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摘 要:本文首先介绍了唐马拦河闸工程的基本状况。然后,对工程所使用钢筋混凝土灌注桩进行可行性分析。最后,文章阐述了钢筋混凝土灌注桩的几种施工方法,并讨论了钢筋混凝土灌注桩的质量判定。
关键词:钢筋混凝土灌注桩 施工方法 质量判定
中图分类号:TU7 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)04(b)-0096-02
随着全球气候不规则变化的加大,降水不均衡现象日益突出。大江、大河的水利工程建设在这种背景下就变得更为重要。可以说,水利工程建设功在当代,利在千秋。高质量、经得起时间检验的水利工程要在每个细节下足功夫,必须实现每个部分都要精益求精。其中,桩基作为水利工程的基础部分就更是如此。目前,在水利工程中,人们通常采用钢筋混凝土灌注桩。下面本文就以山东省鱼台县唐马拦河闸工程中所采用的钢筋混凝土灌注桩技术为案例,来探讨钢筋混凝土灌注桩在水利工程中的使用方法和质量鉴定手段。
1 工程概况
唐马拦河闸工程位于鱼台县,地处山东省西南部,南四湖的西岸,隔湖与微山县相望,北依新万福河与济宁任城交界,西与金乡接壤,南邻江苏省的丰、沛二县,以苏鲁边河为界,系南水北调东线一期工程中的一个单位工程。
该工程设计最高挡水位34.62/34.00m(闸上/闸下);五十年一遇设计防洪流量3190m3/s,相应闸上水位38.21m;五年一遇除涝流量1220m3/s,相应闸上水位35.74m。唐马拦河闸共十六孔,单孔净宽10米,闸室采用钢筋混凝土结构,工作闸门采用平面钢闸门,启闭设备采用固定卷扬式启闭机,闸室桥头堡为钢筋混凝土框架结构,采用灌注桩基础,灌注桩共750m。
2 工程中钢筋混凝土灌注桩的可行性分析
在工程建设之初,首先要采取现场取样和间接比对相结合的方式,收集地形、地貌、水文地质及交通状况等相关信息,对工程采用的桩基种类、方法等进行可行性分析。
2.1 从地形、地貌条件分析工程桩基
唐马拦河闸工程濒临微山湖,地形平坦,由西向东逐渐变低。地面高程33.40～36.00m,地形坡度0.052%。所处地貌单元为鲁西南黄泛平原与冲积、湖积平原区交互处,工程区沿线地势平坦,开阔,局部形成洼、坡相间的微起伏地形。
工程基坑开挖底高度为29.64m。在基坑开挖范围内,土层从上到下依次为:第一层壤土,褐黄色,可塑,有铁锰斑点,见少量贝壳碎屑,层厚0.70～1.20m,层底高程34.20～34.74m;第二层砂壤土,褐黄色,中密,饱和,有铁锰质浸染现象,夹少量粉砂,层厚1.80～2.30m,层底高程32.40～32.44m;第三层壤土,灰黄色,软可塑,见少量贝壳碎屑,含少量腐殖质,有铁锰斑点,层厚2.40～3.00m,层底高程29.44～29.72m。整体土层坚实,有利于钢筋混凝土灌注桩施工,具体可采取钻孔灌注桩、沉管灌注桩、人工挖孔和挖孔扩底灌注桩等。
2.2 从水文地质条件分析工程桩基
该工程区位于鲁西南黄河冲积平原,上部地层以上更新统一、全新统冲积相为主,地下水以大气降水、河道侧渗为主要补给来源,以蒸发、径流、人工开采为主要排泄方式。根据水质分析资料,工程场区地下水为中、弱碱性极硬水,不含侵蚀性CO2,对混凝土无侵蚀性危害。
2.3 从施工交通条件分析工程桩基
工程所处鱼台县位于苏鲁边界附近,对外交通比较发达。在鱼台县城内及附近穿过道路主要有348省道、鱼丰公路及连接济宁和徐州的251省道,东鱼河、西支河和惠河的两岸堤防均可行车。场区周围城镇公路、乡村公路四通八达,交通十分便利,大型货运车辆能够通行,有利于水泥、钢筋等筑桩材料的运入。
综上,本次工程可以采用施工速度快、占地少、相鄰干扰小以及承载力大的钢筋混凝土灌注桩。
3 工程中钢筋混凝土灌注桩的施工方法
钢筋混凝土灌注桩就是为加固地基向孔内灌注混凝土而建成的桩,是水利工程的基础工程部分,起到承载整个工程建筑的作用,属于隐蔽工程。钢筋混凝土灌注桩根据不同的成孔方法,采用不同的施工方法。具体如下。
3.1 钻孔灌注桩的施工方法
在本工程滩地位置,地质较硬,采用钻孔灌注桩。所谓钻孔灌注桩是指利用钻孔机械钻出桩孔,并在孔中放入钢筋笼后浇筑混凝土而成的桩。本工程桩孔分布及相关参数如表1:
其施工方法为首先进行场地平整,桩位放线,开挖浆池、浆沟,将护筒按要求埋设;然后将钻机就位面,对孔位进行必要的校正,成孔,清除废浆、泥渣等杂物;最后,清孔换浆,终孔验收,安放钢筋笼和钢导管,浇筑水下混凝土,成桩。
在钻孔、清孔、灌注混凝土过程中,尤其要控制好泥浆的排出事宜。同时,要根据实地情况,将泥浆引入到适当地点进行相应处理,以防止对河流及周围环境的污染。
3.2 沉管灌注桩的施工方法
在工程中的湿地,采用沉管灌注桩,具体就是利用锤击打桩法或振动打桩法,将带有活瓣式桩尖或预制钢筋混凝土桩靴的钢套管沉人土中,然后边浇筑混凝土边锤击或振动,边拔管而成的桩。沉管灌注桩成桩具体施工方法为:首先,桩机就位,锤击(振动)沉管;然后,开始上料,边锤击(振动)边拔管,并继续浇筑混凝土,下钢筋笼;最后,继续浇筑混凝土及拔管,成桩。
锤击沉管灌注桩劳动强度大,要特别注意安全。该种施工方法要使用之前要特别区分土质,在确定使用土质属于黏性土、淤泥、淤泥质土、稍密的砂石及杂填土层,切不能在密实的中粗砂、砂砾石、漂石层中使用。
3.3 人工挖孔灌注桩的施工方法
对于部分复杂地段,不利于机械施工,将采用人工挖孔灌注桩,就是桩孔采用人工挖掘方法进行成孔,然后安放钢筋笼,浇筑混凝土而成的桩。为了确保人工挖孔桩施工过程中的安全,施工时必须考虑预防孔壁坍塌和流砂现象发生,制定合理的护壁措施。护壁方法可以采用现浇混凝土护壁、喷射混凝土护壁、砖砌体护壁、沉井护壁、钢套管护壁、型钢或木板桩工具式护壁等多种。
4 工程钢筋混凝土灌注桩的质量判定
工程钢筋混凝土灌注桩质量的判定必须实现全方位,没有死角,采用动测法判定桩身混凝土的质量。同时,还要充分掌握现场施工情况、工艺情况以及准确的现场施工记录,了解施工单位素质。具体来讲,要对钢筋混凝土灌注桩的质量进行判定可以分别对以下几方面进行审查:
第一,审查主要施工人员、施工单位工程的质量情况。如挖孔桩水位高、水量大,则要审查施工中是否采用了水下混凝土配合比与水下导管法灌注,如没有采用,则依浇捣方法及出水量大的状况就可断定混凝土严重离析;钻孔桩钢筋笼如没有设置混凝土保护层垫块,灌桩完成后再检查一下钢筋笼的位置情况,可推断出保护层是否严重不足。
第二,审查工程重要部分的质量指标情况。例如,成孔质量检测就是工程重要部分的质量指标之一。其质量如果控制不好,可能会发生塌孔、缩径、桩孔偏斜及桩端达不到设计持力层要求等,还将直接影响桩身质量,造成桩承载力下降。在审查该环节质量时候,重点要审查隔孔施工程序、桩身成孔垂直精度、桩顶标高和成孔深度等。
第三,审查工程所使用的原料的质量,尤其是钢筋的质量。钢筋笼制作前首先要检查钢材的质保资料,检查合格后再按设计和施工规范要求验收钢筋的直径、长度、规格、数量和制作质量。在验收中还要特别注意钢筋笼吊环长度能否使钢筋准确地吊放在设计标高上,这是因为钢筋笼吊放后是暂时固定在钻架底梁上的,因此吊环长度是根据底梁标高的变化而改变,所以应根据低梁标高逐极复核吊环长度,以确保钢筋的埋入标高。
第四,对施工记录进行审查。要求施工单位认真做好成孔记录与灌注记录,认真分析记录中出现的机械故障及孔内异常情况、事故等,并依此进行推断。比如在成孔记录中没有发现塌孔现象,而桩的充盈系数很大,说明在浇注过程中有塌孔现象,必然导致桩底沉渣量过多或桩身混凝土夹砂、夹泥,桩体形成“大肚子”;如果在施工过程中曾发生过堵管事故,拔管后进行二次灌注,就会存在断桩或夹泥层。但缺陷的严重程度还要在分析其事故具体处理措施后才可得知。混凝土桩质量监督的关键环节在于地基承载力的鉴定,审查混凝土施工工艺是否合理,掌握桩缺陷的防治措施,这样才能对混凝土桩质量进行有效控制,达到质量监督的目的。
综上所述,通过唐马拦河闸工程中所使用的筑桩方法及质量控制措施,使我们了解水利工程中的质量是工程的生命线,这对水利工程的建设、管理、维护也具有重要的意义。
参考文献
[1] 张利纯.桩基设计与检测.辽宁出版社,2011.
[2] 田迈.对钢筋混凝土灌注桩的创新探索.三秦出版社,2006.
[3] 王小伟.南水北调工程记.山东出版社,2009.
[4] 单威.水利工程质量控制.云南日报,2008.
关键词:钢筋混凝土灌注桩 施工方法 质量判定
中图分类号:TU7 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)04(b)-0096-02
随着全球气候不规则变化的加大,降水不均衡现象日益突出。大江、大河的水利工程建设在这种背景下就变得更为重要。可以说,水利工程建设功在当代,利在千秋。高质量、经得起时间检验的水利工程要在每个细节下足功夫,必须实现每个部分都要精益求精。其中,桩基作为水利工程的基础部分就更是如此。目前,在水利工程中,人们通常采用钢筋混凝土灌注桩。下面本文就以山东省鱼台县唐马拦河闸工程中所采用的钢筋混凝土灌注桩技术为案例,来探讨钢筋混凝土灌注桩在水利工程中的使用方法和质量鉴定手段。
1 工程概况
唐马拦河闸工程位于鱼台县,地处山东省西南部,南四湖的西岸,隔湖与微山县相望,北依新万福河与济宁任城交界,西与金乡接壤,南邻江苏省的丰、沛二县,以苏鲁边河为界,系南水北调东线一期工程中的一个单位工程。
该工程设计最高挡水位34.62/34.00m(闸上/闸下);五十年一遇设计防洪流量3190m3/s,相应闸上水位38.21m;五年一遇除涝流量1220m3/s,相应闸上水位35.74m。唐马拦河闸共十六孔,单孔净宽10米,闸室采用钢筋混凝土结构,工作闸门采用平面钢闸门,启闭设备采用固定卷扬式启闭机,闸室桥头堡为钢筋混凝土框架结构,采用灌注桩基础,灌注桩共750m。
2 工程中钢筋混凝土灌注桩的可行性分析
在工程建设之初,首先要采取现场取样和间接比对相结合的方式,收集地形、地貌、水文地质及交通状况等相关信息,对工程采用的桩基种类、方法等进行可行性分析。
2.1 从地形、地貌条件分析工程桩基
唐马拦河闸工程濒临微山湖,地形平坦,由西向东逐渐变低。地面高程33.40～36.00m,地形坡度0.052%。所处地貌单元为鲁西南黄泛平原与冲积、湖积平原区交互处,工程区沿线地势平坦,开阔,局部形成洼、坡相间的微起伏地形。
工程基坑开挖底高度为29.64m。在基坑开挖范围内,土层从上到下依次为:第一层壤土,褐黄色,可塑,有铁锰斑点,见少量贝壳碎屑,层厚0.70～1.20m,层底高程34.20～34.74m;第二层砂壤土,褐黄色,中密,饱和,有铁锰质浸染现象,夹少量粉砂,层厚1.80～2.30m,层底高程32.40～32.44m;第三层壤土,灰黄色,软可塑,见少量贝壳碎屑,含少量腐殖质,有铁锰斑点,层厚2.40～3.00m,层底高程29.44～29.72m。整体土层坚实,有利于钢筋混凝土灌注桩施工,具体可采取钻孔灌注桩、沉管灌注桩、人工挖孔和挖孔扩底灌注桩等。
2.2 从水文地质条件分析工程桩基
该工程区位于鲁西南黄河冲积平原,上部地层以上更新统一、全新统冲积相为主,地下水以大气降水、河道侧渗为主要补给来源,以蒸发、径流、人工开采为主要排泄方式。根据水质分析资料,工程场区地下水为中、弱碱性极硬水,不含侵蚀性CO2,对混凝土无侵蚀性危害。
2.3 从施工交通条件分析工程桩基
工程所处鱼台县位于苏鲁边界附近,对外交通比较发达。在鱼台县城内及附近穿过道路主要有348省道、鱼丰公路及连接济宁和徐州的251省道,东鱼河、西支河和惠河的两岸堤防均可行车。场区周围城镇公路、乡村公路四通八达,交通十分便利,大型货运车辆能够通行,有利于水泥、钢筋等筑桩材料的运入。
综上,本次工程可以采用施工速度快、占地少、相鄰干扰小以及承载力大的钢筋混凝土灌注桩。
3 工程中钢筋混凝土灌注桩的施工方法
钢筋混凝土灌注桩就是为加固地基向孔内灌注混凝土而建成的桩,是水利工程的基础工程部分,起到承载整个工程建筑的作用,属于隐蔽工程。钢筋混凝土灌注桩根据不同的成孔方法,采用不同的施工方法。具体如下。
3.1 钻孔灌注桩的施工方法
在本工程滩地位置,地质较硬,采用钻孔灌注桩。所谓钻孔灌注桩是指利用钻孔机械钻出桩孔,并在孔中放入钢筋笼后浇筑混凝土而成的桩。本工程桩孔分布及相关参数如表1:
其施工方法为首先进行场地平整,桩位放线,开挖浆池、浆沟,将护筒按要求埋设;然后将钻机就位面,对孔位进行必要的校正,成孔,清除废浆、泥渣等杂物;最后,清孔换浆,终孔验收,安放钢筋笼和钢导管,浇筑水下混凝土,成桩。
在钻孔、清孔、灌注混凝土过程中,尤其要控制好泥浆的排出事宜。同时,要根据实地情况,将泥浆引入到适当地点进行相应处理,以防止对河流及周围环境的污染。
3.2 沉管灌注桩的施工方法
在工程中的湿地,采用沉管灌注桩,具体就是利用锤击打桩法或振动打桩法,将带有活瓣式桩尖或预制钢筋混凝土桩靴的钢套管沉人土中,然后边浇筑混凝土边锤击或振动,边拔管而成的桩。沉管灌注桩成桩具体施工方法为:首先,桩机就位,锤击(振动)沉管;然后,开始上料,边锤击(振动)边拔管,并继续浇筑混凝土,下钢筋笼;最后,继续浇筑混凝土及拔管,成桩。
锤击沉管灌注桩劳动强度大,要特别注意安全。该种施工方法要使用之前要特别区分土质,在确定使用土质属于黏性土、淤泥、淤泥质土、稍密的砂石及杂填土层,切不能在密实的中粗砂、砂砾石、漂石层中使用。
3.3 人工挖孔灌注桩的施工方法
对于部分复杂地段,不利于机械施工,将采用人工挖孔灌注桩,就是桩孔采用人工挖掘方法进行成孔,然后安放钢筋笼,浇筑混凝土而成的桩。为了确保人工挖孔桩施工过程中的安全,施工时必须考虑预防孔壁坍塌和流砂现象发生,制定合理的护壁措施。护壁方法可以采用现浇混凝土护壁、喷射混凝土护壁、砖砌体护壁、沉井护壁、钢套管护壁、型钢或木板桩工具式护壁等多种。
4 工程钢筋混凝土灌注桩的质量判定
工程钢筋混凝土灌注桩质量的判定必须实现全方位,没有死角,采用动测法判定桩身混凝土的质量。同时,还要充分掌握现场施工情况、工艺情况以及准确的现场施工记录,了解施工单位素质。具体来讲,要对钢筋混凝土灌注桩的质量进行判定可以分别对以下几方面进行审查:
第一,审查主要施工人员、施工单位工程的质量情况。如挖孔桩水位高、水量大,则要审查施工中是否采用了水下混凝土配合比与水下导管法灌注,如没有采用,则依浇捣方法及出水量大的状况就可断定混凝土严重离析;钻孔桩钢筋笼如没有设置混凝土保护层垫块,灌桩完成后再检查一下钢筋笼的位置情况,可推断出保护层是否严重不足。
第二,审查工程重要部分的质量指标情况。例如,成孔质量检测就是工程重要部分的质量指标之一。其质量如果控制不好,可能会发生塌孔、缩径、桩孔偏斜及桩端达不到设计持力层要求等,还将直接影响桩身质量,造成桩承载力下降。在审查该环节质量时候,重点要审查隔孔施工程序、桩身成孔垂直精度、桩顶标高和成孔深度等。
第三,审查工程所使用的原料的质量,尤其是钢筋的质量。钢筋笼制作前首先要检查钢材的质保资料,检查合格后再按设计和施工规范要求验收钢筋的直径、长度、规格、数量和制作质量。在验收中还要特别注意钢筋笼吊环长度能否使钢筋准确地吊放在设计标高上,这是因为钢筋笼吊放后是暂时固定在钻架底梁上的,因此吊环长度是根据底梁标高的变化而改变,所以应根据低梁标高逐极复核吊环长度,以确保钢筋的埋入标高。
第四,对施工记录进行审查。要求施工单位认真做好成孔记录与灌注记录,认真分析记录中出现的机械故障及孔内异常情况、事故等,并依此进行推断。比如在成孔记录中没有发现塌孔现象,而桩的充盈系数很大,说明在浇注过程中有塌孔现象,必然导致桩底沉渣量过多或桩身混凝土夹砂、夹泥,桩体形成“大肚子”;如果在施工过程中曾发生过堵管事故,拔管后进行二次灌注,就会存在断桩或夹泥层。但缺陷的严重程度还要在分析其事故具体处理措施后才可得知。混凝土桩质量监督的关键环节在于地基承载力的鉴定,审查混凝土施工工艺是否合理,掌握桩缺陷的防治措施,这样才能对混凝土桩质量进行有效控制,达到质量监督的目的。
综上所述,通过唐马拦河闸工程中所使用的筑桩方法及质量控制措施,使我们了解水利工程中的质量是工程的生命线,这对水利工程的建设、管理、维护也具有重要的意义。
参考文献
[1] 张利纯.桩基设计与检测.辽宁出版社,2011.
[2] 田迈.对钢筋混凝土灌注桩的创新探索.三秦出版社,2006.
[3] 王小伟.南水北调工程记.山东出版社,2009.
[4] 单威.水利工程质量控制.云南日报,2008.