海湾公馆5#楼建筑施工中钻孔灌注桩技术的应用

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  摘要:近年来,伴随着建筑行业的发展,钻孔灌注桩技术也被应用到其中,并且其在实际的施工操作中,表现出了良好的效果。以下就将钻孔灌注桩技术在建筑施工中的应用过程进行阐述。
  关键词:钻孔灌注桩技术;建筑施工;混凝土;桩基检测
  一、工程概况
  海湾公馆5#楼工程总用地面积10020m2,总建筑面积36000m2,地上主楼高58.5m,共15层,裙房为3层和4层,地下2层,地下室开挖最深为10.5m。工程采用钻孔灌注桩基础,桩径为φ0.6米、φ0.7米、φ0.8米,孔深为44-47米,单桩竖向承载力特征值为2500 KN,3200 KN,3800KN,持力层均为中风化凝灰熔岩。基坑支护挡土采用采用自然放坡,局部喷毛处理。
  二、施工准备
  1.人员组织
  桩基工程采取分包,施工前对分包单位及监理单位企业资质、人员技术水平、管理水平进行核查,并組建项目经理部、项目监理部。确保每一个进场的工作人员其技术水平与管理水平能够保证按质按量的完成整个施工工程。
  2.施工机械选择
  根据工程的具体环境和施工条件进行施工机械的选择,在该工程中,参照设计中的具体要求和对钻孔深度的要求,最终确定选用的设备为9台GPS2l0型钻机,10台3PNI型泥浆泵,12台6BS砂石泵,1台QY225型25t汽车吊,2台HP275OWCU型空压机,12台BX230O2l型电焊机,2台J2经纬仪,1台DS23型水准仪,1台PC2200型挖土机。
  3.施工现场布置
  首先对整个施工场地进行厚度为0.5米的渣土硬化,然后在场地四周修建宽度为4米厚度为0.3米的混泥土材质的施工道路,然后再在场地内部纵横修建同行干道并与四周的施工道路联通。在工程现场四周还需要开挖排水沟,规格为0.5米x1米,根据该工程的具体布桩情况,布置9套泥浆循环系统,每一套系统含有一个泥浆池和一个沉淀池,规格分别为2米X4米X2米和3.5米X6米X2米,另外现场还需要布置用来存积需要外运的废浆池3各,规格为300立方米。
  三、冲击成孔阶段
  (1)护筒埋设。为了保护孔口和维护水压力,冲孔桩的孔口应设置钢护筒或砼护壁保护。根据场地表层的土质情况,确定采用8∽10mm厚钢板制作护筒。护筒的放样以桩中心点为圆心,直径应大于冲击钻头直径200mm,其上部开设2个溢浆孔。护筒埋设要求准确、稳定,护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50mm,并高出地面300mm,埋设深度要求不小于回填土层且大于1.0m,并高于最高施工水位于1.5∽2.0m,其高度尚应满足孔内泥浆面高度的要求。
  (2)冲击机械就位。现场监理应对护筒的位置进行复核,确认无误后,方可进行机械就位。就位时,冲击机械须平衡安放,采用揽风绳拉紧固定,使得天车滑轮外中心、钻头中心和护筒中心保持一致。同时检查冲击机械的冲击钻头的直径是否符合设计要求(可比桩径小5cm),为了确保成孔质量,使其为圆形,不产生梅花孔现象,要求施工单位采取在钻头锥顶和提升钢丝绳之间设置保证钻头自动转向装置的措施。
  (3)成孔。根据工程的地质情况,开始冲击时应低锤密击,冲程控制在1m左右,如表面为淤泥、细砂等软弱土层,应加粘土块夹小石片反复冲击造壁,使孔壁挤压密实,直至孔深达到护筒脚以下3m后,方可认为开孔完成并检查护筒是否移位或倾斜。核实无误后将冲程提高至1.0-2.0m转入正常冲击,并及时测定和控制泥浆比重。根据工程地质情况,现场监理应按下表对各土层中的冲程与泥浆比重进行控制:
  (4)冲击成孔过程中现场监理应根据地质情况,按以下的操作方法进行质量监控:①为防止扰动孔壁造成塌孔,现场监理应提醒施工单位在施工过程中,提升、下落冲锤或掏碴筒以及放钢筋笼入孔时不得碰撞孔壁,保持上下垂直。②钻头冲洗检查,如发现有裂缝、断齿,特别是转向器有松动等应立即处理。③为防止产生梅花孔,必须随时检查吊环,使之保持灵活,勤掏碴,控制泥浆稠度,使之不至于产生较大阻力,同时,适当提高冲程,另外还要检查钻头是否磨损过大,防止因钻头偏径,造成桩径上大下小缩径现象,影响成桩质量。④冲击过程若出现上卡现象(上卡一般为遇到大的探头石)时,运用一个半锤冲程冲打几下,使锤脱落卡点,锤落孔底,然后吊出;若处理下卡现象(下卡为冲锤磨损过甚,孔径成梅花形,提锤时,锤的大径被孔的小径卡住)时,可用小钢轨焊接成T字形钩,将锤一侧拉紧后吊起。若发生塌孔或石块落入孔内,夹在锤与孔壁之间而出现埋钻或卡钻现象时,可用一字型钻头冲击石块或泥渣,再用捞渣法清除干净后,提出冲锤。⑤每钻进4∽5m深度应验孔一次,在更换冲头前或容易缩孔处,均应验孔。⑥进入基岩后,应低锤冲击或间断冲击,如发现偏孔应回填片石至偏孔上方300mm∽500mm处,然后重新冲孔;采用不大于1m低冲程和10∽16次/分钟的冲击频率。每钻进300mm应清孔取样一次,以备终孔验收。⑦为防止产生掉钻现象出现,必须在施工过程中经常检查钢丝绳磨损情况、卡扣松紧程度和转向装置灵活度。若施工过程遇到孤石时,则应采用一高一低冲程交替冲击孤石,将大孤石击碎或挤入孔壁。⑧在冲击施工过程中,要做到勤清碴并及时向孔内补给泥浆或粘土,保持孔内水位高于地下水位1.5∽2.0m。⑨冲击成孔过程中,应着重注意地层变化情况,并作分层记录,特别对持力层情况应勤观察和测量,核对地质报告,检查渣样是否满足设计和地质报告要求,一般在中风化岩层中钻进感到相当明显,当确定岩层面深度后,按设计进入岩深度要求控制,并认真丈量测绳,防止假深度或假持力层造成承载力不足等质量事故。⑩冲孔成孔过程应进行测斜工作,现场人员应每隔一定深度测斜一次,最简单方法采用锤绳吊直后观测锤绳是否在钢护筒中心,否则说明已经在一定深度处发生斜孔,应及时提起冲头,投入片石或碎石低锤密击补救,终孔后同样采用锤绳进行校核。   四、成孔清渣阶段
  成孔清碴阶段的质量控制,对于成孔的质量起着至关重要的作用,现场监理应按以下的操作要点进行质量监控:
  (1)每根桩清孔分2次进行,第1次在成孔后,立即进行,在测孔前监理工程师应先对测绳进行量测后,用测绳测量孔深,
  (2)第2次在安装焊接钢筋笼后进行.清孔时应观察流出的水是否干净,必须清到溢出的泥浆基本上不含1cm以上的粗粒渣,同时测锤在孔内上下没有阻力感,孔底泥浆密度应控制在1115~1125g/cm3,粘度≤28Pa s,含砂率≤6%才可认为清孔完毕.浇注混凝土之前,若孔底沉渣厚度大于100mm时,需再一次进行清渣,直至沉渣厚度达到要求为止(≤50mm).监理工程师需测定桩孔垂直度、孔深、沉渣厚度,保存好岩样,做好记录。
  五、钢筋笼的制作和安放
  1.钢筋笼的制作
  进行钢筋笼制作之前,最重要的是要对钢筋的材质进行检查,看其是否符合施工要求。钢筋质量合格之后,就要根据具体的工程设计要求对钢筋的直径、长度、规格各数量进行验收。考虑到钢筋笼的制作时间和起吊变形的情况,钢筋笼直径每节的长度应保持在5-9米之间为最佳。制作好待用的钢筋笼在平放在干净平整的地面上,且其堆高不宜超过2层。
  2.钢筋笼的安放
  安放钢筋笼时按要求对钢筋进行调查、切断、弯曲、绑扎,钢筋笼绑扎成型后,应专用运输车运输,钢筋笼存在放场地应整平,不能使钢筋笼受损。每隔2m增加一道16箍筋与主筋点焊,每隔4m在加强箍筋处增设十字钢筋加固,以保证钢筋笼不变形。钢筋笼从运输到安装完成,吊点处箍筋受力最大,加固的方法是将顶端箍筋焊接。在立筋上绑条焊,顶住箍筋,以加大焊接面,如图1所示:
  图1 钢筋笼加固的示意图
  六、导管的安放
  把管径大于等于0.25m米的混凝土导管对准孔中心,逐节进行连接直到至导管底口距孔底0.25-0.4米为止,进行隔水栓球安装。
  七、水下混凝土灌注
  该工程采用的是商品混凝土,等级为水下C30,坍落度0.18-0.22米,采用混凝土车直接运输到孔口进行水下灌注。首次灌注的时间要控制在8-10分钟,不能再这个时间内完成,就要在混凝土中加入缓凝剂。进行混凝土灌注时,其间隙的时间按间隔不得超过半小时,速度控制在5-20米/小时。混凝土灌注的过程中会有溢出的泥浆,对于这部分泥浆要进行合理的引流处理,防止其污染环境或堵塞河道。
  八、桩基检测
  本工程桩基检测采用单桩竖向抗压静载试验、低应变法动力检测、钻芯法试验。检测结果均符合设计要求。
  九、施工总结
  1.糊钻、埋钻现象
  施工中,在进入粘土层的时候,出现了糊钻的现象。造成糊钻的主要原因是粘土层泥浆太稠,进尺较慢。解决这个问题就要加大泵量,稀泥浆钻进;选择合理的钻进参数,确保液流通畅;在钻头的结构设计上,选用腰带翼板间不加焊助板形式的;保证翼板表面光滑,上边缘薄,呈锋刀状,这样才利于土屑成条移动与折断,能够有效地提高钻进速度。
  2.断钻杆现象
  施工中出现了断钻杆的现象,造成断钻杆的原因有以下几种:其一钻杆壁太薄,强度到不到要求;其二钻杆自身的焊接质量不合格;其三进入的施工底层太复杂,钻杆的受力情况变化太大等因素就造成了钻杆断裂的现象。且在施工中发现钻杆断裂的重要部位集中在鉆杆加强筋根部。在出现钻杆断裂时,就需要将钻杆壁由12毫米换成16毫米同时要选择适合工程条件的钻进工艺参数。如果钻杆断裂并掉入了孔内,要及时及时的打捞,进行打捞时可以选用长为0.2-0.25米,宽为0.1-0.15米,厚为0.02米的钢板,将其切割成立式电扇风叶的形状,把一段削尖,另一端割成与钻杆半径相同的圆弧,将其制成弯钩状,进行钻杆的打捞。
  3.浮笼现象
  施工中出现浮笼现象,究其原因是由于混凝土的灌注速度太快以及导管埋的位置太深,另外一个造成浮笼现象的原因是在钢筋笼提升时被导管挂住。解决浮笼问题,首先要控制好混凝土的灌注速度,防止导管挂笼现象出现;增大测量混凝土高度的频率,及时的拔除导管,当导管的底管进入到了钢筋笼内尽可以有效地防止出现浮笼。如果在施工过程中发现导管挂笼,对导管进行正转动使之脱离钢筋笼,不可对其进行反转动,否则会导致导管掉入孔内。
  4.确定混凝土灌注面高度
  该工程的设计要求基坑深达到12.5米,施工中混凝土超灌1.5米,但是仍然存在11米左右的上部钻孔为空灌段,使用传统的测绳对混凝土面进行探测存在较大的误差。该工程施工为了精准测量混凝土面的高度,采用了自制打捞器打捞混凝土骨料的方法进行了测量。打捞器是利用4,镀锌水管制成,在其底端做一个钢筋网罩,将其下入到设计桩顶标高,然后提出打捞器,看钢筋网罩内是否有混凝土,如果有就可以停止灌注。
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