论文摘要:现代的高层建筑大部分都离不开桩基础,而桩基的技术有多种多样。文章仅针对旋挖钻孔的方式进行讨论,旨在通过阐述旋挖钻孔的施工技术来使其施工技术标准化,进而保障施工质量。
关键词:旋挖钻孔;灌注桩;施工技术
引言:
灌注桩基础是桥梁、高层建筑、深基坑支护等常用的基础结构,具有经济、可靠、应用广泛等优点。常用的桩基成孔方式有人工成孔、抓挖成孔、搅钻成孔、冲击成孔和旋挖成孔等。随着社会的发展,如今人工成孔、抓挖成孔、搅钻成孔在桩基施工中逐渐少用,冲击成孔虽普遍应用,但工效太低。旋挖成孔由于得益于旋挖机设备的引进推广,成为近几年应用越来越广泛的一种桩基施工方式,有效地推进了桩基施工技术的发展。
1.旋挖灌注桩施工特点
旋挖钻孔灌注桩施工钻机是一种功率大、输出的扭矩大、轴向压力大、机动灵活、施工效率高、自动化程度高的钻孔设备。其设备操作方便,电脑自动控制,对于钻孔的位置和方向的精准程度都有很强的控制能力,对于高精度的施工场所能够满足其施工要求。旋挖钻机常常采用履带式的底盘承载结构,能够最大程度上的减小接地压力,在施工现场的机动程度非常高,独立工作的能力非常高。旋挖机广泛适用于各种地质条件,适用范围非常广泛,无论是粘土层、淤泥层、砂土层、强度不高的胶结砂岩层、中风化泥岩和强风化岩都有很强的适应性。能满足绝大多数的高层建筑和桥梁施工环境的要求。同时旋挖钻机能够在高地下水水位环境作业,效果也非常显著。
在效率方面,由于采用了电脑的控制,以及履带式的接地承载结构,使其在施工过程中的效率大大提高,旋转、挖土、提升、卸土等过程全部由机械代替,其效率是人工无法比拟的,大大节省了整个灌注桩的施工工期,也保证了施工的工程质量。
旋挖桩的现场污染非常小,施工占地面积小,施工时间短、震动低、噪音小、对周围建筑的影响较小。旋挖灌注桩施工使用的泥浆仅用来护壁,并不用于排渣,且使用过的泥浆经过除砂及沉淀可以重复使用,可以有效地降低费用,降低整体的运营成本,同时提高施工的质量。由于施工时采用旋挖技术,使桩孔的孔壁形成了多道螺纹,使土的摩擦阻力增大,进而增大了灌注桩的稳定性。
2.施工准备
2.1严格审核图纸,对桩的设计坐标、高程进行复核计算,确认无误后编制旋挖桩机桩位平面图,标注桩心坐标点,以便施工测量放线及桩定位,桩成孔资料的收集整理和桩验收。
2.2桩位放样。桩位放样,按“从整体到局部的原则”进行桩基的位置放样,进行钻孔的标高放样时,应及时对放样的标高进行复核。采用全站仪准确放样各桩点的位置,使其误差在规范要求内。
2.3钻机就位。钻机就位时,要事先检查钻机的性能状态是否良好。保证钻机工作正常。
2.4施工准备分为物料的准备、设备准备和场地准备
物料准备方面中主要是泥浆的准备。泥浆在配比过程中主要用到粘土、膨胀土、工业用碱。旋挖机进行施工过程中,应防止孔壁坍塌,使用护壁泥浆非常关键,通常情况下采用优质膨胀土掺入纯碱,必要时加入聚丙烯酰胺或者纤维素。在配比时其比例应根据地下水水位、土质等情况具体分析、配比。设备准备时,应根据灌注桩的大小及施工的土质来综合选择钻机以及钻头。在施工时常常选用回旋钻或者冲击钻,施工过程中一主一备。钻机在施工前应使钻机垂直对准钻孔中心,通过加垫木使支撑牢固,保证钻机在钻孔过程中不发生偏移。场地在钻孔前保持平整,避免出现大的不平整的地方,保证钻机工作时平稳运行。
3.钻孔施工
钻机成孔一般为清水施工工艺,无需泥浆护壁;若有地下水分布,且孔壁不稳定,可制作护壁泥浆或稳定液进行护壁。
钻孔施工时,将钥匙开关打到电源档,旋挖钻机的显示器显示旋挖钻机标记画面,按任意键进入工作画面。先进行旋挖钻机的钻桅起立桅及调垂,从桅杆工作画面中可实时观察到桅杆的X轴、Y轴方向的偏移。操作旋挖钻机的电气手柄将桅杆从运输状态位置起升到工作状态位置,在此过程中,旋挖钻机的控制器通过采集电气手柄及倾角传感器信号,通过数学运算,输出信号驱动液压油缸的比例阀实现闭环起立桅控制。实现桅杆平稳同步起立桅。同时采集限位开关信号,对起立桅过程中钻桅左右倾斜角度进行保护。在钻孔作业之前需要对桅杆进行定位设置,在桅杆相对零位±5°范围内才可通过显示器上的自动调垂按钮进行自动调垂作业;而桅杆超出相对零位±5°范围时,只能通过显示器上的点动按钮或左操作箱上的电气手柄进行手动调垂工作。在施工过程中,有时也需要斜孔作业。操作人员需要通过显示器上的自动定位按钮进行自设定零位,然后再进行相同的调垂操作。
钻孔时通过显示器按钮直接进入主工作界面,然后进行钻孔作业。钻孔时先将钻斗着地,通过显示器上的清零按钮进行清零操作,记录钻机钻头的原始位置,此时,显示器显示钻孔的当前位置的条形柱和数字,操作人员可通过显示器监测钻孔的实际工作位置、每次进尺位置及孔深位置,从而操作钻孔作业。在作业过程中,操作人员可通过主界面的三个虚拟仪表的显示——动力头压力、加压压力、主卷压力,实时监测液压系统的工作状态。开孔时,以钻斗自重并加压作为钻进动力,一次进尺短条形柱显示当前钻头的钻孔深度,长条形柱动态显示钻头的运动位置,孔深的数字显示此孔的总深度。当钻斗被挤压充满钻渣后,将其提出地表,操作回转操作手柄使机器转到土方车的位置,将钻渣装入土方车,完毕后,通过操作显示器上的自动回位对正按钮机器自动回到钻孔作业位置。此工作状态可通过显示器的主界面中的回位标识进行监视。开孔后,以钻头自重并加压作为钻进动力。当钻斗被挤压充满钻渣后,将其提出地表,装入土方车,同时观察监视并记录钻孔地质状况。
4.成孔检查
成孔达到设计标高后对孔深、垂直度进行检查,不合格时采取相应处理。而检测方法是测绳对孔深进行检查,在孔底虚土要求超过规范的厚度或出现孔蹋现象,必须要重新进行清孔到规范满足时。在质量合格时要尽快混凝土灌注。在导管安装完和混凝土灌注前要再次对孔的深度进行测量,如有塌孔现象时要提出重新对钢筋笼清孔的处理。
5.钢筋笼的制作及安装
在钢筋笼制作时,应严格按照设计和施工规范要求进行施工,采用符合设计规定的钢筋、焊条。在制作过程中通常采用焊接。在骨架焊接完毕后要仔细按照图纸进行检验,报监理验收,质量要满足设计和规范要求。在钢筋笼吊放时,用吊车吊起一次性吊放,保证整体的平直度,不能发生钢筋笼的变形、开焊,吊入钻孔过程中要保证钢筋笼垂直,缓慢将其吊入孔内,入孔后不得使钢筋笼旋转,不得使钢筋笼强力碰撞孔壁及加压下放钢筋笼,安装好钢筋笼后马上固定钢筋笼。
6.灌注混凝土
灌注混凝土是整个工程的关键,其施工的质量将决定整体灌注桩的质量,因此,在施工时要格外注意。混凝土灌注时必须连续进行施工,不得中断灌注。同时,始终保持导管位置居中,提升导管时应有专人负责指挥,灌注时必须保证钢筋笼的垂直,使用过的导管及时进行清洗。为防止因停电而使施工停止的情况的发生,应该配备一台发电机,保证施工能有效的进行。
桩身混凝土浇灌前,先将导管沉至孔底提高300~500mm后,才能灌注混凝土。采用水下浇筑砼,要保证导管埋入深度在1.0m以上,一般为2.0~6.0m为宜。一桩混凝土应连续浇灌,不得间断,在混凝土浇灌过程中,要检查混凝土的和易性和坍落度。每根桩浇灌桩身混凝土时必须见证取样做砼试件。为保证桩顶混凝土的强度和密实度,桩身混凝土浇灌高度应高出设计桩顶标高500~800mm,施工上部构件时凿掉。施工中要做好桩孔开挖、钢筋笼制作、桩的混凝土浇灌等的原始记录,并且报监理工程师签字确认。
7.结语
旋挖钻孔灌注桩具有施工质量可靠、成孔质量可靠、效率高、设备操作简单、噪音低、污染小、成本低以及适应性强等特点,极大程度上满足了建筑对施工周期及施工质量上的要求。虽然此方法一次性的投入较大,但是在质量、效率上以及整体费用上考虑仍然是较为理想的施工工艺,能够从根本上保证经济效益及施工质量。
参考文献:
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[2]张忠苗.灌注桩后注浆技术及工程应用[M].北京:中国建筑工业出版社,2009.
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