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综述高层建筑桩基工程施工技术的应用与管理

2020-07-13 156 上传者：管理员

摘要：在目前工程建设过程中,钻旋挖钻孔灌注桩施工工艺可以在提高工程性能的情况下,更好地保证桩基施工质量。本文结合高层建筑桩基工程中钻旋挖钻孔灌注桩施工工艺进行重点研究,并提出一些个人见解,以供参考。

关键词：
工程建设
建筑工程
桩基
钻孔灌注
高层建筑
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1、工程概况

本项目主体结构形式:1-15#楼采用装配式剪力墙结构形式,单/多层小单体采用框架结构。基础结构形式:地基基础采用桩基筏板基础,车库采用独立基础+防水底板。桩基采用旋挖钻孔灌注桩。现场场地分为南北两地块,北地块灌注桩桩数1047根,桩径尺寸类型和数量有800mm桩817根和1000mm桩230根,最小有效桩长25m;南地块灌注桩桩数845根,桩径尺寸类型和数量有800mm桩588根和1000mm桩257根,最小有效桩长30m。桩基概况如下表所示。

表1 部分桩基概况

2、工程桩桩长计算

工程桩桩底标高与基础底标高作为固定值,护筒顶标高是可变值,现场平均绝对标高为3.000m左右,测量现场护筒顶标高,以此计算出钻孔孔深。通过测量绳及时测量孔深,到达设计深度时,停止钻孔。工程浇筑高度为有效桩长加上超灌高度900mm,现场施工需做好浇筑记录,计算工程桩充盈系数,检验工程桩施工质量。工程桩通长钢筋长度为有效桩长加上La长度,附加钢筋长度为L2,以此计算出附加钢筋距桩底长度,从而控制钢筋的使用。

3、建筑桩基病害原因分析

在桩基进行成孔施工时,钻机对孔内钻渣进行出渣和清理工作,由于地下未知地质条件而引起钻孔的内部造成塌孔或漏浆问题,对工程的施工进度造成了负面影响。施工期间,发现有全液压反循环钻机在正常出渣的前提下却没有进尺且孔内泥浆流失严重,持续时间较长。根据此类情况推测,可能是由于护筒底部孔壁的坍塌并伴随着孔内出现不明情况的裂隙或洞穴造成。现场组织了潜水员对推测进行验证,根据潜水员深入后的反馈得出当前孔内坍塌程度较深。为了保证施工的正常进行,需要对孔底及钻头以下2m～3m部位采用有效的加固防范措施,避免坍塌和泥浆持续损失。

3.1 孔内外水头差减小

在运用相关的全液压冲循环钻机进行清渣作业时,由于钻机钻入时使用清水,没有泥浆在周围进行保护,在清理渣水的抽水过程中,如果钢护筒中的水补充过慢,会使孔内水压降低,同时由于无钢护筒的支撑保护,破碎层产生的石块和泥土将直接掉进孔内,进而导致了塌孔发生。而此桩附近有着泥浆护壁的孔位,由于抽水所形成的水压差会导致孔内的泥浆穿过清理程度差的松散层直接往压力低的方向灌注,此为漏浆发生的根本原因之一。

3.2 机械振动

为了保持高速的施工效率,在现场有6～7台钻机同时工作,由于现场地质情况较差,钻机在进行工作时产生的震动幅度较强,大幅度地震动也在一定程度上导致了塌孔形成,进而发生漏浆。

4、钻孔压浆施工作业准备

4.1 材料

在施工前的准备时期,施工中的材料需求主要由工程管理部负责。工程管理部需要作出相应的工程材料需求计划提交给物资设备部,所需材料的检验和采购是由试验室和物资设备部完成。

4.2 机械设备

在计划实施前一周相关机械设备就要摆放至现场,在工程开始前要对设备进行统一的检测,确保设备运行正常,同时确认设备型号是否与现场施工需要相匹配。通过测量工具校验,在允许期限内正确使用。

4.3 施工进度计划

综合以上施工条件,同时考虑到实际地形、工程工期以及施工的设计方案,项目部对以上因素进行整合管理,保障工程的科学性、实用性。在兼顾工程质量和安全的状态下对6#墩桩基采取高优先级进行施工,确保在使用注浆法时施工效率保持5根/天,确保在使用压浆法时施工效率保持2根/天,以更好、更快地完成桩基施工作业面。

5、高层建筑桩基工程施工技术及其管理的应用

5.1 确定施工工艺流程

在了解实际工程项目的前提下,施工单位应当做好科学的准备工作。其主要施工工艺流程:场地平整→桩基定位→埋设钢护筒→泥浆制作→钻机就位→钻孔→清渣→钢筋笼制作安装→导管安装插入→混凝土灌注→拔出护筒→桩检测。

5.2 成孔

钻孔压浆法采用XY-2型地质钻机,钻进方法为干成孔钻进方法,钻孔时采取隔一钻一的方法,注浆孔成孔深度超过桩基底约3m长度,如原地面高程高于设计桩顶标高,则需要考虑空桩长度。成孔后下入φ35mm钢管作压浆管,上部6m范围内压浆管采用φ120mm钢管,6m以下范围采用φ35mm钢管,每节长度6m,根据孔深进行合理配置,并采用压浆机进行压注水泥浆,形成水泥浆固结体,对地基中空隙填充、防渗、固结原土地基,改善土体稳定性,提高土体稳定强度,从而为桩基施工创造条件,如局部渗漏可添加5%玻璃水和5%细锯末进行封堵。

进行柱基加固的过程中,依据桩基病害识别和检定结论可以分为三种模式进行加固,第一种可以对承载能力进行加固,承载能力的加固是加固改造设计中的重要环节,提升整个柱基的承载能力可以很大程度上增加柱基的整体稳定性。第二种为柱基耐久性的加固,进行耐久性加固时大多针对结构损坏较为严重的部分,可以有效避免损坏部位的持续恶化,消除相关的安全隐患,提高柱基的质量安全,对于柱基的稳定性和使用寿命进行了提升,具有极强的现实意义。

5.3 施工准备

(1) 对施工现场在已有资料的基础上进行更加详尽的地质勘探补充,对现场的各施工区域的土质特点以及分层状态进行深入了解。在对柱基进行加固施工之间,要对架构中各个部分的受力情况进行准确地分析,原结构(构件)与新增补的材料结合程度较差的情况下,其中由恒载主要有原有结构承担。而当新加材料和原结构结合完成后,要由新旧材料相互协同共同将外载荷承担起来,在加固期间的各个受力阶段中平截面假定可以适用于桩截面变形。

(2) 确保工程中水泥的质量和用量适合。对水泥的各种质量规则要予以保证,包括其出厂时间、水泥类型同时要符合国家的各种规范标准。严禁添加受潮或变质的劣质水泥。大多会选择P.O42.5普通硅酸盐水泥,配合酸碱度适中水质。

(3) 在业主和监理单位同时表示允许的情况下进行试桩试验。在位置适宜时,还要确认相关现场的地质条件,再确认所使用喷嘴的类型和规格,对工程中的进尺和提升效率也要进行关注,注浆时所需的压力以及注浆时的标准流量,成柱的强度和直径以及适合的水泥添加量。通过试桩数据对当前的设计进行相应的改进和优化。

(4) 依据施工设计方案将压浆孔按一定顺序进行排序,桩位先用木桩定位,再用白石灰进行标明。

5.4 钻机就位

在施工钻机就位之前,要根据具体情况对施工现场附近进行平展处理,随后将钻机放置于相应钻孔位置。可使用木枋垫来稳定钻机,防止在钻孔工程过程中由于较强的震动使钻孔的质量受到影响,在最后要确保钻机的垂直度,需要使用罗盘仪进行校准,之后将校准好的钻机移动到钻孔孔位的正上方。

5.5 探孔施工

完成以上准备工作后开始探孔施工,成孔深度要求大于原设计桩基长度,如原地面高程高于设计桩顶标高,则需要考虑空桩长度。成桩中钻杆的旋转和提升必须连续。

5.6 护筒埋设

在一般施工标准下,护筒的规格控制在12mm左右。利用钢板材质设施,在受到低层环境影响时,需要对尺寸进行一定的调整工作。在采用钻孔机下转到标准深度后,可以加入护筒,底部埋设的深度高于2m。另外护筒顶部位和地面应保持5m的间距,互通的中心和桩的偏差距离不得超过5cm。后期选择钻进方案时,由于施工情况不同所运用的固壁措施也有差异。在运用旋转钻机成孔时,必须要将一定的砂浆注入孔中,再添加膨润土,形成泥浆护壁。

进行成孔施工时,要调查相关的地层条件,不同的施工情况应当选择合适的钻头。成孔过程中,在转进初期可以慢钻在钻头整体进入图层后再加快速度,如果遇到沙土和软土地层要减缓转进的速度。并根据转进的深度适当的添加一些水泥砂浆。一来满足水头压力标准,降低塌孔发生,二来在成孔过程中避免再次操作,一次性完成施工要求标准下的作业。

5.7 清孔

钻孔工作完成后,要检查孔洞深度和垂直度是否达到施工的标准。在所有施工合格后便可进行后续的清空工作。在此过程中可以运用置换法,泥浆泵向孔底部注入泥浆,实现杂质的置换。

5.8 钢筋笼施工

(1) 钢筋笼制作

在钻孔作业中钢筋笼的制作尤为重要。为了满足力学特性,在钢筋笼制作过程中应当进行验证工作。在同一个平台上搭建钢筋托架时,要利用固定环来制作加强箍,保证直径和外形达到施工标准的同时,后期运用绑扎技术进行主筋和箍筋的连接工作。后期运用电焊连接时,要将成型的钢筋笼平放,不得堆得过高。进行分段制作时,每一段的长度不得大于13米。采用双面搭接方法和错开电焊法时,应当做好施工准备工作,将吊臂悬挂在上空,通过焊接固定主筋和底部。最后将制作完毕的钢筋笼运输到施工现场,在运输过程中避免磕碰,做好材料储存。

(2) 钢筋笼安装

在钢筋笼运输到实际工程现场后,应当立即的进行质量检查工作。上下两截笼的平面主筋不得超过全部主筋的一半。钢筋笼主筋保护层厚度应当高于50mm,利用保护层垫块在竖向距离间隔2m左右的位置设置保护层。

5.9 浇筑

在浇筑作业中可以将导管直接下放到泥浆中。通过将砂浆灌注到导管之内进行浇筑作业。在混凝土到达现场后,相关人员首先要进行科学的检查工作。在确保塌落度满足检测合格标准后,再进行后续的浇筑作业。在浇筑混凝土后,导管儿应埋入泥浆2m以下的位置,但不可超出8m。此时可采用连续浇筑的方法,避免浇筑后期出现质量问题。

6、应用技术要求

6.1 严格控制坍落度

在进行施工运用时,要控制塌落度,一般控制范围在20cm左右。导管混凝土是依靠自重作用进行孔径填满工作,如果塌落度不满足施工要求,那么在增强砂浆浓度的期间,也会因为灌注不到位导致凸凹麻面的现象出现,影响后期成桩质量。

6.2 满足设计强度

在满足设计要求的前提下,要保证重骨料的选择合理性,确保砂浆单重在2400kg/m3以上。地面高度应当保持在5-8m左右,利用砂浆自重进行导管填充工作。在后期浇筑过程中,要保障其流动性,避免因外界因素和人为因素影响造成导管堵塞。

7、桩基检测

基桩质量检测的钻芯孔:在确定基桩质量无缺陷后,采用0.5MPa-1.0MPa压力,从孔底往上用水泥浆回灌封闭;对质量缺陷的基桩另按专项处理方案进行回灌封闭。桩内全部安装声测管,检测应满足《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2014相关要求。采用静载试验与声波透射桩基检测方法。

8、结束语

综上所述,在工程建设过程中运用该技术可以更好地提高施工质量。相关人员应当在施工方案建设的基础上,通过良好的钻孔工艺运用,掌握施工环节中的管控措施,通过对现场出现的施工问题进行合理分析,提出一些完善措施。通过科学的质量管理,更好地从各施工环节来维护整体钻旋挖钻孔灌注桩使用的高效高质,从而推动工程的长稳性建设。

参考文献：

[1]刘和喜.工程中钻旋挖钻孔灌注桩施工技术研究[J].住宅与房地产,2017(3):999-1000.

纪银辉.高层建筑桩基工程施工技术及其管理的应用[J].居舍,2020(17):55-56.