浅析大直径_深桩基施工技术控制

'2012年第1期（总第75期）2012年1月技术研究浅析大直径、深桩基施工技术控制张磊，王龙（中国水利水电第三工程局有限公司，陕西西安710016）摘要：从超大直径、超深桩基的钻孔泥浆的配制、钻机成孔，桩基钢筋笼制作及吊装，混凝土灌注等几个工序的技术控制方面进行了详细的论述，通过论述，与广大技术人员共同探讨同类型工程的技术、质量、安全、进度的控制管理措施，与大家进行一些浅显的工作交流。关键词：垂直度；钢筋骨架保护层；机械连接接头；初灌量中图分类号：U215.7文献标识码：A文章编号：2095-0802-(2012)01-0077-04AnalysisofLargeDiameterandDeepPileFoundationConstructionControlZHANGLei，WANGLong(ThirdCompanyLimitedofChineseWaterConservancyandHydropowerEngineeringBureau,Xi"an710016,Shaanxi,China)Abstract:Preparation,drillingrigintothehole,pilereinforcementcageproductionandlifting,pouringofconcreteoflargediameteranddeeppilefoundationconstruction.Withthemajorityoftechnicalstaffdiscussedtheworksofthesametypeoftechnology,quality,safety,andtheprogressofthecontrolandmanagementmeasures.Keywords:verticality；reinforcedskeletonlayerofprotection；mechanicalconnectors；thebeginningofirrigationamount为2.0m，最大桩长67m，实际钻孔深度达到90m；1工程概况b）施工质量要求高。根据设计，桩基为摩擦桩，设大同至西安客运专线站前2标太北跨北同蒲铁路计要求垂直度不大于1/300，孔底沉渣厚度小于100mm，特大桥起讫里程为DⅡK247+505.08～DⅡK252+施工质量控制难度大，要求高；716.52，线路长度5211.44m。施工范围内沟壑较c）钢筋笼制安，施工操作难度大。本工程设计多，地形起伏大，沿线所经地区地层出露较齐全，太钢筋笼钢筋采用B25普通螺纹钢筋，主笼长为20m，古界、下元古界、中元古界、古生界、中生界、新生双排主筋附加钢筋长10m，超声波检测管必须下至界均有分布；桩基基础岩性分布主要为圆砾土、粉质孔底，钢筋笼主笼分3节制作，超声波检测管附加单粘土、片麻岩等；最大地层应力为700kPa；施工段独3根B25普通螺纹钢筋笼总长为47m，分6节制由于地势较高，受沟谷切割，地下水埋藏较深；根据作，超声波检测管采用接管工艺一直连接至孔底，钢GB18306-2001中国地震动参数区划图，沿线地震动筋笼共分9节，总重达到5t，钢筋笼制作分节段较峰值加速度为0.20g（Ⅷ）[1]。多，钢筋设计重量较大，制作及吊装循环时间段较该段2m大桩径桩基共120根，且全部位于连续长，施工操作难度较大；梁施工段，施工场地狭小，全部处于沟壑起伏较大地d）地址情况复杂。该桩基孔口一下0m～50m土段；工期自2010年9月20日开始施工，2010年11月质多为新黄土及老黄土，50m～70m土质多为细圆砾30日前全部完成，历时72天。工期紧张，施工难度土，70m～90m土质多为圆砾土，存在个别飘石，飘石较大。最大粒径为30cm，该段地层应力最大为700kpa，地下水位为孔口以下40m；2工程特点、难点及施工中的主要技术要求e）施工组织难度大。因该工程属于线性工程，a）桩基钻孔深度大，直径大。本工程最大桩径所以施工场地受征地范围影响，场地较为狭小，且综上所述，施工过程中充分考虑用水，用电，道路及施收稿日期：2011-12-13工工序操作情况，施工时间连续不间断，各工序相互第一作者简介：张磊，1984年生，男，陕西渭南人，2007年毕交错，所以必须紧密衔接，认真组织，任何节段出现业于陕西交通职业技术学院道路与桥梁专业，技术员。·77· 2012年第1期2012年1月问题，必将严重影响施工进度。4钢筋笼制作连接及吊装3钻孔4.1钢筋笼制作3.1钻机选型钢筋笼骨架在制作场内采用胎具成型法一次性制结合该桥区域的工程地质情况，钻机选用旋挖钻作，用槽钢和钢板焊成组合胎具。将加劲箍筋就位于机，但孔内土质存在少量砂砾石，所以选用功率较大每道胎具的同侧，按胎模的凹槽摆焊主筋和箍筋，全的徐工XR280D旋挖钻机。部焊完后，拆下上横梁、立梁，滚出钢筋骨架，然后3.2开孔前孔位测量控制吊起骨架搁于支架上，套入盘筋，按设计位置布置好根据设计所提供的控制点，采用全站仪现场布置螺旋筋并绑扎于主筋上，点焊牢固，最后安装和固定控制网并复核，放样误差控制在2cm范围内。声测管。根据客运专线施工要求，严格按照设计图纸3.3护筒设置布设接地钢筋。钻（挖）孔桩钢筋骨架的制作允许偏护筒用5mm～8mm的钢板制作，其内径为1.8m～差和检验方法应符合TB10752-2010J1148-20112.3m，高度3.0m。为增加刚度防止变形，在护筒高速铁路桥涵工程施工质量验收标准的有关要求，[3]上、下端口和中部外侧各焊一道加劲肋。其底部埋置具体要求见表2。在地表下2.8m中，护筒顶高出地面0.2m。护筒埋表2钻孔桩钢筋骨架制作允许偏差和检验方法设采用挖埋法，埋设位置准确、水平、垂直、稳固，序号项目单位允许偏差检验方法护筒的四周回填粘土并夯实。钢筋骨架在承台底3.4钻机定位1mm±100以下长度尺量检查旋挖钻机根据测量放样的桩基孔位，利用自身2钢筋骨架直径mm±20GPS定位系统对孔位进行准确定位，因旋挖钻机自身先进的定位系统，使得桩基定位工作变得更加简洁，3主钢筋间距d±0.5-准确。4加强筋间距mm±20-3.5钻孔泥浆的配制及性能根据太北跨北同蒲铁路特大桥区域的工程地质情箍筋间距或5mm±20-况，该孔段孔口以下多以新、老黄土为主，所以钻孔螺旋筋间距泥浆以自造浆为主，使用人工配合钻机制备泥浆并对6钢筋骨架垂直度%1-泥浆性能进行调节。泥浆性能通过参入优质粘土或膨-7钢筋保护层厚度mm不小于设计值润土，施工过程中，根据泥浆性能情况可适当参入CMC羧基纤维素或Na2CO3纯碱等外加剂。在加入粘4.2钢筋骨架保护层控制土或外加剂时要定时检查泥浆指标，保证泥浆至始至钢筋骨架保护层控制采用同标号混凝土圆形垫终达到性能稳定，护壁效果好和成孔质量高的要求。块，沿钻孔竖向每隔2m设置一道，每道沿圆周梅花[2]实际施工时实测泥浆性能参数见表1。桩对称的设置4个。表1实测钻孔泥浆性能参数表4.3钢筋笼的存放、运输与现场吊装黏度含砂率胶体率钢筋临时存放的场地采用混凝土地面，保证平参数项目泥浆比重PH值s%%整、干燥。因钢筋的直径较大，为了避免钢筋笼变施工实测1.1～1.316-22不大于4不小于95大于6.5形，存放前，在钢筋笼内每隔4m用20mm钢筋加参数设一道十字型钢筋支撑，待每节钢筋笼吊装完成时，除去十字型支撑钢筋，然后再吊装下节钢筋笼。钢筋施工时，因旋挖钻机的出渣是利用斗式钻头将钻笼存放时，每个加劲筋与地面接触处都垫上等高的方渣提升至孔外，所以泥浆不能整孔灌入，为满足施工木（支垫高度较普通桩基钢筋笼的支垫高度略高），要求，泥浆灌入量为能淹没1.0倍的钻头高度，既能以免受潮或钢筋笼下垂而沾上泥土。每个钢筋笼制作很好起到护壁的作用，又能很顺利的清理钻渣。好后要挂上标志牌，便于使用时按桩号装车运出。3.6严格控制钻孔垂直度钢筋骨架在转运至墩位的过程中必须保证骨架不施工过程中，严格控制钻孔垂直度，确保钢筋笼变形。采用汽车运输时在每个加劲筋处设支承点，各安装、导管下放和混凝土灌注等工序顺利进行的关键支承点高度相等。所在。·78· 2012年第1期张磊，等：浅析大直径、深桩基施工技术控制2012年1月4.4钢筋笼接头连接清孔。清孔时将比重略小泥浆的利用软管注入孔底深本工程采用泥浆护壁工艺，钢筋笼分节较多（共度位置，循环稀释泥浆，直至泥浆指标达到规范要求9节），且设计要求沉渣厚度不大于100mm，为有效（有关规范要求见表3），同时需要采用无收缩水文测的防止沉渣超标，施工中必须要压缩灌注前的各工序绳、标准测锤测沉淤值。待沉渣厚度满足规范要求之时间，特别是钢筋笼连接的连接时间。施工中采用钢后立即下设浇注导管进行水下混凝土灌注。筋机械连接接头的工艺进行钢筋接头连接，安装时，表3实测清孔泥浆性能参数表只需用套筒扳手拧紧套筒即可，利用此工艺使得钢筋黏度含砂率连接更加快捷、方便、安全、可靠。参数项目泥浆比重PH值s%采用普通焊接时，每个主笼节段连接需要80分施工实测参数1.0～1.117～20不大于2大于6.5钟，检测管附加钢筋笼连接需要20分钟，总用时约4.7个小时，通过使用机械连接接头工艺，总用时约5混凝土灌注3个小时，压缩钢筋笼连接时间1.7个小时，所以时间利用率较高。5.1导管承受压力计算采用机械连接接头连接时要注意：被连接的两根水下混凝土用钢导管灌注，导管内径为300mm，钢筋一定要相互顶紧，连接过程中不能强行施拧，防导管使用前应进行水密承压和接头抗拉试验。进行水止损坏丝扣，若个别丝扣损坏，要通过帮条焊来解密试验的水压不应小于孔内水深1.3倍的压力，也不决；扳手要通过绳子系在井边的固定物体上，防止滑应小于导管壁和焊缝可能承受灌注混凝土时最大内压落井中。同时钢筋笼端头利用内径6cm的无缝钢管力P的1.3倍。泥浆比重的加权平均值按1.15考虑，横穿过钢筋笼搭至孔口位置，保证钢筋笼焊接时不被则导管的试压压力不应小于1.95MPa。本工程使用双调入孔中。密封圈丝扣连接导管，导管内径300mm，厚10mm，4.5钢筋笼的现场吊装试验时，将拼装好的导管灌入70%的水，两端封闭，钢筋笼入孔时，现场选用25t吊车吊装。在安装一端焊输风管接头，输计算的风压力，导管需滚动数钢筋笼时，采用四点起吊。吊点设在钢筋笼骨架筋的次，经过15分钟不漏水，实际试压大于2.0MPa，无下部。吊放钢筋笼入孔时应对准孔径，保持垂直，轻漏水现象。为合格，不合格是更换导管及密封设施。放、慢放入孔，入孔后应徐徐下放，不宜左右旋转，5.2初灌量控制严禁摆动碰撞孔壁。若遇阻碍应停止下放，查明原因初灌量是水下混凝土灌注的关键控制指标，初灌进行处理。严禁高提猛落和强制下放。后导管埋深不应少于1.0m，按照导管底口距孔底钢筋笼骨架最上端的定位，必须由测定的孔口标30cm～50cm。本工程桩基直径2.0m，最大孔深按高来计算定位筋的长度，定位吊筋采用直径为20mm照90m，灌注前泥浆比重按1.1计，混凝土比重按的圆钢。为防止钢筋笼掉笼或在灌注过程中浮笼，钢2.4计，则首批混凝土的数量计算式为：22筋笼的定位采用螺纹钢筋悬挂在孔口上。钢筋笼中心V=л×D/4×（H1+H）2+л×d/4×h12与设计桩中心位置对正，反复核对无误后再焊接定位=л×2/4×（0.3+1）+л×0.32/4×31.53于钢护筒上，完成钢筋笼的安装。钢筋笼定位后，在=6.3m6h内浇注混凝土，防止塌孔。h1=HW×γW/γC=（67-1.3）×11.5/24=31.5m，（1）34.6超声波检测管安装式中，V为灌注首批混凝土所需数量，m；D为根据设计图纸要求，桩径1m≤D≤2m时,桩身桩孔直径，m；H1为桩孔底至导管底端间距，一般为内埋设3根声测管。声测管采用A3型（壁厚3mm，0.3m；H2为导管初次埋置深度，m；d为导管内径，内径57mm），3根声测管的布置及数量必须满足设m；h1桩孔内混凝土达到埋置深度H2时，导管内混计要求，严格按照要求在钢筋笼内侧设置通长超声波凝土柱平衡导管外（或泥浆）压力所需的高度，m，[2]检测管，声测管间连接采用套管丝扣连接与钢筋笼的即h1=HW×γW/γC。3主筋牢固连接，其下端口密封。为确保混凝土灌注后计算得出初灌混凝土方量为6.3m。管道畅通，检测管安装后，在检测管内注水，上口用5.3导管埋深控制木塞封口，严禁泥浆或水泥浆进入管内。管口高出设导管埋深太大、太小对成桩质量均有影响。埋深计桩顶20cm，每个声测管高度保持一致。太小时，混凝土容易冲翻孔内的混凝土面而将沉渣卷4.7二次清底入，造成夹泥甚至断桩，在操作过程中也易将导管拔钢筋笼下设完毕后，因成孔至钢筋笼吊装直接存出混凝土面；埋深太大时，混凝土顶升阻力很大，混在时间间隔，所以孔底存在钻渣沉淀，必须采取二次凝土无力平行上推而仅沿导管外壁向上推挤至顶面附·79· 2012年第1期2012年1月近再向四侧运动，这种涡流也易将沉渣卷入桩身四布置了4台280D型旋挖钻机，满足计划工期要求。周，产生一圈劣质混凝土，影响桩身强度，且埋深较b）钻孔垂直度的保证。经超声波测壁仪器检测，大时，上部混凝土长时间不动，塌落度损失大，容易施工钻孔平均垂直度1/600，桩身混凝土完整，钻孔发生堵管的断桩事故。导管埋深控制在3m～6m范垂直度远小于设计要求的1/300。围内，从而保证了工程质量。c）钢筋笼接头连接时间的保证。采用钢筋接头连接，长达67m的钢筋笼全部下至孔底仅需不到6工程质量控制3h的时间，不仅满足了设计要求，还为其它工序的桩基是深入地下的隐蔽工程，其质量不能直接进施工创造了条件。行外观检查，在施工全过程中，必须采取有效的质量d）孔底沉渣及孔壁的稳定性。经超声波测壁仪控制措施，以确保灌注桩质量完全满足设计要求。首检测，未见孔底沉渣。经过安放钢筋笼、导管等工序先控制好混凝土的原材料、配合比设计和施工的检验后，灌注前实测孔底沉渣厚度为20mm～80mm，远应符合铁道部现行TB10424-2010J1155-2011铁小于100mm，完全满足设计及规范要求。路混凝土工程施工质量验收标准的要求，其次必须参考文献：控制好桩基的桩位、桩径、桩斜、桩长、桩底沉渣厚［1］中国地震局地球物理研究所，中国地震局工程力学研究所，度、桩顶浮渣厚度、桩的结构、混凝土强度和匀质中国地震局地质研究所.GB18306-2001中国地震动参数[4]区划图［S］.北京：中国标准出版社，2001.性、钢筋笼等项目有关要求。［2］中铁三局集团有限公司.铁建设（2010）241号高速铁路桥7工程质量评定涵工程施工技术指南［S］.北京：中国铁道出版社，2011.［3］中华人民共和国铁道部.TB10752-2010高速铁路桥涵工a）施工时间的保证。90m的桩基钻孔施工从护程施工质量验收标准［S］.北京：中国铁道出版社，2010.筒底口至设计标高的钻进时间均在40h内，本段平［4］中华人民共和国铁道部.TB10424-2010铁路混凝土工程均桩长70m，加上清孔、钢筋笼和导管下设、混凝施工质量验收标准［S］.北京:中国铁道出版社，2010.土灌注，每根桩从开孔到灌注完成约2d，施工现场（责任编辑：张楠）!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（上接52页）［4］AWMackay.Newapproachestocharacterizingurbanair4结语parti-clesincentralLondon［J］.JournalofEnvironmentalScience，1999，11（3）：367-372.根据晋城市的PM10监测资料，对这项污染物的分［5］JunjiCao.Spatialandseasonaldistributionsofatmospheric布状况及其成因作了简要的分析，希望能够为有关部car-bonaceousaerosolsinPearlRiverDeltaRegion，China门的决策和进一步研究提供一些参考。由于技术水平［J］.ChinaPartic-uology，2003，1（1）：33-37.的限制，结果可能存在着一定的偏差，更为精确的研［6］邵龙义，时宗波.北京西北城区与清洁对照点夏季大气PM10究结果还有待进一步的探索。的微特征及粒度分布［J］.环境科学，2003，24（5）：11-16.参考文献:［7］王丽鸣.南京市空气中颗粒物PM10，PM2.5污染水平［J］.中［1］OstroB.Airpollutionandmortalityresultsfromastudyof国环境科学，2002，22（4）：334-337.SantiagoChile［J］.Anal.Environ.Epidemical，1996，107（6）：［8］吴国平.我国四城市空气中PM2.5和PM10的污染水平［J］.97-114.中国环境科学，1999，19（2）：133-137.［2］SverreVedal.Ambientparticlesandhealth:linesdivide［J］.［9］YuriNSkiba.AirpollutionestimatesinGuadalajaraCityJournaloftheAir&WasteManagementAssociation，［J］.EnvironmentalModeling&Assessment，2002，7（3）：135-1997，47（5）：551-581.162.［3］李红，曾凡刚.可吸入颗粒物对人体健康危害的研究进展（责任编辑：张楠）［J］.环境与健康杂志，2002，19（1）：85-87.·80·'