混凝土灌注桩在济南车辆段修车库改造中的应用

【摘 要】本文介绍了济南车辆段修车库桩基础施工过程中，使用了回转钻成孔灌注桩施工方法，该工艺具有机具设备简单，操作方便，护壁效果好，成孔质量可靠，施工无噪音、无振动、无挤压，适用范围广，操作方便，所成孔壁较坚实、稳定，塌孔少，受施工场地限制小，工程桩质量稳定等优点。

【关键词】生产车间；灌注桩；施工技术

1.工程概况

济南车辆段济南检修车间修车库改造工程位于济南车辆段院内，由修车库和边跨组城，建筑面积6941㎡。修车库一层，总高度13.75米，门式刚架结构。边跨两层，建筑高度为7.6米，钢框架结构。根据地质条件该工程基础采用混凝土灌注桩，桩径500㎜，单桩承载力特征值不小于650KN，桩长8米～9米，持力层置于第6～1层全风化辉长岩层，桩长可根据岩层埋深调整，桩采用C25砼，钢筋保护层厚度50㎜。该工程共计钢筋混凝土灌注桩261根，采用回旋转成孔灌注桩施工工艺。

2.施工工艺流程

场地平整桩位放线护筒埋设、泥浆制备钻机就位、孔位校正冲击造孔清孔换浆、终孔验收下钢筋笼和钢导管灌注混凝土成桩保护。

3.施工工艺要点

3.1桩位放线

桩基施工前，根据基础平面图，由测量人员利用经纬仪、尺子等测量工具将柱基纵横轴线投测到地面上，根据基础图放出柱基位置，确定开挖边线。在距离开挖边线1.0米处方向线上打入桩基的定位木桩，用于控制桩基施工时的平面尺寸。技术人员认真核实桩的各项测量数据，填写《工程定位测量记录》，数据要准确、清晰，相关人员签字齐全。

3.2护筒埋设与泥浆制备

护筒埋设：采用6mm的厚钢板制作护筒，护筒高度2.0m， 直径80cm，底部设刃脚。在护筒的上、中、下部各焊一道直径为18mm的加强箍，增加护筒的刚度，防止变形。埋设护筒时，在桩位处挖取土方，直径为160cm，坑深为1.7米。放置护筒使护筒中心与钻孔中心位置重合时，用垂球检查护筒的垂直度，偏差控制在2cm之内。在护筒周围对称地、均匀地回填素土分层夯实，防止护筒偏斜。护筒顶面高于作业面30cm以防止杂物进入护筒内。

泥浆制备：在施工场地的适当位置挖深1.5米直径为2米的泥浆池，泥浆池上支设三角架，上面吊泥浆泵，泥浆泵的排水管直接与钻锥头相连，以达到泥浆循环护壁和带出钻渣的目的。在护筒与泥浆池之间挖一条深20cm宽30cm的排水沟。在护筒内加入粘土和清水制浆通过钻头的旋转搅拌均匀使溢出的泥浆通过沟槽流入循环池，最后通过泥浆泵压入井内。

3.3钻机就位，孔位校正

3.3.1场地平整

平整夯实桩基周围场地，保证钻机移动平稳。

3.3.2钻机调整

按放线预先确定的位置后进行钻机就位调整，保证钢丝绳、钻头、护筒中心三点一线，确保钻杆垂直度。

3.3.3设备检查

钻孔之前，钻机运转部件等关键部位进行检查并进行试运转，保持设备的良好性能，防止施工过程中发生故障。

3.3.4开钻前检查

钻机钻孔前，施工单位技术人员第二次对桩位、护桩及护筒逐个进行检查，合格后方可进行开钻施工。

3.4钻孔、成孔和终孔

钻孔开始时，轻压力、慢转速，逐步步入正常。开钻及整个钻进过程中，始终保持孔内水位高过护筒底口0.5m以上，以免水位升降波动造成对护筒底口处的冲刷。钻机钻进过程中，操作人员定期检查桩位情况，出现偏差时，及时调整钻机。

钻孔深度达到设计标高后，施工单位技术人员进行对钻孔桩桩长、桩径及倾斜度进行检验，如不合格根据情况由现场技术人员提出处理方案处理后再次进行检验，桩孔质量符合验收标准后进入下一道工序。

成孔检查后用换浆法进行清孔，采用新制备的泥浆将孔内钻渣和密度较大的泥浆换出。清孔后沉淀层厚度不大于50mm。终孔后由土建主管工程师组织，监理人员参加，共同对孔径、孔深进行检查验证。检查合格后进入到下放钢筋笼的工序。

3.5钢筋笼制作与安装

3.5.1钢筋选用及进场验收

为保证施工质量，本工程从材料源头进行了控制，选用了济南钢铁公司生产的优质钢材。每批钢筋进场前，对品种、规格、外观、尺寸等进行验收，验收合格后由监理工程师进行见证取样试验，取得合格实验数据后方可使用。

3.5.2钢筋笼质量标准

在车辆段检修车间钢筋加工棚内加工钢筋笼。钢筋笼的加工与制作严格按照设计图纸在钢筋加工场地进行，纵筋接头全部采用焊接并保证在同一断面内接头不超过钢筋总量的百分之五十，钢筋接头错开距离不小于35d即560mm（钢筋直径为16mm），加劲箍、螺旋箍与主筋采用点焊连接。钢筋骨架的制作的允许偏差为：主筋间距±10mm，箍筋间距±20mm，骨架外径±10mm，长度为±100mm。钢筋笼加工完成后，施工单位自检合格后报监理工程师进行验收。

3.5.3保护层控制块的安装

从桩头向下20cm位置沿钢筋笼长度间距3.5米在相邻主筋之间安装控制保护层的导向砼预制件，距离下端部不得大于2m。每断面设置3个圆环形预制件，直径为100mm。以切实保证灌注桩钢筋笼保护层厚度。

3.5.4钢筋笼运输

钢筋笼在从加工厂运送至桩基现场时，严禁高起高落，不得在地上拖拽钢筋笼，防止钢筋污染、钢筋笼变形、焊点开焊、损害控制保护层厚度的预制块等。

3.6钢筋笼吊放、下导管

3.6.1钢筋笼吊放

用吊车将钢筋笼吊至桩位上方，对准桩孔后缓缓放入。下放时应轻提轻放，遇有放不下去的部位应立即将钢筋笼提出，及时分析问题发生的原因，制定有效措施，及时进行整治。钢筋笼入孔至设计标高后，采取调整、校核等手段使钢筋笼中心与桩基中心重合，利用护筒、定位圈等固定。

3.6.2下导管

选用壁厚为3mm，直径为25cm，每节长度为2.5米长的导管。导管使用前进行试拼装，以水压力1.0MPa进行试验。导管距离钢筋保持100mm的距离。

3.7混凝土灌注

3.7.1二次清孔

为及时清除钢筋笼及导管过程中产生的的少量钻渣沉淀，在灌注混凝土之前须进行第二次清孔，利用导管采用正循环法进行清孔，清孔后泥浆密度不大于1.2T/m3，沉渣层厚度不大于50mm。

3.7.2混凝土选用及进场检验

本工程桩基选用济南市金銮牌成品混凝土，采用中粗砂，粗骨料最大粒径不大于40mm，水泥用量为378kg/m3，塌落度为180-220mm。用汽车泵灌注混凝土。混凝土进场后，由试验人员检查混凝土的和易性、均匀性和坍落度，做好试验记录是否符合要求，不符合要求的不得用于工程中。

3.7.3混凝土灌注

用罐车运输首批灌注混凝土的数量应满足导管首次埋置深度≥1.0m的要求。混凝土灌注要连续进行，速度不能太快以防止钢筋骨架上浮或偏移。同时随时测算算灌注方量与灌注高度判断灌注是否正常。砼灌注过程中要不断提升和拆除导管利用测绳测量混凝土面距导管顶距离。导管埋入砼深度不小于2米，在灌注过程中对混凝土按照规范要求进行取样。浇筑过程中当导管内混凝土不满含有空气时，后续混凝土要徐徐灌入以免在导管内形成高压气囊挤出管节间的橡皮垫致使导管漏水。灌注中上下抖动导管加快混凝土下落速度时，提升导管不宜过猛以免拉断导管，提升的距离也不宜过大，防止将导管下口提出混凝土面而进入泥浆形成断桩。浇注混凝土时溢出的泥浆应流至泥浆池内以防污染周围环境。在桩顶设计标高以上加灌60cm高度的混凝土，以便凿除桩头后保证设计桩顶混凝土面的质量。

在灌注将近结束时，由于导管内混凝土的落差减小，压力降低而导致混凝土顶升困难，在孔内加水稀释泥浆并掏出部分沉渣土或提高漏斗使灌注工作顺利进行。

灌注桩施工过程中，监理人员实行旁站，施工单位指定专人填写好施工记录，详实记录灌注时间、混凝土面的深度、导管埋设、导管拆除过程以及发生的异常现象等。当砼浇筑完成24小时后，及时拆卸护筒。为方便拆卸，预先在钢护筒内侧涂刷脱模剂。

3.8成桩保护措施

已完成的桩，不允许车辆或钻机从邻近经过，以免造成断桩或桩位偏移现象；严禁机械碰撞桩头。

4.验收检测

4.1桩位偏差情况

逐桩进行量测，桩基垂直于中心线方向的最大偏差为79mm，沿中心线方向的桩位偏差为106mm，符合《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）要求。

4.2单桩竖向抗压静载试验

项目管理单位委托了具有相应资质的山东省鲁建基础工程监测中心进行单轴竖向抗压承载力和桩身完整性进行验收性检测。高应变法测试了3根桩，试验最大加载值为1323KN，累计沉降分别为13.86mm、12.82mm、15.81mm。按照《建筑桩基检测技术规范》JGJ106-2003的规定，对桩数为3根或3根以下的柱下承台，单桩竖向抗压极限承载力统计值应取低值。本次试验检测数据满足以上规定，确定该工程同一条件下的单桩竖向抗压极限承载力统计值不小于1323KN，单桩竖向抗压承载力特征值不小于662KN，满足设计要求。

4.3桩身质量检验

本工程共完成低应变检测79根，抽样数量满足规范要求，所测的79根桩，Ⅰ类桩54根，Ⅱ类桩25根。检测结果满足设计要求。

5.结语

回转钻成孔灌注桩施工方法，具有机具设备简单，操作方便，护壁效果好，成孔质量可靠，施工无噪音、无振动、无挤压，适用范围广，操作方便，所成孔壁较坚实、稳定，塌孔少，受施工场地限制小，广泛的应用于工程施工过程中。车辆段车间采用该工艺进行了桩基施工，经过3年的沉降观测，沉降区域稳定，累计沉降量为5.0mm，取得了良好的施工效果。

【参考文献】

[1]建筑施工手册（第四版）.

[2]建筑基桩检测技术规范（JGJ106-2003）.

[3]建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202-2002）.