樁基混凝土超澆預(yù)警裝置施工新技術(shù)研究

楊廣磁+王亞斌

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)警裝置適用于多種混凝土工程施工，且具備超澆高度實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，具有廣泛的適應(yīng)性和經(jīng)濟(jì)性。

Abstract： In Shijiazhuang-Jinan passenger dedicated railway project， a pile foundation concrete over-pouring early warning device is developed by using the existing finished round steel or thin-walled steel pipe as the main bar and the board as the bottom tray and the adjustable installation device at the top. This device can be applied to a variety of concrete construction， and can achieve automatic control of over-pouring height， with a wide range of adaptability and economic benefit.

關(guān)鍵詞：超澆預(yù)警裝置；高度控制；實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；超澆

Key words： over-pouring early warning device；height control；realization of automation；over-pouring

中圖分類號(hào)：TU473.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）32-0106-02

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)，起點(diǎn)位于晉州市，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)度共28.3km，其中路基長(zhǎng)度2004.49m，橋梁26.3km，共2座特大橋，橋梁基礎(chǔ)全部采樁承臺(tái)基礎(chǔ)，共計(jì)7028根樁基，工程量較大。

根據(jù)驗(yàn)標(biāo)要求，在鉆孔灌注樁施工階段，為防止樁基質(zhì)量被樁頂浮漿破壞，樁頂混凝土澆筑面高程必須比設(shè)計(jì)值高出0.5～1.0m，確保設(shè)計(jì)高程以下樁基完整；以往是使用測(cè)繩重復(fù)測(cè)定混凝土頂面距離孔口深度來(lái)避免樁基混凝土超澆，這種測(cè)控方法精度低，操作麻煩，重復(fù)測(cè)量中難免出現(xiàn)人為誤操作導(dǎo)致的誤差；為了精準(zhǔn)地測(cè)控樁頂超澆高度，現(xiàn)設(shè)計(jì)制造一種樁基混凝土超澆預(yù)警裝置，通過(guò)它能有效控制樁身質(zhì)量，節(jié)省混凝土原料，這對(duì)工程節(jié)本降耗意義重大。此外，該裝置加工制造步驟簡(jiǎn)單，工藝成本低，能夠循環(huán)使用，并且在使用中操控步驟也比較簡(jiǎn)單，有助于節(jié)省工時(shí)，提高樁基灌注施工進(jìn)度。

2 目的和意義

根據(jù)驗(yàn)收規(guī)范要求，在橋梁混凝土鉆孔灌注樁施工過(guò)程中，為避免樁頂浮漿對(duì)樁基質(zhì)量造成影響，對(duì)灌注樁樁頂頂面澆筑混凝土?xí)r超澆，以確保設(shè)計(jì)高程以下樁身混凝土質(zhì)量和樁身的完整性。

為控制混凝土超澆高度滿足驗(yàn)收規(guī)范要求，水電五局石濟(jì)客專項(xiàng)目在樁基施工過(guò)程中通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)超澆高度控制技術(shù)進(jìn)行分析、研究和總結(jié)，設(shè)計(jì)發(fā)明了超澆預(yù)警裝置為自主創(chuàng)新，尚屬首次。該裝置通過(guò)國(guó)家重點(diǎn)項(xiàng)目試驗(yàn)實(shí)踐驗(yàn)證，我們獲得了寶貴的施工技術(shù)資料，為我局在該關(guān)鍵工序施工中處于行業(yè)領(lǐng)先地位奠定了重要的先進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)，也更有助于提升我局整體的行業(yè)形象與施工水平。隨著以后大范圍的推廣應(yīng)用，對(duì)推動(dòng)整個(gè)行業(yè)生產(chǎn)力的發(fā)展具有不可忽視的作用。

3 工作原理

樁基混凝土超澆預(yù)警裝置由帶水平掛鉤支撐套筒、可調(diào)節(jié)主桿件、底托盤三部分組成；在樁基混凝土灌注前，根據(jù)控制超澆高度位置高程及護(hù)桶頂高程計(jì)算超澆預(yù)警裝置有效長(zhǎng)度，通過(guò)移動(dòng)限位裝置位置調(diào)節(jié)主桿件有效長(zhǎng)度，并將超澆預(yù)警裝置放入孔內(nèi)并在護(hù)筒邊緣固定好，待混凝土液面達(dá)到超澆高度后，托起底托盤并帶動(dòng)主桿件上浮，達(dá)到自動(dòng)預(yù)警的效果。具體工作原理見圖1。

4 施工方案選擇及實(shí)施控制

4.1 施工方案選擇

目前，在橋梁混凝土鉆孔灌注樁施工過(guò)程中，為控制混凝土超澆高度滿足驗(yàn)收規(guī)范要求，都是采用測(cè)繩反復(fù)測(cè)定混凝土頂面距離孔口深度，以確保設(shè)計(jì)高程以下樁基完整性，現(xiàn)結(jié)合石濟(jì)客專項(xiàng)目在前期施工過(guò)程控制中利用傳統(tǒng)測(cè)繩反復(fù)測(cè)定混凝土頂面距離孔口深度存在以下幾個(gè)方面的不足：

①?gòu)囊罁?jù)規(guī)范，采用傳統(tǒng)的方式來(lái)看，測(cè)定鉆孔灌注樁樁頂高程測(cè)繩測(cè)量程序復(fù)雜、麻煩且不準(zhǔn)確，容易造成超澆高度過(guò)高或者過(guò)低；

②從過(guò)程控制來(lái)看，測(cè)量時(shí)需要多次反復(fù)測(cè)定，如工人稍有疏忽將會(huì)造成樁基超澆高度過(guò)高或者過(guò)低；

③從施工效率來(lái)看，測(cè)繩測(cè)量需要花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間，混凝土浪費(fèi)大，導(dǎo)致施工成本增加。

因此，為了提高施工效率、降低成本，綜合考慮最終選擇自行發(fā)明制造樁基混凝土超澆預(yù)警裝置的方案進(jìn)行后期施工。

4.2 超澆預(yù)警裝置結(jié)構(gòu)形式

通過(guò)利用傳統(tǒng)超澆高度控制工藝的操作要點(diǎn)和優(yōu)、缺點(diǎn)，確定了設(shè)計(jì)發(fā)明超澆預(yù)警裝置的目標(biāo)，并根據(jù)理論數(shù)據(jù)進(jìn)行受力分析，初步設(shè)想采用樁基護(hù)桶上的限位鋼套管作為支撐點(diǎn)，利用圓鋼或薄壁鋼管作為主桿件，底托盤采用木板，頂端設(shè)置可調(diào)節(jié)限位裝置調(diào)節(jié)底托盤高程，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，有效的達(dá)到了自動(dòng)預(yù)警的效果，滿足了設(shè)想要求，并在施工實(shí)踐中再次改進(jìn)創(chuàng)新，具體結(jié)構(gòu)形式見圖2。

4.3 確定超澆預(yù)警裝置參數(shù)

通過(guò)有效控制超澆裝置自身重量，其自重范圍既要保證澆筑時(shí)泥漿上涌過(guò)程中主桿件不上浮，又要保證混凝土液面達(dá)到預(yù)定高程時(shí)能浮起主桿件。

超澆裝置自重應(yīng)根據(jù)不同施工條件現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定，對(duì)于桿件要求長(zhǎng)度較大的可采用薄壁鋼管或其他較輕桿件替代主桿件；根據(jù)技術(shù)人員利用理論數(shù)據(jù)驗(yàn)算及現(xiàn)場(chǎng)多次試驗(yàn)對(duì)該設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，最終確定超澆預(yù)警重量m=1.65kg，底托盤采用直徑d=22cm的圓形木板；由于本裝置支撐套筒利用護(hù)桶邊的弧度，通過(guò)小鋼板卡扣在護(hù)桶壁上固定，施工過(guò)程中應(yīng)注意防止脫落。對(duì)于直徑較大的護(hù)桶，可通過(guò)適當(dāng)增加小鋼板水平長(zhǎng)度或減小兩個(gè)小鋼板間距，確?？ń永喂?。

通過(guò)實(shí)踐得出在不同施工條件下超澆預(yù)警裝置按照m與d的比值進(jìn)行制作即可保證預(yù)警效果，另外主桿件材質(zhì)應(yīng)具有足夠強(qiáng)度，避免上浮過(guò)程產(chǎn)生彎曲，影響報(bào)警效果。

4.4 超澆預(yù)警裝置過(guò)程實(shí)踐

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)要求樁頂標(biāo)高，混凝土灌注施工即可停止。

5 結(jié)語(yǔ)

“樁基混凝土超澆預(yù)警裝置施工新技術(shù)”在石濟(jì)客專項(xiàng)目橋梁混凝土鉆孔灌注樁施工中得到應(yīng)用，目前已全部施工完成，達(dá)到了經(jīng)濟(jì)、安全、高效、快捷的效果，得到了業(yè)主方、設(shè)計(jì)和監(jiān)理單位的一致好評(píng)，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，進(jìn)而在行業(yè)內(nèi)進(jìn)行推廣、實(shí)施。

參考文獻(xiàn)：

[1]段景朝，郭中德，王亞斌.樁基混凝土超澆預(yù)警裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].四川水力發(fā)電，2016（03）：59-60，88.

[2]林志偉.建筑施工中混凝土澆筑工藝探析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（16）：246.

[3]宋先恒.淺談混凝土的澆筑與振搗[J].價(jià)值工程，2010（17）：82.endprint