樁基混凝土超澆預警裝置施工新技術(shù)研究

楊廣磁+王亞斌

摘要：石濟客專項目利用現(xiàn)有成品圓鋼或薄壁鋼管作為主桿件，木板作為底托盤，頂端安裝可調(diào)節(jié)限位裝置，發(fā)明研制出“樁基混凝土超澆預警裝置”；該預警裝置適用于多種混凝土工程施工，且具備超澆高度實現(xiàn)自動化控制，具有廣泛的適應性和經(jīng)濟性。

Abstract： In Shijiazhuang-Jinan passenger dedicated railway project， a pile foundation concrete over-pouring early warning device is developed by using the existing finished round steel or thin-walled steel pipe as the main bar and the board as the bottom tray and the adjustable installation device at the top. This device can be applied to a variety of concrete construction， and can achieve automatic control of over-pouring height， with a wide range of adaptability and economic benefit.

關(guān)鍵詞：超澆預警裝置；高度控制；實現(xiàn)自動化；超澆

Key words： over-pouring early warning device；height control；realization of automation；over-pouring

中圖分類號：TU473.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）32-0106-02

1 概述

新建石家莊至濟南鐵路客運專線工程SJZ-2標段線路位于河北省境內(nèi)，起點位于晉州市，向東南方向延伸，至辛集市，設(shè)置辛集南站，標段起始里程為：DK51+213.36～DK79+555.99，正線長度共28.3km，其中路基長度2004.49m，橋梁26.3km，共2座特大橋，橋梁基礎(chǔ)全部采樁承臺基礎(chǔ)，共計7028根樁基，工程量較大。

根據(jù)驗標要求，在鉆孔灌注樁施工階段，為防止樁基質(zhì)量被樁頂浮漿破壞，樁頂混凝土澆筑面高程必須比設(shè)計值高出0.5～1.0m，確保設(shè)計高程以下樁基完整；以往是使用測繩重復測定混凝土頂面距離孔口深度來避免樁基混凝土超澆，這種測控方法精度低，操作麻煩，重復測量中難免出現(xiàn)人為誤操作導致的誤差；為了精準地測控樁頂超澆高度，現(xiàn)設(shè)計制造一種樁基混凝土超澆預警裝置，通過它能有效控制樁身質(zhì)量，節(jié)省混凝土原料，這對工程節(jié)本降耗意義重大。此外，該裝置加工制造步驟簡單，工藝成本低，能夠循環(huán)使用，并且在使用中操控步驟也比較簡單，有助于節(jié)省工時，提高樁基灌注施工進度。

2 目的和意義

根據(jù)驗收規(guī)范要求，在橋梁混凝土鉆孔灌注樁施工過程中，為避免樁頂浮漿對樁基質(zhì)量造成影響，對灌注樁樁頂頂面澆筑混凝土時超澆，以確保設(shè)計高程以下樁身混凝土質(zhì)量和樁身的完整性。

為控制混凝土超澆高度滿足驗收規(guī)范要求，水電五局石濟客專項目在樁基施工過程中通過對傳統(tǒng)超澆高度控制技術(shù)進行分析、研究和總結(jié)，設(shè)計發(fā)明了超澆預警裝置為自主創(chuàng)新，尚屬首次。該裝置通過國家重點項目試驗實踐驗證，我們獲得了寶貴的施工技術(shù)資料，為我局在該關(guān)鍵工序施工中處于行業(yè)領(lǐng)先地位奠定了重要的先進技術(shù)基礎(chǔ)，也更有助于提升我局整體的行業(yè)形象與施工水平。隨著以后大范圍的推廣應用，對推動整個行業(yè)生產(chǎn)力的發(fā)展具有不可忽視的作用。

3 工作原理

樁基混凝土超澆預警裝置由帶水平掛鉤支撐套筒、可調(diào)節(jié)主桿件、底托盤三部分組成；在樁基混凝土灌注前，根據(jù)控制超澆高度位置高程及護桶頂高程計算超澆預警裝置有效長度，通過移動限位裝置位置調(diào)節(jié)主桿件有效長度，并將超澆預警裝置放入孔內(nèi)并在護筒邊緣固定好，待混凝土液面達到超澆高度后，托起底托盤并帶動主桿件上浮，達到自動預警的效果。具體工作原理見圖1。

4 施工方案選擇及實施控制

4.1 施工方案選擇

目前，在橋梁混凝土鉆孔灌注樁施工過程中，為控制混凝土超澆高度滿足驗收規(guī)范要求，都是采用測繩反復測定混凝土頂面距離孔口深度，以確保設(shè)計高程以下樁基完整性，現(xiàn)結(jié)合石濟客專項目在前期施工過程控制中利用傳統(tǒng)測繩反復測定混凝土頂面距離孔口深度存在以下幾個方面的不足：

①從依據(jù)規(guī)范，采用傳統(tǒng)的方式來看，測定鉆孔灌注樁樁頂高程測繩測量程序復雜、麻煩且不準確，容易造成超澆高度過高或者過低；

②從過程控制來看，測量時需要多次反復測定，如工人稍有疏忽將會造成樁基超澆高度過高或者過低；

③從施工效率來看，測繩測量需要花費很長時間，混凝土浪費大，導致施工成本增加。

因此，為了提高施工效率、降低成本，綜合考慮最終選擇自行發(fā)明制造樁基混凝土超澆預警裝置的方案進行后期施工。

4.2 超澆預警裝置結(jié)構(gòu)形式

通過利用傳統(tǒng)超澆高度控制工藝的操作要點和優(yōu)、缺點，確定了設(shè)計發(fā)明超澆預警裝置的目標，并根據(jù)理論數(shù)據(jù)進行受力分析，初步設(shè)想采用樁基護桶上的限位鋼套管作為支撐點，利用圓鋼或薄壁鋼管作為主桿件，底托盤采用木板，頂端設(shè)置可調(diào)節(jié)限位裝置調(diào)節(jié)底托盤高程，通過現(xiàn)場試驗，有效的達到了自動預警的效果，滿足了設(shè)想要求，并在施工實踐中再次改進創(chuàng)新，具體結(jié)構(gòu)形式見圖2。

4.3 確定超澆預警裝置參數(shù)

通過有效控制超澆裝置自身重量，其自重范圍既要保證澆筑時泥漿上涌過程中主桿件不上浮，又要保證混凝土液面達到預定高程時能浮起主桿件。

超澆裝置自重應根據(jù)不同施工條件現(xiàn)場試驗確定，對于桿件要求長度較大的可采用薄壁鋼管或其他較輕桿件替代主桿件；根據(jù)技術(shù)人員利用理論數(shù)據(jù)驗算及現(xiàn)場多次試驗對該設(shè)備進行改進，最終確定超澆預警重量m=1.65kg，底托盤采用直徑d=22cm的圓形木板；由于本裝置支撐套筒利用護桶邊的弧度，通過小鋼板卡扣在護桶壁上固定，施工過程中應注意防止脫落。對于直徑較大的護桶，可通過適當增加小鋼板水平長度或減小兩個小鋼板間距，確?？ń永喂獭?/p>

通過實踐得出在不同施工條件下超澆預警裝置按照m與d的比值進行制作即可保證預警效果，另外主桿件材質(zhì)應具有足夠強度，避免上浮過程產(chǎn)生彎曲，影響報警效果。

4.4 超澆預警裝置過程實踐

①在樁基灌注前，根據(jù)混凝土預澆筑高度計算主桿件有效長度，通過調(diào)節(jié)主桿件頂部調(diào)節(jié)螺栓調(diào)節(jié)主桿件有效長度，安放時將支撐套筒水平掛鉤與護桶邊緣固定；

②在混凝土灌注過程中，當混凝土面上升到預定的標高位置時，將托起超澆預警裝置底盤帶動超澆預警裝置上浮，當現(xiàn)場澆筑工人發(fā)現(xiàn)超澆預警裝置上浮且停止灌注后不再下沉時，表明混凝土已經(jīng)到達要求樁頂標高，混凝土灌注施工即可停止。

5 結(jié)語

“樁基混凝土超澆預警裝置施工新技術(shù)”在石濟客專項目橋梁混凝土鉆孔灌注樁施工中得到應用，目前已全部施工完成，達到了經(jīng)濟、安全、高效、快捷的效果，得到了業(yè)主方、設(shè)計和監(jiān)理單位的一致好評，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益和社會效益，進而在行業(yè)內(nèi)進行推廣、實施。

參考文獻：

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