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钻孔灌注桩混凝土超灌控制研究

发表时间：2020/12/21 来源：《基层建设》2020年第24期作者：马建和

[导读] 摘要：现阶段，我国的各行各业的发展迅速，社会经济的发展以及城市化进程的加快，使得我国城市中高层和超高层建筑的数量也越来越多，而传统的人工挖孔桩技术显然已经无法满足建筑工程施工的要求。

        中国葛洲坝集团第一工程有限公司宜昌市 443002
        摘要：现阶段，我国的各行各业的发展迅速，社会经济的发展以及城市化进程的加快，使得我国城市中高层和超高层建筑的数量也越来越多，而传统的人工挖孔桩技术显然已经无法满足建筑工程施工的要求。因此，加快先进的钻孔灌注桩施工技术研究和应用的步伐，是当前我国建筑行业首要的目标。虽然旋挖钻孔灌注桩施工技术在高层建筑工程施工中的推广和应用促进了建筑桩基承载能力的稳步提升，但由于该技术在实际应用的过程中具有隐蔽性较强、质量控制难度大且施工方法复杂的特点，因此，施工企业在高层建筑桩基工程施工过程中，必须合理运用旋挖钻孔灌注桩施工技术，才能促进桩基工程施工质量和效率的稳步提高。
        关键词：钻孔灌注桩；混凝土超灌；控制研究
        引言
        在市场经济中，企业生存与发展的关键在于实现技术领先，并将其作为核心竞争力，尤其是在当下激烈的建筑行业竞争中，应当更加注重于建筑施工技术的提升。在地基基础工程中，钻孔灌注桩技术有着重要应用，而且在保障桩基承载力方面有显著优势，也是建筑基础稳定及结构安全的有力保证。为此，要提高钻孔灌注桩技术应用水平，掌握钻孔灌注桩各施工流程环节要求，实现工程质量更大提升。下面将针对钻孔灌注桩技术的概念及应用予以详述。
        1旋挖钻孔灌注桩施工工艺分析
        1.1测量放线以及测量定位
        做好桩基施工前的相关准备工作，能确保桩基工程施工顺利进行。施工企业在采用旋挖钻孔灌注桩施工技术前，必须严格按照平面设计图纸中标注的桩位位置，开展测量放线与桩位位置的确定工作。在放样作业完成后，施工人员还应及时地使用混凝土加固埋设好的十字护桩。
        1.2钢护筒埋设
        钢护筒埋设施工是旋挖钻机施工的基础，施工人员在桩基施工开始前，必须严格按照护筒埋设的要求和方法施工。在钢护筒埋设前，应该根据工程施工的设计标准和要求，做好放样测量的相关工作，才能确保每个钢护筒的位置不会因为偏差过大而无法满足工程施工的要求。施工人员在使用十字护桩埋设钢护筒时，应该先在孔底标记好钻机的位置，然后将钢护筒放入空中，并明确钢护筒圆心的位置，接下来再将十字线放至钢护筒的顶部或底部，以确保钻机中心与钢护筒中心的一致性。相关准备工作完成后，施工人员应及时使用水平尺等测量工具检查钢护筒的竖直，并在确定其符合要求后，采取分层夯实黏土的方式，固定钢护筒，为耐候性钻孔施工做好充分的准备。如果在施工过程中，发现护筒底部的土质不属于黏性土质，那么施工人员应该先进行换土或者深挖作业，然后再放置护筒。
        1.3钻机就位
        钻孔准备工作完成后，开始钻进作业时，施工人员应该使用泥浆护壁的施工方式。为了确保桩基钻孔作业的高效完成，施工人员在操作钻机的过程中，应该仔细检查和调整钻杆的垂直度，并在位置调整完成后，锁住钻杆，避免因为钻进过程中钻杆不稳定影响钻孔的质量。在钻进施工过程中，安排专职人员负责外加剂与膨润土数量的调整，同时按照施工现场的地质情况实时地调整钻机钻进的速度。施工人员在钻孔作业过程中，必须合理控制钻头的下降速度，避免因为钻头下降速度过快或过慢出现泥浆四溅的情况。
        2钻孔灌注桩技术概述
        建筑地基施工中，钻孔灌注桩技术有效克服了传统成桩技术的不足之处，很多地质方面的问题也得到了很好的解决，通常会选作地基基础工程中优先使用的方法，可对于基础质量提供有力保障。

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同时，钻孔灌注桩技术还能够适应更为复杂的工况，不仅可较好的保证桩基的施工质量，还可避免地质泥浆影响桩基的施工效果，并使其承载力得到了显著改善。一般以钻孔壁支护方式的不同予以划分：（一）全套管钻孔灌注桩。该技术是通过在指定位置利用钻机来实现钻孔，当钻孔尺寸符合工程要求时停止作业，在此过程中需要注意提前安放好钻机设备，并保证其能够稳定运行，提高钻孔的质量。同时还没有泥浆方面的需求，也就不需要单独制备泥浆来进行冲洗和冷却作业，简化了钻孔流程，但对于基础地质要求较高。（二）泥浆护壁钻孔灌注桩。这项技术对于泥浆有着一定的需求量，并且需要按照规定的比例来进行泥浆的配置，实现冷却和清洗钻头的效果，这种方法能够避免钻孔壁被破坏，保证钻孔设备的正常运行，同时还能够对其进行润滑，在此基础上形成一层性能稳定的保护层，有效避免钻孔处产生坍塌。泥浆护壁钻孔的方法，对于基础地质条件适应性较强，有着较多实际应用。
        3超灌控制仪的适用性
        混凝土液面标高的监测对于超灌控制非常重要，当前常用的混凝土标高监测设备主要是超灌控制仪，常见的超灌控制仪有杆式超灌控制仪、测绳式超灌控制仪。杆式超灌控制仪是通过伸缩尺将压力探测器置于设计桩顶标高处，利用压感器件实时监测设计桩顶标高处液体压力值，通过区分泥浆和混凝土界面的压力变化判断混凝土的浇筑位置，并通过总压力计算出超灌高度。杆式超灌控制仪具有测量精度高，使用方便，但难以和机台固定，容易受孔内混凝土运动的干扰，且限于伸缩杆的长度，对于桩顶设计标高远低于地面的桩难以应用。测绳式超灌控制仪是利用特制的夹具将压力传感器固定在标高控制点处的钢筋笼上，通过柔性电缆接收传感器压力数据，监测混凝土液面位置及超灌深度，并在浇灌完成后实现传感器的回收。在实际应用中，优先选用测绳式超灌控制仪，使用时将传感器固定于桩顶标高稍下的钢筋笼外侧，当孔内混凝土刚好达到传感器处时，放慢混凝土的灌注速度，当传感器压力达到设定值时预示超灌高度刚好满足相关要求，此时停止灌注，将传感器拉出回收。为了达到精确监测的目的，压力传感器的灵敏度要合适，传感器与混凝土之间传压均匀，传感器与钢筋笼要可靠固定，钢筋笼的下放深度要恰到好处。当钢筋笼由于孔内障碍物导致无法顺利下笼时，会对测绳式超灌控制仪的准确度造成较大影响，此时需用杆式超灌控制仪进行超灌监测。超灌控制仪压力传感器的固定位置、混凝土的灌注速度也是影响超灌量的重要因素。如果灌注速度很快，当传感器测到混凝土时，短时间内导管内已经灌入较多的混凝土，进而形成多余超灌。因此，传感器应该置于超灌控制标高以下的位置，此时，即使传感器接触到混凝土时，导管和料斗已全部充满混凝土，也可以有效控制超灌量。
        结语
        通过分析钻孔灌注桩灌注过程受力特征、不同类型超灌控制仪的适用性，结合灌桩过程的特点，得出以下结论：（1）超灌控制仪监测和灌注工艺的优化是钻孔灌注桩超灌控制的重要手段，两者结合可以使超灌高度得到精确的控制，这对于节约材料、降低施工成本具有重要意义。（2）混凝土超灌量受多种因素的影响，其中压力传感器的位置、泥浆密度、惯性力大小及灌注即将完成时的操作方式具有较大的影响，合理计算传感器的位置、充分利用惯性力、注重清孔及放慢终期的灌注速度是控制混凝土超灌量的关键。
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