樁基混凝土超澆預(yù)警裝置的設(shè)計與應(yīng)用

段 景 朝，　郭 中 德，　王 亞 斌

(中國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)計與應(yīng)用

段 景 朝，郭 中 德，王 亞 斌

(中國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)警裝置制作簡單，經(jīng)濟(jì)實用，可實現(xiàn)樁基混凝土澆筑時對頂高程的有效控制。

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

1概述

新建石家莊至濟(jì)南鐵路客運專線工程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，正線長度為28.3 km，其中路基長度為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7 028根樁基，工程量較大。

根據(jù)驗標(biāo)要求，在鉆孔灌注樁施工過程中，為避免樁頂浮漿對樁基質(zhì)量造成影響，樁頂混凝土澆筑面高程應(yīng)高出設(shè)計樁頂高程0.5～1 m，以確保設(shè)計高程以下樁基的完整性。傳統(tǒng)控制超澆高度主要采用測繩反復(fù)測定混凝土頂面距離孔口的深度，但由于測繩測量麻煩、不準(zhǔn)確且需要多次反復(fù)測定，若工人稍有疏忽將造成樁基超澆高度過大或過小；為準(zhǔn)確控制樁頂超澆高度,我們設(shè)計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，同時避免了混凝土不必要的浪費，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。另外，該裝置由于制作加工簡單且可循環(huán)利用，制作成本低，應(yīng)用過程操作簡便，給現(xiàn)場施工人員帶來了很大的便利，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圓形托盤之間，主桿件與托盤的連接通過螺母固定。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用以控制主桿件伸出套筒的長度，以便適應(yīng)不同設(shè)計樁頂標(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)計原理

超澆預(yù)警裝置放置在鉆孔樁內(nèi)時，在混凝土灌注過程中只要確保當(dāng)混凝土面上升到規(guī)定的樁頂標(biāo)高位置時，樁頂?shù)母{以及初灌混凝土等混合物會托住超澆預(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)警裝置過重，將會導(dǎo)致預(yù)警失效出現(xiàn)不上浮現(xiàn)象，過輕將會導(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)過多次現(xiàn)場試驗和修改，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)主桿件的長度，當(dāng)樁基混凝土即將澆筑完畢時把超澆預(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)高時主桿件會出現(xiàn)上浮移動的現(xiàn)象說明其已經(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)澆筑高度計算主桿件有效長度，通過調(diào)節(jié)主桿件頂部調(diào)節(jié)螺栓調(diào)節(jié)主桿件的有效長度，安放時，將支撐套筒水平掛鉤與護(hù)桶邊緣固定；

(2)在混凝土灌注過程中，當(dāng)混凝土面上升到預(yù)定的標(biāo)高位置時，將托起超澆預(yù)警裝置底盤帶動超澆預(yù)警裝置上浮，當(dāng)現(xiàn)場澆筑工人發(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

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

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

(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

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，樁基在灌注過程中全部使用超澆預(yù)警裝置，與原有測繩法工藝相比，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)計和監(jiān)理單位的一致好評。該超澆預(yù)警裝置制作簡單、成本低、使用方便，在行業(yè)內(nèi)具有推廣應(yīng)用價值。

收稿日期:2016-04-06

中圖分類號:TV553;TV554;TV52

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B

文章編號:1001-2184(2016)03-0059-02

作者簡介:

段景朝(1982-)，男，河南陜縣人，項目部總工程師，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)