1、桩基混凝土超浇预警装置施工新技术研究 杨广磁 王亚斌 四川省能投雷波新能源开发有限公司 中国水利水电第五工程局二分局 摘 要： 石济客专项目利用现有成品圆钢或薄壁钢管作为主杆件, 木板作为底托盘, 顶端安装可调节限位装置, 发明研制出“桩基混凝土超浇预警装置”;该预警装置适用于多种混凝土工程施工, 且具备超浇高度实现自动化控制, 具有广泛的适应性和经济性。关键词： 超浇预警装置; 高度控制; 实现自动化; 超浇; 作者简介：杨广磁 (1981-) , 男, 河南鹿邑人, 工程师, 本科, 从事工程技术管理工作;作者简介：王亚斌 (1993-) , 男, 甘肃天水人, 大专, 从事工程技术管理工
2、作。Study on New Construction Technology of Pile Foundation Concrete Over-pouring Early Warning DeviceYANG Guang-ci WANG Ya-bin Sichuan Energy Investment Leibo New Energy Development Co., Ltd.; Sinohydro Bureau 5 Second Branch; Abstract： In Shijiazhuang-Jinan passenger dedicated railway project, a pil
3、e foundation concrete over-pouring early warning device is developed by using the existing finished round steel or thin-walled steel pipe as the main bar and the board as the bottom tray and the adjustable installation device at the top. This device can be applied to a variety of concrete constructi
4、on, and can achieve automatic control of over-pouring height, with a wide range of adaptability and economic benefit.Keyword： over-pouring early warning device; height control; realization of automation; over-pouring; 1 概述新建石家庄至济南铁路客运专线工程 SJZ-2 标段线路位于河北省境内, 起点位于晋州市, 向东南方向延伸, 至辛集市, 设置辛集南站, 标段起始里程为:DK
5、51+213.36DK79+555.99, 正线长度共 28.3km, 其中路基长度 2004.49m, 桥梁 26.3km, 共 2 座特大桥, 桥梁基础全部采桩承台基础, 共计 7028 根桩基, 工程量较大。根据验标要求, 在钻孔灌注桩施工阶段, 为防止桩基质量被桩顶浮浆破坏, 桩顶混凝土浇筑面高程必须比设计值高出 0.51.0m, 确保设计高程以下桩基完整;以往是使用测绳重复测定混凝土顶面距离孔口深度来避免桩基混凝土超浇, 这种测控方法精度低, 操作麻烦, 重复测量中难免出现人为误操作导致的误差;为了精准地测控桩顶超浇高度, 现设计制造一种桩基混凝土超浇预警装置, 通过它能有效控制桩身
6、质量, 节省混凝土原料, 这对工程节本降耗意义重大。此外, 该装置加工制造步骤简单, 工艺成本低, 能够循环使用, 并且在使用中操控步骤也比较简单, 有助于节省工时, 提高桩基灌注施工进度。2 目的和意义根据验收规范要求, 在桥梁混凝土钻孔灌注桩施工过程中, 为避免桩顶浮浆对桩基质量造成影响, 对灌注桩桩顶顶面浇筑混凝土时超浇, 以确保设计高程以下桩身混凝土质量和桩身的完整性。为控制混凝土超浇高度满足验收规范要求, 水电五局石济客专项目在桩基施工过程中通过对传统超浇高度控制技术进行分析、研究和总结, 设计发明了超浇预警装置为自主创新, 尚属首次。该装置通过国家重点项目试验实践验证, 我们获得了
7、宝贵的施工技术资料, 为我局在该关键工序施工中处于行业领先地位奠定了重要的先进技术基础, 也更有助于提升我局整体的行业形象与施工水平。随着以后大范围的推广应用, 对推动整个行业生产力的发展具有不可忽视的作用。3 工作原理桩基混凝土超浇预警装置由带水平挂钩支撑套筒、可调节主杆件、底托盘三部分组成;在桩基混凝土灌注前, 根据控制超浇高度位置高程及护桶顶高程计算超浇预警装置有效长度, 通过移动限位装置位置调节主杆件有效长度, 并将超浇预警装置放入孔内并在护筒边缘固定好, 待混凝土液面达到超浇高度后, 托起底托盘并带动主杆件上浮, 达到自动预警的效果。具体工作原理见图 1。图 1 超浇预警装置工作原理
8、简图 下载原图4 施工方案选择及实施控制4.1 施工方案选择目前, 在桥梁混凝土钻孔灌注桩施工过程中, 为控制混凝土超浇高度满足验收规范要求, 都是采用测绳反复测定混凝土顶面距离孔口深度, 以确保设计高程以下桩基完整性, 现结合石济客专项目在前期施工过程控制中利用传统测绳反复测定混凝土顶面距离孔口深度存在以下几个方面的不足:(1) 从依据规范, 采用传统的方式来看, 测定钻孔灌注桩桩顶高程测绳测量程序复杂、麻烦且不准确, 容易造成超浇高度过高或者过低;(2) 从过程控制来看, 测量时需要多次反复测定, 如工人稍有疏忽将会造成桩基超浇高度过高或者过低;(3) 从施工效率来看, 测绳测量需要花费很
9、长时间, 混凝土浪费大, 导致施工成本增加。因此, 为了提高施工效率、降低成本, 综合考虑最终选择自行发明制造桩基混凝土超浇预警装置的方案进行后期施工。4.2 超浇预警装置结构形式通过利用传统超浇高度控制工艺的操作要点和优、缺点, 确定了设计发明超浇预警装置的目标, 并根据理论数据进行受力分析, 初步设想采用桩基护桶上的限位钢套管作为支撑点, 利用圆钢或薄壁钢管作为主杆件, 底托盘采用木板, 顶端设置可调节限位装置调节底托盘高程, 通过现场试验, 有效的达到了自动预警的效果, 满足了设想要求, 并在施工实践中再次改进创新, 具体结构形式见图 2。图 2 超浇预警装置结构示意图 下载原图4.3
10、确定超浇预警装置参数通过有效控制超浇装置自身重量, 其自重范围既要保证浇筑时泥浆上涌过程中主杆件不上浮, 又要保证混凝土液面达到预定高程时能浮起主杆件。超浇装置自重应根据不同施工条件现场试验确定, 对于杆件要求长度较大的可采用薄壁钢管或其他较轻杆件替代主杆件;根据技术人员利用理论数据验算及现场多次试验对该设备进行改进, 最终确定超浇预警重量 m=1.65kg, 底托盘采用直径 d=22cm 的圆形木板;由于本装置支撑套筒利用护桶边的弧度, 通过小钢板卡扣在护桶壁上固定, 施工过程中应注意防止脱落。对于直径较大的护桶, 可通过适当增加小钢板水平长度或减小两个小钢板间距, 确保卡接牢固。通过实践得
11、出在不同施工条件下超浇预警装置按照 m 与 d 的比值进行制作即可保证预警效果, 另外主杆件材质应具有足够强度, 避免上浮过程产生弯曲, 影响报警效果。4.4 超浇预警装置过程实践(1) 在桩基灌注前, 根据混凝土预浇筑高度计算主杆件有效长度, 通过调节主杆件顶部调节螺栓调节主杆件有效长度, 安放时将支撑套筒水平挂钩与护桶边缘固定;(2) 在混凝土灌注过程中, 当混凝土面上升到预定的标高位置时, 将托起超浇预警装置底盘带动超浇预警装置上浮, 当现场浇筑工人发现超浇预警装置上浮且停止灌注后不再下沉时, 表明混凝土已经到达要求桩顶标高, 混凝土灌注施工即可停止。图 3 超浇预警装置安装效果图 下载原图5 结语“桩基混凝土超浇预警装置施工新技术”在石济客专项目桥梁混凝土钻孔灌注桩施工中得到应用, 目前已全部施工完成, 达到了经济、安全、高效、快捷的效果, 得到了业主方、设计和监理单位的一致好评, 创造了良好的经济效益和社会效益, 进而在行业内进行推广、实施。参考文献1段景朝, 郭中德, 王亚斌.桩基混凝土超浇预警装置的设计与应用J.四川水力发电, 2016 (03) :59-60, 88. 2林志伟.建筑施工中混凝土浇筑工艺探析J.科技创新与应用, 2013 (16) :246. 3宋先恒.浅谈混凝土的浇筑与振捣J.价值工程, 2010 (17) :82.
