樁基混凝土超澆預(yù)警裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

段 景 朝，　郭 中 德，　王 亞 斌

(中國(guó)水利水電第五工程局有限公司 第二分局，四川 成都　610225)

樁基混凝土超澆預(yù)警裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

段 景 朝，郭 中 德，王 亞 斌

(中國(guó)水利水電第五工程局有限公司 第二分局，四川 成都610225)

摘要：石濟(jì)客專項(xiàng)目利用現(xiàn)有成品圓鋼或薄壁鋼管作為主桿件，木板作為底托盤，頂端安裝可調(diào)節(jié)限位裝置，發(fā)明、研制出“樁基混凝土超澆預(yù)警裝置”。該預(yù)警裝置制作簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，可實(shí)現(xiàn)樁基混凝土澆筑時(shí)對(duì)頂高程的有效控制。

關(guān)鍵詞：超澆預(yù)警裝置；高度控制；自動(dòng)化；超澆；石濟(jì)客專

1概述

新建石家莊至濟(jì)南鐵路客運(yùn)專線工程SJZ-2標(biāo)段線路位于河北省境內(nèi)，起于晉州市，向東南方向延伸至辛集市，設(shè)置辛集南站，標(biāo)段起始里程為：DK51+213.36～DK79+555.99，正線長(zhǎng)度為28.3 km，其中路基長(zhǎng)度為2 004.49 m，橋梁26.3 km，共設(shè)2座特大橋，橋梁基礎(chǔ)全部為灌注樁，共計(jì)7 028根樁基，工程量較大。

根據(jù)驗(yàn)標(biāo)要求，在鉆孔灌注樁施工過(guò)程中，為避免樁頂浮漿對(duì)樁基質(zhì)量造成影響，樁頂混凝土澆筑面高程應(yīng)高出設(shè)計(jì)樁頂高程0.5～1 m，以確保設(shè)計(jì)高程以下樁基的完整性。傳統(tǒng)控制超澆高度主要采用測(cè)繩反復(fù)測(cè)定混凝土頂面距離孔口的深度，但由于測(cè)繩測(cè)量麻煩、不準(zhǔn)確且需要多次反復(fù)測(cè)定，若工人稍有疏忽將造成樁基超澆高度過(guò)大或過(guò)小；為準(zhǔn)確控制樁頂超澆高度,我們?cè)O(shè)計(jì)制造出一種樁基混凝土超澆預(yù)警裝置，有效地保證了樁身混凝土施工質(zhì)量，同時(shí)避免了混凝土不必要的浪費(fèi)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。另外，該裝置由于制作加工簡(jiǎn)單且可循環(huán)利用，制作成本低，應(yīng)用過(guò)程操作簡(jiǎn)便，給現(xiàn)場(chǎng)施工人員帶來(lái)了很大的便利，可大大加快樁基灌注施工進(jìn)度。

2預(yù)警裝置的結(jié)構(gòu)與原理

2.1超澆預(yù)警裝置的結(jié)構(gòu)

混凝土灌注樁超澆預(yù)警裝置由掛鉤、筒壁帶有螺栓的套筒、主桿件、底盤四部分組成。掛鉤由鋼板和φ8鋼筋焊接而成，套筒為直徑30 mm、長(zhǎng)200 mm的鋼管，主桿件由φ8鋼筋和圓形木質(zhì)托盤螺栓連接而成(圖1、2)。

掛鉤焊接在套筒上，套筒位于主桿件的上下兩個(gè)圓形托盤之間，主桿件與托盤的連接通過(guò)螺母固定。主桿件為φ8螺紋鋼筋，位于主桿件上端的螺母可以在螺紋上移動(dòng)用以控制主桿件伸出套筒的長(zhǎng)度，以便適應(yīng)不同設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高的樁基。

圖1　超澆預(yù)警裝置使用示意圖

2.2超澆預(yù)警裝置的設(shè)計(jì)原理

超澆預(yù)警裝置放置在鉆孔樁內(nèi)時(shí)，在混凝土灌注過(guò)程中只要確保當(dāng)混凝土面上升到規(guī)定的樁頂標(biāo)高位置時(shí)，樁頂?shù)母{以及初灌混凝土等混合物會(huì)托住超澆預(yù)警裝置底盤上浮，在孔口直觀地看出裝置主桿件整體上浮，表明混凝土已經(jīng)到達(dá)要求樁頂?shù)臉?biāo)高，混凝土灌注施工即可停止。超澆預(yù)警裝置過(guò)重，將會(huì)導(dǎo)致預(yù)警失效出現(xiàn)不上浮現(xiàn)象，過(guò)輕將會(huì)導(dǎo)致裝置即刻上浮，不能達(dá)到預(yù)警效果，具體的超澆預(yù)警裝置工作原理見(jiàn)圖3。

圖2　超澆預(yù)警裝置結(jié)構(gòu)示意圖

圖3　超澆預(yù)警裝置工作原理簡(jiǎn)圖

超澆預(yù)警裝置總質(zhì)量的確定是其關(guān)鍵。超澆預(yù)警裝置的總質(zhì)量與孔內(nèi)泥漿和初灌混凝土等混合物的比重、混凝土上涌速度、鉆孔樁孔徑、預(yù)警裝置底托盤面積都有直接的關(guān)系。確定其總質(zhì)量的理論設(shè)計(jì)為：超澆預(yù)警裝置主要由鋼筋和圓形木板組合而成，只要保證裝置主桿件在泥漿中不上浮，但浸在混凝土中會(huì)上浮就能達(dá)到預(yù)警的目的。

超澆預(yù)警裝置底托盤形狀和面積的確定亦是其關(guān)鍵。超澆預(yù)警裝置底托盤面積和形狀的確定主要考慮導(dǎo)管外邊緣與鋼筋籠之間空隙的大小和孔內(nèi)泥漿與初灌混凝土混合物的比重。經(jīng)過(guò)多次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和修改，將超澆預(yù)警裝置底托盤設(shè)置成圓形，其不僅能滿足裝置受力需求，還能方便現(xiàn)場(chǎng)人員的施工。該標(biāo)段根據(jù)鋼筋籠與導(dǎo)管的間距，將主桿件底托盤設(shè)置為直徑為220 mm的圓形底托盤，其厚度為20 mm，主桿件φ8圓鋼長(zhǎng)度為2 m，主桿件上端托盤直徑為35 mm。

3超澆預(yù)警裝置的應(yīng)用

3.1灌注樁施工工藝流程

樁基混凝土施工工藝流程見(jiàn)圖4。

圖4　樁基混凝土施工工藝流程圖

3.2超澆預(yù)警裝置的應(yīng)用

根據(jù)樁頂設(shè)計(jì)高程和護(hù)筒頂部高程調(diào)節(jié)主桿件頂端螺栓位置、確定深入鉆孔樁內(nèi)主桿件的長(zhǎng)度，當(dāng)樁基混凝土即將澆筑完畢時(shí)把超澆預(yù)警裝置放入導(dǎo)管與鋼筋籠之間，利用套管上的掛鉤固定到護(hù)筒上，當(dāng)混凝土澆至預(yù)定標(biāo)高時(shí)主桿件會(huì)出現(xiàn)上浮移動(dòng)的現(xiàn)象說(shuō)明其已經(jīng)達(dá)到混凝土澆筑預(yù)定樁頂標(biāo)高。

(1)在樁基灌注前，根據(jù)混凝土預(yù)澆筑高度計(jì)算主桿件有效長(zhǎng)度，通過(guò)調(diào)節(jié)主桿件頂部調(diào)節(jié)螺栓調(diào)節(jié)主桿件的有效長(zhǎng)度，安放時(shí)，將支撐套筒水平掛鉤與護(hù)桶邊緣固定；

(2)在混凝土灌注過(guò)程中，當(dāng)混凝土面上升到預(yù)定的標(biāo)高位置時(shí)，將托起超澆預(yù)警裝置底盤帶動(dòng)超澆預(yù)警裝置上浮，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)澆筑工人發(fā)現(xiàn)超澆預(yù)警裝置上浮且停止灌注后不再下沉?xí)r，表明混凝土已經(jīng)到達(dá)所要求的樁頂標(biāo)高，混凝土灌注施工即可停止。

4超澆預(yù)警裝置施工注意事項(xiàng)

(1)超澆預(yù)警裝置制作過(guò)程中，因現(xiàn)場(chǎng)情況而異，需根據(jù)樁基直徑、鋼筋籠直徑確定主桿件長(zhǎng)度、下托盤面積以及固定掛鉤的長(zhǎng)度。

(2)嚴(yán)格控制混凝土灌注速度，防止因灌注速度過(guò)快而導(dǎo)致預(yù)警效果不真實(shí)。

(3)嚴(yán)格控制主桿件鋼筋與木質(zhì)托盤的比重，否則易造成主桿件太輕或太重而達(dá)不到預(yù)警效果。

5結(jié)語(yǔ)

樁基混凝土超澆預(yù)警裝置在石濟(jì)客專2標(biāo)段得到全面應(yīng)用，標(biāo)段全線共設(shè)7 028根樁基，樁基在灌注過(guò)程中全部使用超澆預(yù)警裝置，與原有測(cè)繩法工藝相比，節(jié)約混凝土約9 654 m3，節(jié)約成本約289.62萬(wàn)元，達(dá)到了經(jīng)濟(jì)、安全、高效、快捷的效果，受到了業(yè)主方、設(shè)計(jì)和監(jiān)理單位的一致好評(píng)。該超澆預(yù)警裝置制作簡(jiǎn)單、成本低、使用方便，在行業(yè)內(nèi)具有推廣應(yīng)用價(jià)值。

收稿日期:2016-04-06

中圖分類號(hào):TV553;TV554;TV52

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

文章編號(hào):1001-2184(2016)03-0059-02

作者簡(jiǎn)介:

段景朝(1982-)，男，河南陜縣人，項(xiàng)目部總工程師，工程師，從事水利、市政、鐵路等工程施工技術(shù)工作；

郭中德(1986-)男，河南范縣人，項(xiàng)目工程管理部副主任，助理工程師，學(xué)士，從事市政、鐵路等施工技術(shù)與管理工作；

王亞斌(1993-)，男，甘肅天水人，技術(shù)員，從事鐵路工程施工技術(shù)與管理工作.

(責(zé)任編輯：李燕輝)