钢管桩工艺施工中存在的问题及优化措施

钢管桩工艺施工中存在的问题及优化措施杨桦;张雪健;王楠【摘要】钢管桩作为后期主体结构的结构柱，其施工质量要求非常高.文章结合武汉南国中心二期钢管桩施工对钢管桩制作设计、钻孔、钢管调垂、标高控制等施工工艺采取一系列措施进行优化，通过过程控制，达到了施工及验收标准满足主体结构施工要求.特别对本项目钢管桩施工工艺优化措施进行总结，以便指导同类工程施工.【期刊名称】《四川建筑》【年(卷)，期】2018(038)006【总页数】3页(P227-228,230)【关键词】钢管桩;钻孔;调垂装置;标高控制【作者】杨桦涨雪健;王楠【作者单位】中国水利水电第十工程局有限公司，四川成都610072;中国水利水电第十工程局有限公司，四川成都610072;中国水利水电第十工程局有限公司，四川成都610072【正文语种】中文【中图分类】TU473.1+31工程概况南国中心二期项目位于武汉市江汉区解放大道与江汉北路交汇处，西临规划道路及已竣工的南国中心一期工程，南临解放大道，东临江汉北路。基底面积约45808m2，地上总建筑面积约20.68x104m2,地下总建筑面积约9.48x104m2。基坑总面积约31268m2，整个基坑开挖深度5.55~17.75m。项目由从场地内部穿越的武汉地铁2号线，将整个场地划分为南北两区（北侧区域基坑面积约9530m2，南侧区域基坑面积约21738m2）。本场地地表以下3.5m为杂填土，以下分别为淤泥、黏土、粉质黏土、粉细砂、细砂、含砾细中砂、强风化砂质泥岩、中风化砂质泥岩。基坑工程采用逆作法施工，基坑周边区域采用地下连续墙围护结构（兼作落底式止水帷幕），水平支撑体系采用钢筋混凝土结构楼板，南北区主楼及裙楼均采用灌注桩基础，南区共有灌注桩573根，其中普通灌注桩351根，钢管柱灌注桩222根；北区共有灌注桩343根，其中普通钻孔灌注桩266根，钢管柱钻孑L灌注桩77根。因逆作法施工自身的特点，使得钢管柱成为了地下室的主要竖向支撑构件，因此，钢管桩施工质量控制就成为施工中的一个关键，下面就针对南国中心二期项目钢管桩施工过程中存在的问题采取的优化措施进行简要分析。2钢管桩工艺施工中存在的问题及优化措施2.1钢管桩的施工工艺钢管桩钻孔灌注桩部分施工工艺流程与普通钻孔灌注桩相同，分为钢筋笼制作、钻孔、钢筋笼安放和混凝土灌注及后压浆几个环节，钢管桩施工增加了钢管柱的制作和安放调整等内容，具体工艺流程见下图1。图1钢管桩施工工艺流程因钢管桩作为后期主体结构的结构柱，其施工质量要求非常高，其垂直度允许偏差为1/600L,所以通过钢管桩施工工艺流程图不难发现该工艺施工过程中存在桩孔垂直度控制、钢管柱垂直度控制、标高控制、挂笼等问题。项目部在前期技术策划及施工过程中，通过事前控制及事中控制，针对上述问题做出以下优化措施方案，在后期现场施工过程中取得了良好的施工效果，得到了监理单位、建设单位及检测单位的一致认可。2.2钢管桩施工存在的问题及优化措施2.2.1钻孔根据现场地质报告来看，本项目采用的是型号X360旋挖钻机作为主要钻孔设备，为防止钻孔过程中泥浆四溢及脏乱差问题，本项目采取场地硬化后在钻孔过程中加设防乱流罩措施。采取跳打法进行施工，同时相邻桩之间施工间隔时间不得小于36h，避免造孔时对相邻已浇筑桩体的扰动。为保证桩孔垂直度，每根桩钻孔完成后通过测垂仪检测桩孔垂直度，确保钢筋笼下放顺利及钢管安装垂直度允许偏差要求。2.2.2钢管制作与存放钢管采用Q345B型1010mm钢板卷成，有中508mmx16mm、中610mmx20mm、中610mmx24mm三种型号组成。采用二氧化碳气体保护焊，焊丝为H08A，焊剂为SJ-301。钢管由措施管和钢管柱组成，为保证钢管制作垂直度，制作采用一次成型，同时项目部不定时去工厂抽查钢管制作质量。制作完成后运输至现场钢管堆放场，堆放场为位于地连墙钢筋笼加工场旁边已硬化的一块场地，砌筑5个间距4m尺寸为3mx0.2mx0.3m的混凝土墩台，确保钢管在现场存放时防止因自重或其他原因导致钢管严重变形。2.2.3调垂装置的制作与优化本工程钢管桩为永久性钢管柱，垂直度允许偏差为1/600L,必须采用专用调垂装置来保证垂直度。前期我部在川林管道工程有限公司加工制作4个2.05mx2.35mx3.3m的井字形钢管调垂架，上下调整平台外框及外竖框均采用L160x16角钢焊接，上下调整平台内框用两块［16槽钢相对拼焊，并在四边中心引一直径36mm的圆孔；顶层平台为灌浆平台，其内外框架均为L125x12.5角钢焊接，在顶层平台上加焊一个防护栏。调垂架的精度（垂直度及平整度）保证在5mm以内。上下两层紧固螺栓间距2.2m,每层4个间隔90°对中布置，保证上下两层每个螺栓在一条线上面且对中并在调垂架中间，螺栓采用28mm粗丝长600mm，下层螺栓距离地面700mm，上层螺栓距离灌注平台600mm。上下两层紧固螺栓之间设置平台，方便施工人员在上面操作。但是根据现场实际操作反映出调节螺栓与钢管柱之间为点接触，对于钢管柱稳定性及垂直度造成影响及浇筑过程中混凝土容易污染可拆卸调节螺栓，螺栓调垂精度有限、不利于螺栓多次使用等问题。现改用液压千斤顶同步夹紧装置，由以前的点接触改为面接触，同时通过十字方向的手动调垂液压操纵杆，以控制相对应环布同步液压夹紧器的千斤顶伸缩，以调整钢构柱的偏斜状态。调垂架的精度（垂直度及平整度）由以前的5mm控制到现在的1mm以内，同时便于液压千斤顶同步夹紧装置多次使用（图2）。图2液压千斤顶调垂2.2.4防挂笼措施由于钢管柱底部需要插入灌注桩内3m，为了防止在钢管柱下放于孔内时钢管柱底部栓钉钩挂在钢筋笼上，导致钢管柱下放困难，垂直度及标高无法控制，通过采取将桩内钢管柱底部栓钉采用中8mm钢筋竖向连接措施，避免上述问题发生。桩顶以上栓钉采用彩条布包裹，方便以后桩头破除时，栓钉不因此而造成损坏。2.2.5防挂导管措施由于钢管柱直径有中508mmx16mm、中610mmx20mm、中610mmx24mm三种型号，其内径很小。为保证在浇筑过程中导管上面的法兰盘与钢管柱不发生钩挂造成导管提拔困难，将钢管柱底口通过磨光机进行打磨成光滑的坡口的技术措施来降低导管提拔困难的问题。2.2.6栓钉保护措施由于钢管桩浇筑时为了保证桩头质量需超浇不小于2m，所以为防止后期桩头破除时对桩顶上部的栓钉造成破坏，将桩桩顶以上栓钉采用彩条布包裹。2.2.7反滤料填筑设计要求桩身混凝土及钢管柱内填充混凝土为C50水下。而钢管外无混凝土，在保证桩头质量的前提下，不能让钢管柱外的混凝土面随混凝土浇筑量增加而上升。所以为了平衡钢管柱内外卜压力差，防止柱外混凝土面继续上升。需在钢管柱外侧填筑反滤料来平衡柱内混凝土浇筑时产生的压力。但由于人工填筑很难均匀填筑且用时较久，混凝土浇筑存在质量隐患。采取人工与机械相结合的方式对钢管柱柱四周填反滤料，前期大量填筑时用挖机配合送料装置四面均匀送料，后期钢管柱外混凝土上升缓慢时拆除送料装置采取人工转动送料来保证送料均匀，以避免混凝土不均匀上升及由此导致的钢管柱垂直度超限（图3）。图3反滤料填筑优化2.2.8柱顶标高控制通过水平仪，在地上位置钢管柱措施节上根据地面标高及柱顶标高计算出柱顶至地面距离，然后画出标志红线来控制（误差控制在5mm）。钢管继续调垂并下放，快下放完毕时，复合地面标志红线，然后将钢管下放到位。钢管上口中心位置和标高偏差控制在5mm以内。2.2.9溢浆孔的设置与优化为保证柱顶处混凝土质量，需在柱顶标高以上一定位置处设置溢浆孔来返浆，但是溢浆孔设置于柱顶标高以上多少距离处、以何种形状规格设置才能保证措施管的尽可能多的循环使用及柱顶处混凝土质量是个难题。在通过单一变量原则试验研究得出：在柱顶向上500mm处设置两个对称规格为250mmx250mm的溢浆孔时，措施管能够最大化的循环使用且柱顶处混凝土质量良好。3结束语综上，通过对钢管桩工艺施工中存在的问题的处理及措施的优化，有效保证了钢管桩的施工质量，也大大提高了施工功效，保质保量地完成了施工任务。钢管桩的成功实施为以后类似的施工积攒了技术储备，也同时提供了很好的借鉴经验。参考文献【相关文献】黄满开.浅谈钢管桩的沉桩施工技术及质量