衝、鑽孔樁施工墊層與結構墊層一體施工方法
2023-11-09 06:12:12
專利名稱：衝、鑽孔樁施工墊層與結構墊層一體施工方法
技術領域：
發本明涉及一種建築工程衝、鑽孔樁施工墊層和結構墊層為一體的快速施工方法。
背景技術：
衝、鑽孔樁的施工操作面是否施工砼墊層往往視工地施工情況、操作環境和相關方要求而定。有的做，有的根本就不施工砼墊層。隨著文明施工標準的提高，水位高的地區或雨季等因素影響基坑內施工操作面時，一般會對操作面進行砼硬化，也就是我們所說的樁的施工墊層。衝、鑽孔樁的施工與樁上部結構施工的順序一般是前者施工完成或基本上完成後，後者才正式介入。而衝、鑽孔樁用水下砼盡心澆灌，為了保證砼質量，樁頭一般砼會向上多澆不低於50CM砼，上面反壓的泥漿高度越高砼質量越好。再說樁施工操作面砼墊層平整度、標高精確度等均不被嚴格要求。車輛、機械設備運行時部分面層會被擠壞、壓碎。所以此操作砼面層一般在結構墊層之上，施工結構墊層時會挖除上面的土方和樁砼施工墊層，然後再施工結構砼墊層。現實情況中，樁的施工隊伍自己施工砼操作面層，結構墊層由結構施工隊伍來施工。這種施工順序和施工做法存在兩大弊端，一是樁的砼操作面層僅用於樁的施工，之後挖除不僅製造了新的建築垃圾，而且浪費社會資源。二是這種施工方法把現今我們技術可一次成型的面層，因專業施工等原因分成兩次來施工，於基坑內快速施工不利。
針對這一問題，並且結合如今基坑面積越來越大，越來越深，施工難度越來越大，工期也越來越長的現實情況。在追求效率、倡導創新型、節約型、環保型社會的今天，如果能有效實現衝、鑽孔樁的施工操作砼面層和結構砼墊層合為一體的施工，這不僅能夠節約工時還能夠節省資金。這又使基坑內快速施工向前進了一步。
發明內容
本發明的目的就是提供一種衝、鑽孔樁施工墊層與結構墊層一體施工方法，其要解決的技術問題是水下砼的密實質量。
本發明的衝、鑽孔樁施工墊層與結構墊層一體施工方法，在基坑土方施工到結構砼墊層設定標高、有一定的操作面時，在該範圍內進行樁和/或地梁和/或核心筒的定位；清除、平整好餘土後進行該範圍內的結構墊層施工；結構墊層達到預定強度後可經該範圍內進行樁的施工；在樁施工後、地梁承臺施工時修補、清理、清潔砼墊層面使之滿足結構砼墊層使用要求。
本發明所述的衝、鑽孔樁施工墊層與結構墊層一體施工方法，在樁或地下連續牆施工過程中進行水下砼澆灌時或澆灌結束時正常操作拔出導管過程中輔助振動導管，使導管附近水下砼更加密實。
本發明所述的衝、鑽孔樁施工墊層與結構墊層一體施工方法，已振動過導管在最後一節將拔管前插入振動棒到位，振動密實可振動範圍內的水下砼。
本發明所述的衝、鑽孔樁施工墊層與結構墊層一體施工方法，在樁砼澆注過程中，通過提高泥漿高度使該樁的水下砼密實。
本發明所述的衝、鑽孔樁施工墊層與結構墊層一體施工方法，在樁砼澆注過程中，通過砼導管傳遞振動能和振動棒直接振動使該樁的水下砼密實。
本發明所述的衝、鑽孔樁施工墊層與結構墊層一體施工方法，對樁位、地梁溝、核心筒等位可不施工砼墊層。
本發明通過解決水下砼密實質量問題從而改變基坑內衝、鑽孔樁施工時操作面的傳統做法，使之與結構砼墊層一體化施工、從而減少砼使用量和新生砼垃圾，並且為實現基坑快速施工解決了節省一個施工環節的施工方法。
具體實施例方式
本發明通過以下技術方案來實現1、在水下砼澆築時通過合理提高砼的流動性，嚴控最上部分砼澆築時導管的反覆抽插次數和拔管速度；在對樁砼(尤其樁頂端砼)的密實不自信時採用振動的手段或提高泥漿高度的方法來輔助砼的密實。
2、在施工技術對水下砼質量有保證的前提下，挖基坑內土方時挖到結構砼墊層下，使樁施工砼操作面和結構墊層合二為一。
技術方案的實施依據及實施手段1、水下砼施工的問題和施工方式現在水下施工樁砼存在的問題是，小樁樁身相對較重，大樁擴大頭邊夾泥較多。樁下部質量好於上部，這與樁承力需要是相反的。
當進行水下樁砼施工時，上砼入口與下砼頂面落差越大則澆灌砼時衝能也越大。如果簡化，不計算砼自身的粘滯影響、砼與砼導管間的磨擦力等不利影響，假設單位砼的可轉換勢能全部轉換為砼衝能。單位砼可轉換勢能簡化計算應為(砼比重—泥漿比重)*砼落差*重力常數。二者比重之差一般變化不大，而落差因不同樁深度不同而不同，同樁因砼澆灌時上砼入口與下砼頂面的落差變化而不同。因而影響砼澆灌的可轉換勢能主要取決於其砼的落差，也可以說砼衝能的大小也取決於砼澆灌時的落差。
2、澆灌砼衝能大小和變化對水下砼澆灌質量的影響(1)、對擴大頭砼的影響由於砼向下傾倒時會反彈，如果擴大頭為強風化以上持力層時，由於泥漿浸泡，砼衝瀉初始下來時會衝擠排樁底泥漿的同時會衝擠出其下部巖土物質。無論樁大小，其擴大頭大小，用同樣的水下砼施工設備單位時間內砼在樁底澆灌體量大體相同。如果樁擴大頭小，所需砼方量少，同於擴底小而水下砼在同等衝能下把衝擠掉的巖土(或泥碴)衝離導管口且可能把它們反到底部砼之上。如果樁擴大頭太大，水下砼衝能有可能不能把泥碴全部或大部反到底部砼之上，澆灌上升速度相對較慢，對大樁底的衝擊影響越大相對越弱，加上砼本身有塌落度控制，外加泥漿、泥碴的制約和擴大頭頂小而底大，水下砼導管一般居中，這樣可能由於擴大頭邊砼上升速度小於其中上升速度，造成中部的砼先於邊達到擴大頭頂。從而封住擴大頭邊的泥漿或泥喳。與豎向相交的擴大角越小，所被封堵的泥漿或泥碴可能性和量會越少，反之則越大。
綜上所述同樣的衝能、砼及其水下砼施工設備，樁擴大頭越小，越容易把泥碴等擠排出來，使其擴大頭砼質量越有保證，反之則反。同理，衝能越大，能使樁底擴大頭水下砼質量有保證的擴底直徑越大，反之則反。
(2)、衝能對樁身上部水下砼的影響樁水下砼施工時，樁下端砼施工速度快，樁中稍慢，樁上端則較慢。如果上端的空樁較短，上部砼要灌入反上來是相當慢的。此段為了灌入砼，需反覆提升和放下導管和料鬥，人為增大砼的落差使衝能增大，如此往復實現樁上部砼的澆灌。該部位砼施工的難度是由於要注意水下砼的密實-靠導管上下往復抽插，二要靠砼上面的壓力壓實而造成的。而有效形成樁砼上面的壓力一般來自多澆注50Cm左右的砼和此段砼上面形成的泥漿。該段砼上面的泥漿能提供的壓力與泥漿深度有關係。
一般情況下衝能、壓強越大，形成的水下砼越密實，反之則反。
3、水下砼導管對樁的負面影響樁的水下砼導管由一節節的鋼管經法蘭和螺栓相連，上接料鬥，下連出口導管。導管對樁砼的負面影響主要緣自下瀉砼時導管上下往復，由於砼中水泥砂漿較輕，粘性相對較大，導管向上其外壁會粘曳砼中砂漿向上運動，導管向下時同樣有向下的影響，但砂漿在砼中偏輕，易流動，有向上的浮力，假設導管外壁對上下往復運動時對其砼中砂漿的影響基本相同，由於浮力的作用，其中砂漿也會被帶上去的多而帶下來的少。所以導管上下一次帶出一部份砂漿，上下次數越多則帶出的越多。而連接導管的法蘭在導管上運動時同動，這對砼的負面影響更大。無論是導管壁還是其法蘭向上運動時均會產生負壓，抽出空隙來。導管壁向上拉空時，填空的砼會從導管內和壁外側填入，且導管壁水平截面積不大，能拉空的單位體積也不太大，負面影響相對小些。而導管法蘭水平截面積大於導管壁，產生負壓、拉空空隙體積也有區別。導管壁是其向上運動高度範圍內拉出的導管壁體積，法蘭產生的是其向上運動高度範圍內法蘭外截面提升樁中砼而產生的。法蘭向上時能填充其產生的空隙只有其外側的砼，而能迅速填充此空隙的則是此處砼中的水泥砂漿，而這又為下次法蘭提升時多帶出水泥砂漿提供了物質條件。
不同樁徑導管對樁砼的負面影響是不同的，導管抽升所產生的負壓和空隙相同，為填充空隙不同截面的樁其側砼下沉尺寸是不同的。假如大小樁載面面積為10∶1，大樁側砼需下沉1Cm來填充導管抽升所產生的空隙，理論講小樁砼則需10Cm來填充，側砼下沉移動1Cm對砼負面影響不會太大，而10Cm很可能使砼分化，水泥砂漿下沉移動得多，而骨料下沉移動得少。這種比方比較誇張，但道理基本上如此。
樁上部砼施工時砼的相對落差越少，可轉換的衝能也越少，為此必須上下往復提放導管，導管上下提放次數少了砼可能無法澆灌到位，如果次數太多，水泥砂漿又被提抽上來得太多，所以砼導管在樁頂部施工是兩難的。導管抽插少了砼不到位，不夠密實，多了又把砼中的水泥砂漿過多抽出來了。導管上下往複次數多後多抽提出了的砂漿，最後撥如果處理不好導管附近砼容易產生蜂窩、疏鬆泡等不密實現象。如果故意提高砼料中高度製造落差快速澆灌則上面反壓力越小出現此類問題的可能性越大，且越嚴重。
根據上面的分析和結論我們可以這樣理解1、樁與結構施工是嚴格分開的，樁要確保其砼的施工質量，為此樁頂砼需足夠的衝能和壓強，而能合理有效、經濟提供這二條件就是使樁操作面離其砼面有適當的高差。2、此高差越大，水下砼越來保證，相關單位均不願冒險使樁施工操作面和結構砼墊層二為一。
技術方案的實施方式一般通過改進設備，提高操作手的水下砼的澆灌技術水平，在砼質量有保證的前提下加大砼施工時的流動性，從而保證樁芯、樁頭砼質量。
這種方法在結構核心筒是無問題，樁上泥漿較深。有的設計的承臺較厚，這也基本能保證。有的承臺較小較淺，這有一定的難度，可在樁頂多澆灌砼超過50Cm以上，如果樁頭鑿出來還不太密實，可加深鑿樁頭砼直到密實部位，這種量不會太大，綜合算起來也會利大於害。
採用加強手段，樁水下砼密實一是靠砼衝能，二是靠樁頂附加壓強。加大衝能較容易解決，把料鬥儘量提高即可(可多種方法解決)，但這並不能增加樁頂砼的附加壓力。為此可用砂包、提升護筒或用其它模等提高樁水下砼施工時泥漿高度，使之高出操作面。提高泥漿50Cm則增加過500Kg/m2壓強；提高泥漿1m則增加過1T/m2壓強。至於該提升多少，可根據不同樁的各自情況定。
這種方法可找回因降低操作面標高差，造成砼落差、附加壓強減少的部分，甚至可以超出。
採用輔助手段，通過振動解決水下砼密實問題從而解決樁(或地下連續牆)砼問題。對水下砼振動能力可通如下手段提供通過導管內和導管外進行有效振動。通過導管內是指在最後一節在砼中的導管放入振動源，深度有限可插入振動棒，過深可放入振動器深入水下砼內進行振動(這已使用過了)。另就是通過振動水下砼澆灌料鬥或其下的導管，從而提供振動能力的方法。通過振動，可增加砼的流動性，可減少或處理好導管抽、撥管產生的蜂窩或空隙。這是比較有效、可靠處理水下砼施工缺陷的手段。
這些手段、方法可以單獨用，也可視情況進行組合使用，目的就是解決水下砼的施工缺陷，為樁結構砼墊層合二為一提供有力的技術保障。
操作面砼和結構墊層砼合二為一的施工方法通過解決樁芯砼密實度和質量問題，解決了此法的先決前提問題。下面談談如何使兩層砼合二為一。
基坑土方挖到結構墊層土方上設定標高(如20Cm左右)，根據土方施工合同施工。如果挖平土方完全由土方隊施工則由土方隊根據自身施工控制水平挖平掉墊層上土方(儘量少超挖)，通過墊層底土方標高測量，合法確認，開始施工此區段結構砼墊層。如果此層土方需由樁等施工隊來施工則由樁等施工方組織挖平此層土方，合格後施工砼墊層。如此重複，直到結構砼墊層施工完畢。
具備樁的施工條件後開始進行樁位放線，合法確認後進行樁的施工，根據樁位進行衝、鑽孔施工。澆灌砼前和砼施工時產生的泥漿排入泥漿池。如何使泥漿入池呢？抽泥漿清樁孔時可管排泥漿入池，也可過泥漿溝入池。衝排泥漿清樁孔時一般通過泥漿溝入池，泥漿溝可鑿砼結構砼墊層和挖其下土成溝，也可用砂袋砌攔成溝，也可合二法成泥漿溝，視情況通變處理。泥漿溝裡超過墊層面的部分和汙染物要及時處理好。除砼墊層外與傳統施工基本相同。
充分利用現代測量技術和機械的優勢，突破傳統使樁操作砼面層和結構砼墊層合二為一的施工方法。
本發明在具體實施時要編制好土方、通道、泥漿通道、泥漿池、結構砼墊層等的施工方案，嚴密編制測量方案。
在基坑土方施工到結構砼墊層上設定標高，有一定的操作面時，可用全站儀測量出操作面的座標範圍，選出範圍內的樁進行定位，放出樁位點，根據樁位間的關係，可估測出地梁和底板的方位。用儀器控制、挖機和人工同時配合，挖平土方至墊層要求標高，底板土方標高要嚴控，地梁土方可適當超挖(不澆砼墊層部分)。根據通道規劃施工砼墊層，墊層原則上宜早不宜遲，儘量使砼墊層(樁施工)使用時強度高些。對樁位、地梁、泥漿溝、泥漿池、核心筒、有的通道等不需要的部位可不澆砼墊層。在適合衝、鑽孔樁施工的條件下進行樁施工。在樁施工後、地梁承臺施工時修補墊層，清理、清潔砼墊層面使之滿足結構砼墊層使用要求。
權利要求
1.一種衝、鑽孔樁施工墊層與結構墊層一體施工方法，其特徵在於，在基坑土方施工到結構砼墊層設定標高、有一定的操作面時，在該範圍內進行樁和/或地梁和/或核心筒的定位；清除、平整好餘土後進行該範圍內的結構墊層施工；結構墊層達到預定強度後可經該範圍內進行樁的施工；在樁施工後、地梁承臺施工時修補、清理、清潔砼墊層面使之滿足結構砼墊層使用要求。
2.如權利要求1所述的衝、鑽孔樁施工墊層與結構墊層一體施工方法，其特徵在於，在樁或地下連續牆施工過程中進行水下砼澆灌時或澆灌結束時正常操作拔出導管過程中輔助振動導管，使導管附近水下砼更加密實。
3.如權利要求2所述的衝、鑽孔樁施工墊層與結構墊層一體施工方法，其特徵在於，已振動過導管在最後一節將拔管前插入振動棒到位，振動密實可振動範圍內的水下砼。
4.如權利要求1所述的衝、鑽孔樁施工墊層與結構墊層一體施工方法，其特徵在於，在樁砼澆注過程中，通過提高泥漿高度使該樁的水下砼密實。
5.如權利要求1所述的衝、鑽孔樁施工墊層與結構墊層一體施工方法，其特徵在於，在樁砼澆注過程中，通過砼導管傳遞振動能和振動棒直接振動使該樁的水下砼密實。
6.如權利要求1所述的衝、鑽孔樁施工墊層與結構墊層一體施工方法，其特徵在於，對樁位、地梁溝、核心筒等位可不施工砼墊層。
全文摘要
本發明公開了一種衝、鑽孔樁施工墊層與結構墊層一體的施工方法，通過在水下砼澆築時通過合理提高砼的流動性，嚴控最上部分砼澆築時導管的反覆抽插次數和拔管速度，採用振動的手段或提高泥漿高度的方法對樁砼尤其樁頂端砼的進行密實的技術手段作為保證。使樁施工砼操作面和結構墊層合二為一，從而減少材料浪費，提高在基坑內的施工速度。
文檔編號E02D17/00GK1904228SQ20061006192
公開日2007年1月31日 申請日期2006年7月31日 優先權日2006年7月31日
發明者鄭雄 申請人:鄭雄