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论文共鉴

钢筋隔离定向截桩头技术在钻孔灌注桩中的应用

作者:贾星星 惠智平    部门:太凤总监办    发表日期:2018-08-14    浏览次数:589

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摘要:结合太凤金沙国际投注公路王家山特大桥钻孔灌注桩截桩头工程实例,介绍钢筋隔离定向截桩头施工技术。该技术是桩基础灌注前,在桩头区域钢筋上包裹一层泡沫套管,隔离混凝土与钢筋的粘结,截桩头时减少钢筋与混凝土的摩阻力,提高截桩头施工效率、质量的施工技术。

关键词:钢筋隔离;定向截桩头;应用

0.引言

近几年金沙国际投注公路建设已从平原地区迈向相对边远的山区,桥隧比例相对增加。桥梁工程多以钻孔灌注桩作为基础,随着桥梁比例的增加,桩基础的数量也大幅增加,桩基础的施工常常成为项目控制性工程中的重要节点。钻孔灌注桩浇筑混凝土后的破桩头工作,是一项常规工艺,为了避免大型机械设备凿除时对桩体造成破坏,传统均为人工采用风镐、电锤、断裂楔配合环切法完成。破除前先剥除桩头范围内钢筋周边混凝土,然后在桩体设计标高上部凿孔,采用断裂楔利用混凝土抗压强度高抗拉强度低的特性,切断多中心部分混凝土,达到破桩头的效果。但往往因为钢筋与混凝土之间的粘结力强的因素,断裂楔打入后桩心混凝土并未能断开,仍旧需要人工采用风镐等设备凿除,费时费力、噪音大、扬尘多,成本较高,影响桥梁工程整体施工进度。

1.工程概况

太凤金沙国际投注公路TF-01合同段设计里程31.155km,设计桥梁25座,桩基础2038根,其中王家山特大桥设计4.3km,为控制性工程,设计桩基础796根。桩基础的施工直接影响工程的整体进度,而破桩头作为桩基础施工的最后一个环节,按照传统施工工艺,将直接影响桩基础施工进度。为了解决这一难题,项目管理人员多方调研结合项目实际,总结创新,形成钢筋隔离定向截桩头施工技术。

2.技术特点

2.1无需剥离桩头钢筋,施工效率高

桩头钢筋采用套管与混凝土隔离,降低了混凝土对钢筋的握裹力,使混凝土与钢筋的凝结力失效,配合环切法,采用断裂楔切断桩头混凝土后,直接采用挖掘机或吊车整体拔出桩头混凝土,不进行钢筋与混凝土的剥离作业,施工效率大幅提升。

2.2减少凿桩头期间对桩头钢筋的破坏

由于桩头钢筋整体一次性拔出,避免了传统施工中多次弯折桩头钢筋,造成桩头钢筋性能降低的现象,有力的确保了工程质量。

2.3减少凿桩头产生的噪音、粉尘

施工中仅根据设计标高环切桩头混凝土和为断裂楔凿切入口时使用切割机和钻机外,基本不产生噪音和粉尘。

2.4节约人力,减少成本

施工中仅需环切桩头混凝土和为断裂楔凿切入口,截桩头部分混凝土与钢筋粘结力失效,桩头可以一次性整体轻松拔出,避免传统施工中,投入大量人力、破桩头设备,省时省力,节约成本。

2.5安全性高

减少施工中混凝土屑飞溅几率,提高施工安全性。

3.适用范围

该技术适用于桩头钢筋呈垂直状态、不设弯钩,桩头截除范围内不得绑扎箍筋的钻孔灌注桩。

4.材料与设备

1)使用的主要材料为有一定弹性、厚度约35mm的泡沫套管。

2)使用的主要机械设备、机具、工具有:切割机、断裂楔、电锤或风镐、钢凿、铁锤、吊车、挖掘机。

5.工艺原理

钢筋隔离定向截桩头施工技术的原理:桩基础灌注前,在桩头区域钢筋上严密包裹一层具有一定弹性、厚度约35mm的泡沫套管,隔离浇筑混凝土与桩头区域钢筋的粘结,破桩头时减少钢筋与桩头混凝土的摩阻力,采用环切法配合断裂楔,切断桩头需凿除部分,用吊车或挖掘机整体拔起已切断的桩头混凝土,提高桩基础破桩头施工效率、质量的施工方法。

6.施工工艺流程及操作要点

6.1主要工艺流程

钢筋隔离定向断桩头施工工法主要工艺流程:钢筋笼加工制作→桩头钢筋、声测管安装薄膜套管→钢筋笼入孔→浇筑混凝土→桩头基坑开挖→测量放样桩顶设计标高→按设计标高提高3cm环向切割桩头混凝土→凿孔设备沿切割口上打孔→打入断裂楔至桩头混凝土断裂→钢丝绳捆绑→吊车或挖掘机提起桩头部分混凝土→修整桩头表面及钢筋→破桩头施工完成。

6.2操作要点

1)施工前现场技术人员要严格测量桩顶标高,及时向操作人员进行技术交底。

2)环切标高较设计标高提高3cm,断裂楔打孔中心标高较设计标高提高10cm。环切法破除完成的桩头边缘混凝土平齐完整,断裂楔位置提高避免打入时破坏环切面。

3)断裂楔孔需水平凿入或钻入,孔深需达到或超过实际灌注桩基半径,孔位沿桩周均匀布置,孔数量先按4个布置,不能断裂时再按照8个加密。

4)进行环切施工时,注意切入深度,避免损伤钢筋,必要时在确定的环切标高上部凿孔探测混凝土厚度。

5)环切完成后,对应断裂楔孔位,在环切缝内塞入5mm厚钢板,然后打入断裂楔,避免打入断裂楔时破坏桩头边缘混凝土。

6)桩头混凝土断裂后,采挖掘机先初步摇动桩头部分混凝土,然后采用吊车或挖掘机起吊,起吊速度需缓慢均匀,避免造成机械损伤或其他安全事故。

7.常规桩头处理与钢筋隔离桩头处理方法对比

人工风镐破除桩头、液压破碎锤破除桩头、静态破裂剂破除桩头、混凝土液压劈裂机破除桩头的常规桩头处理是将桩头多余的混凝土全部破除或将桩头钢筋笼外围的混凝土破除。施工噪声大、粉尘大、费工费时、钻孔工作量大、调配药液和装药费工时,静态破裂剂膨胀时间长、施工进度慢。

采用钢筋隔离定向截桩头技术是在钻孔桩混凝土浇筑前,将桩头竖向钢筋和声测管与混凝土进行隔离,避免了混凝土直接与钢筋笼主筋握裹。

截桩头时无须将桩上部多余的混凝土全部破除或将桩头钢筋笼外围的混凝土破除,只需将桩头环切并在桩的周围钻少许孔,进行桩头的整体劈裂分离,施工速度快、效率高,安全环保。

8. 传统桩头处理与钢筋隔离桩头处理效果对比

钢筋隔离定向断桩头施工技术,施工进度快,桩头平整度效果好,稳定可靠,相对传统破碎锤破除桩头,节省人工,节约成本,并且对系梁和桩基连接钢筋破坏较低,可以提高施工质量。因此,该技术经济效益显著。

8.1传统桩头处理效果

1)声测管不易查找,相当耗时,效率低下;

2)施工人员由于操作失误经常会造成钢筋弯曲变形,从而降低钢筋性能,使桩基与墩柱之间的连接强度减弱,对桥梁的整体稳定性不利;

3)采用手动方法会对施工人员的健康带来影响,手提气动设备巨大的颤抖会损伤操作人员的手腕和胳膊;

4)产生的噪音和粉尘也形成较大的环境污染。

8.2钢筋隔离桩头处理效果

1)操作方便,配套设备少;

2)减少了设备和人员的投入,极大地提高了桩头破除的效率,降低了施工成本;

3)桩头钢筋采用泡沫套管保护,桩头破除时,可以很容易使桩头混凝土与钢筋分离,使钢筋不受损坏,确保了桩基钢筋质量;

4)施工过程中,没有粉尘和噪音,对周围环境无污染,有利于工人健康,且桩头破除后桩基顶面平顺、美观。

9.效益分析

9.1功效对比

由表1可知,不同桩径的钻孔灌注桩钢筋隔离桩头处理时间均比传统桩头处理时间短的多,且随着桩径的增加,传统桩头处理时间增长较快而钢筋隔离桩头处理时间增长较慢,故桩径越大钢筋隔离桩头处理技术比传统桩头处理技术节约的时间越多,所以钢筋隔离定向截桩头技术更适用于大直径钻孔灌注桩,效果更加明显。

9.2费用对比

由表2可知,虽然钢筋隔离桩头处理增加了一项隔离材料费,但电费和工费大量减少,故不同桩径下钢筋隔离桩头处理总费用比传统桩头处理要少得多,且桩径越大,总费用减少的越多。再次验证钢筋隔离定向截桩头技术在大直径钻孔灌注桩的应用中效果更加明显。

10.结束语

太凤金沙国际投注TF-01合同段均已采用钢筋隔离定向截桩头技术(套管将桩头钢筋与混凝土隔离,配合环切法,利用断裂楔切断桩头混凝土,直接采用吊车整体拔出桩头混凝土)施工,施工效率、质量显著提高,且在20179月陕西省品质工程现场会期间展示,得到多方认可。该项技术具有施工速度快、效率高、质量好、安全环保、施工成本低等特点,确保了施工安全、质量优质、进度高效,取得了良好的经济效益、工期效益和社会效益,具有极高的推广应用价值。

参考文献:

[1]  公路桥涵施工技术规范[S]. 北京: 人民交通出版社,2011

[2]  公路工程质量检验评定标准[S]. 北京: 人民交通出版社,2004

[3]  郑先奇,宋中锋. 钢筋隔离技术在钻孔灌注桩桩头处理上的应用[J]. 施工技术,201544(4) : 81-84

[4]  李小广,钻孔灌注桩桩头整体破除施工方法论述[J]. 应用技术,20124 :142-143

[5]  朱均悦. 套管法破除灌注桩桩头混凝土[J]. 山西建筑,201642(17) : 77-78

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