桩基础施工技术探讨——以柳州市火车站城市综合交通配套工程(二期)为例

发表时间:2020/5/15   来源:《基层建设》2019年第34期   作者:陈诚
[导读] 摘要:针对桩基础施工质量的重要性,就钻孔灌注桩的施工技术进行了系统的归纳,并结合柳州市火车站城市综合交通配套工程(二期)项目地下车站桩基础施工过程,以此保证桩基础承载力满足设计要求。
        珠海巨业建设监理有限公司
        摘要:针对桩基础施工质量的重要性,就钻孔灌注桩的施工技术进行了系统的归纳,并结合柳州市火车站城市综合交通配套工程(二期)项目地下车站桩基础施工过程,以此保证桩基础承载力满足设计要求。
        关键词:桩基础;钻孔灌注桩;施工
        1钻孔灌注桩基础施工
        目前常用的钻孔灌注桩有冲击钻和回旋钻两种。均采用泥浆循环护壁法成孔,导管法灌注水下混凝土。钢筋笼采用标准节12 m 分段制作,最后一节为调整节段。
        1.1 钢护筒制作与埋设
        一般护筒用 10 mm 的钢板制作,其内径要求:如用旋转钻机,则比钻头大 20 cm;如用冲击钻机,则比钻头大 40 cm。护筒一般情况埋深宜为2.0 m~4.0 m。但在特殊情况应加深,以保证钻孔和灌注混凝土的顺利进行。为防止变形,在护筒上、下端口和中部外侧各焊一道加劲肋增加刚度。陆地、浅水中桩基护筒的埋设采用人工挖埋法。
        1.2 钻机就位
        钻机立好钻架并调整和安设好起吊系统,将钻头吊起,徐徐放进护筒内。启动卷扬机把钻盘吊起,垫方木于钻盘底座下面,将钻机调平并对准钻孔,安装钻盘,要求冲锤中心线或钻盘中心与钻架上的起吊滑轮在一铅垂线上,钻杆位置偏差不大于2 cm。
        1.3 泥浆的制备及循环净化
        泥浆制作的各项指标如下:泥浆比重:1.1 ~ 1.3;粘度:一般地层 16 s ~ 22 s、松散易坍地层 19 s ~ 28 s;含砂率:小于 4%;pH 值:大于 6. 5;胶体率:不小于 95%。根据桩基的分布位置设置多个泥浆池,泥浆池包括沉淀池和循环池两部分,用泥浆泵管输送泥浆。
        在围护桩边线 2 m 外挖坑用来作为泥浆池,泥浆池大小应满足钻孔桩的沉碴和换浆需要,沉淀池和循环池大小均为5m(长)×3 m(宽)×3 m(高)。出浆循环槽槽底纵坡不大于1.0%,使沉淀池流速不大于 10 cm/s,以便于石碴沉淀。
        1.4钻进成孔施工
        准备工作完成后,可开始钻进成孔施工,钻进时需及时与设计地质资料核对桩基地质情况,经常检查泥浆指标,做好记录。群桩钻孔时采用跳桩法施工,在已灌注成桩邻近桩位钻孔时,则要等到已灌注钻孔桩混凝土强度达到2.5 MPa 以上后方可施钻,避免扰动相邻已施工的钻孔桩。
        1.5出碴
        正循环旋转钻进成孔是利用钻具的旋转切削土体钻进,在钻进的同时,泥浆泵将泥浆压进泥浆笼头,通过钻杆中心钻头喷入钻孔内,泥浆挟带钻碴沿钻孔上升,从护筒顶部排浆孔排出至沉淀池,钻碴在此沉淀而泥浆仍进入泥浆池循环使用。
        1.6地质情况记录
        地质情况记录按相应地质的相关表记录;钻机钻进施工时及时填写《钻孔记录表》,主要填写内容为:工作项目,钻进深度,钻进速度及孔底标高;《钻孔记录表》由专人负责填写,交接班时应有交接记录;根据钻机钻孔钻进速度的变化和土层取样认真做好地质情况记录,绘制孔桩地质剖面图,每处孔桩必须备有土层地质样品盒,在盒内标明各样品在孔桩所处的位置和取样时间;钻机孔桩地质剖面图与设计不符时及时报请监理现场确认,由设计单位确定是否进行变更设计;钻孔时要及时清运孔口出碴,避免妨碍钻孔施工、污染环境;钻孔达到预定钻孔深度后,提起钻杆,用以测量孔深及虚土厚度(虚土厚度等于钻深与孔深的差值)。
        1.7 终孔后清孔
        详细记录并绘制钻孔地质剖面图,挂在钻台上,以便对不同的地质情况选择适当的钻头、钻进压力、速度及适合的泥浆。在淤泥层、砂层、粘土层,采用笼形钻头钻进。在砂层较厚钻孔桩,则使用膨润土泥浆护壁,增大泥浆的比重,以确保顺利穿越砂层。在钻进过程中,钻孔作业连续进行,不得中断,因故停钻时,要将钻头提起距离孔底 5.0 m 以上,防止埋钻。护筒内保持一定水头高度,高于地下水位不得小于 1.5 m。随时做好钻孔记录及取样记录,并保留样品。验孔器应采用 Ф22 钢筋加工成型,外径等于桩径,有效长度为4倍~6倍桩径,并随时检查泥浆质量。钻孔深度达到设计要求或达到要求岩层后,对孔深、孔径、孔位、竖直度进行检查。孔深可根据钢丝绳下钻锥达到的深度确定,或测锤检测,测锤的形状一般采用锥形锤,锤底直径 13 cm~15 cm,高20 cm~22 cm,质量4 kg~6kg,绳具采用标准测绳。检查合格后填写终孔检查证,报请监理工程师验孔,验孔合格经设计地勘认可后,进行孔底清碴和灌注水下混凝土准备工作。采用泥浆泵进行循环把钻碴带出到沉淀池中,并同时向孔内注水以减少泥浆比重使其不大于1.1。当泥浆中无 2 mm~3 mm大的颗粒、泥浆比重不大于1.1、含砂率小于2%、粘度17s~20 s、沉碴厚度不大于 5 cm(柱桩)或不大于 10 cm(摩擦桩)时则证明清孔已达到目的。为准确判定孔底碴是否清完,在开工前期,采用沉碴盒进行检测,待积累资料和经验后再采用测锤法进行检测。
        2柳州市火车站城市综合交通配套工程(二期)项目桩基础施工
        2.1工程概况
        车站类型为地下两层岛式站台车站,站台宽度为10m,站台长95m,车站有效站台中心里程右CK15+237.796,车站总建筑面积为14460.37㎡,车站主体总外包长度146.65m,标准段外包宽度29.27m,基坑深度约为20.87~21.923m,覆土厚度约为1.7m;地面设计标高约90.322m~91.119m。车站共设3个出入口及1个预留出入口,2组风亭。


        2.2钻孔灌注桩施工工艺
        2.2.1旋挖钻施工工艺
        施工布置:根据本工程地质条件及施工工期的要求,拟采用4台旋挖钻机施工。旋挖至弱风化岩层,旋挖钻机进尺困难的情况下,可考虑换用冲孔钻成孔。
        2.2.2试桩
        根据设计地质剖面图,本工程车站地质以黏土、弱风化岩层为主,土质特性为硬塑状,可优先采用旋挖钻机快速施工,采用泥浆护壁。
        2.2.3埋设护筒
        护筒采用10mm钢板卷制成型,高2m,其内径比设计桩径大0.2—0.4m,上下口外围加焊加劲环。护筒安装时,钻机操作手利用扩孔器将桩孔扩大,之后通过大扭矩钻头将钢护筒压入设计标高。
        2.2.4泥浆制备
        本场区地下水丰富,孔壁不稳定,必须采用静态泥浆护壁钻进工艺。现场设泥浆池(含回浆用沉淀池及泥浆储备池),一般为钻孔容积的1.5~2.0倍,制备泥浆的的设备有两种,一是用泥浆搅拌机,二是用水力搅拌器。使用粘土粉造浆时最好用水力搅拌器;使用膨润土造浆时用泥浆搅拌机。
        2.2.5钻孔作业
        钻孔时先将钻斗着地,通过显示器上的清零按钮进行清零操作,记录钻机钻头的原始位置,此时,显示器显示钻孔的当前位置的条形柱和数字,操作人员可通过显示器监测钻孔的实际工作位置、每次进尺位置及孔深位置,从而操作钻孔作业。
        2.2.6成孔检查、清孔
        孔深及孔径检测:成孔后,根据旋挖钻显示界面的钻孔深度L1,利用测绳测量孔深L2,两者对比,如果L2小于L1,更换清底钻头,进行清底,并重新采用测绳测定孔深,测量完毕后用钢尺复核测绳长度。孔径检测采用下放“探笼检查”方法,确保无缩径现象。确认满足设计和验标要求后,报请监理工程师验收,监理工程师验收合格后,立即进行清孔。
        2.2.7钢筋笼的制作与安装
        (1)钢筋备料并制作
        (2)钢筋笼的运输及安装:
        整根钢筋笼制作完成后,经自检合格后报监理工程师检查认可,钢筋笼安装前应清除粘附的泥土和油渍,保证钢筋与混凝土紧密黏结。
        钢筋笼的施工顺序为起吊→正位→下放→正位复核。
        钢筋笼的下放:提起连接好的骨架、抽出扁担梁,缓慢下放,重复上述工序。
        2.2.8灌注水下砼
        (1)灌注前准备
        a.导管选择
        导管采用专用的螺旋丝扣导管,导管采用300mm内径导管,中间节长2.7m,最下节长3.8-4m,配 备0.5m、1m、1.5m非标准节。
        b.导管水密性试验
        导管须经水密试验不漏水,水密性试验方法是把拼装好的导管先灌入70%的水,两端封闭,一端焊接出水管接头,另一端焊接进水管接头,并与压水泵出水管相接,启动压水泵给导管注入压力水,当压水泵的压力表压力达到导管须承受
        的计算压力时,稳压10分钟后接头及接缝处不渗漏即为合格。
        c.导管安装
        导管安装时应逐节量取导管实际长度并按序编号,做好记录以便砼灌注过程中控制埋管深度。
        d.二次清孔
        导管下放到位后,应立即进行孔底沉渣检测,若沉渣厚度不满足设计要求时,采用气举反循环二次清孔,循环时应注意保持泥浆水头并补充优质泥浆防止塌空。
        (2)灌注水下混凝土
        本项目主要用水下混凝土灌注,具体表现在:灌注混凝土前需对混凝土输送管路及容器洒水润湿,然后在填充导管内安装隔水设施,待储料斗储满混凝土后,开始灌注水下混凝土。
        2.2.9超声波检测
        桩基质量检测应在桩基混凝土达到设计规范规定的强度后,按设计要求进行超声波无损检测。
        3结束语
        综上所述,桩基础施工质量对整个工程项目非常重要性,就钻孔灌注桩的施工技术进行了简要阐述,并结合柳州市火车站城市综合交通配套工程(二期)项目桩基础施工过程,以此保证桩基础承载力满足设计要求。
        参考文献:
        [1]吉月明.浅谈钻孔灌注桩施工[J].山西建筑,2009,35(13):123-124.
        [2]魏建成.建筑地基基础和桩基础土建施工技术关键要点[J].建材与装饰.2019(36).
        [3]张康平.桩基础的设计、施工、验收技术框架思路构建[J].智能城市.2019(20).
        [4]李家丞,余德浩,周林城,杨志,朱瀚.建筑工程土建施工中桩基础技术的应用研究[J].建筑技术开发.2019(18).
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