CN105625485B - 一种准确测定水下桩混凝土灌注标高的方法 - Google Patents
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Abstract
一种准确测定水下桩混凝土灌注标高的方法，包括以下步骤：统计分析前期施工水下桩混凝土灌注高度与方量，计算各桩型的充盈系数，并考虑每根桩钻孔深度偏差；当混凝土浇筑到设计标高以下0.5m左右时，适当放慢灌注速度，技术员连续监测混凝土面标高；定制检测工具；根据理论计算标高定向的下放现场实际测定装置，并视具体情况对理论值进行修正和调整；用泥浆取样器分别在孔底部、中部、孔口取泥浆检测。本发明的准确测定水下桩混凝土灌注标高的方法方便快捷，设计合理，操作简单，测定准确，施工速度快，能快速、准确测定水下桩混凝土灌注标高，为水下桩混凝土施工提供可靠质量保证。
Description
技术领域
本发明涉及土木和建筑施工技术领域，尤其涉及一种准确测定水下桩混凝土灌注标高的方法。
背景技术
当前，地下混凝土灌注桩施工越来越多，其施工技术也越来越成熟，但是，由于地下混凝土灌注桩一般是在水下进行施工，不可预见的因素有很多，如桩底沉渣过厚、土质不稳定造成塌孔、钢筋笼上浮和混凝土灌注高度误差大等诸多问题，严重影响水下混凝土灌注桩的施工质量，甚至直接影响到主体工程施工的质量，不仅浪费了大量的人力物力，增加了施工成本，对公司造成不可估量的损失，而且对社会造成很不利的影响。对于水下混凝土灌注高度的控制的方法，可以说，现阶段还停留在很传统很原始的阶段，一般是用标有刻度的吊绳加铁制圆锥型吊锤，有的甚至直接采用30cm左右的钢筋做吊锤，对水下桩混凝土灌注标高进行测定，不难想象，这种方法测定处理的结果误差是非常大的，施工后暴露出来的问题更是显而易见、触目惊心，如桩顶超灌现象普遍存在且超灌严重，混凝土浪费十分严重；成桩后基础开挖，露出的桩头像树林一样，极为难看，不仅增加后期开挖、桩头凿除难度，加大施工成本，而且严重影响施工总体进度。
发明内容
基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种准确测定水下桩混凝土灌注标高的方法，能快速、准确测定水下桩混凝土灌注标高，为水下桩混凝土施工提供可靠质量保证。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：本发明提供一种准确测定水下桩混凝土灌注标高的方法，包括以下步骤：
S1、统计分析前期施工水下桩混凝土灌注高度与方量，计算各桩型的充盈系数，并考虑每根桩钻孔深度偏差；
S2、当混凝土浇筑到设计标高以下0.5m左右时，适当放慢灌注速度，并连续监测混凝土面标高；
S3、定制检测工具控制最终桩顶标高；
S4、根据理论计算标高定向地下放现场实际测定装置，并视具体情况对理论值进行修正和调整；
S5、灌注达到设计标高后，停止将混凝土灌入桩内；
S6、由于孔内泥浆质量直接影响混凝土面标高测量精度，清孔后采用钻孔灌注桩孔底泥浆取样器分别在孔底部、中部、孔口取泥浆分别检测泥浆比重、含砂率、流动度，检测合格后，保持返浆状态，即换浆法清孔，直到灌注桩水下混凝土到达现场方可安装料斗，浇筑水下混凝土，如已经积累前期清孔经验，在确保泥浆循环清孔时间的前提下，可直接在孔口取样（清孔时间随孔深增大而增加）。
进一步地，S1中，计算所需混凝土方量，增加所报搅拌站方量精确度，至少要精确到0.1m3，计算方量公式如下：
式中：混凝土充盈系数；
d ：设计桩径；
ho：设计桩长；
h1：标准规范或设计超灌高度；
：实际孔底标高偏差。
进一步地，S2中，对于空桩长度超过5m，则考虑拔导管时管内混凝土增加高度Δhk:
Δhk=hk*γ1d0 2/γ2d2
式中hk：空桩长度；
γ1：泥浆比重；
γ2：混凝土比重；
d0:导管直径；
d：成孔直径。
进一步地，保持返浆状态至浇筑混凝土时间不超过4h。
进一步地，空桩长度大于3m，检测工具为吊绳以及吊锤，定期校核吊绳长度，所述吊绳的材质为聚酰胺纤维，并设有刻度，无弹性。
所述吊绳使用前用水浸泡2h后校核其刻度；使用过程中对刻度不清晰或使用时间超过1个月的吊绳及时更换，并每周校核一次。
进一步地，吊锤为铅质圆锥体，上部直径50mm，高100mm，并在吊锤两侧对称加焊一个上端开口、下端设置活动块的网格圆柱桶，所述网格圆柱桶直径5cm，高5cm，网孔10mm，用于在测混凝土面标高时取混凝土粗骨料，确保桩顶混凝土面高度。
进一步地，空桩长度小于3m，检测工具为带刻度的硬质长杆，长杆底端设置一上端开口的网格圆柱桶。
本技术方案测定水下桩混凝土灌注标高，采用理论计算和实际测量相结合的方法，准确混凝土灌注标高，以便进行水下混凝土灌注所需方量、速度掌握、提升导管时机和长度控制等施工过程控制，并采用的理论计算在于统计分析前期水下桩混凝土施工的灌注高度与方量，计算各种桩型的充盈系数，结合岩层、地质情况，并考虑每根桩钻孔深度偏差，根据实际浇筑的水下混凝土方量和计算公式进行反推，从而计算出水下桩混凝土灌注的理论高度，采用的理论计算和实际测量相结合的方法在于先根据方量计算公式推导理论灌注高度，再根据该理论灌注高度采用改进后的测定工具或装置有方向性的进行现场测定，测量出混凝土面的标高，并根据装置中网格圆柱桶筛分出的粗骨料情况进行分析和调整，从而准确测定出混凝土灌注面的标高。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下有益效果：
1、结构简单，使用方便：从相关说明和附图中可以看出，该发明的方法及原理通俗易懂，改进装置是由圆锥型铅制吊锤、圆柱型网格桶和固定套箍通过加工焊接而成，结构非常简单，同时其操作性强，使用方便；
2、制作简单，工效高：该发明改进的装置制作工艺也非常简单，其主要工艺为常规工艺，基本上没有任何特殊工艺，工作效率高。
3、设计合理，准确度高：该发明改进的装置设计合理，准确度高，误差基本上可以控制在±10mm以内。
本发明的准确测定水下桩混凝土灌注标高的方法方便快捷，设计合理，操作简单，测定准确，施工速度快，能快速、准确测定水下桩混凝土灌注标高，为水下桩混凝土施工提供可靠质量保证。通过快速、准确和有效的测定水下桩混凝土灌注标高，桩顶超灌现象普遍存在且超灌严重的问题得到了有效的解决，混凝土浪费严重的问题也得到了控制，不仅保证了水下桩混凝土灌注的施工质量，而且有效的控制了施工成本。同时也大大提高了后期的施工工作效率，节省了时间，值得推广应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。
图1是本发明改进装置模型结构示意图。
图2是本发明实际测定分析示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。
如附图1至附图2所示，本发明一种准确测定水下桩混凝土灌注标高的方法，其包括以下步骤：
S1、统计分析前期水下桩混凝土施工的灌注高度与方量，计算各种桩型的充盈系数，结合岩层、地质情况，并考虑每根桩钻孔深度偏差，计算所需混凝土方量，增加所报搅拌站方量精确度，至少要精确到0.1m3，计算方量公式如下：
式中：混凝土充盈系数；
d ：设计桩径；
ho：设计桩长；
h1：标准规范或设计超灌高度；
：实际孔底标高偏差。
显然，可以根据以上计算公式进行反推，当施工现场灌注到一定方量时，可以计算出桩孔内混凝土的灌注高度h’，同样，需考虑各种桩型的充盈系数、岩层、地质情况和桩钻孔深度偏差等相关因素，尽可能提高其精确度，使理论计算高度接近实际灌注高度。
S2、当混凝土浇筑到设计标高以下0.5m左右时，适当放慢灌注速度，技术员连续监测混凝土面标高；对于空桩长度超过5m，需考虑拔导管时管内混凝土增加高度Δhk:
Δhk=hk*γ1d0 2/γ2d2
式中hk：空桩长度；
γ1：泥浆比重；
γ2：混凝土比重；
d0:导管直径；
d：成孔直径。
S3、（如附图1所示），选用优质吊绳1，定制吊锤2，定期校核吊绳长度。采购一批质量较好的测绳（吊绳），材质为聚酰胺纤维（刻度准确，无弹性，耐用，韧性强等特点），淘汰以前带钢丝的涤纶绳（钢丝产品易生锈断裂），使用前应用水浸泡2h后校核其刻度；使用过程中对刻度不清晰或使用时间超过1个月的吊绳及时更换，并每周校核一次。吊锤全部更换为专用测锤，并在吊锤2两侧对称加焊一个上端开口、下端设置活动块31的网格圆柱桶3（圆柱直径5cm，高5cm，网孔10mm），用于在测混凝土面标高时取混凝土粗骨料，确保桩顶混凝土面高度。对于空桩长度小于3m的桩，应采用硬质长杆测量控制最终桩顶标高，同样长杆底端设置一上端开口的网格圆柱桶，方便、准确控制桩顶标高。
S4、根据理论计算标高定向地下放现场实际测定装置，并视具体情况对理论值进行修正和调整，结合附图2实际测定分析示意图予以简要说明：
情况一：理论计算高度h'1与实际高度h接近，即混凝土实际灌注面标高与理论计算混凝土灌注面标高相等或接近，测绳下放深度（不包括装置高度，下同）为总桩长H（实际挖孔深度，包括有效桩长和空桩长度，下同）-理论计算高度h'1，根据附图2所示，整个装置应埋入水下混凝土内，其顶应与混凝土顶面持平，两侧圆柱型埋入混凝土内约50mm，其底部受力后，活动块打开，混凝土灌入其内，慢慢提起装置后，活动块关闭，装置内应留有筛分出来的粗骨料，如此再三，基本上就可以确定出实际混凝土灌注面的标高，视具体情况适当对h'1进行修正和调整，其精度误差可以控制在±100mm以内。
情况二：理论计算高度h'2大于实际高度h，即混凝土实际灌注面标高小于理论计算混凝土灌注面标高，同样，测绳下放深度=为总桩长H-理论计算高度 h'2，根据附图2所示，整个装置位于实际混凝土顶面以上，未埋入水下混凝土内，活动块不能有效打开，混凝土不能灌入其内，只有顶面泥浆进入其内，慢慢提起装置后，装置内是空的或留有少许泥浆，未见水下混凝土骨料，如此再三，如果都是这种情况，说明理论计算高度h'2过大，应继续下放吊绳，当放入装置阻力增大时再做适当调整，反复几次基本上就可以确定出实际混凝土灌注面的标高。
情况三：理论计算高度h'3小于实际高度h，即混凝土实际灌注面标高大于理论计算混凝土灌注面标高，同样，测绳下放深度=总桩长H-理论计算高度 h'3，根据附图2所示，放入装置的阻力会增大，整个装置完全埋入水下混凝土内，其底部受力后，活动块打开，混凝土灌入其内，慢慢提起装置后，活动块关闭，网格篓中筛分出的粗骨料几乎是满满的，如此再三，如果都是这种情况，说明理论计算高度h'3偏小，应慢慢回收提升吊绳，当提升装置阻力变小时再做适当调整，反复几次基本上就可以确定出实际混凝土灌注面的标高。
S5、灌注达到设计标高后，由现场技术管理人员复测，满足要求后，按照要求处理多余混凝土，不得继续灌入桩内；对超灌、超挖、超方量现象严格执行奖罚制度；对混凝土量异常现象需组织分析原因，采取相应措施。
S6、采用泥浆取样器分别在孔底部、中部、孔口取泥浆检测，由于孔内泥浆质量直接影响混凝土面标高测量精度，清孔后采用钻孔灌注桩孔底泥浆取样器分别在孔底部、中部和孔口取泥浆，分别检测泥浆比重、含砂率、流动度。检测格后,保持返浆状态（换浆法清孔）直到灌注桩水下混凝土到达现场方可安装料斗，浇筑水下混凝土；清孔完成至浇筑混凝土时间不宜超过4h。如已经积累前期清孔经验，在确保泥浆循环清孔时间的前提下，可直接在孔口取样（清孔时间随孔深增大而增加）。
本发明的准确测定水下桩混凝土灌注标高的方法方便快捷，设计合理，操作简单，测定准确，施工速度快，能快速、准确测定水下桩混凝土灌注标高，为水下桩混凝土施工提供可靠质量保证。通过快速、准确和有效的测定水下桩混凝土灌注标高，桩顶超灌现象普遍存在且超灌严重的问题得到了有效的解决，混凝土浪费严重的问题也得到了控制，不仅保证了水下桩混凝土灌注的施工质量，而且有效的控制了施工成本。同时也大大提高了后期的施工工作效率，节省了时间。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种准确测定水下桩混凝土灌注标高的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、统计分析前期施工水下桩混凝土灌注高度与方量，计算各桩型的充盈系数，并考虑每根桩钻孔深度偏差；
S2、当混凝土浇筑到设计标高以下0.5m时，适当放慢灌注速度，并连续监测混凝土面标高；
S3、定制检测工具控制最终桩顶标高；
S4、根据理论计算标高定向地下放现场实际测定装置，并视具体情况对理论值进行修正和调整；
S5、灌注达到设计标高后，停止将混凝土灌入桩内；
S6、用泥浆取样器分别在孔底部、中部、孔口取泥浆分别检测泥浆比重、含砂率、流动度，检测合格后,保持返浆状态，即换浆法清孔，直到灌注桩水下混凝土到达现场方可安装料斗，浇筑水下混凝土；
其中，空桩长度大于3m，检测工具为吊绳以及吊锤，定期校核吊绳长度，所述吊绳的材质为聚酰胺纤维，并设有刻度，无弹性；
空桩长度小于3m，检测工具为带刻度的硬质长杆，长杆底端设置一上端开口的网格圆柱桶；
其中，S4中，具体有如下几种：
情况一：理论计算高度h'1与实际高度h接近，即混凝土实际灌注面标高与理论计算混凝土灌注面标高相等或接近，测绳下放深度为总桩长H-理论计算高度h'1，整个吊锤埋入水下混凝土内，其顶应与混凝土顶面持平，两侧圆柱型埋入混凝土内50mm，其底部受力后，活动块打开，混凝土灌入其内，慢慢提起装置后，活动块关闭，装置内应留有筛分出来的粗骨料，如此再三，确定出实际混凝土灌注面的标高；
情况二：理论计算高度h'2大于实际高度h，即混凝土实际灌注面标高小于理论计算混凝土灌注面标高，同样，测绳下放深度＝为总桩长H-理论计算高度h'2，整个吊锤位于实际混凝土顶面以上，未埋入水下混凝土内，顶面泥浆进入其内，慢慢提起吊锤后，吊锤内是空的或留有少许泥浆，未见水下混凝土骨料，如此再三，如果都是这种情况，说明理论计算高度h'2过大，应继续下放吊绳，当放入吊锤阻力增大时再做适当调整，反复几次确定出实际混凝土灌注面的标高；
情况三：理论计算高度h'3小于实际高度h，即混凝土实际灌注面标高大于理论计算混凝土灌注面标高，同样，测绳下放深度＝总桩长H-理论计算高度h'3，放入吊锤的阻力会增大，整个吊锤完全埋入水下混凝土内，其底部受力后，活动块打开，混凝土灌入其内，慢慢提起吊锤后，活动块关闭，网格篓中筛分出的粗骨料几乎是满满的，如此再三，如果都是这种情况，说明理论计算高度h'3偏小，应慢慢回收提升吊绳，当提升装置阻力变小时再做适当调整，反复几次确定出实际混凝土灌注面的标高；
其中，测绳下放深度不包括装置高度，总桩长H为实际挖孔深度，包括有效桩长和空桩长度。
2.如权利要求1所述的准确测定水下桩混凝土灌注标高的方法，其特征在于，S1中，计算方量公式如下：
<mrow>
<mi>V</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mn>1</mn>
<mn>4</mn>
</mfrac>
<msup>
<mi>&zeta;&pi;d</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>h</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>h</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mo>+</mo>
<mi>&Delta;</mi>
<mi>h</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
式中ζ：混凝土充盈系数；
d：设计桩径；
ho：设计桩长；
h1：标准规范或设计超灌高度；
Δh：实际孔底标高偏差。
3.如权利要求1所述的准确测定水下桩混凝土灌注标高的方法，其特征在于，S2中，对于空桩长度超过5m，则考虑拔导管时管内混凝土增加高度Δhk:
Δhk＝hk*γ1d0 2/γ2d2
式中hk：空桩长度；
γ1：泥浆比重；
γ2：混凝土比重；
d0:导管直径；
d：成孔直径。
4.如权利要求1所述的准确测定水下桩混凝土灌注标高的方法，其特征在于，保持返浆状态至浇筑混凝土时间不超过4h。
5.如权利要求1所述的准确测定水下桩混凝土灌注标高的方法，其特征在于，所述吊绳使用前用水浸泡2h后校核其刻度；使用过程中对刻度不清晰或使用时间超过1个月的吊绳及时更换，并每周校核一次。
6.如权利要求2所述的准确测定水下桩混凝土灌注标高的方法，其特征在于，吊锤为铅质圆锥体，上部直径50mm，高100mm，并在吊锤两侧对称加焊一个上端开口、下端设置活动块的网格圆柱桶，所述网格圆柱桶直径5cm，高5cm，网孔10mm，用于在测混凝土面标高时取混凝土粗骨料，确保桩顶混凝土面高度。
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