CN105780762A - 免凿除桩头施工方法 - Google Patents
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Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
- E02D5/22—Piles
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Abstract
本发明提供一种免凿除桩头施工方法，包括：开挖土方至承台底标高；确定桩身混凝土灌筑高度；配制泥浆桩头加强料；安装倒置式电动悬杆搅拌机；浮浆清理；倒置式电动悬杆搅拌机对原位桩头加强料搅拌；养护；钻芯取样试压验收。本发明相比传统的人工凿除成孔灌注桩桩头施工流程大大简化了施工工序、降低了施工造价，对施工人员的施工技术要求不高，施工安全性好，缩短了工期。
Description
技术领域
本发明适用于人工挖孔、钻孔等各类成孔机械的成孔灌注桩施工。
背景技术
随着城镇化建设的蓬勃发展，像征着都市繁华的高层建筑随处可见，桩基础支承高层建筑的结构设计被广泛地采用。传统的人工凿除成孔灌注桩桩头不但浪费了大量的混凝土，在人工工资日益高涨的当下，人工耗费尤为突出，而产生大量的破碎废混凝土等建筑垃圾对环境的污染更不可小觑。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种免凿除桩头施工方法，能够简化工艺，确保质量并且降低能耗。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：免凿除桩头施工方法，包括以下步骤：
（1）开挖土方至承台底标高；
（2）确定桩身混凝土灌筑高度；
（3）配制泥浆桩头加强料；
（4）安装倒置式电动悬杆搅拌机；
（5）浮浆清理；
（6）倒置式电动悬杆搅拌机对原位桩头加强料搅拌；
（7）养护；
（8）钻芯取样试压验收。
在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用以下进一步的技术方案：
所述步骤（2）具体包括以下步骤：
2.1计算桩身混凝土灌筑时的休止标高；控制被凿除桩头的长度在桩长的1/30；
2.2测量并确定成孔灌注桩砼面标高。
所述步骤（3）中的泥浆桩头加强料的配置应在试桩施工阶段进行，并包括以下步骤：试桩灌注混凝土到达地面时，抽去最上层10CM左右的浮浆层后，取浮浆层与混凝土之间的中间混合浮浆体，以量筒取样，配入高强水泥、硅灰、建筑用胶水、砂和碎石组成的加强混合料进行组配。
所述中间混合浮浆体与配入的高强水泥、硅灰、建筑用胶水、砂以及碎石组成的加强混合料的总体积与加强料体积之比为2∶1。
所述加强混合料中的碎石的直径在10MM以下，砂为清水粗砂；所述加强料的自配比：高强水泥∶硅灰∶碎石∶砂石=1∶0.08∶1∶1.5（体积比）。
所述建筑用胶水采用108胶水，所述108胶水的掺量根据组配中混合浮浆体与加强料混合后的含水量决定。
当桩的设计强度为C25时，所述高强水泥采用42.5强度的水泥，当桩的设计强度为C30时，所述高强水泥采用强度为52.5的水泥，当桩的设计强度为C35时，所述高强水泥采用强度为62.5的水泥。
所述步骤（3）中至少有两根试桩作为试配对象，每根试桩应做不少于3组试配的标准试块，试块在标准条件下养护28天，经试验室试压后的平均强度应不小于桩身设计强度的115%，当试块试配强度达不到按桩身设计强度115%的要求时，应当提高硅灰的含量或提高水泥的强度等级
所述倒置式电动悬杆搅拌机包括支架，所述支架上设有悬臂梁，所述悬臂梁的一端连接悬杆，所述悬杆的底端设有能够伸入搅拌池中的搅拌叶轮，所述电动悬杆搅拌机还包括升降驱动装置和旋转驱动装置，所述悬臂梁能带动所述悬杆在所述升降驱动装置的驱动下上下往复运动，所述悬杆能在所述旋转驱动装置的驱动下旋转；
所述升降驱动装置包括升降电机、液压泵和油缸，所述升降电机通过液压泵驱动油缸往复运动，所述油缸安装在支架内，所述油缸的顶端连接所述悬臂杆，所述悬臂杆能在所述油缸带动下上下往复运动；
所述旋转驱动装置包括旋转电机和皮带轮装置，所述旋转电机安装在支架上，所述悬臂梁为中空结构，所述皮带轮装置安装在所述悬臂梁内，所述旋转电机的转轴伸入所述悬臂梁一端内并连接所述皮带轮装置的主动轮，所述悬杆伸入悬臂梁的另一端内并连接所述皮带轮装置的从动轮；
所述旋转电机的功率不小于22KW，所述升降电机的功率不小于10KW；
所述电动悬杆搅拌机还设有基座，所述支架和升降驱动装置安装在所述基座上，所述基座底部的四角采用倒U型钢筋进行固定。
在所述步骤（6）的搅拌中，搅拌机悬杆叶轮由浅入深入，再由深入浅，往返搅拌，速度先慢后快，最深处应伸至承台底标高以下2.5米处，确保加强料被拌入深处，须加强的区段没有遗漏。搅拌时同时观察含水量，适时添加胶水搅拌，直至混合料的水灰比在0.4上下，添加的加强料搅拌浇筑至高于承台底垫层标高5CM止，总搅拌时间控制在10分钟左右，最后将悬杆叶轮从最深处缓慢旋转拔出，结束工作。
本发明的有益效果是：适量的泥浆虽然会降低混凝土的强度等级，但其确实存在一定的形态效应、微集料效应、以及轴承滚珠效应，且能改善混凝土的流动性，从而改善界面结构，并填充混凝土的毛细管，适度增加混凝土硬件化中的密实度，减少混凝土水化时的水化热，同时辅以大量的实验数据，确切地证明了当泥浆含量小于水泥用量的30%且泥浆颗粒充分细化并分散时，泥浆可部分地作为混凝土的填充料使用。本发明通过特制的倒置式电动悬杆搅拌机，对加入桩头内按桩身强度要求经过特殊配合比设计的桩头加强料进行原位混合搅拌加强，其桩头加强料主要成份有：①作为分散剂且在桩头加强搅拌中起到分散泥浆颗粒作用同时也替代水参与混凝土的组配的108胶水，②能提高混凝土强度并对混凝土性能改善起着重要作用的硅灰，③高强水泥、砂、碎石等，使桩头达到原桩身强度的设计要求，充分实现了免凿除桩头施工目的。
本发明相比传统的人工凿除成孔灌注桩桩头施工流程大大简化了施工工序、降低了施工造价，对施工人员的施工技术要求不高，施工安全性好，缩短了工期。
并且，本发明能够确保质量过关，经本工法施工的灌注桩免受凿除时对桩身的外力侵害，尤其对于摩擦桩而言因未受到扰动而不会降低其摩擦强度，桩身质量更加保证。此外，本发明的节能、减排、降耗非常明显，免凿除桩头不仅杜绝了多余混凝土的浇筑，也免却了人工凿除的工耗，更加减少破碎废混凝土等建筑垃圾的排放，有助于实现建筑业的“节能减排降耗”和可持续发展。
附图说明
图1是本发明的倒置式电动悬杆搅拌机的结构图。
具体实施方式
参照附图。
本发明的免凿除桩头施工方法包括以下步骤：
步骤1，开挖土方至承台底标高。
成孔前先开挖土方至承台底标高，为保证成孔质量、避免过长的成孔空打以及避免灌注成桩后开挖土方对桩身的扰动，在成孔前先对成桩区土方进行大开挖至设计的承台底标高，同时为倒置式电动悬杆原位搅拌加强法免凿除桩头施工提供工作面。
步骤2，确定桩身混凝土灌筑高度。
2.1桩身混凝土灌筑时的休止标高计算：成孔后即进行桩身混凝土的浇注，为准确地控制桩顶面的灌注标高，需要确定一般情况下被凿除桩头的长度，按照规范或设计要求，被凿除桩头的长度宜按桩长的1/30计算，控制桩头顶面的灌注标高是本工法关键工艺之一。本发明要求灌注桩桩顶标高必须控制在离设计承台底垫层标高以下按计算应凿除桩头长度的1/2/以下，如果一根45米长的桩，按计算应凿除桩头的长度为1.5米，那么灌注桩桩顶的休止标高须控制在离设计承台底垫层以下0.75米处。
2.2准确测量、控制成孔灌注桩砼面标高：提高成孔灌注桩桩头加强的工程质量，首先要做好桩身灌注砼面的测量，作好砼的控制，保证砼面标高刚好达到按计算的休止标高，控制好砼的运用程序十分重要，成孔灌注桩砼面标高的测量的主要方法是依靠施工人员的经验以及施工水平来进行测量确定的。①在灌注过程中，利用测绳前边带重锤测量砼面标高，尤其接近按计算的休止标高，应当加大施测频率，确定桩顶砼面标高；②砼面接近按计算的休止标高时，施工人员可以采用丝扣连接导杆，前端加活口捞斗，进行实时取样控制按计算的休止标高，接导杆前端加活口捞斗，进行实时取样控制按计算的休止标高；③在灌注过程中，可以利用测绳测量砼面标高，然后根据理论方量及充盈系数计算控制桩顶标按计算的休止标高；④可以尝试着用浮标进行测量，将标尺一头的浮球放入桩中浮球随着砼面的升高和降低而升降，标尺即可测得砼面标高。
步骤3，配制泥浆桩头加强料。
泥浆桩头加强料的配合比配制是本发明的最关键技术之一，应在试桩施工阶段进行，工程试桩灌注混凝土到达地面时，抽去最上层10CM左右的浮浆层后，取浮浆层与混凝土之间的中间混合浮浆体，以量筒取样，配入高强水泥、硅灰、建筑用的108胶水进行组配，其组配的配合比应按以下要求进行试验确定：
⑴混合浮浆体与配入的高强水泥、硅灰、108胶水、砂、碎石等加强混合料的总体积比为2∶1。
⑵高强水泥强度等级按桩身混凝土的设计强度确定，当桩的设计强度为C25时，选用42.5强度的水泥，当桩的设计强度为C30时，选用52.5强度的水泥，当桩的设计强度为C35时，选用62.5强度的水泥。
⑶加强料中，108胶水作为分散剂，在桩头加强搅拌中起到分散泥浆颗粒的作用，同时也替代水参与混凝土的组配，其掺量应视组配中混合浮浆体与加强料再混合后的含水量决定，一般应与普通混凝土水灰比0.4左右的混凝土拌合料比较无差别后确定。
⑷硅灰能提高混凝土强度并对混凝土性能改善起着重要的作用，其掺入量应为高强水泥含量的8%左右。
⑸碎石要求直径在10MM以下，砂为清水粗砂；其加强料的自配比：高强水泥∶硅灰∶碎石∶砂石=1∶0.08∶1∶1.5（体积比）。
⑹单位工程最少有两根试桩作为试配对象，每根试桩应做不少于3组试配的标准试块，试块在标准条件下养护28天，经试验室试压后的平均强度应不小于按桩身设计强度115%，方可最后确定试验配合比。
⑺当试块试配强度仍达不到按桩身设计强度115%的要求时，应当提高硅灰的含量或提高水泥的强度等级。
步骤4，安装倒置式电动悬杆搅拌机。
本发明的倒置式电动悬杆搅拌机包括支架1，支架1上设有横向的悬臂梁2，悬臂梁2的一端连接悬杆3，悬杆3为纵向的悬杆，悬杆3的底端设有能够伸入搅拌池中的搅拌叶轮4，电动悬杆搅拌机还包括升降驱动装置和旋转驱动装置，悬臂梁2能带动悬杆3在升降驱动装置的驱动下上下往复运动，悬杆3能在旋转驱动装置的驱动下转动，从而带动搅拌叶轮4进行搅拌。
升降驱动装置包括升降电机5、液压泵和油缸，升降电机5通过液压泵驱动油缸往复运动，液压泵和油缸均安装在支架1内，油缸的顶端连接悬臂杆3，悬臂杆3能在油缸带动下上下往复运动。
旋转驱动装置包括旋转电机6和皮带轮装置，旋转电机6安装在支架1上，悬臂梁2为中空结构，皮带轮装置安装在悬臂梁2的中空结构内，旋转电机6的转轴伸入悬臂梁2的一端内并连接皮带轮装置的主动轮，悬杆3伸入悬臂梁2的另一端内并连接皮带轮装置的从动轮。
电动悬杆搅拌机还包括配电装置，配电装置内设有控制器，控制器连接至升降驱动装置和旋转驱动装置，并能控制其启闭及调节其速度，控制器可以采用常见的配电箱。
倒置式电动悬杆搅拌机工作原理为：升降电机5带动液压泵使油、缸进行上下往复运动从而使悬杆3上下运动；安装在悬臂梁2上的旋转电机6通过皮带轮组合使主轴可调速旋转，从而使安接在主轴上的搅拌叶轮4伸入到桩孔内旋转实现原位桩的搅拌工作；通过配电箱里的各电器工作控制叶轮的旋转速度和叶轮上下往复运动速度。
搅拌机的参数要求：旋转电机6的功率不小于22KW，升降电机5的功率不小于10KW。倒置式电动悬杆搅拌机机身自重1.5吨，需要塔吊吊运至桩孔口，基座7的四角采用倒U型钢筋将其固定于土中，须确保工作时本体不发生自转。
步骤5，浮浆清理。
桩身灌注至桩顶的休止标高后，立即进行浮浆的抽弃工作，一般情况最上层10-20cm为纯液相泥浆水浮浆，应及时抽去，然后测量其离承台底垫层的准确高度，以便确定计算加强料添量。
步骤6，倒置式电动悬杆搅拌机对原位桩头加强料搅拌。
外加的加强料应先干拌好放置在桩旁，且边开动倒置式电动悬杆搅拌机搅拌，边用人工加入加强料，搅拌机悬杆叶轮由浅入深入，再由深入浅，往返搅拌，速度宜先慢后快，最深处应伸至承台底标高以下2.5米处，确保加强料被拌入深处，须加强的区段没有遗漏。搅拌时同时观察含水量，太干时须添加108胶水搅拌，直至混合料的水灰比在0.4上下，添加的加强料搅拌浇筑至高于承台底垫层标高5CM止，总搅拌时间控制在10分钟左右，最后将悬杆叶轮在最深处慢慢地旋转拔出，结束工作。并由吊机将倒置式电动悬杆搅拌机吊至下一根桩位重复施工。
步骤7，养护。
加强料桩头加强施工完成后，须用浸湿的麻袋布将桩头覆盖，并及时浇水人工养护28天。
步骤8，钻芯取样试压验收。
为确保桩头质量，对所加强的桩头暂实行全数取芯试压试验，钻芯取样应在桩头的截面中心切取。
通过本发明的方法施工的桩头，无不合格的情形。
Claims (10)
1.免凿除桩头施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）开挖土方至承台底标高；
（2）确定桩身混凝土灌筑高度；
（3）配制泥浆桩头加强料；
（4）安装倒置式电动悬杆搅拌机；
（5）浮浆清理；
（6）倒置式电动悬杆搅拌机对原位桩头加强料搅拌；
（7）养护；
（8）钻芯取样试压验收。
2.如权利要求1所述的免凿除桩头施工方法，其特征在于：所述步骤（2）具体包括以下步骤：
2.1计算桩身混凝土灌筑时的休止标高；控制被凿除桩头的长度在桩长的1/30；
2.2测量并确定成孔灌注桩砼面标高。
3.如权利要求1所述的免凿除桩头施工方法，其特征在于：所述步骤（3）中的泥浆桩头加强料的配置应在试桩施工阶段进行，并包括以下步骤：试桩灌注混凝土到达地面时，抽去最上层10CM左右的浮浆层后，取浮浆层与混凝土之间的中间混合浮浆体，以量筒取样，配入高强水泥、硅灰、建筑用胶水、砂和碎石组成的加强混合料进行组配。
4.如权利要求3所述的免凿除桩头施工方法，其特征在于：所述中间混合浮浆体与配入的高强水泥、硅灰、建筑用胶水、砂以及碎石组成的加强混合料的总体积与加强料体积之比为2∶1。
5.如权利要求3所述的免凿除桩头施工方法，其特征在于：所述加强混合料中的碎石的直径在10MM以下，砂为清水粗砂；所述加强料的自配比：高强水泥∶硅灰∶碎石∶砂石=1∶0.08∶1∶1.5（体积比）。
6.如权利要求3所述的免凿除桩头施工方法，其特征在于：所述建筑用胶水采用108胶水，所述108胶水的掺量根据组配中混合浮浆体与加强料混合后的含水量决定。
7.如权利要求3所述的免凿除桩头施工方法，其特征在于：当桩的设计强度为C25时，所述高强水泥采用42.5强度的水泥，当桩的设计强度为C30时，所述高强水泥采用强度为52.5的水泥，当桩的设计强度为C35时，所述高强水泥采用强度为62.5的水泥。
8.如权利要求3所述的免凿除桩头施工方法，其特征在于：所述步骤（3）中至少有两根试桩作为试配对象，每根试桩应做不少于3组试配的标准试块，试块在标准条件下养护28天，经试验室试压后的平均强度应不小于桩身设计强度的115%，当试块试配强度达不到按桩身设计强度115%的要求时，应当提高硅灰的含量或提高水泥的强度等级。
9.如权利要求1所述的免凿除桩头施工方法，其特征在于：所述倒置式电动悬杆搅拌机包括支架，所述支架上设有悬臂梁，所述悬臂梁的一端连接悬杆，所述悬杆的底端设有能够伸入搅拌池中的搅拌叶轮，所述电动悬杆搅拌机还包括升降驱动装置和旋转驱动装置，所述悬臂梁能带动所述悬杆在所述升降驱动装置的驱动下上下往复运动，所述悬杆能在所述旋转驱动装置的驱动下旋转；
所述升降驱动装置包括升降电机、液压泵和油缸，所述升降电机通过液压泵驱动油缸往复运动，所述油缸安装在支架内，所述油缸的顶端连接所述悬臂杆，所述悬臂杆能在所述油缸带动下上下往复运动；
所述旋转驱动装置包括旋转电机和皮带轮装置，所述旋转电机安装在支架上，所述悬臂梁为中空结构，所述皮带轮装置安装在所述悬臂梁内，所述旋转电机的转轴伸入所述悬臂梁一端内并连接所述皮带轮装置的主动轮，所述悬杆伸入悬臂梁的另一端内并连接所述皮带轮装置的从动轮；
所述旋转电机的功率不小于22KW，所述升降电机的功率不小于10KW；
所述电动悬杆搅拌机还设有基座，所述支架和升降驱动装置安装在所述基座上，所述基座底部的四角采用倒U型钢筋进行固定。
10.如权利要求1所述的免凿除桩头施工方法，其特征在于：在所述步骤（6）的搅拌中，搅拌机悬杆叶轮由浅入深入，再由深入浅，往返搅拌，速度先慢后快，最深处应伸至承台底标高以下2.5米处，确保加强料被拌入深处，须加强的区段没有遗漏；搅拌时同时观察含水量，适时添加胶水，直至混合料的水灰比为0.4，添加的加强料搅拌浇筑至高于承台底垫层标高5CM止，总搅拌时间控制在10分钟，最后将悬杆叶轮从最深处缓慢旋转拔出，结束工作。
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Denomination of invention: Construction method of chisel free pile head Effective date of registration: 20210724 Granted publication date: 20200605 Pledgee: Agricultural Bank of China Limited Xianju County sub branch Pledgor: UNIJES GROUP Co.,Ltd. Registration number: Y2021330000978 |
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