钻孔压灌超流态混凝土桩工法修改后.doc

钻孔压灌超流态混凝土桩施工工法编制： 张磊、孟磊中铁一局集团有限公司哈尔滨地铁一号线一期工程太平桥车辆基地项目经理部钻孔压灌超流态混凝土桩施工工法 中铁一局建安有限公司哈尔滨车辆基地项目部 张磊 孟磊1前言钻孔压灌超流态混凝土桩是由日本的CIP工法演变而来的，它与普通钻孔桩不同，采用专用长螺旋钻孔机钻至预定深度，通过钻头活门向孔内连续泵注超流态混凝土，至桩顶为止，然后插入钢筋笼而形成的桩体，是近几年出现的一种新型桩。钻孔压灌超流态混凝土桩不受地下水位限制，所用混凝土摩擦系数低，流动性强，骨料分散性好，所用螺旋钻机即可钻孔又可压灌混凝土，操作简便，混凝土灌注速度快，成桩质量好，可降低成本的造价。2工法特点2.1由于不受地下水位的限制，使其具有广泛的应用性。2.2超流态混凝土流动性好，石子能在混凝土中悬浮而不下沉，不会产生离析，放入钢筋笼容易。 2.3不易出现断桩、缩径、塌孔等施工通病，桩体质量容易得到保证。 2.4穿硬土层能力强，单桩承载力高，施工效率高，操作简便。 2.4低噪音、不扰民、不需要泥浆护壁不排污、不降水、施工现场文明。 2.5综合效益高，工程造价与其他桩型相比价格低廉。3 适用范围多用于建筑物基础桩和基坑、深井的支护桩，主要适用于填土层、淤泥土层、砂土层及卵石层，也适用于有地下水的各类土层情况，可在软土层、流沙层等不良地质条件下成桩。桩径一般采用400mm1200mm，深度在25m以内。4 工艺原理 钻孔压灌超流态混凝土桩是利用长螺旋钻机进行钻孔至设计标高，然后在提钻的同时通过设在内管钻头上的孔口压灌超流态混凝土，压灌至设计桩顶标高后，移开钻杆将钢筋笼压入桩体成桩，灌入的混凝土一般超出设计桩顶500mm，以保证桩顶混凝土强度。5 施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程图钻孔压灌超流态混凝土桩施工由稳钻、成孔灌注、安放钢筋笼和桩头处理等主要工序和混凝土制备、钢筋笼制作辅助工序组成，施工工艺流程图见图1。稳钻钻进成孔钻至设计标高后边提钻边压灌超流态混凝土预拌超流态混凝土起吊钢筋笼钢筋笼钢筋笼成型钢筋下料钢筋笼调直下钢筋笼至设计标高桩头处理检查桩顶标高及成桩质量成桩 图1压灌超流态混凝土施工流程图5.2操作要点：5.2.1稳钻钻机就位对准桩点后调平，确保成孔的垂直度，结合场地实际情况铺设枕木或钢板，使钻机支撑稳定。5.2.2 成孔灌注1 开钻时，钻头对准桩位点后，启动钻机下钻，下钻速度要平稳，严防下钻过程中钻机发生倾斜。2 钻进中，当发现不良地质情况或地下障碍物，如地窖、地下管网（上下水管线、煤气管道、电缆、光缆）、防空洞、化粪池、渗水井等情况，应立即停钻，并通知建设单位及设计单位，确定处理方法，修改工艺参数或重改桩位、桩长等。3 钻机钻至设计孔底标高后，混凝土泵开始压注超流态混凝土，边压注边提钻，始终保持泵入孔中混凝土量大于钻杆上提体积量。4 混凝土超灌高度不少于50cm。图2 超流态桩现场成孔作业5.2.3安放钢筋笼1 利用钻机自备吊钩、塔吊或者吊车将钢筋笼架竖直吊起，垂直于孔口上方，然后将钢筋笼扶稳旋转下入孔中，固定在设计标高。2 固定后调整钢筋笼位置，使钢筋笼保护层满足设计图纸及验收规范要求。 图3 钻孔压灌超流态混凝土桩钢筋加工5.2.4桩头处理1 成桩后将孔口周围残土清理干净，防止孔口周围泥块等杂质落入孔内。2 桩头部位最后应加入适量的超流态混凝土并用插入式振动棒振实以确保桩头处混凝土密实。 6 材料与设备6.1以太平桥车辆基地-培训中心为例，介绍一下主要材料与设备的使用情况，培训中心采用钻孔压灌超流态混凝土桩基础，桩直径为400mm，桩身混凝土采用C25，设计桩长为14.05m，总桩数266根，其中锚桩12根，锚桩钢筋笼主筋为6B20，其余工程桩钢筋笼主筋采用6B16，加劲筋B12，螺旋箍筋A8。6.2材料一览表表1 主要材料表 序号材料名称材料规格单位数量备注1超流态混凝土C25m³581.32HPB2358t7.13HRB33512t1.614HRB33516t27.925HRB33520t2.596.3设备一览表表2 主要设备表序号设备名称规格单位数量备注1履带式长螺旋钻机JZL90/75KW台12混凝土输送泵HBT80.16.110S台13反产挖掘机小松PC60台14电焊机BX1-315台25钢筋切断机GQ40/3KW台16钢筋调直机GT6-12/3KW台17发电机JH300GF/300KW台18装载机ZL50C台17 质量控制 7.1钻孔压灌超流态混凝土桩施工过程中，要采取科学手段加强灌注桩的质量控制。施工前进行技术交底，明确质量设计标准，随时检测灌注桩的质量，确保灌注桩体的外观质量及整体性强度性能。7.2钻孔压灌超流态混凝土桩施工的质量控制要点7.2.1钻孔的质量控制钻机引点就位前要对桩位进行复测定位，保持钻机稳定性能，钻进过程中应根据土层情况及时调整钻进速度，控制钻杆垂直度，防止钻机在施工中出现钻孔歪斜现象发生。7.2.2混凝土质量控制超流态混凝土的原材料必须经过严格的质量检测，石子、水泥、外加剂的型号要符合需求，必须严格控制混凝土的水灰比例，优化拌制程序，提高混凝土的和易性，避免混凝土发生离析。7.2.3钢筋笼的质量控制钢筋笼架作为增加灌注桩强度性能的必要材料，在制作过程中，要根据设计要求，严格控制钢筋箍筋和主筋的质量配比，保障各接口焊接点的缜密性，确保钢筋笼架的牢固性。7.2.4灌注成桩技术控制超流态混凝土泵送施工时，要严格控制钻杆提升速度，要通过混凝土泵送对钻杆产生的上顶力，调整提钻速度，确保提钻速度与混凝土浇注速度相协调。提钻杆前，要求钻杆内的混凝土高度高出地面，减少桩身灌注时间。7.2.5灌注桩的质量控制在将钢筋笼下放孔内之前，必须保障钢筋笼架的垂直连续放入，严禁钢筋笼碰撞孔壁，造成孔壁坍塌。保障混凝土的泵送及灌注速度适中，冬季施工时，要及时针对桩顶实行保温护理措施，防止混凝土强度减弱。7.3钻孔压灌超流态混凝土桩施工质量检验标准表3 钻孔压灌超流态混凝土桩施工质量检验标准项序检测项目允许偏差或允许值检查方法单位数值主控项目1桩位13根单排桩垂直于中心线方向和群桩基础边桩mmd/6且不大于70承台、梁开挖前量钻孔中心，开挖后量桩中心条形桩基沿中心线方向和群桩基础的中间桩mmd/6且不大于1502孔深（桩长）mm+300测钻杆长度，嵌岩桩应确保进入设计要求3桩体质量（完整性）检验按建筑基桩检测技术规范按建筑基桩检测技术规范，采用小应变法，抽检204混凝土强度设计要求试件报告或钻芯取样送检5承载力设计要求建筑基桩检测技术规范一般项目1桩位放线群桩mm20钢尺量单排桩mm102垂直度< 1%经纬仪测钻杆3桩径mm20用钢尺量4钢筋笼笼顶标高mm±100水准仪5钢筋笼保护层mm±20用钢尺量6桩顶标高mm+30-50水准仪，需扣除桩顶浮浆层及劣质桩体7混凝土塌落度mm200250用塌落度仪检测8混凝土充盈系数>1检查每根桩的实际灌注量8 安全措施8.1设置合理的供电系统，经常检查线路是否有断线、破皮、短路等情况。8.2机械设备的安全装置必须处于良好状态，对裸露的传动系统或易于造成事故的凸出部位设置安全防护罩。 8.3夜间施工，工地应有足够的照明。雨、大风天施工必须采取一定安全保证措施。大雨、五级以上大风天气必须暂停施工。8.4在建筑物附近施工时，定期进行沉降观测，保证原有建筑物的结构安全。9 环保措施9.1钻出的残土及时清理，保持场地平整。9.2混凝土残渣倾倒在指定位置再利用，减少浪费，保持场地整洁。9.3清洗混凝土泵及管道的污水集中排放，沉淀后排入污水管网。9.4定期对钻机进行保养，减少其自身产生的噪音。10 效益分析10.1钻孔压灌超流态混凝土桩施工工艺，机械化程度高，施工进度快，综合效益好。10.2从下表4可知，同一根桩，钻孔压灌超流态混凝土桩使用的混凝土量不到普通混凝土灌注桩的一半，但单方混凝土承载力提高0.39倍，混凝土消耗量可节约54%。10.3在地下水位以下施工时，可省去泥浆护壁，综合费用可节省15%-20%。10.4以哈尔滨太平桥车辆基地工程为例，钻孔压灌超流态混凝土桩成桩一根平均需要25分钟，而哈尔滨地区普通混凝土灌注桩成桩一根平均需要45分钟，这样可以缩短施工工期40%以上。表4 钻孔压灌超流态混凝土桩与普通混凝土灌注桩对比桩型钻孔压灌超流态混凝土桩普通砼灌注桩桩径(mm)400600桩长(m)1515单桩混凝土体积理论值(m3)1.884.24充盈系数1.31.25单桩混凝土体积实际值(m3)2.445.3单桩承载力标准值(KN)9001400单方混凝土承载力(KN/m3)368264单方混凝土承载力比值1.391.011 应用实例哈尔滨太平桥车辆基地工程地处松花江漫滩区，场区自上而下分布有杂填土、粉质粘土、粉砂、中砂，地下水类型为上层滞水孔隙潜水及承压水，静止水位埋深为现有自然地面以下0.72.1米，场区共有7个单体采用钻孔压灌超流态混凝土桩基础，总桩数3375根，桩径均为400mm，桩身采用商品混凝土，强度等级C25，桩长14m-16m，现已施工1955根。单桩承载力特征值450KN-550KN，已检测桩数20根，检测结果全部达到设计要求，最大承载力比设计要求提高两倍以上。结束语钻孔压灌超流态混凝土桩改变良了原来的地层性质，提高了地基强度和摩擦力，具有很好的承载力、抗拔力、抗水平力，稳定性好，尤其在软地基处理中更有优势，随着基本建设规模的不断扩大，钻孔压灌超流态混凝土桩将为基本建设、环境保护创造巨大的社会效益和经济效益。泵送胶管驾驶室卷扬机支撑杆动力钻杆动力头立柱行走履带图4 长螺旋钻机部件详图发电机水池泵管地泵图5 混凝土通过地泵输送到钻杆中图6 超流态桩正在施工 图7 钻机就位图8 钻孔完成，边提钻边泵送超流态混凝土 图9 钢筋笼下放过程中 图10 通过振动器将钢筋笼下放到设计标高 图11 小松60挖机配合钢筋的笼下放及场地平整图12 成品钢筋笼堆放区 13图13 培训中心超流态桩布置示意图