先隔离后凿除桩头施工工艺

来源 :商品与质量·房地产研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sorryhappy777
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  【摘 要】在水下钻孔灌注桩混凝土浇筑前,对钢筋笼桩头部分钢筋笼主筋进行有效隔离,对保护层混凝土和桩芯混凝土进行有效隔离,桩身混凝土浇筑完成后,使桩头部分钢筋与混凝土之间不产生握裹力和粘结力,使桩头部分保护层混凝土与桩芯混凝土完全分离开,使三者完全独立不能形成整体;桩头开挖后只要人工使用小钢钎、大锤等简易工具即可快速的对桩头进行凿除,而且能很好的保证桩头钢筋,方便控制桩头凿除标高并能很好保证桩头凿除面的质量;桩头凿除不需要使用较大的凿除设备(如风炮、空压机),可以在没有通电条件下施工,而且一般可在接近混凝土龄期或更长时间后进行桩头开挖及凿除,对桩身不会产生影响;因不需采用较大凿除设备(如风炮、空压机)凿除桩头,不会产生噪音及粉尘污染;隔离材料可采用常见的塑料布(或工地废旧塑料布)取材方便,费用低廉,而且采用此法可以使基坑开挖、桩头凿除、无损检测、垫层施工、其上部的承台(连系梁)、墩柱等连续施工,各工序之间更加紧凑,同时可以缩短降水时间,降低降水成本,减少对周边的影响。
  【关键词】隔离;人工凿除;速度快;宜保证质量;无噪音;无粉尘;降低成本;影响小
  1.前言
  随着我国的社会主义经济的快速发展,全国各地的公路、铁路等交通基础设施也在随之快速发展;公路、铁路的修建不同程度的都需要跨越河流、公路、铁路、低谷等各种地形,最常见是采用高架桥的形式进行上跨;上跨桥的基础常见的采用桩基形式,桩基施工一般采用钻孔水下混凝土灌注桩,而水下混凝土灌注桩为了保证桩身混凝土的质量,都需要在灌注混凝土时进行一定量的超灌,超灌部分的混凝土需要在系梁或墩柱施工前进行桩头凿除。我单位在总结以前的桩头凿除施工经验,根据工程实际,为了节省费用、加快施工进度采取了桩头钢筋与混凝土隔离然后凿除的施工方法.
  2.施工特点
  2.1 采用桩头钢筋与保护层混凝土、桩心混凝土有效隔离然后再凿除的施工方法是桩基快具备桩基无损检测时才进行的,较通常的在混凝土浇筑3-4天后进行凿除时间要晚,但是此时桩基的混凝土强度已经达到设计强度,基坑开挖和桩头凿除时对桩基没有扰动,有利于保证桩基的质量。
  2.2 本工法是在基本具备无损检测时才进行基坑开挖和桩头凿除的,后续的系梁、墩柱、基坑回填等工序的施工比较紧凑,基坑露天时间较短有利于保证基坑边坡稳定,确保安全施工,如果有地下水的情况时可以减少降水时间节约施工成本。
  2.3本工法采用制作隔离层把桩头部分钢筋和保护层混凝土、桩心混凝土三者之间进行了有效隔离,便于凿除保护层和桩心混凝土,能提高桩头施工速度,还能有效保护钢筋,保证桩头钢筋不会弯曲等,有利于桩基钢筋和上部墩柱钢筋进行良好连接焊接,保证桩基钢筋和墩柱钢筋的连接质量。
  2.4 本工法在冬季施工时更有利于桩基混凝土的养护,保证桩基质量,减少冬季混凝土养护费用。
  3.适用范围
  桩头位置位于地面1m以下的水下灌注混凝土的钻孔桩或其他采用水下灌注混凝土的桩。
  4.工艺原理
  本工法利用对桩头部分的钢筋、保护层混凝土和桩头桩心混凝土之间采取隔离层的措施,使混凝土对钢筋不能产生有效的握裹力和粘结力,使桩头部分的钢筋和混凝土不能成为整体,保护层混凝土和桩头桩心混凝土分隔开成两部分,然后再利用混凝土的抗拉强度、抗剪强度很小的原理,先凿除桩头保护层混凝土,剥离桩头部分钢筋,再在桩身一周均匀的打入短钢钎,通过均匀打入钢钎给桩头部分混凝土一个均匀的向上的力,使桩头混凝土从打入钢钎位置水平断开,从而凿除桩头。
  5.施工工艺流程及操作要点
  5.1施工工艺流程
  5.2操作要点
  5.2.1 桩头部分钢筋隔离措施:隔离层做法
  桩头部分钢筋的隔离层制作是本工法的关键一步工序,隔离层要在桩基钢筋笼加工完成后下放到桩孔里之前进行施工完畢。隔离层根据所用材料的不同做法也会有所不同,隔离层所用的材料有,如:脱模剂、塑料布、PVC套管等,不管采用何种材料做隔离层,其目的都是起隔离作用。隔离层的施做顺序:钢筋笼主筋隔离层→钢筋笼一周的隔离层→竖向保护层的隔离层。对每根钢筋主筋制作隔离层是阻止桩头部分的钢筋和混凝土之间产生有效的握裹力和粘结力,可采用塑料布裹缠或套pvc管、刷脱模剂;桩头部分钢筋笼一周做隔离层,使桩头部分的保护层混凝土和桩心部分混凝土不能形成一个整体,使其三者都能互相隔离开,一般用塑料布裹缠。最后制作竖向混凝土保护层的隔离层,先在主筋上焊接 型钢筋,用以固定隔离层,然后再缠绕隔离层塑料布。
  隔离层的施做范围的确定:从设计桩顶位置到钢筋笼顶之间内的范围,也就是桩基钢筋伸入系梁、承台或墩柱内的部分钢筋;计算方法如下:
  H = H1 - H2
  H : 隔离层施做范围
  H1 :钢筋笼顶标高
  H2 :桩基设计桩顶标高
  隔离层制作时有以下几点要求:
  1、钢筋笼的桩头部分的钢筋每根都要做隔离层,不能有遗漏,钢筋笼一周也要制作隔离层,隔离层需采取必要的固定措施固定牢固。
  2、制作隔离层时在钢筋笼上标定桩顶位置,并要准确,隔离层不能延伸到桩身钢筋部分。
  3、采用脱模剂喷涂时,对桩头部分钢筋要逐根喷涂,整个表面要进行喷涂,喷涂时脱模剂不能喷涂到桩身部分的钢筋,要采取适当的措施保证桩身钢筋不受污染。
  4、采用塑料布制作隔离层时,塑料布一定要裹缠紧密,两个端头一定固定牢固,防止在钢筋笼安装和桩身混凝土浇筑过程中松动移位或丢失。
  5、采用PVC套管做钢筋隔离层时,套管的内径要适当,要视钢筋直径而定,套管两头和钢筋之间要固定牢固,套管两个端口要封堵严实,保证在浇注桩身混凝土时混凝土不能进入到套管内。   5.2.2桩基混凝土浇筑
  桩基混凝土浇筑工序中有钢筋笼的吊装安装和混凝土水下灌注两个重要环节。钢筋笼安装时高程测量一定要准确,桩顶位置准确才能保证隔离层的位置准确,从而准确的对桩头部分的钢筋、混凝土起到隔离作用,便于桩头混凝土的凿除。一般位于地面以下的钢筋笼是通过焊接吊环和穿横梁固定钢筋笼和控制标高;吊环的长度计算如下:
  L = H3 – H1 + h1 + h2 + L1
  L: 吊环长度
  H3:桩孔顶地面标高
  H1 :钢筋笼顶设计标高
  h1 : 横梁的高度
  h2 : 横梁底与地面之间的高度(横梁下的支垫物的高度,用于支撑横梁和调节钢筋笼标高)
  L1 :吊环和钢筋笼的搭接焊接长度 (此长度视钢筋笼的重量而定)
  钢筋笼安装时有以下几点要求:
  1、固定钢筋笼的吊环必须具有足够的强度,在悬吊钢筋笼时不会发生变形,与钢筋笼连接焊接牢固,焊缝长度视钢筋笼重量而定,保证有足够的焊接强度。
  2、支撑钢筋笼的横梁(横杠)要有足够的强度和刚度,保证整个钢筋笼悬挂在横梁上时不发生过大的变形,变形一般控制在1㎝内。
  3、安装钢筋笼前要根据设计桩顶位置与地面之间的高差确定吊环长度,并做好支撑钢筋笼的基础,基础必须要牢固,在钢筋安装完后不会发生下沉,保证钢筋笼安装的标高准确。
  4、钢筋笼的吊装和安装过程中要注意保护桩头部分的隔离层不受损坏。
  5.2.3基坑开挖
  基坑开挖时一般都根据开挖深度和场地条件选择合适的挖掘机开挖,装载机配合施工。基坑开挖前要根据桩头埋深和边坡坡度确定基坑开挖尺寸并撒好石灰线。开挖深度较大时要分层开挖,桩基四周要超挖30~50㎝便于桩头凿除时凿窝眼和水平打入短钢钎。
  5.2.4边坡防护
  基坑开挖深度较大或土质较差时要采取适当的坡度放坡开挖,必要时要采取边坡加固措施,如锚喷混凝土。基坑上坡口四周要做好围堰防止雨水冲刷边坡,四周1.5米范围内不得堆放重物。
  5.2.5基坑降水
  当桩顶设计标高位于地下水位线以下时需要进行基坑降水。桩基基坑降水一般采用挖集水井明排潜水泵抽排进行降水。
  5.2.6凿除保护层混凝土
  当超灌较多,桩头较大时,可以先在钢筋笼顶位置一周打入短钢钎凿除素混凝土部分,然后再凿除剩下的桩头混凝土。基坑开挖完后马上人工清除桩顶和桩头四周的泥浆和浮土,并测量确定桩顶设计标高标好位置。凿除保护层混凝土时一定要在设计桩顶位置打好窝眼,再水平打进短钢钎;先找到竖向位置的隔离层的位置,在此处打入短钢钎,通过打入水平和竖向的短钢钎及大锤砸混凝土保护层,凿除保护层混凝土。
  5.2.7剥离钢筋
  保护层混凝土凿除后,先除去钢筋籠一周的隔离层塑料布及竖向的隔离层,然后再逐根用撬棍和钢管等剥离桩头钢筋,并除去钢筋上的隔离层;钢筋上的隔离层材料必须清除干净,清除下来废弃的隔离层材料要统一收集起来统一处理,不得随意丢弃。剥离钢筋时要保证每根钢筋都要和桩心混凝土分离开来。
  6.材料与设备
  本工法所要的材料和机具设备简单,容易购买,随带方便,主要有:隔离层材料(如脱模剂、塑料布、PVC管)、短钢钎、手锤、大锤、小梯子。其中短钢钎数量根据需要凿除桩头直径的大小进行配备。
  7.质量控制
  7.1工程质量控制标准
  7.1.1 施工质量控制执行中华人民共和国交通颁发的《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000和《公路工程质量检验评定标准》JTGF80/1-2004。
  7.2质量保证措施
  7.2.1 严格执行ISO9001标准认证体系,建立健全质量管理和控制管理机构,明确岗位责任制保证工程质量。
  7.2.2要根据实际情况选用适当的隔离层材料,为了保证隔离层效果可以同时采用几种材料综合使用。
  7.2.3 桩头部分钢筋的隔离层一定要逐个制作,采用绑丝、胶布等辅助材料对隔离层的端头和接头进行固定,保证固定牢固。
  7.2.4 钢筋笼桩头隔离层做完后要进行妥善的保护,特别是在钢筋笼的吊装和安装过程要注意保护,如果发现有较大的破损应及时修补。
  7.2.5 安装钢筋笼时对桩顶高程控制要准确,制作吊环用的钢筋应选用一级钢筋,而且钢筋直径不能太小,要保证悬吊整个钢筋笼时不会变形;支撑钢筋笼的横梁要有足够的强度,支撑横梁的基础要足够的承载力,受力后不得发生变形。
  7.2.6 浇筑桩身混凝土时,快浇筑到隔离层位置时应放慢浇注速度,控制混凝土上升的速度,不易过快防止破坏隔离层。
  7.2.7 开挖基坑时挖掘机不得碰撞桩身。
  7.2.8 沿桩顶位置一圈的窝眼的位置要准确,应略高于桩顶设计标高位置,要保证水平。
  8.安全措施
  8.1在施工过程中始终贯彻“安全第一,预防为主”的方针,建立健全安全生产责任制,强化安全保证体系和措施,制定明确的安全目标,实行目标管理,结合工程实际施工特点,切实做好安全施工的保障工作。
  8.2 在钢筋笼的吊装和安装时要注意经常检查钢丝绳是否有断丝,卡环是否有裂纹,保证吊装用的机具工作性能良好;吊装过程中现场施工人员要远离钢筋笼的旋转范围,避免有重物坠落砸伤人员;吊装过程中要与附近的高压线等保持安全距离,避免发生触电事故。
  8.3 施工现场的所有电器机具及电闸箱要有漏电保护,电闸箱要按三相五线制接线,要有良好的接地。
  8.4 施工现场要配备专职电工,严禁其他人员私拉乱接。   8.5 基坑开挖前应确定地下障碍物、地下电缆光缆等的情况,避免基坑开挖时挖断或破坏。
  8.6 基坑开挖深度大于2m时,基坑边坡坡度必须符合要求,必要时采取边坡加固措施保证施工期间的边坡稳定。
  8.7 基坑四周应填筑0.5m宽0.3m高的挡水围堰,防止雨水冲刷边坡。
  8.8 挖掘机作业时旋转半径内不得站人或人员挖掘机交叉作业。
  8.9在铁路路基两侧开挖基坑时,基坑的边坡线必须与铁路保持安全距离,保证铁路路基的安全。
  9.环保措施
  9.1保护植被,作好水土保持。施工区域内及周围的树木和植被不得随意砍伐和破坏。若因为施工需要影响植被,应采取永久有效措施及时植树、种草,对植被进行恢复。
  9.2由于本工程施工而改变了原地面的汇水状态,自然排水变成了集中排水,施工中需要按设计及时进行排水系统施工,防止水土流失。
  9.3 施工中积极加强宣传教育,提高全体员工对水土保持重要性的认识,在此基础上建立健全责任制和奖惩制度。
  9.4 严格控制污水流向,严禁未经处理的的施工和生活污水流入城市排水设施和河流。
  9.5 生活污水采取二级生化或化粪池等措施进行净化处理,经检查符合标准后方准排放。
  9.6禁止有毒有害废弃物用作土方回填,以免污染地下水源。
  9.7 散水泥和其他易飞扬的细颗粒散体材料应尽量安排库内存放。如露天存放应采取防潮地坪严密遮盖,运输和装卸时防止遗洒飞扬,以减少扬尘。
  9.8应做好施工场地道路的规划和设置,并且在施工现场的主要道路进行硬化处理。并配备专用洒水车,对施工现场和运输道路经常洒水湿润。
  10.效益分析
  10.1 与混凝土浇筑3-4天后开始桩头凿除的施工方法比较
  1、本工法与其它桩头凿除的方法相比推迟了桩头凿除的时间,在冬季施工中不用混凝土养护,节省费用15000元。在0#~5#轴桩顶位置在地下水位以下的施工中,减少基坑降水时间,节省了2016个降水台班和人工约300工日,节省降水费用50000元。采用本工法在施工安排上能更紧凑,桩头凿除完后马上可以进行桩基无损检测,检测合格后就可以进行后续的系梁、墩柱等钢筋、模板、混凝土的施工,可以减少一定人员闲置窝工情况;采用本功法凿除桩头速度较快,工具简单,能加快施工进度,缩短工期,降低施工成本。缩短工期约10天,其间节约了现场人工费、现场管理经费、工程施工人员管理人员的伙食费、电费、项目部驻地租及活动房的赁费、减少了约铁路部门的配合时间费等费用开支、缩短了现场施工机械的周转日期等,缩短工期节省65000元。共计节省费用13000元。
  2、采用本工法推迟了基坑开挖时间,减少基坑暴露时间,有利于保证基坑边坡的稳定安全;在桩身混凝土强度达到设计强度时再开挖相比较在混凝土早期强度不高时进行基坑开挖和桩头凿除能更好的保證桩身不被扰动,从而保证桩基质量。采用本工法在保证了施工质量和安全的情况下加快了桩头凿除速度,加快了施工进程,缩短了施工工期,取得甲方、监理的一致好评,赢得良好社会效益。
  11.应用实例
  房山区长周路(长辛店-周口店)改建工程周支铁路桥
  11.1工程概况
  周支铁路桥位于长周路(长辛店—周口店段)里程桩号K39+361.86处,依次跨越周口店河、周支铁路和地方道路。桥梁全长401.24米,桥梁全宽24.5米。该桥由上、下两座独立的桥梁组成,上部结构为13×30米预应力砼简支T梁及预应力砼简支箱梁,下部结构为桩柱式桥墩,肋板式和U型桥台,承台接钻孔灌注桩。桥墩为双柱式桥墩,墩柱直径为1.3米,基础为钻孔灌注桩,桩径1.5米,墩盖梁采用C45砼现浇。墩柱采用C30砼现浇,基础采用C25砼现浇。0号桥台为肋板式台身,基础为承台接钻孔灌注桩;13号桥台为U型台身,基础为承台接钻孔灌注桩。台身采用C30混凝土现浇,基础采用C25混凝土现浇。桩深范围内土层主要以卵石填土和砾岩为主,72根桩基均在冬季钻孔灌注的。72根桩基桩顶位置都在原地面以下2.0m~3.5m,其中0#桥台至5#桥墩的桩顶标高均在地下水位线以下。
  11.2施工情况
  本工程一共72根钻孔灌注桩,桩基钻孔从07年的11月下旬开始打桩施工,根据工程地质的情况采用冲击钻钻孔的方式施工;高峰期有8台钻机同时进行钻孔施工,灌注桩是随成孔随灌注,灌注完后不开挖进行自然养护;隔离层的制作选用了塑料布,部分钢筋的隔离层套管,实践证明使用套管材料费用较高,但是操作简便,速度快;钢筋笼一周的隔离层和竖向保护层的隔离层均采用塑料布。根据实际情况在春节前夕没有对少数具备条件的桩基进行基坑开挖桩头凿除,考虑到采用本功法凿除速度较快,在施工上安排等春节后正式开工后才进行桩基的凿除施工。桩头凿除时安排1台挖掘机进行基坑开挖,安排了3个人进行桩头周围及桩顶的浮土清除工作,安排3个人进行桩头凿除工作,基本保证了人员不窝工的现象,保证了工程的施工进度。
  11.3工程施工评价
  本工程采用本工法进行桩头凿除,在冬季施工过程中晚开挖基坑和桩头凿除对桩基混凝土进行自然养护,保证了桩基混凝土强度,还避免了在混凝土早期强度时进行开挖和凿除时对桩身的碰撞,保证了桩基质量,得到了工程监理的肯定和好评。在凿除过程中证明通过钢筋隔离层、钢筋笼一周的隔离层和竖向保护层的隔离层的使用,到了预期的隔离效果,简化了凿除工作,加快了施工进度。根据凿除速度快的特点,施工安排上采用了一定数量桩基具备了桩基无损检测条件了才进行开挖凿除施工,提高机械的施工使用率,减少闲置时间,还加快了施工进度。通过采用科学的施工工艺和合理的施工安排,桩基合格率100%,工程进度在整个长周路改建工程中名列前茅,受到了业主房山区市政管理委员会和工程监理的一致好评。
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