压注成桩技术的应用摘 要:结合北京地铁十号线第08标段区间围护桩工程实例,探讨长螺旋成孔泵送混凝土后插钢筋笼成桩施工工艺原理、施工方法及其特点。关键词:钻孔灌注桩;后插钢筋笼;施工工艺0引言 钻孔灌注桩具有单桩承载力大、省钢筋、使用范围广等优点,在工程中得到广泛应用,但由于其成桩工艺复杂,主要工序作业隐蔽,对其质量控制有一定难度。国内钻孔灌注桩大都采用成孔、泥浆护壁、灌注混凝土、下放钢筋笼的常规程序,此类方法成本较高、施工速度慢、大量泥浆污染环境等,后插钢筋笼施工工艺解决了以上问题。下面就其原理、施工方法、施工工艺、工艺特点进行阐述:1工程概况 北京地铁十号线安定路站—北土城东路区间内的明挖区间隧道,大致呈东西走向,地面标高为42.70—43.80ｍ。 地层自上而下岩性及物理力学性质指标如下:(1)人工堆积层 粉质粘土填土①层:杂填土①层,该层层底标高为37.52—43.23ｍ(2)一般第四纪沉积层 粉质粘土③层:粉土③1层,粉土③2层,粉细砂③3层,该层层底标高为32.79—36.22ｍ 粉质粘土④层:粉土④2层,该层层底标高为28.93—31.80ｍ 粉质粘土⑥层:粘土⑥1层,粉土⑥2层,粉细砂⑥3层,该层层底标高为19.19—24.38ｍ细中砂⑦层:该层层底标高为17.39—23.52ｍ粉质粘土⑧层:粘土⑧1层,粉土⑧2层,细中砂⑧3层,该层层底标高为14.79—21.79ｍ圆砾⑨层:粉细砂⑨1层,该层层底标高为8.00—14.82ｍ粉质粘土⑩层:粘土⑩1层,粉土⑩2层,该层层底标高为6.74—11.67ｍ2 后插钢筋笼法工艺原理 利用长螺旋钻孔,到设计深度时,借助螺旋叶片间挤满土的密封性将砂浆或细砂混凝土由钻头底部泵出,并挤压孔壁,边灌注边提钻杆到地面,从而形成桩体。所成桩体,为砼压灌素砼桩,桩体砼均匀,对桩周土有一定的挤压密实作用,且桩体的充盈系数大,使桩体与土体之间的关系得到了改善,进而提高了桩周土摩阻力值,增大了桩体的承载能力,是近几年来兴起的一种无噪声、无泥浆污染、无震动、科技含量高的环保型施工装备。随后将钢筋笼由置于顶部的振动锤振动沉入到混凝土桩体中,摘掉钢筋笼的钢丝绳,起吊提升振动锤和大刚度芯管,在起吊超过桩深度约1/3后,关闭振动锤,缓慢起吊,直到装置与钢筋笼脱离并完全从素砼桩中抽出,通过水准仪来控制钢筋笼标高。使形成钢筋混凝土钻孔灌注桩,所成桩是属于干作业挤土桩。其结构原理图1如下:
施工装置是一台大功率振动锤和一个大刚度芯管,安装了ＬＣ消音装置,其功率可选用10—60ｋＷ;电动机上有一根电缆线,用于启动电动机;锤顶部有一个吊环,用于起吊振放装置和大刚度振动芯管;钢筋笼对正圈是用来固定和对正钢筋笼的;吊绳系于振动锤上,用于吊车起吊同时用人来操纵确保钢筋笼安放的垂直度;振动芯管用法兰盘连接或焊接在振动装置上;振动锤下部及钢筋笼上焊有钢环(至少2—4个),穿上钢丝绳,卡紧,起吊钢筋笼并定位,钢筋笼振放起到挤压作用,芯管起到振捣挤密的作用,防止离析、断桩事故等发生。3 钢筋笼制作和混凝土浇筑3.1钢筋笼制作 ①钢筋笼由主筋和横向箍筋组成。每隔2ｍ左右设一道Φ12—Φ18的加筋,每隔200ｍｍ左右加绕筋,主筋间距允许偏差±10ｍｍ,箍筋间距允许偏差为±20ｍｍ。 ② 钢筋笼主筋保护层厚度不应小于35ｍｍ,主筋保护层允许偏差±10ｍｍ。 ③设置2—4个起吊点,大直径桩的钢筋笼起吊应予以加强。 ④ 钢筋笼收口制作成Ｖ型。
3.2混凝土浇筑 ①Ｃ30硅酸盐水泥,混凝土凝结良好,不得有蜂窝、空洞、离析、裂隙、夹层等不良现象,水泥与钢筋笼粘结良好,不得有脱粘露钢筋笼现象。 ②细骨料:细骨料应选用级配合理、质地坚硬、颗粒纯净的天然中、粗砂;粗骨料:粗骨料可选用坚硬的卵石或碎石,粒径5—15ｍｍ为宜,和易性好。 ③塌落度满足180—220ｍｍ,具有良好的和易性、粘结性和保水性,初凝时间满足灌注时间为原则,一般控制在4ｈ内。 ④必须认真完整地填写混凝土灌注桩施工记录,必要时绘制有关图表曲线,作为检查质量的原始依据。4 施工方法4.1 工艺流程 三通一平→测量放线→钻机就位→钻孔→边压灌混凝土边提钻→移钻→迅速清理孔口虚土→吊放钢筋笼,如下图2所示。4.2 施工工艺 (1)三通一平。 (2)测量放线:清理施工场地后,应复测甲方提供的基线和基点,确定无误后,再根据基点和基线放出具体桩位,桩位测放顺序按施工顺序进行,桩位应用混凝土固定好,桩中心线偏差<10ｍｍ,并作好测量记录。 (3)钻机就位:钻机保持平稳,不发生倾斜、位移,为准确控制钻孔深度,应在机架上设置控制标尺,以便观测。 (4)钻孔:平整场地后,枕木应铺设平稳牢固后,钻机就位时,调好钻机水平,并使钻机的天车、钻机中心对位、桩位三点一线,在钻进过程中,宜每钻2—4ｍ用带垂直度的测量仪测1次钻杆垂直度,也可用钻机上的掉锤测试钻杆垂直度,测量时应注意在互相垂直的两个方向各1次。钻孔到设计深度。 (5)灌注混凝土:钻到预定深度时,必须在孔底处进行空转清土,然后停止转动,边灌混凝土边提钻至地面,提钻时不得转动。 (6)移钻、清理孔口虚土:迅速移位,快速清理孔口虚土。 (7)吊放钢筋笼:钢筋笼在吊放前应按制作要求进行质量检查,并作好记录,吊放钢筋笼时应对准孔位,轻放、慢慢入孔,若遇到阻碍时应停止下放,查明原因并处理,避免左右旋转、提高猛放、强行下落,启动振动锤,下放钢筋笼至设计标高,通过水准仪控制钢筋笼标高。5 工艺特点 该类方法适用于粘性土、松散砂土等较为密实的地层,尤其对含有地下水、流砂等复杂地层,该方法比反循环、冲机钻、旋挖等钻机具有更大的优越性,无需任何泥浆护壁或管点护壁、孔底沉渣少、工艺简单、成本低、施工速度快、成桩效率高,所成桩体混凝土均匀,充盈系数大,一般为1.1左右。由于钻杆中泵入孔内的混凝土或砂浆有一定的压力,桩侧土体受到一定的挤压,使桩侧摩阻力有所提高,且不易产生断桩、缩径等质量缺陷,孔底无残沉渣虚土影响。实践证明:只要掌握后插钢筋笼的运行工况,确定合理的工况参数,制定相应的技术措施,是能够保证钻孔灌注桩的成桩效率和质量。是一种噪音小、无污染、施工机械化程度高的新型工艺。6结语 经过实践证明,后插钢筋笼工艺比以往的旋挖、反循环等钻机成孔成桩效率提高一倍。降低成本、施工周期明显缩短,是一种噪音小、无污染、施工速度快的新型工艺。参考文献[1] 华祥征 基础工程设计与施工[Ｍ] 长春:吉林大学出版社,1996[2] 靖向党 岩土钻孔工程学[Ｍ] 北京:冶金工业出版社,2003
