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中图分类号:TU473.1+3 文献标识码:A 文章编号:
我国建筑业目前随着经济的迅速发展也呈现水涨船高之势,大城市人口密集度增大,企业的快速扩张和跨国公司尤其是工业企业的增多,都对建筑物的基础强度提出了更高的要求,尤其是在自然灾害中,建筑物基础不稳的问题日益显现,人们对于建筑物的要求,不再停留在饰面工程等外观项目,转而更加注重建筑的基础工程,浅基础显然已经不能满足高层建筑和荷载较大的建筑的基础要求,这使得深基础施工得到越来越多的应用。深基础施工中,桩基础施工是最传统、效果最好的方法之一,而其中,钢筋混凝土预制桩的施工比较常见,以下就对桩基础施工和钢筋混凝土预制桩施工技术要点做出简单叙述。
一、桩的分类
桩基础是一种常用的深基础形式,当天然地基上的浅基础沉降量过大或地基的承载力不能满足设计要求时,往往采用桩基础。桩基础由桩身和承台组成,桩身全部或部分埋入土中,顶部由承台梁连接成一体,在承台上建造建筑物或构筑物。
桩按承载性状不同分为摩擦桩和端承桩两类。前者桩顶荷载由桩侧摩阻力和桩端阻力共同承受,后者桩顶荷载主要由桩端轴力承受。桩按施工方法不同可分为预制桩和灌注桩。预制桩是在工厂或施工现场加工预制,灌注桩在施工现场用机械或人工成孔,然后灌入混凝土或钢筋混凝土而成。桩按材料不同可分为混凝土桩、钢桩和组合材料桩等。桩型与工艺选择应根据建筑结构类型、荷载性质、桩的使用功能、穿越土层情况、地下水位、施工机械、施工环境、施工经验、制桩材料等进行选择。
二、钢筋混凝土预制桩施工
预制桩包括钢筋混凝土桩、预应力混凝土管桩、钢管或型钢钢柱。其中以钢筋混凝土桩、预应力混凝土管桩和钢管桩应用较多。钢筋混凝土预制桩是我国广泛应用的桩型之一。它承载能力较大、施工速度快,可以制作成各种需要的断面及长度,桩的制作及沉桩工艺简单,不受地下水位高低变化的影响。但施工时噪声大,对周围环境影响较大。钢筋混凝土预制桩分为实心方桩和圆形空心管桩两种。方形桩边长一般为200~450mm,管桩一般为400~500mm。单节桩的最大长度取决于打桩架的高度。一般在27m以内,如在工厂制作,长度不宜超过12m。
1、钢筋混凝土桩的制作、运输和堆放
(1)制作工艺:制作场地压实、整平地坪浇筑混凝土支模绑扎钢筋骨架、安设吊环浇筑混凝土养护至30%强度拆模支间隔端头模板、刷隔离剂、绑钢筋浇筑间隔桩混凝土同法间隔重叠制作第二层桩养护至70%强度起吊达100%强度后运输、堆放。钢筋混凝土桩的制作一般在施工现场预制,制作前要检查场地,确保场地平整坚实。预制采用的钢模板要平整牢固、符合要求尺寸、达到足够强度。制桩采用间隔重叠法,桩与桩之间要涂刷隔离剂,长桩可分节制作。根据沉桩方法选择桩身主筋和桩断面的大小。桩结构要位置准确。混凝土使用机械搅拌,浇筑过程不得中断,浇筑后洒水养护7d以上。
(2)运输:预制桩混凝土强度达到设计强度的70&方可起吊,达到100%方可运输。如提前起吊,必须采取措施并经验算合格方可进行。桩在起吊和搬运时,保证安全平稳,不得损坏。吊点应符合设计要求,如设计未作规定时,应满足吊起弯矩最小原则。钢丝绳与桩之间应加衬垫,以免损坏棱角。起吊时应平稳提升,吊点同时离地,经过搬运的桩还应进行质量复查。
(3)堆放:堆放桩的地面必须平整、坚实,垫木间距英语吊点位置相同,各层垫木应上下对齐,并位于同一直线上,堆放层数不宜超过四层。
2、打桩前的准备
打桩前应对场地进行平整压实,清除桩基范围内的地下、地上障碍物(架空高压线距打桩架不得小于10m));修铺好临时道路,做好排水设施。按设计图纸定出桩基轴线,并在不受打桩影响的适当位置设置水准点,以控制桩的入土标高;接通现场的水电管线,准备好打桩机械;做好桩的质量检验。正是打桩前,应进行大黄试验,以检验设备和工艺是否符合要求。试桩数量不得少于2根。
3、打(沉)桩
打(沉)桩方法主要有锤击法、振动法、静压沉桩法等,其中,锤击法是应用最为广泛的,锤击是利用桩锤的冲击力克服土体对桩的阻力,使桩沉到预定深度或达到持力层。它具有速度快、机械化程度高的优点,使用范围广。打桩主要利用的设备包括桩架、桩锤和动力装置,打桩机具的选择要考虑地基的土体特性、工程量的大小、施工工期、动力条件以及具体的现场条件。
(1)打桩顺序:打桩时,由于桩对土体的挤密作用,先打入的桩会因水平推挤而造成偏移和变位,或被垂直挤拔造成浮桩;而后打入的桩难以达到设计标高或入土深度,造成土体隆起和挤压,上部被截去的桩过多。所以施打群桩时,应根据桩的密集程度、桩的规格、桩的长短等正确选择打桩顺序,以保证施工质量和进度。当桩较稀时(桩中心距大于4倍桩边长或桩径),应有中间向两侧对称施打,或由中间向四周施打。当一侧毗邻建筑物时,由毗邻建筑物处向另一方向施打。打桩时,根据基础设计标高,宜先深后浅;根据桩的规格,宜先大后小,先长后短。
(2)打桩施工:打沉桩过程一般包括定桩位、桩架移动、吊装和定桩、打桩、接桩、截桩等。桩架就位后即可吊装,垂直对准桩位中心,缓缓放下插入土中,桩插入时的垂直度偏差不超过0.5%。桩就位后,在桩顶安上桩帽,然后放下桩锤轻轻压住桩帽,桩锤、桩帽和桩身中心线应在同一条垂线上。在桩的自重和锤重作用下,桩想土中沉入一定深度达到稳定状态时,再一次检查桩的垂直度,符合要求后即可进行打桩。
三、结束语
桩基础是深基础施工的一种古老的、传统的形式,该施工技术已经成熟,在建筑的深基础施工中占有主要位置,发挥着重大的作用,随着高层建筑的增多和建筑基础要求的继续提高,桩基础施工在其原有的基础上取得了更大的发展,本文对钢筋混凝土桩基础的施工进行了详细的要点叙述,对于桩基础的施工完善起到一定的知道作用的。桩基础施工中常见的问题除了技术上的,还有环境方面的,桩基础施工,尤其是在沉桩过程中,常常产生过多的噪音,建筑是创造更适宜居住的环境,即使一定要有一定的环境牺牲,也要将牺牲控制在最小的范围,这一点,需要施工人员做好施工时间安排和减噪措施。桩基础的广泛应用和技术的不断进步,必然使桩基础施工工艺得到更进一步的发展,使工作量和材料得到更大的节约。
参考文献
[1] 尹进良. 桩基础工程的工程测量问题[J]. 中国高新技术企业,2010,10
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
一、工程概况
本文结合包西铁路IIDYK493+002,4孔24+2孔32mM柳树店大桥钻孔灌注桩施工,简单地介绍钻孔桩施工工艺。本桥中心里程为IIDYK493+002,该桥全长为183.11m,位于曲线上,地震基本烈度6度。地层由上向下主要由砂质黄土、砂岩夹页岩组成。本桥基础采用钻孔桩基础,其中包头台、1#、2#、3#、4#墩均采用Φ1.25m桩径,5#墩及西安台采用Φ1.5m桩径。5个桥墩与2个桥台共有33个桩基,钻孔桩长分别为10~25m。
二、钻孔桩施工工艺
主要工艺流程如下:准备工作—钻孔—清孔及钢筋笼制作安装—安装导管—清孔(二次)—灌混凝土混凝土。
(一)、准备工作
准备工作包括施工前的一些准备,然后进行测量放样,接着埋设护筒,最后对泥浆的制备,这里就不再详细介绍每个步骤的具体过程。
(二)、钻孔、清孔及钢筋笼制作安装
1、钻孔
(1)开钻前,配制好比重为1.3-1.4的泥浆进入泥浆池及孔内。(2)调平好钻孔工作平台,保证钻孔平台水平并确保牢固,在钻孔过程中不发生倾斜位移。(3)调整好钻机,保证钻杆竖直,使钻架吊点、钻机的转盘中心和桩位中心三点在一垂直线上。(4)在钻孔过程中,随时检查平台的水平度,发现倾斜,及时调整,确保成孔垂直度。(5)在粘土钻孔过程中,及时检查泥浆比重,控制在1.2~1.3之间。粘度控制在16~22秒,发现不符,及时调整。(6)钻孔作业分班连续进行,不中断。(7)升降钻具时,保证操作平稳,钻头提升时,防止发生碰撞护筒、孔壁及钩挂护筒底现象发生。(8)在钻孔中因故停钻时,一是确保有规定水位及相应比重的泥浆,防止塌孔,二是钻头上提2m左右,以防钻渣沉淀而埋住钻头,造成质量事故。(9)钻孔中采用轻压慢钻,使孔底不全部承受钻具重力,以避免或减少倾孔、弯孔和扩孔现象。(10)在粉砂土控制进尺速度,加大泥浆比重至1.3~1.4,粘度22~24秒。(11)在粘土中控制中等转速,大泵量稀释泥浆,防止泥浆比重过大,影响成孔质量。
2、清孔及钢筋笼制作安装
(1)、成孔后一次清孔根据钻杆钻进长度可确定桩底是否达到桩底设计标高,待钻孔达到图纸规定深度,且成孔质量符合要求后,应立即进行清孔。清孔时,孔内水位应保持在地下水位或河流水位以上1.5-2m,以防止钻孔的任何塌陷,钻孔底沉淀物不得大于50mm,换浆法清孔后的泥浆指标应符合下列规定:相对密度1.05-1.2t/m3,粘度18-24s,含砂率小于4%,清孔后用测绳测出沉淀物厚度不大于0.4d,不得用加深孔底的方法来代替清孔。(2)、下探孔器提钻后和监理一起在现场用探孔器及把测绳栓在探孔器上来检测桩径及桩长是否满足设计要求,满足要求后吊车就位,准备吊放钢筋笼;不满足要求的不得下放钢筋笼,进行扫孔,直至满足要求。
(3)、钢筋笼制作
钢筋笼在钢筋加工棚集中分节制作,焊接、绑扎成型。汽车运输至现场,每节最大长度不大于9m,接头错开。钢筋笼制作必须顺直,不得扭曲变形,焊接、绑扎牢固,为增加钢筋笼的刚度,每隔2m增设一道加强箍筋,其直径为原箍筋的1.5~2倍,并与主筋点焊。钢筋笼外侧每隔2m于同一截面对称设置四个钢筋“耳环”,保证钢筋保护厚度。
(4)、安装钢筋笼及接头焊接吊车将底节钢筋笼吊起,人工配合将钢筋笼推在孔的中央,然后吊车慢慢将钢筋笼放入孔内,快要下放到顶部时,用钢管插入钢筋笼加劲圈架放在钻机平台上。然后吊车吊起下一节钢筋笼,人工配合把吊起的钢筋笼转动使两节钢筋笼主筋相对,满足搭接长度(单面焊接≥10d,双面焊接≥5d)后进行单面焊接,焊接好以后请监理进行报验,合格后吊车慢慢上提,将钢管拔出继续下放,快要下放到顶部时,用钢管插入钢筋笼加劲圈架放在钻机平台上,然后在两根对称的主筋上焊接吊筋,焊好后吊车吊住吊环下放到护筒位置将钢管穿入吊环,钢管架放在护筒两边的方木上后,吊车撤场。3、安装导管(1)导管在使用前检验好水密性试验,不合格的接头不准使用。保证导管在填充水下混凝土中不漏水,不漏浆,确保桩的质量。(2)根据孔深配制好相应的导管节数,保证安装时一次性到位。(3)下放导管时,位置保证正确,卡口旋紧。(4)导管底与孔底保证有30cm左右的空隙,防止导管进入沉淀中,混凝土无法涌出管外。另避免离孔底太高,使第一斗灌注混凝土无法埋住导管口或导管埋深太少,泥浆重新涌入导管内形成夹泥,影响成桩质量。4、二次清孔放好导管后,通过导管进行二次清孔,测定好泥浆比重为1.10左右,沉淀≤10cm,孔径、孔深符合设计要求时,报监理同意后,开始浇注混凝土。(三)、灌注混凝土(1)钻孔灌注桩混凝土采用C25商品混凝土,坍落度宜控制在18cm~22cm。(2)浇混凝土前,隔水塞在导管一定高度内设置好,由初灌量计算确定,初灌量确定原则:当导管离孔底30~40cm时,保证第一次混凝土下料使导管埋入混凝土中1m以上。(3)斗内灌满混凝土,剪断铁丝,混凝土连续浇灌。用测绳测得导管埋深为6m,拆导管二节并保证拆导管后,导管在混凝土内埋深>1m,再浇混凝土。也就是控制两点,第一,导管埋深不宜过大,控制在4-6m之间,过深导管无法拔出导致埋管形成断桩。第二,导管埋深必须保证最少有2m,防止操作中稍有失误,导管提升过高、过快,出现导管埋深过小或拔空,涌入泥浆,形成断桩、夹泥的质量事故。
三、钻孔事故的预防及处理措施1、坍孔坍孔的表征是孔内水位突然下降,孔口冒细密的水泡,出渣量显著增加而不见进尺,钻机负荷显著增加等。处理方法:施工中应严格按要求操作,以防为主,一旦发生坍孔,找出坍孔原因,采取相应措施。2、落物掉钻预防措施:(1)开钻前应清除孔内落物,零星铁件可用电磁铁吸取,较大落物和钻具,可用打捞工具打捞,然后在护筒口加盖。(2)经常检查钻具、钻杆、钢丝绳和联结装置。(3)为便于打捞落入孔内的钻头,可在钻头上预先焊上打捞环,或在钻头上围捆几圈钢丝绳等。处理方法:掉钻后应及时摸清情况,若钻锥被沉淀物或坍孔土石埋住应首先清孔,使打捞工具能接触钻头。3、糊钻在软塑粘土层回转钻进,因进尺快,钻渣量大,出浆口堵塞而造成糊钻。预防处理办法:首先应对钻杆内径大小进行计算决定。还应控制进尺,加强泥浆循环。若已严重糊钻,应将钻锥提出孔口,清除钻头残渣。4、扩孔和缩孔
扩孔是孔壁坍塌而造成的结果,若只孔内局部发生坍塌而扩孔,钻孔仍能达到设计深度则不必处理,只是混凝土灌注量大大增加,若因扩孔后继续坍塌影响钻进,应按坍孔事故处理。
缩孔原因有二种:一种是钻头焊补不及时,严重磨耗的钻头往往钻出较设计孔径稍小的孔。另一种是由于地层中有软塑土(俗称橡皮土),遇水膨胀后使孔径缩小。可采用上下反复扫孔的方法以扩大孔径。5、钻孔漏浆在透水性强或有地下水流动的地层中,稀泥浆会向孔外漏失,护筒埋设太浅,回填土不密实或护筒接缝不严密,会在护筒刃脚或接缝处漏浆,也可能由于水头过高使孔壁渗浆。为防止漏浆,可加稠泥浆慢速转动,在有护筒防护范围内,接缝处漏浆,由潜水工用棉絮堵塞,封闭接缝。
四、结束语
随着现代科技的日新月异和对当代经济更高的需求,铁路与桥梁的发展有不可估量的发展前景,所以为了更好的发展与建设,做好桥梁工程的桩基工程施工时非常有必要的。质量是工程的生命,是工程建设的永恒主题。我们还需要更加努力,还需做更多更深入的工作。
中图分类号:P539文献标识码:A 文章编号:
一、前言
近年来,随着高速公路、铁路的迅猛发展,“以桥代路”已经成为交通基础设施等在复杂地质环境下提高公路、铁路运行质量的主要形式,伴随而来的是在桥梁基础工程中大量运用钻孔灌注桩施工技术。而在富含粉砂地层的地区,由于砂土在循环剪切的过程中,易造成间歇性液化和有限制的流动变形现象,因此渗透破坏是威胁桩基稳定和周围环境的主要因素。所以,近几年,在粉砂地层深桩基础中主要采用旋挖钻孔施工技术,下面就具体的谈谈在粉砂底层深桩基础中的旋挖钻孔施工技术。
二、旋挖钻孔的相关概念
旋挖钻孔是钻孔灌注桩施工中采用的一种较为先进的施工方法,旋挖钻孔灌注桩采用膨润土静态无循环泥浆护壁,直接旋挖钻斗取土,适用于在软土、流泥、流沙和卵砾石等粉砂地质条件下的灌注桩工程施工。旋挖钻机钻孔桩通常又称为回转斗钻孔桩、取土成桩,其在覆盖层施工具有的优势是成孔质量好、速度快、行走移位方便、环保无噪音、桩孔对位方便、准确。而对于干硬性粘土,一般采用静态泥浆稳定液护壁,覆盖层采用泥浆护壁。
三、旋挖钻孔施工工艺
我国地域广阔,地质条件较为复杂,在粉砂地层的深桩基础旋挖钻孔施工中,要制定具有针对性的成孔工艺,来防止埋钻、坍塌等施工事故的发生,避免造成不必要的安全事故和工程损失。因此,基础施工队伍要严格按照施工技术的相关规定和要求来施工,加强施工质量的管理,密切关注旋挖钻孔施工过程中的每一个环节的质量,争取将隐患消除在成桩之前。笔者结合在现场施工的经验,就具体的谈谈在粉砂地层深桩基础旋挖钻机成孔过程中如何避免坍塌、埋钻等事故,谈谈旋挖钻机成孔施工工艺和施工中一些预防措施。
1、成孔工艺
在粉砂地层深桩基础工程中一般采用旋挖钻机取土的成孔的施工技术,其成桩工艺为:定桩位埋护筒注泥浆钻进取土一次清孔放钢筋笼插入导管二次清孔砼灌注拔出护筒。施工中最大的难题是当钻孔作业至4~15米的淤泥质粘土层时,桩孔缩径现象较为严重,成桩过程中成孔容易坍塌。经调查研究发现,除操作手在控制钻进尺度及回转斗提升速度等方面有些经验不足之外,最大的影响因素是静态泥浆的配比、钻具的结构及护筒的埋护不合理,易造成护壁泥皮过薄、钻具下方负压过高及孔口渗透,从而引起坍塌事故。
2、静态泥浆的配制
钻机在施工过程中,泥浆具有防止孔壁坍塌、抑制地下水、悬浮钻渣等作用,因此泥浆是保证孔壁稳定的一个重要因素。在旋挖取土成孔中,静态泥浆作为成孔过程的稳定液,主要作用是护壁,可在孔壁处形成一薄层泥皮,使水无法从内向外或从外向内渗透。针对粉砂地层的地质情况,为此调制出良好泥浆的各项性能指标尤为重要,重新调整泥浆配比,控制泥浆比重,提高泥粉质量,增加粘性及感,适当添加处理剂,增强絮凝能力,确保护壁泥皮的厚度及强度。因粉砂地层不具备自造浆功能,泥浆在钻孔前24小时应备制好,一般可采用膨润土造浆或化学聚合物造浆,浆液的PH值控制在9~10之间,比重在1.05~1.15,配置好后在泥浆池内存放不少于24小时,并应采用泥浆泵使其不间断循环。在向孔内初次注入泥浆,尽量竖直向下冲击在桩孔中间,避免泥浆沿护筒侧壁下流,冲塌护筒根部,造成护筒根部基土的松软。正式钻进前,再倒入2~3袋膨润土,启动钻机的高速甩土功能,进行充分搅拌,提高膨润土的含量,增大护筒底部同基土结合处护壁泥皮的厚度,防止钻进过程中孔口渗漏坍塌。
3、护筒的埋护
针对粉砂地层的地质条件,要专门制定一定规格的护筒。护筒内径的尺寸宜比桩径大20~40cm,可有效避免回转斗升降过程中发生碰撞、刮拉护筒等现象,保护孔口的稳固。埋置深度在砂土中不少于8m,顶部高出地面(或地表水位)50cm以上,确保筒内的水头压力,维护孔壁泥皮的稳定。钻进过程,操作手凭经验目测对孔定位,由于工作强度加大,易疲劳,导致孔的精度低,造成孔的偏差及砼的超方。因此在实际中,要采用具有快速回转自动定位功能的钻机,这样就可以保证每个工作循环均能精确对孔定位,不仅降低了操作手的劳动强度,而且还能够保证成孔质量,有效解决了大护筒带来的负面影响。通常,传统的护筒埋设方法是:先用钻孔用的回转斗钻至护筒所达到的深度,在侧壁安装边刀扩至护筒外径尺寸,吊起副卷,再放入护筒,然后校正,层层填埋、夯实。然而,传统的护筒埋设方法劳动强度大、效率低、耗时长,几乎占到总成孔时间的一半。
最近新研发出来一种超长护筒专用驱动器,将其固定在动力头下端的承撞体上,通过销轴,将护筒直接安装在驱动器上,利用动力头边旋转边加压的功能,将护筒压至规定的埋设位置,再取土成孔。这样可以有效提高护筒和土壤的结合度,增强对外界的抗震振动、冲击的能力,在注浆或提升回转斗时能够有效防止渗水、漏浆现象的发生,降低孔口坍塌的概率,节约时间,提高了效率,降低了强度。
4、回转斗的结构
深桩基础的旋挖钻孔的施工初期,有的设备租赁公司采用自制的双门底开式回转斗,圆柱型盛料桶,侧壁无泥浆导流槽,底盘无侧齿。但是在使用中发现,液压系统压力偏高,回转斗提升力明显增大,且桩径缩孔现象较为严重。经技术人员分析,主要原因在于回转斗的结构不合理,提升回转斗时下方产生较大负压,从而导致提升阻力增大及孔壁收缩、坍塌。通过改进,将回转斗盛料桶侧壁加焊导流槽,顶部开设排浆排气孔,以有利于在桩孔内的导向及泥浆的导流,减小桩孔内的负压。同时底盘加焊侧齿,适当控制回转斗与刀尖间的距离,防止回转斗升降旋转时碰坏孔壁。现场表明,改进后的回转斗在提升过程中,液压系统压力明显降低,桩身的缩孔、坍塌现象有所缓减,具有良好的使用效果。
5、钻机的钻进控制
在粉砂地层钻进时,易坍孔。因此宜选用平底钻锥,控制进尺,轻压,低档慢速,大泵量,稠泥浆钻进。开始钻进时,钻进进尺应适当控制,避免埋钻事故,在护筒刃脚处,应低档慢速钻进,使刃脚处有坚固的泥皮护壁。钻至刃脚下3m后,可按土质以正常速度钻进;如护筒土质松软发现漏浆时,可提起钻锥,向孔中倒入粘土,再放下钻锥倒转,使胶泥挤入孔壁堵住漏浆孔隙,稳住泥浆继续钻进。同时应适当控制回转斗的提升速度。施工实践表明,升降速度宜保持在0.75~0.85m/s,提升速度过快,泥浆在回转斗与孔壁之间高速流过,冲刷孔壁,破坏泥皮,对孔壁的稳定不利,容易引起坍塌。因此,在钻进过程中,每进尺5~10m,应检查钻孔直径和竖直度,检查工具可用圆钢筋笼(外径D 等于设计桩径,高度3~5m)吊入孔内,使钢筋笼中心与钻孔中心重合,如上下各处均无挂阻,则说明钻孔直径和竖直度符合要求。如泥浆条件允许,可采用超声波检测仪检孔,能较直观的检测成孔质量。
6、其他改进措施
1)泥沙分离器的应用
为提高成孔质量及提高泥浆的循环利用率,可在泥浆循环中增设泥沙分离器,根据桩径大小,一般采用100~200m3/h的流量,通过泥沙分离器的泥浆,可将泥浆循环中夹带的沙粒充分分离,迅速降低泥浆含砂率,提高泥浆的循环利用,有效缩短清孔时间和控制桩底沉渣,同时可以避免在长时间的砼灌注过程中泥浆中夹带的颗粒沉淀导致砼夹渣。
2)改良泥浆加工方法和加强检测
常规泥浆配置方法为膨润土、水、添加剂按一定比例搅拌后放入储浆池,如在搅拌时采用高速搅拌机(搅拌刀片线速度达10m/s以上),可使膨润土浆液的性能提高1.5备,大大提高泥浆质量,减少施工成本。同时在泥浆配置及循环过程中,应及时对泥浆性能指标进行检测,不同的原材料、土质、水中均对泥浆产生不同的影响,应根据现场实际检测结果对泥浆的理论配合比做及时调整。
四、结语
在粉砂地层进行深桩基础旋挖钻孔是一个系统而又复杂的工程,成桩环节多,并且是一个隐蔽性工程,因此在施工过程中造成桩孔坍塌的影响因素较多。在实际工程中,除了要提高基础施工人员的操作水平,避免人为因素造成坍塌事故的发生之外,还要注意施工环境、设备状况等客观因素。总之,不论在何种环境下,都要因地制宜,针对粉砂地层的地质条件,制定相应的施工工艺,以保证旋挖钻孔的顺利进行,避免工程事故的发生。
参考文献:
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中图分类号:TU198文献标识码: A
引言
桩基础对建筑的整体影响非常重要,其根据建筑的类型和地质条件不同,产生各种不同的桩基础施工,需要做好施工前的准备工作,并对相应建筑桩基础的施工技术进行了研究,使建筑桩基施工更加规范、合理和完善。
一、建筑桩基础施工准备阶段
1、仔细勘察施工现场水文地质条件及现场环境
施工现场环境勘察结果是制定桩基础的主要技术资料来源之一,其可靠性及科学性不言而喻,则工程施工现场勘察工作的合理性及严谨性应该得到切实的保障。施工现场环境勘察涉及的方面包括施工现场地貌、地形、低吼等自然环境,并以施工现场环境勘察结果为依据,全面分析桩基础深度范围内地下水水位、土层类型、水质变化情况及力学性能等,并有助于施工单位对建筑位置、结构性质及距离等,及地下管线分布、埋置深度、管径大小、距离、结构及使用年限等情况的了解。
2、编制桩基础施工技术准备
待施工现场勘察完毕,应以勘察数据为依据编制工程具体施工方案。工程施工方案内容有:以勘察数据为依据,明确桩基础施工方法、类型及使用机械、工程影响范围内地下管线及建筑物防护措施等;以工程进度总计划表为依据,明确桩基础施工进度计划,及强调工程文明施工及施工质量;开展桩基础实验,以确保桩基础施工质量的提高及工程工艺参数的确定。
3、桩基础施工机械预备工作
以工程施工方案为依据,开展施工机械预备工作。需要强调的一点是,机械性能应符合工程施工要求,以确保施工机械集群作业优点得到最大程度发挥及施工机械工作效率得到最大化提高。关于施工机械的选择,应该以桩基础施工现场地质条件、气候环境、场地大小及运输距离等要求为依据。此外,在选择施工机械时,应该坚持“施工机械生产效率及工作性能等与工程量及桩基础施工进度和谐统一”原则。
二、建筑工程土建施工的技术分析
1、现场放线定位
桩基础施工前的定位放线工作比较重要,应当根据施工方格网作出合理的控制轴线。现场布置的控制点,严加保护或者使用仪器将其引出至安全的固定物上。施工前可按照顺序安排,将施工图面的工程桩相应编号,对应控制轴线相应的尺寸现场定位。控制轴线需要仔细检查和复核,确保放线位置准确,无误。若发现施工过程中轴线受到干扰,能够充分保证复核桩位,认真的确保定位放线工作。桩基础施工现场放线定位环节比较重要,应该选择反复查验施工现场轴线的方法,保证放线位置准确,圆满完成工作任务。
2、成孔及清孔
(1)成孔方法
送电线路桩基施工多用旋转钻机钻孔,它可用于任何地质,只是根据不同地质采用不同钻头。旋转钻机成孔有两种:正循环钻进和反循环钻进。正循环钻进指的是泥浆由泥浆泵从浆池中输入钻杆内腔后,经钻头出浆出,携带钻渣沿钻杆与钻孔之间的环孔上升到孔口,溢进泥浆槽,返回沉淀池净化,流入贮浆池再供使用。反循环钻进则指的是循环泥浆由钻杆与钻孔之间的环状间隙进入钻孔,再从钻杆内返回孔口的钻井工艺。前者适合淤黏土、泥质土、强风化岩;后者则适合中砾石、粗砂砾、卵石等。
(2)钻孔
正确安装钻机位置,桩中心与偏钻机中心差小于50mm,钻杆中心偏差在20mm以内。用道木垫实钻机下方,调平机台,转盘中心与钻架上吊滑轮在同一垂直线上。在松软土层中钻进需依照泥浆补给控制钻进速度;在硬土层中钻进速度以钻机不发生跳动为准。钻进及时校正钻杆,保证钻孔垂直度。泥浆稠度应符设计要求,钻孔内水位严禁超出地下水位1.5m以上。如有塌孔、斜孔等,需及时停钻采取措施再钻进。
(3)清孔
清孔可提高桩端承载力和桩身摩阻力,减少孔内泥浆相对密度,方便更好地水下混凝土灌注。通常,旋转钻机清孔优先反循环系统,在淤泥质和粉砂层条件下,用正循环系统清孔。正循环清孔需2h以上,反循环清孔20min左右。泥浆比重小于1.25,孔底沉渣小于50-300mm为合格。
3、钢筋笼吊放
钢筋笼应该严格安照设计图制作,焊接牢固后采用汽车吊分节吊装,装吊装前要制定切实可行的方案,保证在吊运过程中钢筋笼不发生变形。预埋的检测管随钢筋笼一次就位。钢筋笼就位后应予以固定,避免灌注混凝土时,钢筋笼上浮。调入钢筋笼时,应对准孔位轻放、慢放。若遇阻碍,可徐徐下放,防止碰撞孔壁而引起坍塌。下放过程,要注意观察孔内水位情况,如发生异常,马上停止,检查是否塌落。钢筋笼入孔接长采用单面搭接焊或电渣焊,并要使上下轴在同一直线上。钢筋笼入孔后,顶端与护筒牢固定位,以防止在灌注混凝土过程中下落或被混凝土顶托上升。(鄂尔多斯电力冶金铁路专用线109国道大桥钢筋笼施工过程)
4、预制桩
制作预制桩时,桩尖朝向确定应该以打桩顺序为参考依据,预制桩浇筑过程中,应坚持“桩顶至桩尖”思路实行连续浇筑,且预制桩保护层最佳厚度应设计为约25mm。预制桩沉桩方法并不单一,其主要包括静力压桩、锤击沉桩、射水沉桩及振动沉桩等。射水沉桩最佳使用土层为砂土层。预制桩施工规划应以桩基数量、基础范围及桩基距离为依据,且应该针对挤土问题,制定行之有效的防治措施,以最大程度降低挤土现象的影响范围。
5、灌注桩
以桩基础成孔方法为依据,灌注桩成孔包括冲击成孔、泥浆护壁成孔、干作业成孔及沉管成孔等。泥浆护壁成孔主要应用于一般粘性土、淤泥质土、淤泥、砂性土及粉土等,实践证明,其应用效果极佳。但需要强调的一点是,泥浆护壁成孔施工过程中,护壁防护工作应该跟上,严防护壁倒塌事故的出现;冲击成孔主要应用于碎石土、砂土、粘性土、粉土及淤泥土等;沉管成孔需要开展振动、振动冲击或锤击等作业,则沉管成孔施工势必会导致挤土或严重的噪声污染现象的出现,则必要的环境保护工作应该落实到位;干作业成孔包括两大类,即人工挖孔及机械钻孔。机械钻孔法主要应用于粉土、粘性土及砂土;人工挖孔法主要应用于粘性土,若将人工挖孔法应用于粉土或淤泥质土,则应该以施工现场环境为依据,制定切实可行的施工方案。以上几种灌注桩施工成孔方法中,干作业成孔及泥浆护壁成孔法将不会导致挤土现象的出现亦或挤土现象出现的概率极低,此外,干作业成孔及泥浆护壁成孔法施工噪声及振动不大,则可以将干作业成孔法及泥浆护壁成孔法应用于城市高层建筑桩基施工中。
6、混凝土的施工技术分析
按照相关的技术规范,按照相应的配料比对混凝土进行搅拌,混凝土的搅拌时间不低于1.5min,混凝土搅拌完毕后应进行和易性、坍落度的检测,合格后方可准备进行浇筑。灌注混凝土是桩基工程的主要工序,其直接影响着桩基整体的质量特性,在灌注前应进行清孔、清渣的施工,并检测孔底的沉淀厚度,使其满足设计标准。为了保证桩心混凝土的聚合性,在进行灌注时,应采用溜槽以及串筒距离混凝土面2m之内,不能够采用倒车卸料或人工抛铲的方式灌注以保证混凝土整体强度。
混凝土灌注之前,应设置导管,导管位于井孔中央,安装前应进行水密、承压以及接头的抗拉实验,确保导管的牢固稳定,孔底应注意防止地下水的进入,且积水层的厚度应低于50mm,否则应使用导管设法将水分吸干。水下混凝土的施工技术规范为:混凝土的坍落度应控制在18~20cm以内。混凝土应边浇边压实以保证其密实度。进行混凝土灌注过程中,在相邻10m范围内不得进行钻孔作业。此外,在混凝土灌注12h后应进行浇水养护,养护时间不少于一周。
结束语
桩基工程施工需要具有良好的地质勘查能力,过硬的专业知识,才能做出正确的桩基选择,也要熟悉各种桩基工具的用途、性能和适用范围,要懂得各种打桩技术的操作方法。要掌握良好的专业知识,然后在实践中积累经验,才能不断提高桩基工程的施工质量。
参考文献
关键词: 灌注桩;冲击钻;施工工艺
Key words: cast-in-place pile;impact drill;construction technology
中图分类号:TU74文献标识码:A文章编号:1006-4311(2011)18-0096-02
0引言
随着电力建设事业的不断发展,输电线路施工技术也在不断提高,输电线路路径的选择越来越困难,有时输电线路不得不通过江河、湖泊及大峡谷,设计从保证线路运行的安全性和可靠性出发,通常将输电线路通过江河、湖泊及大峡谷段按大跨越进行特殊设计。在进行大跨越特殊设计时,应根据大跨越塔位的地质和荷载情况来决定大跨越所采用的基础型式,设计往往采取深基灌注桩基础。
1工程概况
乐-乐线500kV送出工程跨越大渡河和岷江,基础荷载很大,设计采用深基灌注桩基础,因地质条件复杂,地下水位较高,在经过多方论证后,工程采用CZ-6A型工程冲击钻进行深基开挖,该方法不受地质条件限制,安全方便,在铁路、高速公路桩基施工中也有广泛的运用。其基础形式和地质情况见表1和表2。
2工艺选择
2.1 由于基坑深,最深达到20.4m,地下水位高且水量大,地质为砂卵石,开挖难度大,项目部经过综合考虑,决定采用冲击钻成孔,钻孔机采用CZ-6A冲击式工程钻机,发电机采用Y180L-4(300千瓦)。此工法不受地质条件影响,广泛应用于公路、铁路、高铁等桥梁施工,根据乐乐线大跨越基础现场情况,冲击成孔满足设计和规范要求。
2.2 由于浇制方量大且是灌注桩施工,基础浇制时全部采用C30商品混泥土结合Φ300浇柱导管浇制。
2.3 根据乐乐线大跨越灌注桩基础地脚螺栓多、重量大,且有减力槽的特点,经过综合考虑,常规地脚螺栓支撑系统无法满足要求,经过综合考虑,决定采用特殊方式支撑,确保地脚螺栓支撑稳固。
3冲击式钻机
冲击式钻机是灌注桩基础施工的一种重要钻孔机械,它能适应各种不同地质情况,对泥沙层;黏土层;卵石层;风化岩层;威风化岩层;红砂岩层都有很好的钻进效果,其工艺原理:利用冲击锤往下反复冲击所产生之冲击能量将岩石破碎,利用泥浆之悬浮功能将钻渣悬浮,然后利用抽碴筒取出钻碴灌注成孔。冲击式钻机较之其它型式钻机适应性强;同时,用冲击式钻机造孔,成孔后,孔壁四周形成一层密实的土层,对稳定孔壁,提高桩基承载能力,均有一定作用。
目前常用的冲击钻机有CZ系列,其所有部件均装在拖车上,冲击钻机钻孔是利用钻机的曲柄连杆机构,将动力的回转运动改变为往复运动,通过钢丝绳带动冲锤上下运动,通过冲锤自由下落的冲击作用,将冲击出的沙石等物随泥浆用掏渣筒或泥浆泵排出;管式冲锤有几种,根据成孔孔径决定冲锤的大小重量,此冲锤在土沙、河卵和硬度低于1000kp的岩层施工钻进速度较快,但工作效率低于旋挖钻机和旋转钻机;实心冲锤有各种形状,但它们的冲刃大多是十字形和一字型,根据成孔孔径决定冲锤的大小重量,此冲锤在硬度高于1000kp的岩层施工钻进不易损坏,但工作效率较低。适用于旋挖钻机和旋转钻机不能施工的地层;冲击式钻机的钻进是将岩石破碎成粉粒状钻渣,钻进效率虽低,但其它钻机所不能施工的地层此钻机都可行,此钻机没有钻不了的地层(软硬通吃),是随地层的软硬来决定钻进速度的。
4灌注桩施工工艺流程及注意事项
4.1 前期准备①冲击钻施工时会产生大量噪音,对周围居民生活有影响,施工前做好地方协调工作。②冲击钻施工时用水量大,必须确保水源供应。③冲击钻施工前必须将黄泥土准备到位,待开孔后护壁用。④施工前必须合理规划施工现场,确保材料堆放区、钢筋绑扎区、钻孔区、泥浆池、商混车辆、吊车通道以及发电机放置区域互不影响。
4.2 钻机的选用本工程基础主要根据钻孔直径,采用CZ102-6A型,其主要参数见表3。
4.3 钻头的选用主要根据地质情况选用钻头钻具型式,成孔直径选用钻具质量,本工程钻头选用管式冲锤,钻头质量5000千克,锤头直径为1.2米,乐乐线灌注桩直径为1.4m,钻头需要现场加强以及扩锤头,使其锤头直径达到1.4米。
4.4 埋设护筒及钻机就位护筒用钢板制作,应坚实不漏水,内径比桩径大100mm,不得使用变形严重的护筒,护筒采用挖坑埋设法,护筒顶端高度应高出地面0.2m,护筒底部和四周所填粘土须分层夯实,不允许漏水,护筒埋置深度为1.0~1.5m护筒中心垂线应与桩中心线重合。护筒埋设完毕,进行钻机就位,就位时钻。机底盘应平稳,钻机发生倾斜应及时调整。再以护筒引桩交点为准与钻头尖对中,使其钻杆中心、钻头中心与桩位中心在同一铅垂线上,且施工过程中应及时校核,以防移位、斜孔。
4.5 开孔开孔前在护筒内注入清水,直接向孔内投入粘土,用钻头以小冲程反复冲击造浆,使泥浆容量不小于1.2。护筒底脚以下1―2m范围内,采取小冲程、高频率反复冲砸,确保孔壁稳定。
4.6 钻进冲程根据地质情况及岩石强度之变化分别确定。应保持岩层表面平整,再用十字型钻头冲击钻进,防止发生斜孔,穿孔事故。钻进时还要注意均匀地松放钢丝绳长度,严禁“打空锤”现象之发生,确保钻机、钻架和钢丝绳不受损害。
4.7 掏渣破碎之钻渣,经泥浆悬浮后,用出渣洞清除出孔外。为节约粘土,出渣筒提出孔外后,用细孔筛过滤后的泥浆循环利用,将过滤出的钻渣弃之。
4.8 检孔钻进中或终孔后均应用检孔器检孔,检孔器用钢筋笼做在,外径等于设计桩径,长度为5m,一旦发现弯孔或缩孔现象及时采取措施进行处理,终孔后用测量绳检测孔的深度。
测孔深度方法:测量绳头系一锤球,技术人员将锤球缓慢放入孔内,锤球自然下垂,当锤球达到孔的底部时,在测量绳的上端做好记号,将测量绳提到孔外用卷尺测量长度即可,为了测量准确,技术人员必须在孔的不同位置测量3次以上。
4.9 循浆当孔的深度达到设计要求后,将抽渣筒距孔底约40cm处,用专用循浆机灌入清水,利用泥浆之悬浮功能将钻渣排出厚度小于20cm后,停止沤。孔在循浆的过程中,立即要求混泥土供货方、吊车进场作业,避免成孔长时间未浇制造成跨孔现象。
4.10 钢筋绑扎由于乐乐线设计内箍为Φ14圆钢,在施工过程中,发现内箍强度不够,变形严重(在以后施工中,应尽量使用Ф20以上螺纹钢),每焊一根立柱筋前都必须派专人在两端检查立柱钢筋是否平直。由于乐乐线设计灌注桩立柱筋时顶端弯曲,厂家加工钢筋时未充分考虑现场施工工序,造成我方钢筋笼绑扎完成后,无法顺利放入成孔内,我项目部经过监理、设计部门协商同意后,先将钢筋加工直,待承台开挖后再将钢筋按设计弯曲度数加工。
4.11 钢筋笼的吊放由于乐乐线灌注桩在承台底部,灌注桩钢筋放入孔后不会露出孔口,所以需在钢筋笼上焊吊筋。
钢筋笼放入孔前,应正直慢慢下落以防止钢筋笼吊装过程中变形及损坏。钢筋笼保护层不允许超过-20毫米。
4.12 灌桩串筒在使用前测试所用挂钩是否牢固;串筒上口和浇注斗相连接,以保证混凝土能顺利溜到桩底。为防止钢筋骨架上浮,当灌注的混凝土顶面距钢筋骨架底部1m左右时,降低混凝土的灌注速度;当混凝土拌合物上升到骨架底口4m以上时,提升导管,使其底口高于骨架底部2m以上,即恢复正常灌注速度导管提升时应保持轴线竖直和位置居中,逐步提升见,在浇注时,如导管内混凝土含有空气时将混凝土疏通后再放混凝土。
在灌注过程中,确保导管下口砼埋深在1.5以上。砼之初存量按下式计算:
V=1/2AL+K(1.0+d1+d2)S;
式中:V――砼初存量(立方米);1――灌注用导管之总长度(m);A――导管之断面积(平方米);K――超灌秒数,取1.2~1.30。d1――导管下端至沉渣面距离(m);d2――沉渣厚度(m);S――设计桩径(或实行钻孔直径)(平方米)。
灌注应连续进行,不得间断,提升导管:导管埋深不宜大于6m且不允许小于1.5m。导管埋深较大时,应及时拆卸。
4.13 承台开挖及破桩承台开挖后用破碎机进行破桩,控制好标高后,用红油漆在桩头上做出标记,为了不对桩头造成破坏和影响桩基质量,在凿除剩余10cm时,改用人工凿除。此工序完成后,通知检测单位对桩基的成桩质量进行检测。
4.14 地脚螺栓的固定由于乐乐线地脚螺栓较重,重量达到2741kg,钢模断面大,最大达到2800mm,且钢模不能直接放在承台板筋上(钢筋保护层70mm),考虑到钢管架跨度至少要3m,承重有限,决定钢模用钢管架承重,地脚螺栓用托衬承重,托衬可控制地脚螺栓的高度,位置确定好后由现场技术人员准确地焊接在承台板筋上。承台及承台柱钢筋绑扎顺序如下:①承台板钢筋扎好,承台柱中间钢筋只排好,不绑扎;②地脚螺栓依次放入控制板内;③扎承台柱立柱筋;④支模;⑤用千斤顶提升地脚螺栓,当高度合适后校根开,各项数据达到设计值后,进行焊固;⑥基础断面大,经过综合考虑支模采用钢模内加1层木工板,解决了钢模间的缝隙。
中图分类号:TU24 文献标识码: A
前言:在民用建筑施工中,采取相应的技术措施做好地基基础和桩基础施工具有重要的现实意义。今后在施工中,我们需要根据具体情况,采取相应的策略,以保证地基基础和桩基础的施工质量。
民用建筑地基基础和桩基础施工的重要性
作为建筑物的下部结构,基础是不可忽略的一部分。。作为基础当中的一类典型,桩基础能够承受绝大部分的荷载,并且将其传递到坚实的深部岩层当中去。因此在民用建筑中地基基础和桩基础的施工起着非常重要的作用。
1、保证民用建筑工程施工进度。采取相应的技术措施,保证路基基础和桩基础的质量有利于提高民用建筑工程质量,促进施工的顺利进行,防止因地基基础和桩基础施工出现质量问题而发生返工现象,有利于保证民用建筑工程施工的顺利进行,按照进度计划完成施工任务,保证民用建筑工程进度。
2、提高民用建筑工程质量。地基基础和桩基础施工往往需要克服一些技术难题,也就必须使用相应的技术力量和机械设备。在施工中,对这些进行合理的利用,有利于提高工程施工水平,保证地基基础和桩基础的质量,进而提高整个民用建筑工程质量。
二、地基基础与桩基础在民用建筑施工中面临的问题
1.冻土地基
冻土地基如果不加处理,在解冻时融化所引起的不均匀沉降,危害十分严重。因此,在施工中我们可以通过人工制冷的方式将土中的水分冻结成冰块以此来阻挡水土的压力。如此一来,对开挖地基也有一定的保护作用。使用冻结法有利于地下水的处理,不会污染环境,而且噪音小。在施工结束后,冻土墙融化也不会影响建筑的地下结构,并且能够大幅度地缩工期。2.桩质量
随着桩基础在民用建筑施工中运用的频繁度提升,也推动了管桩的发展。但是在实际的基础施工中,由于桩质量问题而引起的建筑整体质量问题的案例也并不少。常常会出现桩身断裂、桩头破裂、中心轴歪斜、长度不足、桩顶不平等质量问题。只有保证桩质量,才能够满足桩基设计标准,进而符合建筑施工的质量要求。
3.地下水
地下水是十分常见的一种情况,一旦地基基础的深度达到了地下水位以下,就会出现。如果基础采取的是桩基础,那么地下水对于人工挖孔桩就会产生较大的影响。如果地下水位较大,降低水位就可以采取多桩抽水的方式;反之,如果地下水位不大,在解决上则可以利用单桩桩内抽水的方式。
三、民用建筑地基基础施工技术
1.换土垫层
换土垫层主要是去除原本的浅层软土,用强度较高的砂石等材料代替,以达到提升地基土层承载能力、缩小土质胀缩性和湿陷性的目的,最终对沉降的可能性加以控制。一般来说,在民用建筑施工中,素土垫层、碎石垫层和砂垫层是最常用的;在湿陷性黄土、浅层软弱的土地基上处理使用上较多。
2.夯实碾压
夯实碾压是对地基土进行夯实、碾压,达到改善土的液化性能、提高地基土强度的目的,最终降低其沉降量,一般来说有两种方式。(1)机械碾压对松散土通过推土机、压路机等重型机器进行压实处理。在铺土30~50cm,就需要进行8~12次左右的碾压,确保地基土的夯实度,此类方式适用于大面积的夯实填土的工程。(2)振动夯实法通过电动机带动振动机械开展工作,对地基土能够产生5~10t的巨大垂直作用力。这类方式的使用,振动时间较长、振动效果明显,尤其是对透水性较好的地基、砂土地基的效果更为明显。
3.排水固结土壤
排水固结就是通过排除土质当中的水分,让其自动固结的方式。为了达到排水的目的,就需要将袋装砂井设置在地基的周围,塑料排芯板,通过水冲法、沉管法成孔,在孔内进行管砂预压。通过真空加压排除土质当中的水,同时加快地基的固结速度,从而提升土质的抗剪强度、降低土的沉降量,做好土的液化性能的改善。排水固结法的使用,不仅取材方便简单,而且有利于企业经济效益的提升。由于其在水力充填土、饱和粘性土、沼泽土中较为常用,因此被广泛应用到民用建筑施工当中。
4.表层排水法
在地基基础施工中,对于表层粘性土,为了改善地基的压缩性能,提高地基的强度,可以为表层土中加入添加剂等物质。在软土地基上铺设砂垫层具有良好的效果,因为它不仅具有上部排水层的功效,也能够发挥地下排水层的功效,为施工机械创造良好的通行条件。如果地基土层分布不均匀,发生侧向或者沉降变位,就有必要采用敷垫材料来减少侧向或者沉降变位。为机械通行创造良好的条件,提高地基的支撑能力。
5.化学加固法
该方法也是地基基础施工中常见的技术,具体操作方法如下:首先清除地基上面的障碍,保持场地的清洁和平整。在进行粉喷桩施工之前,还应该做好相关的准备工作,例如工程地质报告、土工试验报告、高程测量资料和数据表、粉喷桩设计桩位图等等,只有在对这些资料进行全面了解和掌握的基础上,才能更好的对地基进行处理,才能提高该技术的施工效果。就粉喷桩施工工艺来说,它是根据设计要求,通过进行实测和配比所得到的。通过试桩来确定各项参数,为地基处理做好准备。
6.加载法
该方法也是地基基础常见施工技术。在使用填土加载法的时候,由于该方法与自沉时间、载荷重量有着密切的联系,它的目的是控制地基基础沉降量,如果加载的重量过大,难以保证地基的稳定,应该考虑缓速加载法的使用。此外,在施工中还应该做好全面动态观测工作,以确定预载后的残余沉降量,避免对地基造成破坏,促进民用建筑施工的顺利进行。
7.挤密法
挤密法也是民用建筑施工中运用得比较广泛的地基基础施工技术,它是通过利用挤密桩间土,将桩孔用灰土或者素土分层密实夯填。由于使用的土质类型不一样,其方法略有差异,使用素土的称为土桩挤密法,使用灰土的称为灰土桩挤密法。该方法主要适用于厚度大的填土地基以及湿陷性黄土,使用方便,能够就地取材,并可以进行深层挤密和原位处理。石灰桩法采用人工地基和机械地基成孔方式,并灌入一定量的火山灰、炉渣、粉煤灰等等,通过夯实和振密,从而形成桩体。砂石桩法通过利用冲击和振动的方法,在地基中成孔,并填入砂、碎石、卵石、砾石等等,该方法能够形成大直径密实砂石桩体,在地基处理中具有良好的效果,有利于促进民用建筑施工的顺利进行。
四、民用建筑桩基础施工技术
1.预制桩
此类桩一般都是圆形或者是方形,截面直径需要控制在25~55cm左右,一般桩架高度在6~25m。预制桩的连接采用的是焊接法、硫磺胶泥锚接法等方式。
2.管灌注桩
此类桩的桩直径在30~50cm之间,桩长度在25m左右。一般使用振动打桩或者锤击的方式进行沉桩,在砂性土、粘性土地基中频繁使用。
3.钻孔灌注桩
钻孔灌注桩孔径在60~150cm左右,而桩的具体长度需要根据施工现场的实际情况加以判定。一般来说,都是利用钻机旋转带动钻头对原本的土层加以破坏的方式实现沉桩。这一类方式对周边环境影响较小,因此在粉质土、淤泥、砂土等地基当中频繁使用。
4.树根桩
作为一种新型的桩形式,我们也可以将树根桩称之为“小型钻孔灌注桩”。此类桩的直径在7.5~25cm左右,通过钻机钻孔的方式来实现沉桩。此类桩型施工噪音小、无需过多的空间。并且由于桩本身的强度较高,因此不但能够在民用建筑的改建当中使用,也能够在砂土、碎石土等地基处理当中有明显的加固效果。
五、结语
总之,本文对民用建筑施工当中的地基基础和桩基础的处理技术进行了详细的探讨分析。但是究竟要如何去选用,还需要考虑到施工现场的地质条件、材料、设计要求等多方面因素。在施工当中,还需要本着施工安全的原则、提升施工质量,努力降低施工成本,采取合理的处理方式。随着科学技术的不断进步,对地基基础和桩基础的施工技术还有待我们进一步去挖掘开发。因为,只有更完美的施工技术,没有最完美的施工技术。
参考文献:
根据设计要求,本工程原料储罐区地基采用水泥粉煤灰碎石桩(简称CFG桩)复合地基处理,CFG桩复合地基区别于桩基的主要特点就是:充分考虑发挥桩间土的承载力,所以施工中应尽可能减小桩间土的扰动,又根据本工程场地地质资料,场区地层上部主要由饱和、具高压缩性、高灵敏度的粉质粘土构成,施工中受到触动影响变化比较大。因此,为保证桩身施工质量,尽可能减小桩间土的扰动,确保本项目的顺利进行,合理的选择机械施工工艺,是这次CFG桩施工项目顺利进行的关键。
长螺旋钻孔-管内泵压砼灌注成桩,具有施工速度快、桩体密实度高、环境噪音影响较低、对周围桩间扰动影响较小、特别是适合地下水位以下的高灵敏度地层等特点,因此:本CFG桩工程施工工艺拟采用长螺旋钻孔-管内泵压砼灌注成桩工艺。水下泵送砼,边压砼边拔管,采用置换加固,穿透力强,单桩承载力高,不会受到第二层呈饱和,流塑~软塑状态的粉粘土影响。并且能够达到设计承载力的要求(单桩承载力特征值≥600kN,复合地基承载力≥210KPa),对桩的质量有保证。
2、施工顺序:
结合原料储罐CFG桩结构布局特点及现场地质条件,本工程采取:从中心向外推进施工(圆环形布桩方式)或从一边向另一边推进施工(正方形或梅花形网格状布桩方式),根据具体情况,更进一步为了尽可能减小桩间土的扰动,控制施工工艺,发现特殊情况,做出具体的改变,必要时采用间隔跳打的施工方式。
3、设备选配:
采用KLB-75型步履式长螺旋钻机2台;QZ-60型混凝土输送泵2台;500型强制式搅拌机1台;装载机2台;电、气焊设备1套;水准仪、经纬仪1套等及其他配套设备。
4、施工工艺:
定位放线启动桩机对准桩位桩机调平、钻杆调直关闭钻头阀门启动锤头钻进到设计桩底标高、同时进行混合料的搅拌开动混凝土输送泵灌料、同时启动卷扬机提升钻杆直至施工设计桩顶标高成桩完毕停机移位至下一桩位。
5、主要分部工程的施工方法:
1)定位:将桩机移到指定桩位,对中。当地面起伏不平时,应调整支腿或平台基座,使桩机底座保持水平、钻杆保持垂直。一般桩位误差不宜超过2.0CM,钻杆垂直度偏差不超过1.5%。
2)钻进成孔:关闭钻头阀门,启动卷扬机下放钻杆至钻头触及地面时,启动钻机锤头,将钻杆旋转下沉至桩底设计标高。
3)混合料搅拌:按设计配合比配制混合料,严格控制粗骨料粒径,一般选为小10mm-30mm或更小,必要时掺加泵送剂及其它外加剂,混合料坍落度宜为180mm-220mm。
4)灌料、提升:当钻机钻至桩持力层时,开动混凝土输送泵灌料,当输送管及钻杆芯管充满混合料后开始启动卷扬机匀速提升钻杆,边灌料、边提升,直至施工设计桩顶标高,提升速度宜控制在2m/min-3m/min,严禁先拔管后灌料,掌握好灌料与提钻的时间差,尽量避免提升灌料过程中停机待料现象。在流塑性土中要控制提钻速度,保证成桩质量。
5)停灌桩顶标高、移机下一桩位:尽量控制好桩顶标高停灰面这一环节,在达到技术要求的条件下,做到尽可能少浪费混合料。
本工程拟采用KLB-75型步履式长螺旋钻机2台,工期自签定施工合同、施工现场达到开工要求时开工:本工程CFG桩施工1600棵、累计设计总长度20800.00延长米,计划30棵/每台每天,30天完成任务。6、通病及事故处理措施
1)堵管:堵管是长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩工艺常遇到的主要问题之一。它直接影响CFG桩的施工效率,增加工人劳动强度,还会造成材料浪费。特别是故障排除不畅时,使已搅拌的CFG桩混合料失水或结硬,增加了再次堵管的几率,给施工带来很多困难。产生堵管的原因有以下几点:
①混合料配合比不合理。当混合料中的细骨料和粉煤灰用量较少时,混合料和易性不好,常发生堵管。因此,要注意混合料的配合比,尤其要注意将粉煤灰掺量控制在70kg/m3~100kg/m3的范围内,坍落度应控制在160mm~200mm之间。
②混合料搅拌质量有缺陷。在CFG桩施工中,混合料由混凝土泵通过刚性管、高强柔性管、弯头最后到达钻杆芯管内。混合料在管线内借助水和水泥砂浆层与管壁分离后通过管线。坍落度太大的混合料,易产生泌水、离析,泵压作用下,骨料与砂浆分离,摩擦力加剧,导致堵管。坍落度太小,混合料在输送管路内流动性差,也容易造成堵管。
③施工操作不当。钻孔进入土层预定标高后,开始泵送混合料,管内空气从排气阀排出,待钻杆内管及输送软、硬管内混合料连续时提钻。若提钻时间较晚,在泵送压力下钻头处的水泥浆液被挤出,容易造成管路堵塞。
④冬期施工措施不当。冬期施工时,混合料输送管及弯头均需做防冻保护,防冻措施不力,常常造成输送管或弯头处混合料的冻结,造成堵管。冬施时,有时会采用加热水的办法提高混合料的出口温度,但要控制好水的温度,水温最好不要超过60℃,否则会造成混合料的早凝,产生堵管,影响混合料的强度。
⑤设备缺陷。弯头曲率半径不合理也能造成堵管。弯头与钻杆不能垂直连接,否则也会造成堵管。混合料输送管要定期清洗,否则管路内有混合料的结硬块,还会造成管路的堵塞。
2)窜孔:在饱和软土层中成桩经常会遇到这种情况,打完一棵桩后,在施工相邻的桩时,发现刚施工的临桩的桩顶突然下落,当桩泵入混合料时,临桩的桩顶开始回升,此种现象称为窜孔。发现窜孔的条件有如下三条:1.被加固土层中有松散饱和软土层;2.钻杆钻进过程中叶片剪切作用对土体产生扰动;3.土体受剪切扰动能量的积累,足以使土体发生触变。由于窜孔对成桩质量的影响,施工中采取的预控措施:
①采取隔桩、隔排跳打方法;
②设计人员根据工程实际情况,采用桩距较大的设计方案,避免打桩的剪切扰动;
③减少在窜孔区域的打桩推进排数,减少对已打桩扰动能量的积累;
④合理提高钻头钻进速度。
3)桩头空芯:主要是施工过程中,排气阀不能正常工作所致。钻机钻孔时,管内充满空气,泵送混合料时,排气阀将空气排出,若排气阀堵塞不能正常将管内空气排出,就会导致桩体存气,形成空芯。为避免桩头空芯,施工中应经常检查排气阀的工作状态,发现堵塞及时清洗。
在建筑工程施工的过程中,桩基础施工工程作为其中重要的隐蔽工程,它的质量问题直接对整个建筑工程的整体性和稳定性有着严重的影响,因此我们在对其进行施工的过程中,一定要对其施工质量进行严格的控制管理,从而保证建筑工程的施工质量符合工程设计的相关标准。下面我们就对建筑工程桩基础施工工艺的相关内容和质量控制解决进行阐述。
一、桩基础施工工艺分析
(一)钢筋制作工艺
在建筑工程桩基础施工的过程中,对其钢筋结果进行加工制作有着十分重要的作用,技术任运必须根据钢筋加工设计图表的相关要求,在钢筋材料质量检测无误以后,我们才能进行相关的加工制作方法来对其钢筋结构进行加工处理。不过,在桩基础工程施工的过程中,如果需要对钢筋结构进行代换施工时,我们必须要对其代换材料的性能进行严格的要求,并且必须遵守钢筋混凝土施工的相关原则来对其进行施工处理,只有这样才能有效的保障桩基础工程的施工质量。此外,我们在对钢筋进行制作的过程中,我们还要对钢筋结构的清洁度进行严格的要求,以防止钢筋材料的表面出现在油污、泥土等污染物质,其次施工人员还要对钢筋结构的直径进行严格要求,避免我们在对桩基础结构金属施工处理的过程中出现较大的误差问题,而且这样也可以有效的节约钢材,使得工程的施工成本得到有效的控制。
(二)钢筋弯钩或弯曲
目前。我们在对桩基础钢筋结构进行弯曲施工处理时,采用的施工方法主要有三种,它们分别是半圆弯钩处理、直弯钩处理以及斜弯钩处理,这些不同的处理方法在不同的施工环境下,都有着十分重要的意义,因此我们在对钢筋进行弯曲处理以后,技术人员就要会根据工程施工的情况对其钢筋弯曲的调整值进行适当的调节,从而满足桩基础工程施工的相关要求。在一般情况下,我们在对钢筋进行完全施工是,钢筋弯曲的直接一般不能效益钢筋之间的5倍。另外,我们在对其钢筋进行实际应用的过程中,技术人员除了要对桩基础结构进行严格的控制管理以外,还考虑到桩基础工程施工的实际情况,这样就使得建筑结构桩基础的质量得到进一步的提高。
(三)钢筋绑扎施工准备
而在对桩基础结构进行,对钢筋结构的绑扎和安装有着十分重要的意义,这不仅使得桩基础结构稳定性得到进一步的提高,还有效的保障了建筑结构的质量。不过我们在对其钢筋结构进行绑扎施工前,技术人员必须要对其设计图纸中所涉及的相关内容进行全面的了解,并且对其钢筋材料的尺寸和质量进行检查,在检查合格以后我们在对其对其进行使用。然而,并不是所有的钢筋材料都可以用于在桩基础工程施工当中,不同的钢筋结构在不同的施工项目中的应用情况也就不一样,而且其绑扎方法也不同。此外,施工人员在对钢筋进行保障施工前,为了使其施工的质量得到有效的保障,还要对其钢筋绑扎的位置进行确定,如果在对其绑扎的过程中,出现相应的误差,施工人员就要通过电焊固定的方法来对其钢筋绑扎的位置进行校正。
(四)梁与板施工工艺
①纵向受力钢筋出现双层或多层排列时,两排钢筋之间应垫以直径15mm的短钢筋,如纵向钢筋直径大于25mm时,短钢筋直径规格与纵向钢筋相同规格。②箍筋的接头应交错设置,并与两根架立筋绑扎,悬臂挑梁则箍筋接头在下,其余做法与柱相同。梁主筋外角处与箍筋应满扎,其余可梅花点绑扎。③板的钢筋网绑扎与基础相同,双向板钢筋交叉点应满绑。应注意板上部的负钢筋(面加筋)要防止被踩下;特别是雨蓬、挑檐、阳台等悬臂板,要严格控制负筋位置及高度。④板、次梁与主梁交叉处,板的钢筋在上,次梁的钢筋在中层,主梁的钢筋在下,当有圈梁或垫梁时,主梁钢筋在上。
二、桩基础质量控制和处理
(一)桩基施工中对桩的偏差必须严格控制
特别是对于承台桩及条形桩,桩位的偏差都将产生很大的附加内力,而使基础设计处于不安全状态。对于桩位偏差我们主要控制两个方面,首先,是竖向偏差,根据JGJ94-94第7.4.12条我们控制桩顶标高的允许偏差为-50~+100mm,但实际施工中偏差这么大将引起繁重的施工任务及损失。当桩顶标高高于设计标高,则需要劈桩,特别对于预应力管桩等空心桩来说,桩顶有桩帽劈桩既困难又不经济;而当桩顶标高低于设计标高时,又需要补桩头,这既影响工期又浪费金钱。这就要求施工单位在施工过程中必须严格控制桩顶标高,尽可能地使工程桩标高同设计一致,特别是施工过程中必须考虑到桩在卸载后的回降量,否则不加考虑则每根桩都将高于设计标高。而我们设计人员在设计过程中对施工误差亦应有所考虑,笔者建议针对目前的施工质量,设计中可以考虑2mm左右的偏差容许,这样就可以免除大量小偏差桩的劈桩,这在实践工程中具有相当的可操作性,避免了大量不必要的工作。其次,则是桩位的水平偏差。根据JGJ94-94第7.4.11条控制各桩位偏差,施工过程中发现桩位偏差较大则应及时补桩处理。这里针对4~16根承台的桩基,JGJ94-94规范第7.4.11条中规定允许偏差为1/3桩径或1/3边长,而根据GB50202-2002第5.1.3条则规定允许偏差为1/2桩径或边长。这显然是矛盾的,在实际过程中很容易与施工验收方产生不同的理解,因此笔者强调在设计过程中可以明确桩位偏差允许值所执行的标准。
(二)管桩裂缝处理。预应力管桩以其强度高,制作周期短,比预制桩节省材料等优点在工程设计中受到普遍应用,但其也存在受剪能力差的不足之处。在工程实践中,由于垂直度偏差或挤土等原因经常会使管壁产生裂缝而影响质量。在昆山某一工程中由于场地天然地面标高较低,在桩施工前场地回填了约2m左右的土,而施工中又未对上述情况采取合适的措施,使压桩机械在施压进行过程中对桩产生了不均匀的侧压,施工结束后发现局部桩位产生了侧偏,经小应变检测发现这些管桩都不同程度地产生了裂缝,如何处理显得相当关键。我们对偏差资料经过分析归类后,对于垂直度偏差小于0.5%的管桩,管壁基本无裂缝,我们认为承载力应不受损失,故在增加了一组试桩证明承载力满足设计条件后不再进行处理。而对垂直度偏差大于0.5%的管桩,可以认为管壁均已产生裂缝,承载力已受影响,我们对此类桩采用了先纠偏再进行灌芯处理,使裂缝部位的传力通过灌芯部分混凝土传递,经最终静载荷试验证明是切实可行的。因此我们在管桩的实际施工中一定要注意垂直度的控制,因为管桩的抗剪能力较差,很容易破坏而引起不必要的经济损失。
三、结束语
由此可见,在建筑工程桩基础施工的过程中,其施工内容十分的繁琐,如果技术人员对其各个环节进行有效的控制管理,对桩基施工技术进行严格的要求,那么就极其容易导致桩基础结构的工作性能受到较大的影响,从而导致建筑工程结构的合理性和稳定性进行进一步的提高。
中图分类号: TU198 文献标识码: A
桩基础施工技术是保证工程结构稳定性的重要施工方法,常用于高层建筑结构施工中,桩基础施工在实际操作中具有一定的难度,对技术水平也有很高要求,在施工前要对桩体结构进行科学设计,包括桩体高度,横截面积,埋置深度,埋置间隔等因素,同时,还要科学计算桩体的抗压系数,以确保其符合建筑施工的承载力要求。只有从全方位提高桩基础的施工技术水平,加强施工质量管理,才能从根本上提高建筑结构的稳固性,保障建筑物的使用安全。
1、桩基础工程的运用范围
桩基础工程的主要作用是增加建筑物的竖向承载力,即增强建筑物受到较大外力冲击时的抵抗力,这类外力冲击主要是自然环境带来的,如:沙尘暴、地震、洪水等;除此之外,桩基础还能有效提高建筑的稳定性,防止长期使用后出现塌陷或倾斜的情况。桩基础工程的原理是通过施工将建筑物受到的竖向荷载分散到整个地基中去,这也是桩基础施工的主要优点。然而,任何施工都不可能是十全十美的,桩基础施工也存在一些不可避免的缺陷。由于其规模大、工作量大的特点,使得其施工耗时长,成本也相对高昂,并且会对土建工程产生较大的压力。所以,建筑施工时应根据实际情况决定是否需要进行桩基础结构施工。
桩基础施工在实际生产中一般被用于软地基和其他队地基要求较高的工程。对于某些负重大的建筑如仓库等,需要承载的重力较大,对地基要求相对高,如果地基质量达不到要求,那么当其他压力作用发生在建筑物上时,建筑物可能短时间内支撑得住,但时间一长,问题就会出现。对于这样的建筑,就需要进行桩基础施工。在桩基础施工中,建筑单位不能单纯按教科书,一刀切地进行施工。要根据具体情况具体分析,制定施工方案时,要建立在详细勘测过施工现场的各种数据的基础上,只有这样才能保证方案的可行性、准确性、高效性。
2、建筑桩基础工程的施工准备
只有在桩基础施工前做好充分的准备工作,才能保证施工的顺利进行和按时竣工。在进行前期准备工作时,主要应从以下几个方面展开:
2.1对建筑桩基础施工现场的环境进行合理的勘察
勘察施工现场的主要目的是搜集现场的基本数据,为科学合理的设计方案提供确切的数字依据,以保证在后期执行时方案的可行性、指导性。施工现场的环境条件、地质状况等外界条件是勘察的主要内容,现场勘测完毕后,需要对勘察得到的信息进行综合分析和研究,得到包括土层类型、施工深度、水质变化情况、地下水位在内的数据。另外还需要了解施工现场周围的地面建筑的情况,包括其位置、结构、距离以及地下管线的分布情况、使用时间、结构构成、深度、距离、管径大小等一系列情况。
2.2桩基础施工方案的编制准备
勘察工作完成后,就需要对施工方案进行编制。在进行施工方案的编制时,要以获得的数据信息为依据,针对桩基础的施工设备、方法、类型、材料、进度安排进行确定,同时需要充分考虑到周围其他建筑物的稳定性,不能在施工中影响、破坏其他建筑的地基结构和深埋于地下的各种水、暖管道。并且,在桩基础施工前,还需要预先进行基桩测验,以准确的确定实际施工时所需要的每个参数。
2.3建筑桩基础施工机械中的预备
桩基础施工中需要一系列的仪器设备必须在开工前准备完成,并按要求分门别类的进行准备工作。如此既节约工作时间和成本,对施工单位的管理者来说,管理压力也将大大减少,进而实现效益的最大化。施工前的设备准备工作中,设备的维护和检修是其重点工作内容。为了使设备最快的进入工作状态,在工作过程中直接发挥最好的作用,需要调整每个设备都处于最佳状态,这样能提高工作的效率,降低生产成本。设备准备时不能忽略周围环境因素的影响,需要结合周围的环境条件进行准备,最大限度的避免外界条件影响设备的工作性能。合理购进设备,只要机器能完成的工作就不靠人力完成,这样可以减少误差,有效的提高施工效率。
2.4桩基础施工现场的准备工作
保持施工现场有序是一项看似可有可无,实则相当有效的准备措施。对现场的杂物和施工中使用的设备清洁处理后按序存放,不仅能使施工现场保持干净,还能保证桩的平整,能够使再施工时各种仪器设备都在要求的状态,很快开始运行。
2.5桩基础施工现场中的放线定位在
对水准点进行确定时,要按照设计中的要求对每一根桩的进行标高记录,主要的目的是控制桩基施工中的标高;在确定桩位时,要在平整的桩基础地基表面中,对放线控制网进行设置,然后根据设计中的尺寸沿着轴线方向对每一根桩进行编号,利用打桩机对每一根桩需要打入的位置进行确定。
3、建筑桩基础的施工应用
各种准备工作做好以后,即可以开始施工的操作,施工的操作要根据具体的公式方案来进行,坚持绝对问题具体分析的原则,主要分为两种类型的施工。
3.1灌注桩施工应用
在灌注桩的施工过程中,根据桩基础成孔的方法,可以划分为冲击成孔、干作业成孔、泥浆护壁成孔、沉管成孔等。在粘性土质中,机器作业会受到限制,因此采用人工挖孔的方法。泥浆护壁成孔适合在淤泥、砂性土、粘性土、粉土中运用,但是成孔后一定要将孔壁的防护工作做到位,防止护壁出现倒塌;在使用这项技术的时候,一定要对桩体进行细心的维护,切忌出现断桩的问题,这会严重影响施工质量。还要注意选择质检合格的混凝土,避免因为原料质量不过关而影响桩体的问题。利用灌注桩来进行施工时,需要根据成桩方法的不同来对现场的土层表面进行平整处理,如利用人工操作来进行桩孔开设时,则需要在进行场地平整时对土料的运输进行充分的考虑。而对于利用设备来进行桩孔开设时,同里对作业面的排水、沟槽和泥浆槽的设备进行充分的考虑。随着施工技术的快速发展,目前在高层建筑桩基础施工时多采用钻孔灌注桩来进行施工,这就需要人工来对硬地条件进行创造,利用混凝土材料来保证场地具有足够的承载力,同时对泥浆槽和排水沟进行布置,然后利用钻机来进行桩孔的开设。利用钻孔灌注桩来进行施工,有效的确保了生产效率的提高,而且在施工质量和安全上都有所保障。
3.2预制桩施工应用
在施工过程中,要根据施工现场打桩的次序来决定桩尖的朝向,浇筑时采用连续性浇筑,从桩顶往桩尖方向进行,并控制保护层25cm左右。预制桩的沉桩方法分为振动沉桩、静力沉桩、射水沉桩、锤击沉桩等,在应用振动沉桩或者是静力沉桩的时候,会出现挤土的现象,所以在对这两种方法进行应用时要根据桩基的数量、距离以及基础的范围,对施工进行合理的规划。除此之外,要重视施工过程中出现的挤土现象,对此要进行深入的分析并提出具体可行的解决方法,尽力减小预制桩对施工环境可能造成的影响。预制桩施工中的射水沉桩,只适合在桩基础工程中的砂土层中进行应用。
在预制桩施工时可以利用锤击法、静压法、振动沉桩法等来确保施工的顺利进行,而这几种施工方法都需要使用到大型的打桩机械,由于这些机械具有较大的自重,这就需要确保施工现场地面要具有较高的强度和平整度,通常会在地面上铺设厚度在 200mm 左右的碎石来提高地基的承载力和稳定性,避免打桩机械出现沉降及下陷的情况,确保桩体的质量。对于采用履带式打桩机进行施工时,则需要在打桩机行走的线路铺设走道板来增加地基的承载力。
4、结语
综合以上可以得出结论,桩基础技术在现今的土建行业施工,尤其是高层建筑施工中是非常关键的技术,对它的运用必须结合实际情况,做好前期的准备和施工的操作,将技术的效果充分发挥,保证工程的质量,保证住户的居住水平和生活安全。
Abstract: Bored pile foundation construction is the importance of the bridge foundation construction is construction technology, construction quality has important implications for the late bridge engineering, analysis and discussion of bored pile foundation construction process has important practical significanceand application. This paper mainly analyzed from two aspects of pile foundation construction, the first on the basic construction processes and construction methods of bored pile launched a study, focusing on the construction process, and then, bored pile foundation construction process were discussed. The article with a strong practical value for the actual project has a certain reference value.
Key Words: bridge engineering, bored piles, construction techniques, quality assurance
中图分类号:[TU997] 文献标识码:A 文章编号:
1 引言
城市的发展是多元化建设组成的,交通运输是其中非常重要的环节。随着社会城市化转变的加速,交通运输在社会经济发展过程中的作用越来越重要,而桥梁工程作为交通运输过程中的重要组成部分,在交通运输中扮演着重要的角色。桩基是桥梁工程的基础,其质量好坏对于保证整体桥梁质量具有重要的意义,因此,探讨桩基的施工工艺具有重要的实际意义。在桥梁工程的建设初期,桥梁桩基一般采用预制桩,但是预制桩无论是在施工成本、稳定性还是对保证桥梁质量而言,预制桩都远远不能满足现代桥梁工程需要。随着桥梁工程施工技术的发展及其要求的提高,灌注桩基施工技术已经成为桥梁工程施工的重要工程技术,广泛的应用与公路桥梁工程中。本文主要对钻孔灌注桩施工的工程工艺进行分析,具体分析了钻孔灌注桩基的具体制作和施工。
2 钻孔灌注桩的基本施工流程及主要施工方法分析
2.1 钻孔灌注桩施工流程
与预制桩基施工不同,钻孔灌注桩施工要求的是现场施工,因此,其工程施工的要求也非常严格。具体而言,钻孔灌注桩施工首先要进行钻孔,当钻孔达到预定要求的深度之后,方可进行清孔。清孔采用换浆法,将粘性好、含砂率低,比重小的泥浆替换钻孔时的泥浆,使清孔后的泥浆比重、含砂率及泥淀层厚度符合规范和图纸设计要求,随后就要进行钢筋笼的放置,二清泥浆指标满足规范要求后方可进行砼的浇筑。施工完毕桩检合格后与桥梁承台进行接筑。钻孔灌注桩基施工特征非常明显,并且施工工序较为简单,因此在桥梁工程中广泛使用。图1进行表示。
2.2 钻孔灌注桩泥浆护壁施工法
钻孔灌注桩成桩方法根据所选护壁形成不同,可以分为两种方法,泥浆护壁方式和全套管施工法。由于现代桥梁工程施工要求的提高,一般都会选择泥浆护壁方式。它的工艺流程与传统钻孔灌注桩施工流程相似,如图2所示。
图2 钻孔灌注桩泥浆护壁施工流程
整个工序中,钻孔是一道非常重要的步骤。在钻孔时,必须要注意控制好钻孔的深度和直径,按照施工工序严格施工,并且一定要保护好护筒。同时,在钻孔过程中,一定要注意及时的添加泥浆,并且要经常检查成孔情况,用测锤检测孔深及转轴倾斜度,保证孔深和垂直度。根据地质情况随时调整钻进参数,只有当压力、转速、泵量三者结合合理时方能获得好的效果。
3 钻孔灌注桩具体施工工艺分析
前面分析了关于钻孔灌注桩的基本施工流程,主要介绍了钻孔灌注桩基的施工顺序,接下来将对具体的工艺展开分析。
3.1 钻孔灌注桩基整体控制
在钻孔灌注桩基施工标准,对于灌注桩的质量具有明确的要求,并且细致的规定了影响桩基本身的质量的各个参数。例如,桩基材料水泥的标号不宜低于325号,钢筋级别为HPB235或者HRB335级,水灰比宜采用0.5-0.6。水下部分的混凝土坍塌度为200mm左右,如果要在水下进行连续施工,必须严格控制混凝土的初凝时间。在灌注桩的施工中,各个部分的允许偏差也做了详细规定,如表1所示。
3.2 施工泥浆制备及其处理
在钻孔灌注桩基施工的整个过程中,都需要使用泥浆,因此泥浆的制备及其处理对于保证桩基的质量具有重要的作用,因此,需要严格的按照工程要求进行。在泥浆的制备时,其材料除了制造泥浆的土层外,还需要选用膨润土作为剂及粘结作用。当泥浆制作完成之后就要进行泥浆护壁的制作。在泥浆护壁的制作时一定要注意几个问题,首先,如果是要实施水下钻孔桩基施工,泥浆面必须高于地下水位1m以上,如果水位有涨落影响,则要高出1.5m。在钻孔的清洗过程中,一定要及时的更换泥浆,这样过程要贯穿混凝土浇筑的整个程序。如果施工部位土层渗漏较严重,一定要采取必要的措施来维持孔壁的稳定性。
3.3 护筒的施工
当泥浆制作完成之后就要进行护筒的安装和施工。由于护筒的施工的标准非常严格,因此在施工时一定要注意各个距离和尺寸的大小。护筒埋置深度由现场的实际地质情况决定,护筒内径比桩径宜大30cm左右,以此来保证施工时的合理冲创。护筒的安装深度和距离必须满足施工要求,在护筒与钻孔的孔壁之间应该用较软的粘土进行填充,护筒平面位置的偏差一般不得大于50mm,倾斜度的偏差不得大于1。
3.4 钻孔施工
钻孔施工时灌注桩基的核心部分,因为钻孔是保证灌注桩孔混凝土浇筑具有重要基础。在钻孔施工过程中,必须要保持钻机的平稳,钻头应该垂直进行作业,为了在施工时保持钻孔深度以及垂直度符合要求,必要是可以用钢丝绳作为控制的标尺。在钻孔过程中,为了保持表层的稳定性,需要及时进行灌浆,保证泥浆的水位稳定。当钻孔施工完毕之后,要进行钻孔底部的清理及钢筋笼的安装。当钻孔形成之后,需要用清水将孔底进行完全清理,为钢筋笼的安装提供完全的空间,钢筋笼安装时要注意,钢筋笼要提前绑好砂浆垫块,吊放时要对准孔位,吊直扶稳,缓慢下沉,钢筋笼放到设计位置时,要立即固定,防止上浮。
3.5 混凝土的浇筑
当前期工序完成之后,就要进行混凝土的浇筑施工。混凝土的浇筑施工必须严格按照施工要求进行合理的施工。水下混凝土必须连续进行浇筑,中间不能停留。灌注时及时拆除埋深了的导管,导管埋置深度应控制在2~6m范围内,经常测探孔内混凝土面的位置,及时调整导管埋深,不要埋置过浅或过深,以免造成质量事故。灌注接近规定标高时应严格检测,控制灌入量,一般高于设计桩顶的0.5~1.0m以保证破除桩头后的砼质量。当遇见雨天施工时,则要保证不能让雨水进入到钻孔内,及时的进行雨水排放。
3.6 钻孔灌注桩基成品的保护。
桩基及其内部结构成品完成之后要进行合理的保护,以此来保证整体桩基的质量。主要包括以下几个方面,首先,钢筋笼在制作、运输和安装过程中,要采取措施防止变形。吊入桩孔内,要牢固确定其位置,防止上浮;其次,灌注桩施工完毕进行基础开挖时,要制定合理的施工顺序和技术措施,防止桩的位移和倾斜。并要检查每根桩的纵横位置偏差;第三,在桩机安装,钢筋笼运输及混凝土浇筑时,均要注意保护好现场的轴线桩,高程桩,并经常予以核校。桩头外留的主筋插铁要妥善保护,不得任意弯折或压断。桩头的混凝土强度没有达到5MPa时,不得碾压,以防桩头损坏。
4 结语
通过文中的分析可以看出,整体钻孔灌注桩的是一个非常繁琐、且较为复杂的系统性工程,并且整个工程对于细节的要求非常严格。因此,在桩基施工过程中,每个环节都要严格按照施工标准进行施工,以此来保证整体工程质量,为后期桥梁建设做好准备。
参考文献
Abstract: In recent years, with the development of society, the rapid development of economic construction and construction technology of increasing, pile foundation has been widely applied in city construction. The quality of pile foundation is also related to the engineering quality of buildings, therefore, have strict requirements for each link in the project, the only way to ensure the smooth progress of the project. Construction method of the pile foundation and the problems encountered in the construction process and the solutions made by research.
Key words: pile foundation; construction; problem
中图分类号:中图分类号:TU74
桩基的实用与选择不允许地基有过大沉降和不均匀沉降的高层建筑或其他重要建筑物。重型工业厂房和荷载过大的建筑物,如仓库、粮仓等。对烟囱、输电塔等高耸高结构建筑物, 宜采用桩基以承受较大的上拔力和水平力,或用以防止结构物的倾斜。对精密或大型的设备基础,需要减小基础振动、减弱基础振动对结构的影响,或应控制基础沉降和沉降速率。软弱地基或某些特殊性土上的各类永久性建筑物,或以桩基作为地震区结构抗震措施。当地基上部软弱而下部太深处埋藏有坚实地层时,最宜采用桩基。如果软弱土层很厚,桩端达不到良好地层,则应考虑桩基的沉降等问题;通过较好土层而将荷载传到下卧软弱层,则反而使桩基沉降增加。总之,桩基设计应该注意满足地基承载力和变形这两项基本要求。在工程实践中,由于设计或施工方面的原因,致使桩基不合要求,甚至酿成重大事故者已非罕见。因此,做好地 基勘察,慎重选择方案, 精心设计、精心施工,也是桩基工程施工必须遵循的准则。
二、桩的施工方法
1、预制桩的施工
1.1锤击法。桩基施工中采用最广泛的一种沉桩方法。以锤的冲击能量克服土对桩的阻力,使桩沉到预定深度。一般适用于硬塑、软塑粘性土。用于砂土或碎石土有困难时,可辅以钻孔法及水冲法。常用桩锤有蒸汽锤、柴油锤(见打桩机)。
1.2振动法。振动法沉桩是以大功率的电动激振器产生频率为700~900次/分钟的振动,克服土对桩的阻力,使桩沉入土中。
1.3压入法。压入法沉桩具有无噪声、无震动、成本低等优点,常用压桩机有80吨及120吨两种。压桩需借助设备自重及配重,经过传动机构加压把桩压入土中,故仅用于软土地基。
1.4射水法。锤击、振动两种沉桩方法的辅助方法。施工时利用高压水泵,产生高速射流,破坏或减小土的阻力,使锤击或振动更易将桩沉入土中。射水法多适用于砂土或碎石土中,使用时需控制水冲深度。
2、灌注桩的施工
主要工序是成孔及灌注混凝土。成孔可分为套管成孔、干作业成孔、泥浆护壁成孔及爆扩成孔四类。
2.1套管成孔灌注桩。将带有钢筋混凝土预制桩尖或活瓣桩尖的套管用锤击法或振动法沉入土中挤土成孔。在管中灌注混凝土后,边振动边将套管拔出,同时混凝土得到振实,在土中成圆柱桩体。套管成孔灌注桩适用于软土地基,不受地下水位影响。由于套管灌注桩在淤泥中成孔,有时会出现缩颈和断裂,施工时要严格掌握操作顺序、灌注混凝土量和拔管时间,必要时可二次沉管、复打予以补救。
2.2干作业成孔灌注桩。用螺旋钻成孔,不需泥浆护壁,孔壁自立,孔径不变。经清底放入钢筋骨架后灌注混凝土,用混凝土振捣器振实。适用于地下水位以上、土质较好的粘性土及砂土。
中图分类号:U443.15+4文献标识码: A 文章编号:
1 前言
钻孔灌注桩基础是一种能适应各种地质条件的基础形式,钻孔灌注桩具有低噪音、小震动、无挤土,对周围环境及邻近建筑物影响小,能穿越各种复杂地层和形成较大的单桩承载力,适应各种地质条件和不同规模建筑物等优点,在桥梁、房屋、水工建筑物等工程中得到广泛应用。钻孔灌注桩基础属隐蔽工程,且影响其质量的因素较多,如不抓住重点进行有效防控,就有可能发生质量问题,甚至质量事故,对社会和施工企业本身都造成重大影响。因此,有必要对钻孔灌注桩的常见质量事故加以分析,找出质量事故发生的原因,研究相应对策,尽可能防止质量事故发生。
2 钻孔灌注桩施工工艺
2.1 成孔
2.1.1 孔位的确定
孔位应利用经纬仪按照设计图纸所标示的位置准确测定,测定出钻孔中心位置并钉上标志。钻机人员利用定位环在孔周围用木桩钉4个标志桩,使其连线的十字交叉点正好与孔位中心点重合。
2.1.2 安设护筒
护筒由6 mm-8 mm钢板卷制焊接而成。按孔位中心位置挖护筒坑,埋好护筒,再用测线校对中心位置,并将护简四周用粘土捣实,保证护筒顶面高出地面10mm~15 mm。
2.1.3 定位钻机
钻孔位前应先平整场地,铺好机台枕木,用水平尺校正,保证钻机平稳。同时挖好水源坑、排水渠,然后在护筒内先将钻头放稳,使钻头中心与定位环的十字交叉点重合,钻机就位后使主动钻杆中心轴线与定位环十字交叉点重合,并校正钻具垂直度。
2.1.4 钻进泥浆
钻孔施工中,由于地层应力作用、冲洗液的破坏、地质钻进工艺等诸多因素的影响,往往造成孔壁坍塌、掉块或缩颈膨胀等,钻进泥浆是维护孔壁稳定的主要手段,其主要作用是:泥浆的静液柱压力可以抵抗作用在孔壁上的侧压力和水压力,并防止地下水的渗入;具有一定性能的泥浆在孔壁上可以形成薄而坚韧的不透水泥皮,从而可以阻止膨胀坍塌,连续不断地将孔底岩粉排至地表,根据地层岩性、钻孔结构选择合适的泥浆比重。
2.2 清孔
沉渣的清除分为钻进过程中沉渣的清除和终孔以后沉渣的清除两个过程。钻进过程中用泥浆泵将冲洗液由钻杆中输送到孔底,清洗孔底挟带钻渣从钻杆与孔壁之间的空隙返出。终孔以后沉渣的清除是待钻进到设计标高后立即下钢筋笼和灌注导管,在导管上端连接送水管,开动水泵,用大泵量将孔底沉渣置换出孔口。清孔完毕后,即将测锤下人桩孔,在距实际孔底1 m左右时缓慢下放,当测锤不再下降时,将测锤提紧,量测下人孔内测线的长度,然后提起测锤,再迅速放下,如此重复2次~3次,以检查孔底沉渣及浓泥浆的厚度,沉淀厚度以第一次测定为准。
2.3 钢筋笼的制作及下放
2.3.1 绑扎成型
在制作钢筋笼之前,首先对钢筋做表面处理、调直,并试焊接做拉伸试验。绑扎成型采用箍筋成型法,即按尺寸预先制作一块模型板,将箍筋绕模型板弯制成箍筋,图上标出箍筋位置,并在主筋上标出箍筋位置,然后按标出的记号相互对准,依次扶正箍圈并一一焊接。
2.3.2 保护层的设置
为保证钢筋在孔中不偏,保护层均匀,可在钢筋笼上设置导正钢筋耳,分段等距设置在笼的,段距为2 m~3 m,每段设置3个,笼的上端及下端酌情加密6个~8个不等。
2.3.3 钢筋笼的下放
钢筋笼就位时要双点起吊,使笼垂直对准钻孔中心,扶正、缓慢而准确地吊放至设计深度。每段吊放下人孔后,用钢筋临时搁置在护筒口,再依次吊起后一段对正位置,焊好后再逐段下人直至设计深度。
2.4 灌注混凝土
灌注混凝土一般采用刚性导管法,其主要特点是使其不与混凝土接触,导管内混凝土依靠自重压挤下部管口的混凝土,并在已灌入的混凝土内流动、扩散,保证混凝土的整体性。
灌注混凝土的步骤:
1)计算第一斗混凝土下去之后导管埋入混凝土中的深度。
2)第一斗混凝土灌入后要测量混凝土面,确定导管埋深,要连续灌注,并在灌注中准确测定钻孔中混凝土的上升高度,随着混凝土面上升导管埋深增大,要相应提升和拆卸导管,并在提升导管前测量导管的埋深,以确定导管拆卸长度。
3)拆卸导管。
4)确定灌注标高。
3 桩基础常见事故及其处理
3.1 坍孔事故
3.1.1 坍孔的主要原因
1)冲洗液选择不当;2)护筒埋设不当;3)清孔时间过长或孔内水位下降过快时,由于补水不及时,引起地下水向孔内补给而导致坍孔。
3.1.2 防治措施
1)将护筒埋深、埋牢、埋正,并在底部及四周用粘土捣实;2)利用泥浆护壁,在松散的粉砂土层钻进时,应适当控制进尺速度,给泥浆护壁留有相当的时间;3)终孔后清孔和灌注前第二次清孔时,仍应保证足够的补水量,保持孔内有一定的水位,并尽量缩短灌注混凝土时间及准备工作时间;4)一旦发生坍孔事件,应立即停止钻进,查明坍孔不严重时,可增大泥浆粘度、比重及孔内水头高,慢转轻压试钻一段时间,如发现严重坍孔,及时用粘土回填,分段捣实,隔一段时间重新钻进。
3.2 断桩事故
3.2.1 断桩事故是灌注桩施工中严重的质量事故
其原因主要有:1)灌注混凝土时由于探测混凝土面出现错误或提升导管过猛过高,使底部提离混凝土面,孔内浓泥浆覆盖了混凝土面形成夹层;2)灌注混凝土时,上部孔壁发生坍塌或下钢筋笼后未复测孔底沉渣,或复检后孔底沉渣过多未重新清孔;3)导管胶皮垫密封不好,因漏水而产生严重离析或混凝土灌注中断而造成断桩。
3.2.2 断桩的预防措施及处理方法
1)制定严格的灌注责任制度和技术措施,并严格遵循,灌注前认真复检清孔结果,灌注谨慎操作,防止中途发生事故而中断灌注。2)量准导管长度,计算好导管下端与孔底距离,计算好第一次灌注量,确保导管第一次埋深符合规范要求,保证灌注的均匀性和连续性。3)测准导管埋深,防止提升导管时下端脱离混凝土面。4)一旦灌注中途发生长管、导管漏水、泥砂流入管内等事故时要重新灌注。5)为了保证桩的质量,对有疑问的桩要做担心检查,沿桩身钻孔取样,凡有夹层的桩要用高压泵清除断桩部位杂物泥砂,直到孔底,并重新灌注浆充填。
3.3 浮笼事故
2.3.1 造成浮笼的原因
1)混凝土水灰比不合适;2)运输时间过长,或灌注中途使孔内混凝土被凝结硬盖,导管埋深过大,钢筋笼连接不正,在孔内形成弯曲状或偏向孔壁一边;3)钢筋笼没有插到孔底,而导管下端出口又处在钢筋笼底端以下,致使灌注中或提升导管时混凝土或导管将钢筋笼拱起来。
3.3.2 处理措施
1)要把住钢筋笼按图纸准确加工,混凝土按施工配合比精确配制这两关,同时在运输吊放钢筋笼时防止变形,在输送混凝土时防止停待时间过长;2)要根据气温变化,适当调整混凝土配合比,使之具有较好的流动性,混凝土面上升到钢筋笼时,事先将钢筋笼顶固定或压住,可防止钢筋笼上浮。
3.4 缩颈
3.4.1 产生缩颈的原因
1)由于拔管速度快,或桩管内混凝土的高度不足,使混凝土出管速度太低,扩散压力不足,使混凝土受挤压产生缩颈;2)导管内壁与混凝土的摩擦力,使混凝土坍落度过小,和易性不好而在底端不能很快扩散,也容易造成局部缩颈。
3.4.2 预防措施
1)严格控制拔管速度;2)在软土层孔段采取反插,反插次数要按土层含水情况决定,含水量高,反插次数要增加;3)坍落度要严格控制在8㈨~10㈨。