長螺旋壓灌混凝土樁的施工工藝質量控制要點

姚學群 林 偉

1 概述

長螺旋壓灌混凝土樁是近幾年來較新的一項成樁技術,是采用長螺旋鉆機鉆孔成型至設計標高,利用混凝土輸送泵將混凝土直接從鉆桿中心壓入孔中,再以混凝土泵入量相匹配的提升速度邊泵送混凝土邊提鉆,免振連續作業,并利用特殊專用的送籠裝置將鋼筋籠插入樁體形成鋼筋混凝土的灌注樁,現在已廣泛應用于粘性土、粉土、填土等軟地質,甚至能在流砂層、砂卵石層、有地下水等復雜條件下成樁。該樁適用于樁徑300mm～1 000mm,深度在 30m以內的基礎樁,或不加筋作復合地基加固用樁,及基坑支護止水帷幕類護坡用樁。

2 長螺旋壓灌混凝土樁的特點

因為此樁是采用連續壓灌超流態混凝土護壁成孔,不像泥漿護壁鉆孔灌注樁需要沉渣清除及其泥漿排放等復雜程序,施工簡單易行。而且壓灌混凝土對樁孔周圍的土有滲透、擠密作用,提高了樁周土的側摩阻力,只要施工得當,這種灌注樁可具有密實、無斷樁、無縮頸的特點,再加上若在樁中配置鋼筋,此樁基除了具有較強的抗壓承載力外,其抗拔、抗水平荷載作用方面的承載力也較大,變形小,穩定性好。另外,相比其他一些成樁技術,此成樁技術還具有施工效率高,基本無振動、污染,噪聲小,能減少施工對周邊的影響,相對還具有降低施工中的危險性,并節省工期的優點。

經過眾多工程的實際測試,長螺旋干作業鉆孔灌注樁的垂直承載力是普通灌注樁的 1.3倍～1.9倍,這樣使得設計時采用樁徑可相應減小,同時相應的樁連系梁與承臺尺寸也可減小,基礎用鋼筋與混凝土量減少,大大節約了成本,經測算,相比普通灌注樁可降低工程造價約 20%～40%。

3 長螺旋干作業鉆孔灌注樁的施工要點

3.1 施工工藝流程

長螺旋干作業鉆孔灌注樁的施工工藝流程如下:

施工準備→測量放線定樁位→鉆機就位→螺旋成孔→泵送灌注混凝土→邊泵送混凝土邊提鉆→壓入鋼筋籠→成樁→清理鉆具及樁頭。

3.2 施工工藝質量控制要點

1)鉆機就位時:要做到機座平穩,用鉛錘測定鉆機主塔的垂直度,鉆頭中心與樁位偏差不得大于20mm。

2)鉆機成孔時:隨時檢查鉆機的平穩狀態和垂直度,確保樁孔垂直度小于 1%;開孔鉆進至設計深度終孔,提鉆300mm左右,再啟動輸送泵,泵送混凝土。

3)混凝土的要求:采用商品混凝土必須有出廠合格證,并經現場目測檢查合格后方可用于工程施工。工程所用碎石、中砂要外觀好,并經質檢部門進行原材料檢驗后才能用于攪拌混凝土,混凝土坍落度范圍180mm～220mm,并具有較好的和易性、流動性。

4)泵送混凝土時:接輸送泵管,把輸送泵管與螺旋鉆具連接起來,注意軟管長度要大于鉆具長度,頂端采用彎管,泵管連接處加密封圈,以防止泵管漏漿。將彎管頂部放氣打開,泵送混凝土排出鉆具內空氣后,關閉氣孔。將鉆具提離孔底 300mm左右,啟動輸送泵,泵送混凝土,同時開動卷揚機,勻速提動鉆具,鉆頭活門在自重及泵壓下打開,將混凝土注入孔內,注意鉆具提升速度不大于泵送速度(排量),壓灌混凝土至樁頂標高,停泵,提出鉆具,清理鉆具及樁頭泥土。按照泵送混合料速度邊送料邊提鉆時,泵送混凝土量略大于提鉆形成的鉆孔體積。為確保在粉質粘土和粘土中成樁不縮頸,在該層泵送混凝土時,提鉆速度要比正常提鉆速度減少 1/3,在鉆桿中的混凝土面要略低于地平面。泵送混凝土與鉆桿提升等操作,要派業務熟練的專職人員統一指揮,理論和實踐相結合,即泵送混凝土形成的柱狀體積,應大于提鉆形成的柱狀體積,并結合耳聽鉆桿內混凝土液面的高度。

5)鋼筋籠制作及安放時:工程所用鋼筋必須有出廠合格證書,并經質檢部門檢驗合格出具質檢報告后,方能用于工程施工;鋼筋籠制作,嚴格按照設計圖紙進行;鋼筋籠制作應在制作平臺上進行;將鋼筋籠放置在樁的中心,用振動器將鋼筋籠振至設計標高。

3.3 施工工藝控制中的技術難點及解決辦法

1)堵管:在施工中出現最多的故障就是泵送混凝土中途堵管,一旦堵管需要重新成孔,這樣既造成材料的浪費,又因地層不穩定再次成孔困難。為此,在施工中要注意以下幾點:a.連接彎頭的內徑要與輸料管內徑一樣大,且彎頭的弧度要合理。b.粗骨料級配合理,且最大粒徑不大于20mm。c.坍落度控制在180mm～220mm之間。d.鉆頭底部活瓣開關要靈活可靠,鉆進時,保證活瓣閉合良好,泵送混凝土時,應能輕松打開活瓣。

2)樁位偏移:樁位施放后,報建設、監理單位檢查驗收,合格后方可進行施工,施工過程中測量人員須跟班施工,發現偏移立即校正。施工時樁機鉆頭對準樁中心,鉆頭自然下沉入土,再調直鉆機塔架、鉆桿,確認垂直后啟動鉆機下鉆。下鉆中如鉆桿跑偏,表明土層中有障礙物,必須將鉆桿提起,將障礙物清除后重新施放樁位施工。

3)縮頸、斷樁:在粘性土和粉土或粉砂地基中,地下水較豐富或水位偏高時,容易使得混凝土在灌注后未初凝即產生流失,導致出現斷樁、縮頸等不良樁身質量現象。在施工中,要保證成樁的連續性,即鉆孔達到設計深度后及時向孔內泵送混合料并控制好提鉆速度,防止斷樁,鉆具提升速度略小于輸送到樁孔內的混合料上升速度。始終保持管內混凝土高出自然地面 2 m。以HBT60混凝土輸送泵的輸送量Q=0.97m3/min為例,樁的充盈系數為K=1.5,可按下式計算鉆機提升速度V:

4)樁身混凝土強度不足:地下水豐富時,對混凝土強度影響很大,因此,混凝土質量尤為重要。混凝土原材料選用合格的、優質產品,嚴格按配合比拌制,且和易性要好,不離析。混凝土灌注時要連續灌注,灌注速度與鉆桿提拔速度密切配合,除了不能出現斷樁、縮頸外,樁身混凝土灌注時混凝土要高出樁頂標高 0.5m～0.8m,成樁后樁頭浮漿要剔除,以保證樁頭質量,并使樁身混凝土密實部位伸入承臺。

5)鋼筋籠保護層及頂標高控制:a.鋼筋籠保護層:鋼筋籠按照施工圖紙制作,放置時對準樁孔中心垂直下放,鋼筋籠兩邊采取雙向拉繩,使鋼筋籠下沉發生傾斜時予以校正,保證鋼筋籠居中放置保護層大于50mm。b.樁頂標高:按照施工圖紙,計算出其標高值與場地標高值之差值。如樁頂標高低于場地標高,在鋼筋籠導管上標示差值刻度,施工中導管差值刻度平場地即表示鋼筋籠已到設計頂標高。

6)鋼筋籠無法插入或鋼筋籠上浮的控制:鋼筋籠無法插入的成因:a.鋼筋籠插入時不垂直,導致下沉中進入樁孔外土層。b.混凝土和易性差。控制辦法:a.鋼筋籠插入時對準樁孔中心垂直下放,鋼筋籠兩邊采取雙向拉繩,使鋼筋籠下沉發生傾斜時予以校正。保證鋼筋籠垂直、居中插入,再開啟振動錘振動插入直至設計樁頂標高。b.混凝土嚴格按配合比拌制,保證其和易性。c.拔出振動棒時要慢拔,多振動以免造成樁心有孔,樁身質量出現問題。

鋼筋籠上浮成因:樁距較近,施工時鉆桿下沉對旁邊已施工的樁造成擠壓、擾動使鋼筋籠上浮。控制辦法:采用跳打的方式成樁。

7)單樁承載力達不到設計要求:成因:a.樁底未進入設計要求的土層。b.樁身質量存在嚴重缺陷。控制辦法:a.施工中嚴格按照圖紙要求的樁長施工。b.樁身質量牽涉到混凝土強度、混凝土灌注、鋼筋籠制作安放等施工中的每一個環節,因此機械操作人員、施工管理人員要認真把關,做到精心操作,精心施工,確保承載力達標。

4 結語

大量工程實踐表明,本文所介紹的長螺旋壓灌混凝土樁,只要在施工中能采取切實有效的工藝質量控制措施,保證施工質量,此灌注樁不僅完全可以滿足設計要求,而且該樁型可節省投資,縮短施工工期,具有顯著的經濟效益和社會效益,值得大范圍推廣。

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