桩基础工程施工技术探讨

Science &Technology Vision 科技视界1桩基础工程施工技术简介1.1预制桩基础施工技术简介预制桩沉桩方法可分为锤击沉桩法、静力压桩法、振动法等,其中锤击沉桩法、静力压桩法应用较为普遍,锤击沉桩法适用于一般粘性土及杂填土、淤泥和淤泥质土、粉土、稍密砂土、非自重湿陷性黄土等土层,正常打桩时宜采用“重锤低击,低锤重打”的方式,要控制好锤击数,避免桩身产生疲劳破坏;静力压桩法适用于软土、填土及一般粘性土层,但不宜用于地下有较多孤石、障碍物的情况,静力压桩包括锚杆静压桩及其他各种非冲击沉桩,压同一节桩时应连续进行,压力达到
规定值方可停止;振动沉桩法适用于可塑性土及中细砂等土层,采用振动法沉桩的情况较少,钢桩偶有使用。

预制桩常用的接桩方式主要有焊接、法兰螺栓连接、硫磺胶泥铆接。

焊接时钢材宜用低碳钢,接桩处间隙用铁片填实对称施焊,焊缝应连续饱满,焊缝宽度、厚度应符合设计要求,焊温冷却大于1min 后方可施压,重要工程应做10%的焊缝探伤检验;法兰螺栓连接主要用于混凝土管桩,接桩速度快但制作法兰用钢量大。

法兰接头的连接面要平服,有误差时可以用沥青纸或石棉板垫平,然后用低碳钢螺栓连接,对称拧紧并焊牢,涂装防锈漆后方可继续沉桩;硫磺胶泥铆接时硫磺胶泥的温度控制在140-150摄氏度,必须在2分钟内浇筑完成,至少停留7分钟方可继续沉桩,由于硫磺胶泥污染空气,目前已较少使用。

1.2灌注桩基础施工技术简介灌注桩按成孔方法分为钻孔灌注桩、沉管灌注桩、人工挖孔灌注桩、挖(钻)孔扩底灌注桩等。

钻孔灌注桩开钻前,应对机具设备进行检查确保钻孔过程中运转正常。

最初钻进时要控制好进尺速度及钻压,采用“低压慢进”措施,定位精准后再以正常速度钻进,钻孔过程中要时常检查钻杆垂直摇摆程度、钻头的磨损情况,钻孔作业必须连续进行不得中断,因故必须停钻时孔口必须加盖防护,并且必须把钻头提出孔道以防埋钻。

钻孔灌注桩按成孔工艺可分为泥浆护壁成孔灌注桩和干作业成孔灌注桩,泥浆护壁成孔灌注桩泥浆的作用是护壁、携砂排土、切土润滑、冷却钻头,以护壁为主。

施工中要进行两次清孔,在钻孔深度达到设计要求时,对孔深、孔径、孔的垂直度等进行检查,符合要求后进行第一次清孔,安放好钢筋笼及导管后进行第二次清孔。

泥浆护壁成孔灌注桩按成孔机械的不同进一步分为冲抓成孔灌注桩、冲击成孔灌注桩、回转钻成孔灌注桩、潜水钻成孔灌注桩等;干作业成孔灌注桩按成孔机械的不同进一步分为螺旋钻成孔灌注桩、钻孔扩底成孔灌注桩、机动洛阳铲成孔灌注桩等。

冲抓成孔、冲击成孔、回转钻成孔适用于碎石土、粉土、粘性土、风化岩等。

潜水钻成孔适用于一般粘性土、淤泥、淤泥质土、砂类土等。

螺旋钻成孔适用于地下水位以上的一般粘性土、粉土、砂类土及人工填土。

机动洛阳铲成孔适用于地下水位以上的一般粘性土、粉土、黄土及人工填土。

钻孔扩底成孔适用于地下水位以上坚硬、硬塑的粘性土及中密以上砂类土;沉管灌注桩是利用锤击、振动、静压、振动冲击等方法将带有活瓣式或预制砼桩靴的钢套管沉入土中,然后边浇筑砼(或先安装钢筋笼)边拔管成桩,沉管灌注桩分为锤击沉管灌注桩、振动沉管灌注桩,按施工工艺又可分为单打、复打、反插。

桩管的垂直度偏差小等于0.5%,锤击拔管速度一般为0.3-1.0m/min,预制桩尖振动拔管速度不宜大于4m/min,活瓣桩尖振动拔管速度不宜大于2.5m/min。

在粘性土中,锤击沉管灌注桩的穿透力和承载力高于振动沉管灌注桩。

锤击沉管灌注桩适用于黏性土、淤泥、淤泥质土、稍密的砂石及杂填土层,但不能在密实的中粗砂、砂砾石、
漂石层中使用。

振动沉管灌注桩适用于一般黏性土、淤泥、淤泥质土、粉土、湿陷性黄土、稍密及松散的砂土及填土,不宜在坚硬砂土、碎石土及有硬夹层的土层中使用;人工挖孔灌注桩护壁的种类有现浇砼护壁、喷射混砼护壁、砖砌体护壁、沉井护壁、钢套管护壁、型钢或木板桩工具式护壁等多种类型。

人工挖孔灌注桩适用于粘性土、粉土、黄土、人工填土。

2桩基础工程施工技术探讨预制桩和沉管灌注桩的应用首先受到地质条件限制,不适宜在密实的中粗砂、坚硬砂土、砂砾石、漂石层、风化岩、碎石土及有硬夹层的土层中使用;其次预制桩和沉管灌注桩受运输、桩架高度、起吊设备能力的限制,单根桩或桩管长度一般不超过27米。

如需打设30米以上的桩应分段预制,预制砼桩每节一般不超过12米,砼管桩每节标准长度一般为8米、10米、12米,钢管桩分节长度一般为12至15米;第三预制桩受桩接头个数的限制,一般来说桩接头个数不宜超过3个,因此砼单桩的总长度通常不超过48米,钢管桩可稍长些。

沉管灌注桩的桩管通常为整根,一般不在现场施工过程中接长;再者预制桩和沉管灌注桩为挤土桩,沉桩时土体结构被严重扰动破坏,会使施工区域周围建筑物的地基产生不均匀隆起、墙体开裂,严重时将危及建筑物安全,造成重大事故,尤其是采用捶击法和振动法施工时,产生的振动噪音极大,不仅对施工人员造成危害,而且往往影响周围环境造成社会性噪音危害,因此其不宜在城市建筑物密集地区使用;另外在施工过程中预制桩易出现桩身倾斜、桩位偏差、桩身扭转、桩身破裂、断桩、接头处断离等质量通病,沉管灌注桩易出现桩身倾斜、桩位偏差、断桩、缩颈、吊脚、桩尖进水进泥等质量通病。

人工挖孔灌注桩的应用也存在不足和局限性,首先要受到地质条件限制不适宜在流砂和地下水位较高、涌水量大的冲积地层及近代沉积的含水量高的淤泥、淤泥质土层中使用;其次存在塌方、缺氧、有害气体、触电等危险,易造成安全事故,而且较费工时效率偏低。

第三桩内径、桩身长度均受到限制,一般来说桩内径应大于800mm,桩身长度控制在25米以内;第四在施工过程中易出现孔壁坍塌、桩位偏移变形、钢筋笼不能下放至孔底、钢筋笼上浮、护壁开裂等质量通病。

钻孔灌注桩钻孔前,虽然可针对不同的地质条件选择合适的钻头、钻压、钻速,但是总体来说其成桩质量可靠性低,工程事故较多,在整个施工过程中极易出现孔壁坍塌、缩孔、钻孔偏斜、桩底沉渣量过多、钢筋笼不能下放至孔底、钢筋笼上浮、卡管、断桩、缩颈、桩顶低于设计标高等质量通病。

预制桩、灌注桩采用传统的方法施工,虽然经过严格的事前及事中质量控制,但是由于成桩工艺自身的特性,也会不可避免的产生某些质量问题,比如:由于土质问题引起灌注桩缩孔、缩颈;锤击沉桩时造成预制桩桩身破损等。

对产生的质量问题采取事后补救措施,不但增加了成本,而且延误了工期,若处理不当将直接影响整个工程的质量,产生严重的质量缺陷并造成极大的安全隐患,甚至会酿成重大事故。

为了最大限度的减少质量问题发生的机率,我们要进行分析研究,从设备、技术工艺、材料等方面不断创新,提出改进的方法及措施。

(1)设备创新:采用冲抓、冲击、回转、潜水、螺旋钻成孔,遇到较大孤石等硬物时,即使严格按照技术要求进行操作,有时也会因钻头受力不均
产生钻孔偏斜,采用爆破方法处理孔内孤石、探头石,即使严格控制药
作者简介:安先辉(1977—),男,汉族,宁夏石嘴山人,2008年毕业于西安科技大学土木工程专业,工程师,现主要从事建筑工程管理工作。

桩基础工程施工技术探讨
安先辉(神华宁夏煤业集团有限责任公司石炭井焦煤分公司,宁夏石嘴山753300)
【摘要】随着我国建设事业的迅速发展,土地资源日趋紧张,被批准的建设用地其水文地质条件也日趋复杂,当天然浅层地基不能满足建筑承载力的要求,而采用换填法、夯实法、挤密桩法、注浆法等地基处理措施在技术、经济上又不可行,这时就要利用深层坚实土层或岩层作为持力层,桩基础由此产生并以承载力高、稳定性好、沉降量小而均匀、能承受一定的水平力和上拔力、便于机械化施工、适应性强、抗震性能好等方面的优点得以广泛应用。

【关键词】桩基础;地基稳定性;机械化是个;抗震性能;积极可靠
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Science &Technology Vision 科技视界量,有时也会因振动造成孔壁坍塌。

若采用带有磨头的磨桩机成孔,就
能够彻底杜绝因遇到较大孤石等硬物产生的钻孔偏,斜和爆破产生的
孔壁坍塌。

该机采用钢套筒护壁、磨头磨碎岩石,能克服流砂消除孤石
等障碍物,钻进速度快,深度可达60-100米。

但此类机具机身庞大沉
重、价格昂贵,套管上拔时的摆动使周围地基扰动而松散,而且不能杜
绝钻孔灌注桩的其他质量通病使得应用条件受到限制。

(2)技术工艺
创新:预制桩和灌注桩适用范围不同,设置效应不同,对桩周围土体排
挤作用不同,对周围建筑物及环境的影响不同,存在的质量通病不同。

如果将预制桩桩身质量易于保证、单桩承载能力高等各项优点与灌注
桩对周围建筑物及环境的影响小、孔位和垂直度控制精度高等各项优
点有机结合,就可以从根本上杜绝各自存在的缺点及质量通病。

主要
创新方法:不论是预制桩还是灌注桩,首先要安装桩架,桩架要具有精
确的转盘钻孔定位装置、起吊装置、夹持定位接桩装置及工作平台、下
落牵引装置、液压压桩装置等。

而后根据设计要求综合地质勘察报告、
施工条件及各类钻孔桩的适用条件选择泥浆护壁或干作业等合适的
成孔方法,选择相应的钻机和配套工器具进行钻孔
,钻孔孔径D=D1(设计桩径)+600(周边导正装置和下设导管灌浆需要的空位,该尺寸可根据需要进行调整)+T(垂直度允许偏差=0.5%×L,L 为桩长),成孔
的质量要达到设计及规范要求。

钻孔完毕后利用桩架起吊装置吊运预
制桩(钢制桩管或内设钢筋笼、型钢骨架的钢制桩管),利用夹持定位
接桩装置对预制桩(或桩管)进行精确定位,同时张挂牵引装置,保证
预制桩(或桩管)桩位符合设计及规范要求,其轴线与孔轴线重合,松
开起吊装置,放缓夹持定位装置,下落牵引装置,使预制桩(或桩管)沿
着定位装置徐徐下落进入钻孔,下落过程中要避免碰撞孔壁,当预制
桩(或桩管)外露长度在2米左右,桩顶达到夹持定位接桩装置及工作
平台时,紧固夹持定位装置控制桩位,再次利用桩架起吊装置吊运第
二节预制桩(或桩管),缓慢下落起吊装置,同时利用夹持定位接桩装
置对第二节预制桩(或桩管)进行精确定位,保证上下节桩中心线重
合,接触面紧密结合,在工作平台上按设计要求接桩(桩管连接时要使
用密封圈,保证接头的密封性以及整个桩管的密封性),松开第一节桩
下落牵引装置,安装在第二节桩上,松开起吊装置,放缓夹持定位装
置,下落牵引装置,使预制桩(或桩管)沿着定位装置徐徐下落进入钻
孔,重复上述步骤,直至最后一节桩(或桩管)进入钻孔,然后利用液压
压桩装置送桩,直至达到设计要求。

沉桩过程中偶然遇到孔壁坍塌或
缩孔使桩身无法下落时,也可利用液压压桩装置施加压力继续沉桩,
这是因为即使桩孔清理不到位或出现局部坍塌、缩孔的现象也可在静
压及孔壁导向的作用下按照钻孔精度达到预期效果。

预制桩桩身(或
桩管)必须设有导正装置,为保证定位精度,单根桩(或桩管)较长时至
少每隔5米设置一组,单根桩(或桩管
)较短12米以下时每节设置2-3组。

导正装置旁边是下设导管灌浆需要的空位,以满足泥浆护壁成孔或干作业成孔沉桩(或桩管)过程中排除孔内的泥浆或空气,和灌浆
填充挤密固化的需要,其具体制作形式见示意附图图1、图2、图3、图
4、图
5、图6。

图1混凝土预制桩主视示意图
图2混凝土预制桩左视示意图
桩(或桩管)就位后,利用导正装置旁边的空位下设导管至基底,
对于干作业成孔,将能固化的浆液(纯水泥浆、水泥砂浆、混凝土、化学浆液等)通过导管和压力泵注入桩体与钻孔之间的空隙,填充挤密固图3桩管主视示意图图4桩管左视示意图图5桩管纵剖面示意图图6桩管橫刨面示意图化后增强桩侧摩阻力从而达到设计承载力。

对于泥浆护壁成孔,可以采用与干作业成孔相同的方法灌浆,从导正装置旁边的空位将泥浆排出,达到相同的目的,另外也可以采取特殊装置向泥浆高速喷射固化剂使泥浆固结,或者直接采用自凝固结的泥浆从而达到上述目的。

在灌浆挤密过程中要用液压压桩装置压住桩(或桩管),防止上浮。

对于预制桩此时成桩工艺操作完成,该方法将预制桩和灌注桩的优点有机结合,先成孔后沉桩再灌浆挤密,从根本上杜绝或避免了预制桩易出现的桩身倾斜、桩位偏差、桩身扭转、桩身破裂、断桩、接头处断离等质量通病,我们称其为“钻孔埋入式预制桩”;对于沉入的钢制桩管(或内设钢筋笼、型钢骨架的钢制桩管)还得进行下一道工序,就是向桩管内浇灌砼,至此成桩工艺操作完成,该方法将钻孔灌注桩和沉管灌注桩的优点有机结合并加以改进,先成孔后沉桩管再灌浆挤密最后浇灌砼,由于在密闭的桩管内无地下水、泥浆的干扰,无孔壁坍塌等缺陷,而且每节钢筋笼或型钢骨架与同一节钢制桩管是一体的,因此在施工过程中可以从根本上杜绝钻孔灌注桩、沉管灌注桩易出现的桩尖进水进泥、钢筋笼不能下放至孔底、钢筋笼上浮、缩孔、断桩、缩颈、吊脚桩、桩顶低于设计标高等质量通病。

上述成桩方法,对于只设钢制桩管的灌注桩我们称其为“钻孔埋入式钢管砼灌注桩”;对于钢制桩管内设钢筋笼的灌注桩我们称其为“钻孔埋入式钢管钢筋砼组合灌注桩”;对于钢制桩管内设型钢骨架的灌注桩我们称其为“钻孔埋入式钢管型钢砼组合灌注桩”。

这种方法极大程度的提高了桩基础的综合质量,消除了挤土效应以及振动、噪声的危害,有利于促进文明施工,同时,
降
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界(上接第217页)达,喜静的学生就适宜用发现法、自学法。

只有关注学生,才能找到有效的教学方法,提高教学的效率。

例如在讲授《有理数的乘方》一课时,我拿了一张纸进入课堂说“这张纸厚约0.1毫米,现在对折3次厚度不足1毫米,如果要对折30次,请同学们估计一下厚度为多少?”学生纷纷做出估计,有的说30毫米,有的说60毫米,胆子大一点的说10米。

我说“经过计算,这厚度将
超过10座珠穆朗玛峰叠起来的高度。

”同学们都惊讶不已,纷纷要求教会他们计算方法。

全班同学兴趣盎然,课堂气氛和谐,教学效果良好。

2.3实施分层教学,让每位学生都受到更合适的教育人是有差异的,青少年学生也不例外,他们具有自己的个性特点,拥有不同的社会背景、家庭环境、生活经验和价值观念。

个体之间在兴
趣、爱好、思维方式和知识结构等方面呈现多元化的特点,学校教育不
是要消除这些特点与差异,相反是要使学生的差异性、独特性最合适
而完美地展示出来,也可以说,这是学校教育的精髓所在。

强调差异性,也就是要求学校教育教学工作因材施教,有的放矢,重视个别差异,根据学生心理发展特点和身心发展规律,有针对性实施教育,使每个学生的水平得以提高,最终实现全体学生综合素质的提高。

“有效课堂”的设计和使用正是关注和重视学生的个别差异,在共性的基础上,针对不同的学生有不同要求的课堂,使不同层次的学生都有所获,增强他们对学习化学的兴趣和自信,促进学生的发展。

传统的平行分班教学法,常使成绩好的学生“吃不饱”,学困生“吃
不了”。

分层次教学的精髓是因材施教,在同一个大班中分出AB 两个
层次的小组
,其中A 组适当提高教学难度,B 组严格执行教学大纲,AB 组每学期根据成绩和自愿滚动一次,这使A 层次学生始终有紧迫感,B 层次学生“跳一跳可以摘到果实”,变强化分数为强化努力,使每个学生都能保持持久的、旺盛的学习主动性和进取心。

A 组学生在小组中起主导作用,可以帮助学困生解决学习中出现的各种问题。

同时,
小组成员之间也可相互研究、探索,经常会创造性地解决一些问题,极
大地培养了他们自主解决问题、创造性解决问题的能力。

[1]陈敏宏.合适的教学起点,真实的教学过程[J].科技信息
,2010,12.[2]祝怀凤.实施有效课堂教学提高教学成效性[J].教学研究,2009(10).[3]曹木翰
,章建跃.数学教育心理学[M].北京师范大学出版社,1999.
[4]义务教育课程标准实验教科书:数学[M].北京师范大学出版社,2001.[5]吕春拓.择合适的教学方法,充分实现因人施教[J].扬州大学学报,2010,8.
[责任编辑:汤静]低了沉桩时桩(或桩管)的受力要求,有利于节约材料降低造价。

采用钻孔埋入法施工,需要在钻孔时预防钻孔偏斜、掉钻、卡钻;灌浆挤密时预防卡管。

(3)材料创新:必须从理化性能和经济方面统筹考虑,将制作桩基础的材料推向多元化。

玻璃钢强度高可超过普通碳素钢,重量轻密度为1.4-2.2g/cm3,是典型的轻质高强材料,成型工艺简单可制成复杂构件。

若将它制成钻孔埋入法施工的桩基础(桩身或桩管,桩身可制成格构式结构)势必能够满足各项设计要求,并且能够充分发
挥材料耐湿防潮,耐化学腐蚀和电绝缘性的特点,而且表面不够光滑的缺点也能转换为增强桩侧摩阻力的优点,更重要的是可大幅度缩短工期降低造价;无规共聚聚丙烯管无毒无害不生锈不腐蚀有较高的耐酸性和耐氯化性,采用热熔连接牢固不漏,施工便捷,对环境无任何污染,绿色环保,将它制成钻孔埋入法施工的桩管必然能够取得良好的
经济效益;近年我国东北某企业创造生产出来了一种全新的建筑材
料,其强度高、重量轻、耐腐蚀、保温隔声、材质粗糙、摩阻力大、它以尾
矿粉和水泥为生产原料,将固体废物就地回收利用可有效治理尾矿污染,采用浇灌成型,可作为墙体材料,应该也可以用于桩身材料,还可用于灌浆挤密,若能将其推广应用,会取得巨大的环境、经济和社会效益;碳纤维是一种高科技材料,用它制作的复合材料,重量仅为钢材的20%—30%,强度、刚度等性能却是钢材的十几倍,在我国曾一度完全依赖进口,主要用作航空航天材料,直到近年才攻克难关,打破了西方
国家的技术垄断,企业开始进行批量生产,随着科技的进步,生产工艺的改进,用于生产碳纤维的原材料将会越来越多,碳纤维势必会逐渐转变成为经济性材料,而且用途将不断扩大,用来制作桩身桩管将成为可能。

以上所述在理论上是合理、适用、可行的,我们还需要进行实践,用实际数据对理论研究进行验证,从而保证科学技术应用的严谨性。

3桩基础工程施工技术应用原则总之在选择施工技术方案时,要进行调查研究充分考虑各种因素,遵循技术上先进可靠安全适用,经济上合理的原则,
在保证功能与质量不违反劳动安全与环境保护的原则下,经济合理是主要原则。

[1]王秀丽.基础工程[M].重庆:重庆大学出版社,2001.
[2]张力霆.土力学与地基基础[M].北京:高等教育出版社,2002.
[3]宁仁岐.建筑施工技术[M].北京:高等教育出版社,2002.[4]黄云峰.浅谈建筑工程中桩基础的运用[J].城市建设理论研究,2012,18.[责任编辑:薛俊歌](上接第255页)装置,补水氧含量符合要求,用充氮减少空气分压力来保持低含氧量也可以忽略。

小结:通过以上三点分析充氮运行最大的作用是充氮会减少水箱气体中的氧含量而降低爆炸极限的上下限值,如果氮气浓度达到一定值还会使爆炸极限上下限值接近零,使水箱的氢爆的风险大幅降低。

至于充氮对水质的改善有多大的作用,至少在本厂加碱装置运行和补水是除氧水的情况下效果不是很明显。

4)①在充氮下,当氢气泄漏大压力高安全阀动作排放氮氢混合物时会使排氢流量计的测量不准确。

②氢气泄漏低时氢气检漏仪的定时
测量间接对水箱吹扫排气,使压力无法上升到安全阀动作定值,排气流量计也就失去作用。

③充氮也会由于氢气检漏仪抽吸氮氢混合物,本厂的检漏仪工作原理也会使氢气浓度的测量不准确。

小结:为了降低水箱气体氧含量而盲目充氮忽略氮对水箱排氢流量计,氢气检漏仪造成的测量误差等缺点,效果可能适得其反,怎样平
衡充氮和不充氮两种运行方式下对机组的影响是需要权衡的。

4改进措施1)保持充氮运行改进措施:①对本厂排氢流量计和氢气检漏仪进行换型,
找适合氮气和氢气混合运行条件下测量准确的仪表。

②降低排氢管线上的安全阀动作定值,使氢气检漏仪的运行方式对排氢流量计的运行减少的最小。

保持不充氮运行改进措施:①根据上面分析不充氮对PH,电导率影响不大,运行启动时可以通过氮气进行吹扫降低水箱内的空气混合物,使水箱氧含量符合要求。

②
正常运行空气漏入影响水箱水中和空气中氧含量,如果水箱氢气大量积聚,漏入空气后爆炸极限上升,要求化学处定期监测空气中的氢氧混合比。

5结束语
GST 水箱充氮和不充氮运行对系统都会产生一定的影响,各电厂可以根据实际情况采取适合本厂的运行方式。

根据笔者对各电厂调查的反馈情况,
定子水箱充氮运行是今后电厂主流趋势,也是电厂今后改造的方向。

电厂只有配置符合氮气运行工况的氢气检漏仪和排氢流量计等措施才能使充氮运行缺点克服,优点显现。

[1]600MW 发电机定子冷却水说明书[Z].[2]定子冷却水系统手册[Z].[3]氢气检漏仪说明书[Z].
[责任编辑:薛俊歌]. All Rights Reserved.。