摘要:在桥梁施工中,旋挖钻机作为一门新兴的施工技术,跟传统的钻孔方法相比,具有很大的优势,能有效提高钻孔的速度、效率和质量,但是其施工中的技术应认真掌握。本文从旋挖灌注桩的基本概念出发,分析了其施工特点,重点阐述了旋挖灌注桩施工工艺流程和施工技术,同时对旋挖灌注桩施工控制技术进行了分析。
关键词:桥梁工程;桩基础;旋挖灌注桩;施工技术
引言
近年来,我国道路桥梁事业得到迅猛发展,由于钻孔灌注桩有着其优良的性能,如适应性强、施工简便、成本不高等,近年来在桥梁建设中广泛使用。在钻孔灌注桩中,旋转钻孔灌注桩由于其成孔质量好、施工效率高、环境污染小等优势,被应用最为广泛。旋挖钻孔灌注桩主要是采用旋挖钻机,进行自动定位、垂直旋转钻孔。基于旋挖钻孔灌注桩优良特性,有必要对其施工技术进行分析研究,以期为施工过程中质量控制提供保障。
1、旋挖灌注桩技术概念
旋挖钻机是一种高效率、多功能的成孔设备,主要是利用钻斗和钻杆的旋转,在液压作用下实现钻进,能有效进行自动调节和钻孔。旋挖灌注桩主要是指通过旋挖钻机钻斗在旋转、挖土、提升、卸土和泥浆置换护壁,反复循环而成孔后,吊放钢筋笼、灌注混凝土、压浆等形成灌注桩的工艺。
2、旋挖灌注桩的施工特点
旋挖灌注桩主要为提高地基承载力,适应地层能力强,适用于淤泥层、粘土层、砂土层、强度不高的胶结砂岩层、中风化泥岩以及强风化岩,在单轴抗压强度 30MPa以下硬岩中成孔速度较理想。能满足绝大多数的高层建筑和桥梁施工环境的要求。具体施工特点如下:
(1)地层适应能力强,适应多种地质条件。能有效适用于淤泥层、粘土层、砂土层、强度不高的胶结砂岩层、中风化泥岩以及强风化岩,在单轴抗压强度 30MPa以下硬岩中成孔速度较理想。
(2)成孔速度快、质量高。旋挖钻机是一种全自动化操作机械,采用液压驱动、电脑控制,根据设计要求设置后,能精确定位钻孔,在钻孔过程中,能实现自动校正钻孔垂直度,同时对于钻孔深度能自动测量,成孔速度快,质量高,有效保证施工进度要求。
(3)排污降低,绿色环保。旋挖钻机是通过钻斗旋转进行旋挖,土进入钻头内,伸缩钻杆将钻头提出孔外进行卸土,施工过程无排渣。施工过程中采用泥浆护壁的方式,且泥浆采用的是循环方式,使用过的泥浆在经过沉定池和除砂之后能反复使用,可降低排污,减少环境污染。
(4)移动灵活方便。旋挖钻机是采用履带行走和承载,在施工现场能自行移动,机动灵活,适用工况条件较广泛,对桩孔的定位非常准确、方便。
3、旋挖灌注桩的施工工艺及控制要点
3.1、施工流程
旋挖灌注桩施工工艺流程具体如下图所示:
图1 旋挖灌注桩的施工工艺
3.2、施工工艺分析
3.2.1、测量放样
测量放样是基础准备工作,一般是采用全站仪进行高程、空位的测量,测量过程是较为专业的工作,需要由专人负责,必须保证空位放样的准确。在放样完成后,需要进行复测,确定测量无误后需要对桩位进行保护,保证施工过程能准确的定位,若施工过程中发现护桩有移动,需要测量人员再次进行复测。
3.2.2、埋设护筒
钻孔过程中,要根据地质条件情况进行埋设护筒,起到保护孔口的作用,保证孔口不会坍塌,同时也保证地表水不会进入钻孔内。在埋设护筒时,需要保证护筒底部及周围夯实,护筒不会下沉、漏水等。
(1)护筒一般采用钢板制作,为保证护筒的强度和防止变形,一般采用2cm后钢板加工而成,同时在护筒外侧的上、中、下端各加焊加强筋一道,起到稳定作用。
(2)护筒内径大小一般需要根据钻孔实际情况选用,通常护筒内径比桩径大20cm左右为宜。
(3)为保证地表水不会流入孔内,一般护筒高度应高与孔外地面平。
(4)在护筒放置时,要保证护筒竖向中心线和桩中心重合,倾斜不宜大于1%。
(5)护筒埋设好后,要对护筒进行检测,要经监理工程师确认后方可使用。
3.2.3、钻机就位
液压多功能旋挖钻机就位时与平面最大斜度不超过4度,钻杆中心与护筒中心偏差不得大于5cm。钻机平台周围必须平整、密室。钻机就位后应保证整体平整,固定要牢固,不得出现钻孔过程中出现倾斜、位移偏动或沉陷等问题,否则应及时处理。
3.2.4、钻孔
(1)钻机就位后,钻孔准备工作完成,人工、材料、机械都已就位,可以开始进行钻孔施工。开始钻孔时,要速度缓慢,待孔口周围相对固定,泥土挤压较为密实时再开始钻进。
(2)在钻进过程中,要时刻注意记录,包括钻孔的深度、泥浆情况、含砂率等。根据钻渣情况及时分析地质情况,可以以此判断地质情况与设计的是否存在差异,以便实时调整方案,同时若出现较大的地质变化情况,一定要及时向监理工程师汇报,便于对方案进行调整。
(3)孔桩施工时,钻孔应连续进行,不得中断。
(4)旋挖在遇到溶洞地质后的处理方法:在实际施工钻孔中一旦真碰到溶洞时,需立即向监理、业主报告,查明溶洞的真实情况后,提出具体的处理方案并获得设计、地勘和业主的一致同意后才能按照批准后的方案施工。
3.2.5、第一次清孔
(1) 在钻孔完成后,需要进行清孔处理,保证孔底无残渣,只有孔内无残渣,才能保证浇筑混凝土后,灌注桩具有良好的承载力。清孔过程也是为灌注混凝土提供条件,保证在灌注混凝土过程中能顺利实施,在清孔完成后,也需要监理工程师进行检查,确保清孔达到质量要求,只有在得到监理工程师确认后才能进行灌注混凝土施工。同时,当旋挖钻机周边堆土达到一定量后,挖机及时配合清渣,运至弃土场指定的地方。
(2) 清孔过程中对于沉渣的厚度需要满足相关规范和设计标准要求。一般对于摩擦桩,沉渣的基本标准是符合设计要求,当设计无要求时,对于直径≤1.5m桩,沉淀厚度应≤300mm;对于桩径>1.5m或桩长>40m或土质较差的桩,沉淀厚度应≤500mm。对于支撑桩,沉淀厚度应不大于设计规定。测定的方法一般是将测绳从导管内放入孔底,这样可以根据测绳的长度测算出沉渣的厚度,以判断沉渣的厚度是否满足相关规范要求。
3.2.5、钢筋笼制作
(1)在钻孔施工的过程中,一般可进行钢筋笼加工,钢筋笼加工之前,需要对钢筋的质量进行检查,同时在使用前也需要对每批钢筋进行送验。钢筋笼的制作需要根据设计标准进行加工,且需要经过专业培训的人员进行操作,确保钢筋笼制作质量满足要求。
(2)长桩钢筋笼应分段制作,分段的长度一般应满足吊装条件,同时应确保不变形,接头应保证是错开的。
(3)在钢筋笼制作时,应在骨架外侧设置保护层垫块,横向四周不得少于4处,在竖向上间距一般为2m,同时在钢筋笼的顶端应设置吊环,以便安装时方便吊装。
3.2.6、吊放钢筋笼
(1)长钢筋笼应分段进行吊装,在吊装时需要上下段保持顺直,且保证钢筋笼中心线在同一条轴线上。
(2)在钢筋笼吊装时,一般采用吊机吊装,当现场无吊机时,也可以采用钻机钻架或灌注塔架,对于入孔的钢筋笼应分别编号。
(3)钢筋笼吊装入孔过程一定要缓慢,中心线对位,防止对孔壁进行碰撞,也要避免泥土等杂物在吊装过程中掉入孔内。
(4)钢筋笼在孔内需要进行轴线垂直度的校正,避免钢筋笼扭转变形,同时进行固定,防止灌注混凝土时掉笼或上浮。
(5)若为变截面桩钢筋笼,吊放时应满足设计要求。
3.2.7、导管安装
导管在安装前需要先进行试拼,确保导管连接牢固,封闭严密,同时可以进行水密试验,避免在灌注混凝土过程中出现漏浆问题。在导管安装时,要保证导管位于桩孔中心位置,导管安装完成后,还需要进行升降试验,避免出现导管被卡住的问题,导管伸入长度一般是距离孔底的距离保持在30~50cm。
3.2.8、第二次清孔
在安装过程都完成后,还需要进行第二次清孔,此次情况是采用泥浆进行清孔,时间一般在2h左右,清孔完成后需要要求泥浆比重1.03-1.0,含沙率小于2%,粘度在17-20 之间。在清孔完成后,需要进行检验,待检验合格后方可进行混凝土灌注。
3.2.9、灌注混凝土
最后就是灌注混凝土,需要注意以下几点:
(1)在保证混凝土质量满足设计规范要求后,可将混凝土运至灌注桩地点,首灌混凝土需要备足,应能保证将导管埋入混凝土的深度≥1.0m,一般对于不同桩径,混凝土填充导管底部间隙方量也有一定差异,当桩径为1.2m时,数量≥2m3;当桩径为1.5m时,数量≥3m3;当桩径为1.8m时,数量≥4m3。
(2)首灌混凝土完成后,后续的混凝土可以连续进行,在灌注混凝土过程中,导管逐渐上升,到需要保证导管的埋深控制在2-6m。
(3)在灌注混凝土过程中,接近钢筋笼时,灌注混凝土速度应放缓,导管埋深应稍大点;在灌注混凝土在达到钢筋笼一定深度后,可以适当提升导管,保持钢筋笼的稳定。
(4)在灌注混凝土过程中,需要对混凝土的界面进行观测,不断调整导管埋深。同时灌注过程溢出的水泥浆应及时清理,一般是引流至泥浆池,避免对环境造成污染。
(5)最后灌注混凝土的顶标高一般应高出设计标高1m左右,这样能保证在设计标高范围的灌注桩质量满足设计要求。
结语
旋挖灌注桩施工是桥梁基础施工中的重要环节,对于桥梁工程的施工质量具有重要的影响,甚至会影响桥梁工程的运行。为了确保钻孔灌注桩施工的顺利进行,要重点监控泥浆制备、钻孔与混凝土灌注的质量控制,及时检验泥浆性能,及时发现问题,及时解决问题。针对具体的施工情况,采用适宜的方法和措施,以保证钻孔桩工程质量,提高公路工程施工技术管理水平。
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论文作者:邓永程
论文发表刊物:《防护工程》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/1
标签:钻孔论文; 混凝土论文; 钢筋论文; 导管论文; 钻机论文; 过程中论文; 泥浆论文; 《防护工程》2019年第6期论文;