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长螺旋钻孔压灌桩后插钢筋笼在施工中的问题
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内容提示：结合工程实例,论述了长螺旋钻孔压灌成桩后插钢筋笼在基坑支护施工中的常见问题及原因,并总结了这种工艺的适用性和施工特点,以进一步推广该工艺的应用。
0 引言
长螺旋钻孔压灌混凝土成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[1]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。（参考《建筑中文网》）
1 工程概况
拟建的煤炭工业太原设计研究院拆迁改造工程办公楼项目位于太原市青年路18号。拟建建筑物由1栋建筑物构成,楼高10层,±0.00标高为788.1m。场地内涉及的土层从上至下主要有素填土层、粉土层、粉细砂层、粉土层、粉砂层、粉土层。场地内地下水主要有两层,上层潜水和下层微承压水。水位埋深3. 90 m~4.50 m,标高783.67m~784.28m;静止水位埋深3.70m~4·30m,标高783. 87 m~784. 68 m。根据设计要求,基坑支护采用灌注桩,具体技术参数见表1。
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. 3 m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。
2 施工中出现的问题及原因分析
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)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。
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1 200 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。
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。
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[2],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。
3 思考
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 来源: 《建筑中文网》.
长螺旋钻孔压灌混凝土成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[1]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。（参考《建筑中文网》）
1 工程概况
拟建的煤炭工业太原设计研究院拆迁改造工程办公楼项目位于太原市青年路18号。拟建建筑物由1栋建筑物构成,楼高10层,±0.00标高为788.1m。场地内涉及的土层从上至下主要有素填土层、粉土层、粉细砂层、粉土层、粉砂层、粉土层。场地内地下水主要有两层,上层潜水和下层微承压水。水位埋深3. 90 m~4.50 m,标高783.67m~784.28m;静止水位埋深3.70m~4·30m,标高783. 87 m~784. 68 m。根据设计要求,基坑支护采用灌注桩,具体技术参数见表1。
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. 3 m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。
2 施工中出现的问题及原因分析
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)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。
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1 200 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。
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。
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[2],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。
3 思考
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 来源: 《建筑中文网》.
原文网址：http://www.pipcn.com/research/201110/15052.htm
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