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cfg长臂螺旋钻孔压灌桩后插钢筋笼施工应用

时间:2017-06-12 17:06:05 来源:中原桩工

cfg长臂螺旋钻孔压灌桩后插钢筋笼施工应用(长螺旋钻机
摘 要:长螺旋钻孔压灌混凝土后插钢筋笼灌注桩技术因具有操作简便、混凝土灌注速度快、成桩质量好、降低造价等优点而在全国得到较快的推广,取得了良好的经济与社会效益。本文作者结合一工程实例,就施工中出现的问题及原因进行了分析,并对此谈了一下自己的感受。

关键词:长螺旋钻孔压灌桩;后插钢筋笼;施工工艺 
长螺旋钻孔压灌桩后插钢筋笼是近几年发展起来的一种新工艺, 其施工过程是由长螺旋钻机成孔, 管内泵压混凝土成桩, 然后利用振动器将钢筋笼沉入桩身混凝土中。该施工方法因具有无泥浆污染、施工速度快、 施工效率高、 成本较低等优点而得到广泛应用。但其施工质量取决于水文地质情况、施工工艺过程和施工设备,因此在实际应用中出现了一些问题。下面结合笔者参与的一个工程实例对其中的几个问题进行探讨。
  一、工程概况
  某居住区一、 二标段东起纬五路,西至纬九路,南临经一路,由3栋20层高层建筑和8栋34层高层建筑组成,建筑面积361947平方米。框架剪力墙结构,采用钻孔灌注桩基础。桩基础建筑桩基设计等级为甲级,桩端持力层为强风化辉长岩层,桩端土极限端阻力标准值qpk=2500kpa,其岩石单轴饱和抗压强度标准值frk=7.3MPa, 桩径600mm,桩身保护层厚度为50mm。11栋高层住宅楼共计砼灌注桩3148根,采用长螺旋成孔压灌桩后插钢筋笼施工工艺。
cfg长臂螺旋钻孔压灌桩后插钢筋笼施工应用(长螺旋钻机
  由于本工程施工工期紧, 工序多, 且施工场地工作面小,交叉作业多,不适于大型机械进场施工。所有支护灌注桩均在-2.3m坑内施工, 基坑内地基软弱,混凝土罐车无法下到坑内浇灌, 不能满足施工需要, 因此考虑施工单位建议, 采用前期施工 CFG 工程桩的长螺旋钻机成孔, 在坑边泵送混凝土成桩, 后插钢筋笼的工艺做支护灌注桩。
  其施工流程为: 挖土至设计桩顶标高处→测量放线定桩位、输送泵就位、 调试→钻机就位→质检定孔位开孔→钻孔至设计深度→管内压灌混凝土至孔口→吊运钢筋笼→振动钢筋笼至设计深度→提出振动芯管→验收成桩→清理上部混凝土浮浆→桩养护→清土截桩头。
  二、施工中出现的问题及原因分析
  2.1支护桩成桩位置不准确
  因为本工程多为粉土层或粉砂层, 基层较软,且前期已经施工 400 mm 桩径的 CFG 工程桩, 最外排 CFG工程桩中心距离基础轴线 1 000 mm,基础挑檐 (即从轴线出来 ) 1 200 mm,基础因为场地狭小无支护灌注桩施工空间,导致基坑西侧基础挑檐缩回 500 mm,这样支护灌注桩设计距离基础边缘只有 100 mm,因此在某些位置, 灌注桩施工时可能会碰到已经施工的 CFG工程桩。且本工程是旧楼拆迁改造, 可能地下存在旧建筑物基础, 灌注桩钻孔施工时碰到障碍物, 也会导致桩位偏移。如障碍物坚硬无法成孔, 就需要提出钻头稍微移位才能成桩,导致支护桩成桩位置不准确。
  2.2湿陷性土导致缩径
  在基础底标高-5.20位置有一层粉土,因地下水丰富而呈饱和状态,这层土属于湿陷性土, 很容易变形。在支护桩泵压混凝土成桩时如压力不够就不能抵抗这层湿陷性土的侵蚀而导致桩径缩小,降低支护桩承载力和侧向刚度。因此我们采用加大泵压,超灌混凝土到地面的方法保证了成桩质量。
  2.3容易窜孔
  在场地狭小,桩位密集的情况下长螺旋钻孔施工很容易窜孔。本工程支护灌注桩设计桩径为 600 mm, 桩间距1200 mm, 桩长 10 .45 m, 需穿过松散的填土、 饱和的粉土层和粉细砂层。成桩时土层受到扰动,强度降低,很容易与先期刚成的桩发生窜孔现象,因此我们采用跳打方式,分两次成孔,避免了窜孔。
  2.4钢筋笼下插困难,且垂直度不容易控制准确
  地层中有粉土层和粉细砂层, 导致钢筋笼在 - 6 . 0 m位置下插困难,加上成桩时间过长,混凝土初凝后表现更为明显。施工中我们采用加大振动锤振动力量来保证将钢筋笼下插到位。由于我们采用吊车大钩起吊振动锤和芯管、 小钩起吊钢筋笼, 钢筋笼的垂直度很难控制,尤其是在开始下插过程中。等到振动锤带动芯管下振钢筋笼时情况会好一些, 钢筋笼只有小幅度的左右摆动。下插钢筋笼有时可能偏斜, 我们就暂停一会,调整吊车大臂或转动吊臂方向, 待扶正钢筋笼后再下插。施工后检查, 有 15%的桩钢筋笼发生位置偏斜,其中有 4%的桩偏斜尺寸较大。
  2.5桩体密实性难以保证
  由于长螺旋钻孔压灌桩在浇灌过程中靠压力泵送混凝土而不振捣, 所以混凝土很难达到像其他灌注桩那样的密实程度。因为混凝土本身是由各种级配的材料组合在一起的, 如果不振捣,混凝土中就会存在很多孔隙和气泡, 从而影响其强度, 只有充分振捣才能使其形成致密的结构, 达到预定的强度。长螺旋钻孔压灌桩浇筑完毕后, 会发现桩孔中的混凝土冒水和气泡, 同时桩顶有一定程度的下沉, 这就是由于缺乏振捣,在自重的作用下, 混凝土只形成了一定程度的密实后发生的现象。但是这种情况一般只能是桩身上部达到了一定程度的密实度,在一定深度以下虽然有压力,但是气泡和水却不能排出, 不能形成密实结构, 小气泡反而会聚集在一起形成大气泡, 形成空洞和孔隙, 从而影响桩体的密实性。但对于桩长不超过 20 m的混凝土灌注桩这种影响并不大。
  三、施工感受
  虽然出现了以上问题, 但是本工程为支护灌注桩, 在桩位偏差和桩身质量要求方面不是很严格, 对于长螺旋钻孔泵压混凝土成桩后插钢筋笼的施工工艺还是有它的适用性的。且施工中因为场地狭窄, 采用传统的灌注桩施工工艺,钻孔设备较大难以顺利移位, 且吊车、 混凝土罐车等灌注设备均难以在软弱地基的基坑内行走, 增加了施工难度。且因为没有钢筋笼加工场地, 只能在基坑内加工, 更加对钻孔灌注设备的施工空间提出了一定的难度。采用长螺旋钻孔泵压混凝土成桩后插钢筋笼的施工工艺,混凝土托泵在基坑外, 混凝土罐车也在场外即可进行灌注, 场内只有成孔和插钢筋笼的设备, 大大节约了施工空间, 方便了成孔灌注。长螺旋钻机成孔灌注和插钢筋笼可以同时进行, 更加节约了成桩时间, 缩短了工期。本工程共计施工支护灌注桩 98根, 从10月17日开工到10月28日完成, 历时 12d , 扣除停电、混凝土供应不足等非施工因素耽误的时间,纯施工工期为 7d, 最高记录一天完成了 18根灌注桩, 充分证明了这种工艺施工速度快, 效率高的优点。长螺旋钻孔泵压混凝土成桩的成本比旋挖钻机等大型桩基设备的钻孔灌注成本也要低很多, 更加证明了它在灌注桩施工方面的优越性。

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