摘要:随着我国建筑事业的高速发展,高层逐渐增加,对于高层建筑的要求也提高,为保证建筑的施工质量以及稳定性,必须重视桩基础的灌注,在建筑施工过程中大多采用钻孔灌注桩基础。钻孔的方法有许多,最常用的是旋挖钻孔技术,钻孔结束后,为保证桩基础的质量,需注重灌注过程以及施工工艺,对于施工工艺,近几年出现了灌注后压浆工艺,确保每一根桩的承载力和稳定性。本文研究主要通过对实际案例的分析,来探究压浆施工工艺在旋挖钻机成孔灌注桩中的应用,并提出相应的注意事项。
关键词:柱基础;灌注桩;旋挖钻机成孔;后注浆;
1 工艺原理
1)旋挖钻孔主要是根据钻机行走功能,使得钻机移动到设计桩的中心处附近,然后通过变换桅杆的位置使得,钻机桅杆正对桩的中心处,然后放下桅杆,并将带有活门的桶式钻头放到桩的设计中心位置,钻机动力头为钻杆提供旋转动力,也就是扭矩,而加压装置为动力头提供压力。再由钻头旋转破碎岩土,并将岩土装入钻头中,最后通过提升装置以及伸缩式钻杆将钻头中的岩土运送到底地面。
2)灌注桩后注浆过程,是在桩成后的一定时间内,根据预设的注浆导管对成桩进行注浆,主要在桩端和桩侧注入水泥浆,其目的是对桩端和桩侧的进行加固,以及对侧桩土体进行加固。此外注浆还有一个目的,主要是对桩底以及桩侧进行注浆渗入,提高桩基的承载力,加大桩侧的阻力,从而减小桩基的沉降。
2 工艺特点
1)旋挖钻机钻孔的效率比较高,这种类型的钻机功能比较齐全,不仅能够实现自动垂直度检测,还能够对深度进行可视化数码显示,该种类型的钻机操作比较方便,且自动化程度比较高。旋挖钻机主要采用液压和负荷传感的方式进行控制,钻孔最大口径一般在1.5米到4.0米之间,挖孔最大深度在60米到90米之间,可以适用于各种类型的钻孔工作,满足各类型建筑的桩基钻孔。
2)实现绿色施工,旋挖钻机在钻孔过程中,只将泥渣排出来,对于泥浆并没有排除,泥浆得到有效利用,泥浆主要应用于桩基护壁,减少了泥浆对环境的影响,有效二次公害的情况出现,满足绿色施工的要求。
3)注浆管阀的安装更加符合标准,注浆管阀采用开放式后注浆管阀,该管阀安装工艺比较简单,而且操作比较方便,更容易操作,此外有助于工作效率的提高,有助于成本的控制,因此采用该注浆管阀更有利于施工,该技术也是住房和城乡建设部2010版推广的新技术之一,值得采纳和应用。
3 工程概况
该技术应用依托于湖南省某科技小镇工程1#地块共七栋高层,该项目标段建筑设计层高为21层,建筑地基全部采用旋挖钻孔桩基的模式,由于建筑楼层较高,层高在70m左右,对于桩基的要求较高,设计桩基根数为580根,设计桩长为17-28米,桩径为0.7米。
4 工艺流程
4.1 旋挖钻成孔灌注桩工艺流程(见图 1)
图 1 旋挖钻成孔灌注桩工艺流程
4.2 后压浆施工工艺流程(见图2)
图2 后压浆施工工艺流程
5 操作要点
5.1 成孔
1)布置桩位
首先运用全站仪完成桩位中心的放样,确保桩位的正确位置,然后根据轴线布设桩基,桩中心位置要做特别标记,一般在桩中心位置迈入一根钢筋,并在钢筋上系一根彩色的带子,以便于能够快速发现桩中心位置,且不会被破坏。不仅仅要测设桩中心位置,还需要运用水准仪等仪器确定桩中心的高程,作为起始标高。桩中心布置布设完成以后需要反复的核查,确保位置和标高不会出现问题,在钻孔前对桩中心位置做最后复查。
2)埋设钢护筒
在桩中心十字交叉线上四周埋设控制桩,挖出0.2米的孔,坑底填黏土,然后将护筒吊放到孔中,然后在护筒周围回填黏土。
3)钻孔
对于钻孔主要是通过液压和扭矩的方式,通过液压马达使得钻杆向下压,扭矩旋转使得钻头旋转,原理就是通过液压旋转的方式使得钻头切入土体中,而被钻头破碎后的岩土被装入钻头中,然后通过提升装置和伸缩式钻杆,将钻头内的岩土提到地面,完成卸土工作,因此旋挖钻孔就是这样不断装土和卸土的过程,不断的重复,当钻孔的深度达到设计位置后,则完成钻孔工作。在钻孔前、钻孔过程中应当注意以下几点:首先钻孔前,应当合理调整钻机,使得钻机的位置合理,此外还需保证钻机的稳定性,位置固定才能够确保钻孔满足要求,由于旋挖钻机是自动化机械,因此在钻孔前应当设置参数,将钻立于地面,此时的深度为零;其次钻机钻孔原则,旋挖钻机开孔以顺时针方向进行,对土层进行切入和破土,钻孔过程中的压力来自于钻头的重力,钻杆的重力以及液压力,钻进压力一般控制在90kPa左右,钻进的速度一般为先慢后快;最后是钻进过程中的操作,在钻进过程中要为孔内不断的补充泥浆,这样使得钻头处于有水状态,保证钻头不会发热,一般情况下应当保证孔内水位在1米到1.5米左右,这样才能够保证钻头被淹没。
4)清孔
钻机在钻孔过程中,要不断的卸土,这样才能够不断的将泥渣清出到底面,当钻孔深度达到一定程度时,就需要清孔,以确保孔的实际深度,一般情况下清孔有两步:首先根据设置深度,当钻机离设计深度距离在0.1米到0.3米之间需要停止钻孔,这时候需要将孔内的沉渣清出,然后测量孔的深度是否达到设计高度,若未达到继续清孔,知道孔底标高与设计标高一致;其次过程中应遵循以下标准,孔底0.5米处的泥浆密度应当在1.2g/cm3以下,且孔底沉渣厚度应当小于0.1米。
5)成孔质量检验
钻孔结束后需对成孔质量进行检验,在检验孔深前需对孔顶,也就是地面标高进行复查,保证参考标高的正确性。根据地面参考标高,采用垂球法、卷尺、塔尺等对桩孔的深度进行测量,同时还需对沉渣的厚度进行测量。通过圆环侧孔法或者卷尺对桩的直径进行测量。当桩的深度、桩径以及沉渣密度都满足要求时,才能够进行后续工作,检验结束后应当尽快对桩孔灌注混凝土。
5.2 钢筋笼制作
钢筋笼在制作过程中应当分段制作,在钢筋焊接时应当注意,主筋的焊接一般采用单面塔焊,此外箍筋以及焊接头应当设置在圈外,这样才能够保证钢筋笼的稳定性和确保导管的安装,使得导管畅通。此外钢筋笼还需要加设混凝土保护装置,一般通过焊接的方法,每节钢筋笼设置的定位装置应当布设2到3道,每一道布设四个装置,且对称分布,焊接安装偏差应当在1cm范围内。
5.3 灌注混凝土
混凝土灌注应当按照以下两道工序进行:首先是运用导管对桩进行灌注,灌注过程中混凝土塌落度在0.18m左右,灌注时需要导管和料斗相结合,并且灌注时要连续,不能出现混凝土断节的情况,从而导致灌注出现问题,灌注过程中导管还需要上下移动,通过混凝土自重和压力使得混凝土灌注更加严密;其次是导管的拆除,拆导管前应当对混凝土的灌注高度进行测量,确保灌注高度达到设计位置,还需要保证导管埋入混凝土的深度大于2米,灌注充盈系数满足要求,还需保证灌注高度比设计高度超出0.5米到0.8米,排除浮浆的影响,确保桩顶的强度满足要求。
5.4 注浆管的制作
注浆管为20到30毫米的钢管,通过丝扣对接头进行连接且小于二分子一管箍长度。在桩端距离压浆管口100到300毫米范围内制作压浆喷头,压浆喷头直径为8mm,间距为3厘米。底管口套上胶管,并用铁丝固定。管底长于钢筋笼5厘米,桩顶高处0.5米。在桩侧接入三通管。
5.5 注浆管的布置
1)桩端后注浆管布置,根据桩径大小确定,小于1.2米的,在钢筋笼外侧布设两根,大于1.2米小于2.5米的,在钢筋笼外侧布设三根,所有布设均对称进行。
2)桩侧后注浆管布置,当桩长大于15米时,应当增加桩承载力的增幅,在桩底5到15米以上,桩顶8米以下应当每个6到12米布设一道注浆管。此外还需注意对注浆管的保护,特别是钢筋笼吊装和安置过程中,应当严格控制,避免注浆管出现破裂。
5.6 后注浆施工顺序
压浆应当采用一次性压浆模式,压浆采用先圈桩后中心桩的模式,压浆时两根桩同时进行,也就是先对两根桩的A管进行压浆,然后再对B管进行压浆,保证两根管压浆时间间隔为30到60分钟,这样保证水泥浆在土层中扩散,并做好相关记录。一根桩注浆时应当根据土层确定,饱和土先桩侧再桩端,非饱和土反之。
5.7 注浆质量控制
1)控制注浆管的质量,注浆管采用钢管,连接用丝带连接,保证连接紧密,避免漏浆和堵浆。
2)注浆工作应当在成桩两天后开始,最迟不得超过30天,注浆与成孔距离应当大于8米小于10米,注浆时间两小时最好。
3)桩端和桩侧注浆量分别为1.5吨和0.75吨。
4)桩端和桩侧注浆压力分别为6MPa和4MPa,当满足注浆量和注浆压力其中一个要求时,就可以结束注浆。
5)当注浆压力较小且出现冒浆的情况,应当进行30到60分钟的间歇性注浆。
6)控制浆液浓度,所采用的水泥强度为42,5MPa的硅酸盐水泥,注浆前还需对浆液进行过滤,避免水泥袋屑等混入其中,从而出现堵浆情况。
6 注意事项
1)桩位、孔口标高需反复确认,测量绳定期校验。
2)防止导管与钢筋笼刮碰,避免钢筋笼上浮,导管埋深一般在8到10米。
3)灌注导管使用结束后要及时清理,检查是否有破损以及沙眼的存在,及时对胶垫进行检查和更换。
4)注浆压力应当小于4MPa,当注浆量未达到要求时可以采用静置间断的方法,若注浆量不足需继续注入,一般桩侧不足可按照设计值的1.2倍注入。
5)通常是灌注完成2到7天后开始压浆工作,避免水泥浆从薄弱处冒出,桩周围八米范围内没有钻孔作业。
7 结 语
旋挖钻孔成桩效率高,0.8米桩径的孔,一天可以钻孔240米到300米之间,大大节约了时间成本和缩短工期。采用开放式后注浆模式,可以提高单桩的承载力,减少桩的沉降,此外该工作只需要较少的人力成本,相比于胶囊注浆每根桩可节约成本130元左右。此外通过旋挖钻孔的方式,可以减少泥浆的溢出,减少对环境的损害,满足绿色施工。不仅效率高、质量高而且工期较短,20天完成桩基挖孔和灌注以及注浆工作,经过检验混凝土强度以及承载力满足设计要求。
参考文献
[1] 住房和城乡建设部工程质量安全监督司. 建筑业 10 项新技术(2010)[M]. 北京:中国建筑工业出版社,2010.
[2] 中国建筑科学研究院. JGJ94—2008 建筑桩基技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2008.
[3] 杨嗣信. 高层建筑施工手册(2 版)[M]. 北京:中国建筑工业出版社,2005.
[4] 《建筑施工手册》编委会. 建筑施工手册(4 版)[M]. 北京:中国建筑工业出版社,2003.
论文作者:蒋国清1,朱平2
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/19
标签:钻孔论文; 注浆论文; 钻机论文; 钻头论文; 桩基论文; 导管论文; 钢筋论文; 《建筑学研究前沿》2018年第29期论文;