钻孔灌注桩基础技术在工程中的应用及质量控制
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工程技术 SCIENOE&TECHNOLOGY 钻孔灌注桩基础技术在工程中的应用及质量控制① 朱英朝 (广东省交通工程质量监督站 广州 5 1 0420) 摘要:文章闱述了钻孔灌注桩在工程中的主要施工程序控翱,对桩基础的质量控制提出一些技术保障手段。 关键词:钴孔灌注桩 施工程序 质量控削 中图分类号:Tu 7 文献标识码:A 文章编号:1 672—3791(2008)1l(a)一0069—02 1施工工艺 钻孔灌注桩的施工工艺流程一般为: 场地平整一搭架施工平台一护筒设置 一钻机就位一泥浆备制一钻孔一成孔检查 一第一次清孔一安放钢筋笼一下放导管一 第二次清孔一灌注前工作准备一灌注水下 砼(试件制作)一清理桩头(拔出护筒)。 2钻孔灌注桩基础的施工程序控制 2.1场地准备 在钻机进场之前,工程技术人员采用 全站仪放出待施工桩位,并埋设好护桩。 钻机布置充分考虑平台的有效施工面积, 每部钻机完成钻孔后要隔一个桩就位,避 免两台钻机在相邻孔位同时进行操作。当 施工场地内有地面水时,钻孔设备难以进 场,要进行人工筑岛处理,高度要高出地面 最高水位0.5m以上,无地面水要高出地下 水位1.0m以上,场地为旱地时,应平整场 地,清除杂物,换除软土,随即可进行护筒 埋设工作。 2.2埋设护简 筒采用钢护筒,钢护筒内径比设计桩 径大30cm,采用厚度为8mm的A3钢板卷 制,为加强钢护筒的整体刚度,在焊接接缝 处设l2ram厚、1 5cm宽的钢带,护筒底加 设l4mm厚、50cm宽的钢带作为刃脚。护 筒顶端高出地面0.3m,同时要保证泥浆出 口高出地面30cm。具体方法:先在地面放 出桩位,挖出以桩位为圆心,直径比护简直 径大深80cm~1OOcm基坑,整平基坑底面, 重新放样出桩位中心,再以此中心安装护 简,用十子线及垂球测量使护筒圆心与桩 中心重合,并使护筒垂直,此后即在护筒周 表1 围对称的均匀的用粘土分层回填夯实。护 筒的埋设要求平面位置偏差小于5cm,倾 斜度不大于1%。 2.3泥浆制备 钻孔灌注桩施工过程中完善泥浆循环 系统,使泥浆各项指标符合要求是保证桩 质量和提高钻进效率的关键所在。泥浆在 钻孔中起着悬浮和携带钻渣、清洗孔底、 增加孔壁稳定性的作用。根据现场情况, 就近配备泥浆制备池和泥浆沉淀回收池, 形成一个循环系统,泥浆的输送重复通过 泥浆泵进行,采用优质粘土在泥浆池内制 备,泥浆池容积为6m 。并设容积为4m 沉 淀池二个,串联使用。如桥位处于粉砂层 夹层较厚的地层,泥浆质量要求较高,为了 保证和改善泥浆质量,本着节约成本的前 提,泥浆制造采用粘土和膨润土加外掺剂 结合的方法。达到了泥浆性能稳定、沉淀 少、护壁效果好、成孔质量高的要求。通 过试钻和规范,一般要求泥浆达到表1指 标。 2 4钻机就位 钻机就位前,应对钻孔前的各项准备 工作进行检查,包括主要机具设备的检查 和维修。钻机在桩位处采用桅杆吊和吊车 吊装就位。立好钻架并调整和安好起吊设 备,将钻头吊起,徐徐放进护筒内。启动卷 扬机把钻盘吊起,垫方木于转盘底座下面, 将钻机调平对准钻孔,然后装上钻盘,要求 钻盘中心同钻架上的起吊滑轮车在同一铅 垂线上,钻杆位置偏差不得大于2cm,在钻 进过程中要经常检查转盘,如有倾斜或位 移,应及时纠正,安装在变速板上的电动机 轴心和变速器的轴心放在同一水平线上。 钻彳L 地顷 抛 浆 性 能 指 j3 ! 情况 粘度 禽砂术 肢体率 失水率 淀攻厚 耨协如 酸碱艘 比弧 Pa・s (%) t%) ml/3Omin mml3Omin (Pa1 ‘pII) I.05~l 2O 16—一22 8~4 96 璺5 (1 1.0N2.5 8N10 iI镪 埸 1.20~1.45 I9—丑8 8—,矗 >96 J5 3.0"5.0 8~10 般 }O2~1.06 I6N20 鼻4 ≥95 皇0 1.0 ̄2.5 8"10 反衍环 易坍 l 06--.,1.1O 18—之8 ≥95 孽0 1.0~2.5 8~lO 捻 万{i: 泥浆比最朴 漏斗漩 越杯法 必水精仪 失水艇仪 失水麓仪 静切力仪 o}j试纸 2 5钻进 开始钻孔时,应稍提钻杆,在护筒内打 浆,并开动泥浆泵进行循环,待泥浆均匀后 方开始钻进。进尺要适当控制,对护筒底 部,应低档慢速钻进,使底脚处有坚固的泥 皮护壁。如护筒底土质松软出现漏浆时, 可提起钻头,向孔内倒入粘土块,再放入钻 头倒转,使胶泥挤入孔壁堵住漏浆空隙,稳 住泥浆后继续钻进。 在塑性易缩径的地层中进尺要慢,在 松散易扩径的地层中进尺相对要快。在沙 土或软土钻进时,易塌孔,应控制进尺速 度,低档慢速、稠泥浆钻进。在轻亚粘土或 亚粘土夹卵、砾石层中钻进时,因土层太 硬,会引起钻具跳动。采用低档慢速、优质 泥浆、两级钻进的方法钻进。进尺过程中, 要经常检查钻机是否出现不均匀沉降及水 平位移,采用水平尺检查钻机是否出现不 均匀沉降,同时在导轮位置悬挂垂球,交叉 护桩挂线,标出孔桩中心位置,检查中心与 垂球是否符合,如不符合则及时进行调整, 符合要求后继续钻进。 在钻进过程中,要做好泥浆的维护管 理,每半小时观测一次泥浆的稠度和相对 密度。根据泥浆成分的变化分析孔内、护 筒脚等部位的地质变化而作出相应的处理 措施。泥浆的指标按照上述控制。钻孔过 程中要保持孔内有1.5m~2m的水头高 度,并要防止板手、管钳等金属工具或其 它异物掉落孔内,损坏钻机钻头。钻进作 业必须保持连续性,升降锥头要平稳,不得 碰撞护筒或孔壁。拆除和加接钻杆时要力 求迅速。钻进过程中应经常注意地层变 化,每进尺"2m或在土层变化处应捞取渣 样,判断土层,记入钻进记录表并与地质柱 状图核对。操作人员必须认真贯彻执行岗 位责任制,随时填写钻孔施工记录,交接班 时应详细交待本班钻进情况及下一班需注 意的事项。 2.6清孔 回旋转清孔时根据本地区地层的特 点,采用换浆法进行清孔,利用钻具注入泥 浆比重较小的浆逐步置换孔内泥浆比重较 大的浆,使之以满足设计与施工规范要求。 其具体操作为:终孔后,停止进尺,稍提钻 ①作者简介:朱英朝,男,工程师,1974年出生,1995年毕业于广东交通学校,现在广东省交通工程质量监督站工作,从事公路建设监督、 检测十几年,曾参与交通部《公路工程基桩动测技术规程》编制项目研究。 科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION
69 ECHN0L00Y 1Nr0RMATlON 表2 保护层 中心、 而 项F1 筋问 箍筋问 外径 倾斜度 顼端高膨 底 高 厚度 位嚣 允许偏 差(Inm) 士10 =20 士10 ±O.5%  ̄20 20 士20  ̄50 锥离孔底5m~10m空钻,保持泥浆正常循 环,以中速比将符合标准纯泥浆压入,使孔 内钻渣较多泥浆换出。清孔时,应将附着 于护筒壁的泥浆清洗干净,并将孔底钻渣 及泥砂等沉淀物清除,为满足设计及规范 要求,一般需进行两次清孔。清孔后孔内 液体达到规范要求时,停止清孔。 2.7钻孑L检查及允许偏差 钻孔在终孔和清孔后,对孔径、孔形 和倾斜度,采用探孔器进行检查,探孔器采 用钻孔桩直径加100mm(但不得大于钻头 直径),长度采用不小于4D~6D钢筋检孔 器吊入孔内检测,检测结果应报监理工程 师复查并应符合本路技术规范相应要求。 2.8钢筋笼制安和导管安放 钢筋笼制作场地要求平整,严格按设 计图纸加工制作,焊接接头和搭接长度严 格按图纸和规范要求控制,长桩骨架宣根 据吊装条件分段制作,确保不变形,接头应 错开。施工中要注意以下几点。 钢筋笼骨架制作允许偏差应符合表2 规定。 钢筋笼吊运时应防止扭转;清孔后尽 快放入钢筋笼,安放时应对准孔位,吊直扶 稳,缓慢下放,避免碰刮孔壁。 骨架外侧应设置控制保护层厚度的垫 块,其间距竖向为2m,横向四周不得少于4 处 水下砼一般用钢导管灌注,导管内壁 应光滑,内径为200ram~350mm,视桩径大 小而定;导管使用前应进行水密承压和接 头抗拉试验,不符合要求的不得使用;导管 底端距孔底一般控制为0.4m。 2.9水下砼灌注 水下砼灌注是桩基础施工最关健的工 序,对成桩质量有重要影响,除按施工技术 规范外,还应控制好以下几点。 灌注时间不得长于首批砼的初凝时 间,否则应掺入缓凝剂。 砼应连续下灌,并控制好导管的埋深。 导管拆装时,砼面不宜停在软卧层(如 淤泥层与粉砂层)交界面处,防止导管扰动 造成塌孔。 尽量提高桩头砼的密实度:加大导管 灌注高度或加用振动棒振动。 3桩基础检测 采用声波透射法和应力波反射法对桩 (上接68页) 有以下优点:①采用差模传输,抗干扰能力 强;②CAN总线采用了多主竞争式总线结 构,具有多主站运行和分散仲裁的串行总 线以及广播通信的特点;③控制的芯片已 经商品化,性价比高,特别适用于分布式测 控系统之间的数据通讯。 3,4加热模块 本系统选用以固态继电器中间驱动电 路,能在高电压、大电流条件下工作,具有 无机械接触、体积小、便于安装等优点。克 服了继电器或交流接触器间接驱动有机械 接触开关的缺点,因而在很大程度上提高 了控制系统整体的稳定性和可靠性。加热 驱动电路示意图如图3所示。 4系统软件设计 整个系统的软件包括两部分,计算机 软件的设计和单片机软件的设计。其中计 算机软件完成对采集的温度数据的处理及 显示等功能,单片机程序完成对温度数据 的采集、加热控制及和计算机的通信。 计算机软件采用采用LabWindows/CVI 编写,它将功能强大、使用灵活的c语言平 台和用于数据采集分析和显示的测控专业 工程技术 基础进行无损检测,并作桩身完整性评定, 对质量有怀疑或没办法作出评定的,应对 桩基础作钻心检查并评定。对存在明显质 量缺陷的,应制定有效可行的补救措施予 以处理(如高压旋喷补强),无法处理的应予 以报废或让设计院提出新的方案。 4结语 桥梁钻孔灌注桩施工技术发展迅速, 钻孔技术不断改进,钻孔设备越来越先进, 特别是混凝上集中拌和及泵送混凝上的广 泛应用,保证了导管的埋置深度,使得水下 混凝上灌注质量得以充分保障。随着桩径 的不断加大,桩长不断增长,其施工难度亦 不断增加,因此,还需要十分重视钻孔灌注 桩的施工技术在现实中的应用,同时,还要 立足于桩基础的全面质量控制,严格各道 施工工序的质量管理,才能保证钻孔灌注 桩基础的施工质量,确保桥梁基础的质量 安全。 参考文献 【l】黄绳武.桥梁施工与施工组织管理(上 册)【M】.北京:人民交通出版社,2000. 【2】中华人民共和国行业标准-公路桥涵 施工技术规范【S】.北京:人民交通出版 社,2000.
工具有机地结合起来,利用它的集成化开发 环境、交互式编程方法、函数面板和丰富 的库函数大大增强了C语言的功能,为建立 测试系统、自动测试环境、数据采集系统、 过程监控系统等应用软件提供了一个理想 的软件开发环境。可以脱离Labwindows/ CVI开发环境运行,用户最终看见的是和实 际仪器面板相类似的操作面板。 单片机程序框图如图4所示系统上电 后,下位机程序可使单片机不停地采集温 度,下位机采集的温度送到上位机的面板 并显示,在上位机将所采集的温度数据同 预先所设定的温度值相比较,当采集的温 度小于设定温度时,根据采集的温度值跟 设定温度差值的大小,单片机的Pl 3引脚 输出PWM,来改变输出功率。随着采集到 的温度值越来越接近设定温度值,单片机 输出的PWM值越来越大,输出的功率也相 应变小,直到采集的温度等于设定温度时, 导通角完全关断。 5结语 本系统设计采用K型热电偶和K型热 电偶串行模数转换器,不但可将模拟信号 转换成12bit对应的数字量,而且自带冷端 70 科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION 补偿功能,其温度分辨能力达0.25℃。由 于MAX6675内部经过了激光修正,因此其 转换结果与对应温度值具有较好的线性 关,满足用户对温度控制的要求。采用功 能强大的8051F350单片机作为控制核心, 减少了系统对外围器件的需求,简化了电 路设计,提高了可靠性,同时也降低了成 本。 参考文献 [1】宋宇峰.LabWindows/CVI逐步深入与 开发实例[M】.北京:机械工业出版社, 2003. 【2】马忠梅.单片机c语言Windows环境编 程宝典[MJ.北京:北京航空航天大学出 版社,2001. 【3】虞致国.徐健.MAX6675的原理及应用 【J】.国外电子元器件,2002,12:4l~43.