

作者:杨江林
单位:中交第四公路工程局有限公司
摘要:近年来,随着钻孔灌注桩施工技术逐渐成熟,为市政工程提供了重要技术支持。以市政工程为背景,分析钻孔灌注桩施工技术在市政工程中的应用特点,并总结实际操作中的技术要点,以期为市政工程建设提供参考。
关键词:市政工程 钻孔灌注桩 技术分析
作者简介:杨江林,工程师,E-mail:39441992@qq.com;

现阶段,我国市政工程建设规模逐步扩大,钻孔灌注桩施工技术得以广泛应用,且实际成果较好。该技术应用中,以设计图纸为基本参考,在钻孔机械的辅助下实现对地层的钻进处理,形成合适规格的孔洞,向其中置入钢筋骨架,并灌注高性能水泥浆液。从技术形式角度看,当前灌注施工中应用最为广泛的是垂直导管方式,其施工效率相对较高。

1 钻孔灌注桩施工技术在市政工程中的作用

锤击法是早期市政工程中的常用方法,但是随着行业发展和城市建设需求的不断提高,锤击法表现出适用性不足的缺点。钻孔灌注桩施工技术逐步替代锤击法,其优势在于施工干扰小、效率高,使柱基础的稳定性更佳,在各类地基中均具有适用性。桩承载力是重要指标,其受到各环节施工因素的影响,因此在施工中要注重对工艺的控制,避免出现坍孔等质量问题。

2 钻孔灌注桩施工技术

2.1 测量定位

选择全站仪坐标法,精确测量后放出桩位线,于施工现场埋设护筒并在其周边设置中心定位桩,并刷涂红油漆以达到标记的效果。

2.2 埋设护筒

根据现场情况合理埋设护筒:若为陆地施工区,钢护筒超出原地面的部分要求在0.3m以上;若为水中桩护筒施工,要求该超出部分提升至2.5m。

护筒选择钢护筒形式,以8mm厚钢板为原材料通过特定的卷制工艺制得,长度为2~4m;直径参考设计桩径,在该值的基础上增加20cm。通过焊接的方式实现对护筒的加固处理,以免发生变形。埋设作业为锤击与人工相配合的方式,采取合适的措施提升人工开挖段的护筒稳定性,使用适量黏土有效填充护筒与孔壁间产生的空隙。

2.3 泥浆制备

以黏土为基本材料,掺适量水经过充分搅拌后形成泥浆,特殊情况下可使用一定量的水泥。泥浆性能指标要求如表1所示。

泥浆稠度是影响施工质量的重要指标,可使用泥浆稠度仪进行检测,若未达标应及时改进工艺参数。

2.4 成孔

钻孔作业时要求钻机维持足够稳定的状态,钻头始终与桩位中心对齐,经过全面检查且钻机等相关设备均处于正常工作状态时,即可正式钻进。

将护筒埋设到位并根据施工需求准备充足的泥浆,钻机到达指定施工区域,搭设稳定钻架后再钻进,向桩孔内注入适量的泥浆,此过程中冲击锥持续运行,为小冲程反复冲击的工作方式;孔内水位的控制也要到位,超出地下水位的部分需达到1.5~2.0m。

因地层条件的差异化,冲击作业的工艺参数也需及时调整,如冲程、灌注施工所用泥浆的性能等。若为淤泥质地层,考虑到其稳定性较差的特点,可通过抛填片石的方式处理。

通过泵吸反循环的方式实现排渣。覆盖层施工中,若处于正常工作状态,每班排渣1次即可;岩层施工中,以实际施工进度为准,每进尺0.5~1.0m便组织排渣。各环节排渣时,孔内水头高度要足够合理,产生的泥浆在渣土分离器的作用下实现净化,以满足环保施工的要求。

根据现场情况,若存在群桩施工需求,此时合理的打桩顺序尤为关键,将直接影响实际打桩效率,并与最终的打桩质量息息相关。从经验看,合理的打桩顺序主要分为3种,均遵循各方向同步的原则:(1)由一侧开始沿着特定的方向打桩;(2)从中间开始遵循对称的原则向两侧同步打桩;(3)从中间开始遵循对称的原则向四周同步打桩。

2.5 清孔、验孔

钻孔结束后,及时检查施工情况,如孔深、孔径等,在各项指标符合设计要求后即可清孔。考虑到冲孔质量要求,在此之前需向孔内投入适量水泥,利用钻锥搅拌并形成混合物,再安排抽渣,重点考虑冲孔泥浆比重,要求稳定在1.3~1.4,以确保清孔效果。孔内沉渣厚度要有效控制,若桩径超1.5m,要求沉渣厚度在50cm以下;若桩径未超过1.5m,此时沉渣厚度要在30cm以下。

表1 泥浆性能指标要求   

表1 泥浆性能指标要求

2.6 钢筋笼制作与安装

1)现场制作钢筋笼时要严格遵循图纸要求完成绑扎与焊接作业,要求钢筋保持平顺状态。根据钢筋规格选择合适的连接方式,直径达到25mm或更大时采用连接套筒;若直径在25mm以下,则选择搭接焊的方式。钢筋笼成型后,施工单位首先自检,确认无误后由监理工程师复检。

2)清孔后,在起重机的辅助下将预制好的钢筋笼吊入指定的钻孔内。钢筋骨架要满足稳定性要求,以φ25钢筋为基础材料,经加工后形成“米”字形内撑架,以免出现钢筋骨架变形现象。入孔后,通过焊接φ25钢筋的方式在顶端与护筒顶横杆处加固。

3)钢筋骨架被置入孔中,若因施工条件欠佳而难以及时灌注时,则将钢筋骨架移出。后续根据实际情况选择重放,但要确保钻孔的完整性,且内部不存在任何杂物,沉渣厚度与设计要求相符。

4)钢筋笼施工中,要注重对底面高程的检测,该值与设计指标的误差需小于±50mm。

2.7 灌注水下混凝土

1)灌注作业时使用钢导管,该材料规格为内径30cm。结束钢筋笼安放作业后,安排人员根据预先设置好的编号有序拼装导管。

2)配备足够的混凝土,要求灌注作业具有持续性,可使用测绳检测施工情况,如孔内混凝土高度,以此为依据灵活调整导管埋深,使其稳定在2~6m,导管提升应在起重机的辅助下完成。

3)调整导管位置,其与钢筋骨架间距要合理,以免因导管垂直方向移动而出现钢筋骨架移位的现象。

4)在搅拌站统一生产混凝土,利用运输车运到施工现场,要严格控制混凝土的性能,配合比与和易性等指标要与施工要求相符。施工中,各孔桩均选择3组试件,加强对坍落度的检验。

5)导管拆除要在短时间内完成,灌注混凝土全程控制在6h以内,掺入适量缓凝剂以改善混合料的性能,在首批混凝土尚未达到初凝状态时结束全孔的灌注作业。

6)检验灌注进度,当接近设计高程时,需调整导管位置,其上端要高出混凝土顶3~4m,并结合实际情况计算分析,确定末盘混凝土用量,将该结果及时告知搅拌站。

7)以桩顶设计高度为基准,实际桩顶标高需超出该值0.5~1.0m;检验混凝土强度,满足要求后拔除钢护筒,将无用的混凝土彻底凿除。

8)浇筑作业要采用水泵、吸泥机等相关设备,要求各项设备均具备优良的性能,为施工作业提供支持。

9)以桩孔混凝土强度为参考,满足要求后邀请专业机构检验桩身质量,通过超声波检测的方式分析是否存在断桩等质量问题,各项指标均满足要求后即可进入墩台施工环节。

10)灌注混凝土作业应具有连续性,避免中途间断现象,拆除导管的时间要控制到最短。全程缓慢灌注,以免因速度过快而在导管内形成高压气囊,最终出现堵塞现象。水下灌注混凝土作业难度较大,应安排专员检验施工情况,如混凝土实际高度、导管埋入深度等,并将相关信息记录好。灌注全程维持孔内水头的稳定性,尽可能避免坍孔。混凝土进入钢筋笼时要适当加大埋深,适当放慢灌注速度,控制产生的冲击力。混凝土进入钢筋骨架后,视实际情况合理提升导管,要求钢筋骨架在导管下口有足够的埋深。

3 钻孔灌注桩质量控制要求

3.1 成孔过程质量监控

沉渣厚度不当将引发施工质量问题。不同桩结构对沉渣厚度的要求存在差异,其中,端承桩应不大于100mm,摩擦桩应不大于300mm。泥浆相对厚度以1.1~1.2为宜,黏度控制在18~25s较合适,并根据实际情况调整工艺参数。

3.2 混凝土坍落度控制

混凝土坍落度不合理将对灌注桩的整体质量带来不良影响,如拌合缺乏均匀性、初凝时间偏长等均容易改变混凝土坍落度,因此施工中要分析具体影响因素,采取相应的控制措施。通常坍落度为182~220mm较为合适。

3.3 控制导管埋深

导管是灌注施工的重要工具,其埋入混凝土内的深度将直接影响最终成桩质量,因此要采取科学的控制措施。施工中要备足混凝土,其总量应满足导管的埋深要求。同时要加强检测,及时掌握混凝土面的高度情况。根据经验,导管埋深以1~6m为宜,若超出该范围,在外界因素影响下极易出现质量问题。

3.4 控制桩头质量

根据规范,结束桩顶浮浆凿除作业后,要检测此时的桩顶标高。灌注施工时,若要全面确保桩头质量,最关键的措施在于提升最后一次灌注量的合理性,不可出现桩顶高度偏低的情况,经凿除处理后露出的混凝土要满足强度要求。若要达到此效果,关键是适当提高混凝土高度,使其超出桩顶标高。若缺乏对超灌量的合理控制,则会出现材料浪费或成桩质量不达标等情况。

4 结语

钻孔灌注桩施工技术是现代工程领域极具代表性的技术,可为市政工程建设提供重要的技术支持。随着行业的持续发展,诸如钻孔扩底桩等工艺逐步趋于成熟,为钻孔灌注桩的应用创造了优良条件,同时将促进钻孔灌注桩技术的进步,使其适用性更强,实际施工效果更优。

 

 

参考文献[1]彭胜.市政工程中钻孔灌注桩施工工艺要点[J].价值工程,2019,38(25):203-204.

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[3]马占旭.市政公路工程钻孔灌注桩桩基施工方案[J].交通世界,2019(13):42-43.
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