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        鉆孔灌注樁水下混凝土配合比設(shè)計及施工工藝

        2019-07-31 10:24:22
        城市建筑空間 2019年6期
        關(guān)鍵詞:設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)護(hù)筒鉆機(jī)

        (中鐵十一局集團(tuán)房地產(chǎn)開發(fā)有限公司,湖北 武漢 430061)

        基礎(chǔ)建設(shè)中應(yīng)用較為廣泛的當(dāng)屬鉆孔灌注樁技術(shù),該技術(shù)具有很多優(yōu)點,比如良好的承載能力、施工作業(yè)方便、操作簡單、施工效率高等。因此,鉆孔灌注樁技術(shù)在我國基礎(chǔ)建設(shè)中備受關(guān)注,但這種樁基礎(chǔ)造價較高,而且在完工后不易修復(fù),必須在施工過程中嚴(yán)格控制混凝土配合比,并且選用恰當(dāng)?shù)氖┕すに囕o助施工,才能確保樁基礎(chǔ)的成品質(zhì)量。

        1 工程概況

        梧桐苑項目位于武漢市武昌區(qū)民族大道。該工程涉及的樁基類型較多,如C35混凝土的筏板基礎(chǔ)、C30混凝土柱下獨立基礎(chǔ)及鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。本文對該工程鉆孔灌注樁基礎(chǔ)的施工過程進(jìn)行了詳細(xì)研究,其鉆孔灌注樁的直徑為80cm,樁身由C35混凝土澆筑而成。在樁的底板處和基礎(chǔ)梁下設(shè)置了C15混凝土墊層,該墊層厚度為100mm。在柱下獨立基礎(chǔ)樁的底板處和基礎(chǔ)梁下也設(shè)置了混凝土墊層,其規(guī)格和鉆孔灌注樁相同。

        2 配合比設(shè)計分析

        2.1 材料性能

        1)普通硅酸鹽類水泥是本工程選用的水泥類型,在選擇原料時需驗證其實際強度等級,原則上其強度最小值為42.5MPa。

        2)選擇礦粉時,要盡量將其磨細(xì),以提高混凝土拌合后的相關(guān)性能。通常,混凝土強度等級低于C50時,礦粉渣規(guī)格要選擇S95。粉煤灰一般選用二級即可。

        3)粗骨細(xì)料的選擇標(biāo)準(zhǔn)如下:為確保配制好的混凝土性能符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),在選擇細(xì)骨料時最好使用中粗砂;選擇粗骨料時,最好選擇連續(xù)級配來配制,其粗骨料的粒徑最大值不可超過導(dǎo)管內(nèi)徑的1/4。外加劑可選擇緩凝功能較強的減水劑,以確保水下混凝土在初凝之前就能連續(xù)完成施工。此外,配制混凝土?xí)r,最好選擇飲用水來拌合。

        2.2 配合比設(shè)計基本要求

        在實際配制中,所配制的混凝土等級最小值要達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的115%,需使用膠凝材料用量最小值為350kg/m3。此外,要控制混凝土拌合材料的坍落度。原則上,坍落度最小值為0.18m,最大值為0.22m。在配制1h內(nèi),坍落度最小值要達(dá)0.16m。

        2.3 配合比計算

        1)配合比強度 混凝土配制后的強度需計算出等級,所得強度要大于普通混凝土(即混凝土規(guī)格為C30)配合比強度。在計算時,不僅要考慮到相關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),還要結(jié)合工程實際,包括澆筑過程中的澆筑密實度對混凝土硬度的影響等。隨著澆筑過程的不斷推進(jìn),混凝土所需承受的壓力指數(shù)也在不斷變化,加之澆筑量的增加,混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,增大了蜂窩或離析現(xiàn)象出現(xiàn)的概率,造成混凝土的密實度不達(dá)標(biāo)。鑒于此,在計算混凝土強度等級時,既要考慮水下混凝土的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),又要考慮具體工程的應(yīng)用情況,使其等級得到有效提升。

        2)水膠比 確定水膠比與混凝土強度之間關(guān)系的前提是混凝土材料并沒有出現(xiàn)明顯變化。本工程中,該混凝土應(yīng)用于水下施工,因此對混凝土的配合比有較高的要求,由于施工情況相對復(fù)雜,所以在確定水膠比時需結(jié)合實際情況。

        3)使用合理的外加劑可提高混凝土的相關(guān)性能,本工程在選擇外加劑時除了要遵循相關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),還要結(jié)合現(xiàn)場實際情況選擇科學(xué)的配合比,以確?;炷恋男阅芊舷嚓P(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

        4)砂率的大小直接關(guān)系到混凝土自身泌水性能的高低。要想將混凝土自身泌水性能控制在有效范圍之內(nèi),需確保含砂率不小于40%。

        3 施工工藝

        3.1 平整場地與樁位放樣

        參照施工設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)平整場地,使施工場地及作業(yè)面干凈整潔,替換軟土?xí)r應(yīng)確保場地的硬度符合標(biāo)準(zhǔn)。在施工現(xiàn)場,粉土是地表土的主要成分,這類土質(zhì)的透水性很強,尤其是經(jīng)雨水沖刷后,容易產(chǎn)生水土流失,給鉆機(jī)工作帶來很大影響,同時會產(chǎn)生較大位移或沉降。為確保鉆機(jī)在軟土地區(qū)正常操作,需鋪墊枕木。樁位放樣施工需遵循以下標(biāo)準(zhǔn):施工前應(yīng)確定樁位中心線、樁位,并使用全站儀進(jìn)行核準(zhǔn);為方便核準(zhǔn)樁位,要在每根樁上進(jìn)行標(biāo)注;核準(zhǔn)時,應(yīng)對全站儀掃描出的數(shù)據(jù)與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對;核對后,執(zhí)行樁位放樣操作。在護(hù)筒埋設(shè)前需核對誤差值,樁位距離中線產(chǎn)生的偏差需符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),具體結(jié)構(gòu)尺寸如圖1所示。

        3.2 埋設(shè)護(hù)筒

        埋設(shè)護(hù)筒的目的在于即使在土層較厚的施工層也能準(zhǔn)確地進(jìn)行鉆孔灌注施工。本工程選用的鋼護(hù)筒厚度為1cm,在埋設(shè)時用振動沉拔錘錘至標(biāo)準(zhǔn)距離。在刃腳處進(jìn)行加固處理,其鋼板厚度需達(dá)到1cm,具體埋設(shè)如圖2所示。

        圖1 護(hù)筒護(hù)樁尺寸

        圖2 護(hù)筒埋設(shè)

        3.3 泥漿制備

        泥漿不僅可增加護(hù)壁穩(wěn)定性,還能起到冷卻鉆頭的作用,使施工過程順利進(jìn)行,但泥漿質(zhì)量會受到地質(zhì)條件和氣候因素的影響。為了盡量降低泥漿受到的影響,一般造漿護(hù)壁會使用更優(yōu)質(zhì)的黏土,并且在打孔過程中,隨時對泥漿質(zhì)量進(jìn)行檢測,根據(jù)具體位置泥漿指標(biāo)的含量來確定黏土的投放數(shù)量。當(dāng)鉆孔施工的較軟巖層時,為避免出現(xiàn)塌落情況,需提高泥漿比重和黏度,并且孔內(nèi)水頭的高度需比地下水位高1~1.5m。

        3.4 成孔

        為避免串孔,在鉆孔時需控制好兩孔間距。當(dāng)鉆孔深入到孔內(nèi)后,保持鉆頭與孔底的距離在5~8cm,打開泥漿泵進(jìn)行循環(huán)沖洗,時間為3~5min。待上述操作完成后,鉆機(jī)可正常工作。鉆頭緩慢下沉,待其到達(dá)護(hù)筒底部1m位置時,增加鉆機(jī)的轉(zhuǎn)速和壓力,使之鉆進(jìn)成孔。在鉆機(jī)工作過程中,若無特殊情況,鉆頭不可被隨機(jī)提起。若因?qū)嶋H需要,鉆桿需加長處理,要在關(guān)閉鉆機(jī)之后,再將其向上抬升,并將抬升距離控制在8~10cm。在這一過程中,漿液需處于循環(huán)清洗狀態(tài),并將時間控制在60~120s,待殘渣排凈后,再進(jìn)行鉆桿加接。

        3.5 清孔與鉆孔質(zhì)量檢測

        成孔之后還需保持10轉(zhuǎn)/min的速度空轉(zhuǎn),之后再將鉆桿提起。待成孔檢測后,根據(jù)水下混凝土的標(biāo)準(zhǔn)及時檢測泥漿的指標(biāo)性能。清孔處理是控制鉆孔灌注樁質(zhì)量的重要措施,一般會使用抽漿法。測量孔深一般使用繩測法,測量孔的直徑長度時需用專業(yè)的探孔器進(jìn)行探測。本工程選擇拔塞法進(jìn)行灌注施工,封好漏斗底口處的塞子,待裝滿混凝土后,拔出塞子,計算出導(dǎo)管的埋深距離,最淺的距離控制在1m處,最深的距離控制在3m處,并在15min內(nèi)完成灌注處理。

        4 結(jié)語

        綜上所述,本文以梧桐苑工程為例,探討了鉆孔灌注樁的施工技術(shù),并詳細(xì)分析了混凝土的配合比設(shè)計及鉆孔灌注樁的具體施工情況。只有科學(xué)的混凝土配合比,再輔以規(guī)范的施工工藝,才能確保鉆孔灌注樁的成樁質(zhì)量。

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