钻孔灌注桩施工技术在围护结构工程中的应用.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 27 日 作者简介：王赟铖（1991），男，汉族，河南驻马店人，本科，无职称，研究方向为地基基础工程。-166-钻孔灌注桩施工技术在围护结构工程中的应用 王赟铖 上海蓝田建设（集团）股份有限公司，上海 200136 摘要：摘要：以上海浦东机场地下交通枢纽及配套工程为案例，系统探讨钻孔灌注桩施工技术在复杂城市基础设施项目中的应用。本文细致探讨了钻孔灌注桩施工技术在围护结构工程中的应用，涵盖从旋挖钻机的设置及调整到钢筋笼的加工与吊装，以及成孔质量控制和混凝土浇筑技术。文中详细分析每个阶段的关键技术点和操作流程，强调了精确控制和质量管理在保证工程安全、稳定及效率中的重要性。通过对施工特点、技术难点及解决方案的深入分析，为围护结构工程中的钻孔灌注桩施工提供全面的技术指导和实践参考。关键词：关键词：钻孔灌注桩；旋挖钻机；钢筋笼加工；混凝土浇筑；施工技术；围护结构工程 中图分类号：中图分类号：TU745 0 引言 随着城市化进程的加快，复杂的城市基础设施项目越来越多，这对施工技术和管理方法提出新的挑战。钻孔灌注桩技术在现代围护结构工程中扮演着至关重要的角色，对高效、安全施工方法的需求不断提高，探究和优化钻孔灌注桩施工技术变得尤为重要。1 工程概况 上海浦东机场地下交通枢纽及配套工程中线共同沟围护工程是一个集交通、通讯和市政管理于一体的综合性地下工程。项目位于上海浦东国际机场周边，覆盖面积广阔，涵盖了多种交通模式的接驳，包括地铁、机场快线和城际轨道等。这一地下枢纽工程的核心部分是中线共同沟，它不仅作为交通流线的重要部分，同时也是电缆、管道等市政设施的集中通道。工程的设计充分考虑到机场的运营需求和地下空间的复杂性，特别强调对周边环境的保护和地下水位的控制。在施工技术上，采用了钻孔灌注桩作为主要的围护结构，以确保工程的安全、高效和环保。此外，考虑到工程地处繁忙的机场区域，对施工的噪音和振动控制有着极高的要求，必须确保不影响机场的正常运行和附近区域的日常生活。该工程是一个高度复杂且技术要求极高的地下建设项目，它对围护结构设计和施工技术提出新的挑战，同时也展示了现代城市地下空间开发的新趋势。2 施工特点及重难点分析 2.1 施工环境与条件分析 在上海浦东机场地下交通枢纽及配套工程的施工过程中，面对的主要挑战是复杂多变的施工环境与条件。该项目位于繁忙的机场区域，不仅地下管线众多，而且需要在不干扰机场正常运营的前提下进行施工，由于地处长江口，地质结构较为复杂，主要由软土、黏土层和砂土层构成，这给施工稳定性和安全性带来了额外的考验。工程还需考虑周围建筑物和基础设施的安全，特别是地铁和机场运营设施的完整性，对于施工噪音和振动的控制也是一个关键问题，需要精密的监测和管理以最小化对机场运营和周边环境的影响。由于项目规模大，施工时间紧张，因此对施工队伍的协调和管理提出较高要求，这些复杂多变的条件不仅对施工技术提出挑战，也对项目管理能力提出了高标准的要求，要求项目团队在保证施工质量和安全的同时，确保整个工程进度符合预定计划1。2.2 技术难点与解决方案 在上海浦东机场地下交通枢纽及配套工程中，面临的技术难点主要集中在钻孔灌注桩的施工上。由于地下结构复杂，工程需在保证结构稳定性的同时避免对周边地铁线路和机场设施造成影响，钻孔灌注桩的直径范围从 800 毫米到 1200 毫米不等，深度达到 50米，考虑到软土层的存在，这对钻孔稳定性和精确度提出较高要求。为了减少对周边环境的影响，施工过程中采用静压技术来控制振动和噪音，能够确保在机场运营期间的施工不造成干扰，钻孔灌注桩的施工数中国科技期刊数据库 工业 A-167-量需达到数百根，每根桩的施工时间约为 2 到 3 天，整体工程中的灌注混凝土总量超过 10,000 立方米。在质量控制方面，采用严格的检测和监控措施，包括对每根桩的结构完整性和垂直度进行检测，确保整个围护结构的稳定性和安全性。通过这些措施，项目团队成功克服多个技术难点，保证了工程的顺利进行2。2.3 资源与物流管理挑战 在上海浦东机场地下交通枢纽及配套工程中，资源与物流管理构成了施工的一个重要环节，项目的规模和复杂性要求高效的资源调配和精准的物流安排，以保障施工进度和质量。由于工程位于机场这一繁忙区域，物资运输和设备调度需要特别的规划，以避免对机场运营和周边交通造成影响，这包括对重型机械的调度、建材的储存与运输，以及工地内部的物流组织。特别是针对钻孔灌注桩施工，需要定时供应大量混凝土和钢筋，这对供应链管理提出挑战，工程团队通过建立有效的供应链协调机制，确保了材料的及时供应和质量控制。同时，对现场工人的管理也是关键，包括工作人员的分配、培训及安全教育，为了确保施工进度和效率，工程采用先进的项目管理软件，对施工进度、材料使用和人员配置进行实时监控和调整，这样的集成管理方法不仅可以提高资源利用效率，也能保证工程的顺利进行。3 旋挖钻干成孔施工技术 3.1 旋挖钻机的设置及调整 旋挖钻机的设置及调整是旋挖钻干成孔施工技术的初始且关键步骤，这一环节的核心任务是确保钻机的精确配置和有效操作。启动钥匙开关，激活钻机显示器，显示器随即展示旋挖钻机的标记画面，为操作人员提供必要的视觉信息。操作人员可根据需求切换至工作画面，监控钻机的实时状态，钻杆调整至垂直状态是此阶段的关键，要确保钻杆精确对准钻孔位置，以保证施工精度。显示器不仅显示钻杆的实时运行状况，还帮助操作人员监控钻杆在X、Y轴上的确切位置，这一信息对于评估钻杆的位置偏移至关重要3。电气手柄的精确控制使得钻杆能够调整至指定的工作状态。控制器的信息采集和处理功能保证精确的闭环控制操作，进而确保钻杆的平稳起立，表 1 展示了旋挖钻机设置及调整阶段的关键参数，这些参数的精确调整和监控对于确保旋挖钻干成孔施工技术的成功实施至关重要。表 1 旋挖钻机设置及调整阶段的关键参数 参数名称 参数值 说明 钻杆起立角度 90 确保钻杆垂直 钻杆 X 轴位置 10.5 米 钻杆相对于起始位置的水平位移 钻杆 Y 轴位置 9.8 米 钻杆相对于起始位置的垂直位移 控制器信号精度 0.1 米 控制器对钻杆位置的精确度 3.2 钻杆调垂与数据监测 在旋挖钻干成孔施工技术中，钻杆调垂与数据监测环节扮演着至关重要的角色。此阶段的核心在于精确调整钻杆，可以确保其在施工过程中保持正确的位置和姿态。调垂的操作分两种情况：当钻杆相对零位在5以内时，操作员可利用自动调锤按钮进行微调；若钻杆偏离超过5，则需通过电动按钮进行调整，这一过程中，电气手柄的使用也至关重要，它能够精细地调整钻杆，以确保其在特定工作状态下的最佳位置。数据监测则侧重于实时追踪钻杆和钻头的状态，在钻斗接触地面后，通过清零操作来确定钻头的确切位置，从而提供关于钻孔位置和深度的实时数据。显示器在此过程中展示了条形图和数字等信息，便于操作人员对钻孔位置进行准确判断，同时，设备配备的虚拟仪表显示出动力头压力、加压压力及主卷压力等关键参数，为操作人员提供了一个有效的数据参考。表 2 展示数据监测阶段的关键参数，通过对这些关键参数的精确监测和调整，可以确保施工过程的安全性、准确性和效率。表 2 数据监测阶段的关键参数 参数类型 测量值 备注 钻杆 X 轴位置 10.5 米 保持钻杆垂直状态 钻杆 Y 轴位置 9.8 米 确保钻杆对准钻孔 动力头压力 150 巴 控制钻进过程中的压力 加压压力 200 巴 钻进速度调节 主卷压力 180 巴 钻杆起立和稳定性控制 3.3 钻进速度与地质检查 在旋挖钻干成孔施工技术中，钻进速度与地质检查环节的目标是根据不同的地质条件来优化钻进速度，以实现最佳的施工效果。地质检查在达到设计深度后进行，捞取钻渣并进行分析，对地质条件做出准确判断，这对于保障钻孔效果至关重要。例如，在某次施工中，地质检查可能显示地层组成为 70%的沙石和 30%中国科技期刊数据库 工业 A-168-的黏土，与前期勘测的预期相差显著4。这种情况下，需及时记录并与监理工程师联系，对比前期勘测数据，以调整后续施工计划，表 3 是一些关键指标，另外泥浆比重：砂层 1.25 g/cm，黏土层 1.15 g/cm。通过这些数据的准确测量和实时监控，可以有效地指导施工过程，确保施工质量和安全。表 3 钻进速度与地质检查关键指标 类别 硬地层 软地层 砂层 地质组成 80%岩石 60%黏土 70%沙石 钻进速度 5 米/分钟 10 米/分钟 3 米/分钟 4 钢筋笼加工与吊装 4.1 钢筋笼加工技术 钢筋笼加工技术在钻孔灌注桩施工中占据重要位置，其质量直接影响着整体结构的安全性和稳定性。钢筋笼通常在现场加工，严格遵循设计图纸要求，可以确保加工尺寸的准确性。一个典型的钢筋笼可能长达 41 米，由于直接施工存在的挑战，如工作量大、纠偏难度高等，因此常采用分节加工的方法，在此过程中，主筋的接头错开布置，确保同截面的接头数量不超过总根数的 50%，这是为了保持钢筋笼的整体强度和稳定性。钢筋笼的细节处理也至关重要，如在主盘外侧设置加筋箍，避免钢筋头向内弯曲，从而不影响后续导管吊放作业，鉴于钢筋笼在吊装过程中易于变形的特性，施工团队采取了点焊措施来固定主筋与箍筋，同时配备适量的铁扁担，确保成型的钢筋笼可以顺利吊装入孔。此外，钢筋笼与桩底之间保持特定距离，经过调整后精确就位，焊接笼顶加强箍以提高结构稳定性。在确保钢筋笼加工精度的同时，还需关注其在吊装中的稳定性，例如，在钢筋笼顶部和各节段中部设置吊点，不仅可以提高吊装的便捷性，还能增强整体的均衡性。钢筋笼的每个环节都精心设计和执行，能够确保施工的顺利进行和最终结构的稳固性。4.2 钢筋笼吊装技术 钢筋笼吊装技术在钻孔灌注桩施工中扮演着至关重要的角色，它要求精确控制和细致操作以确保施工安全和效率。钢筋笼的吊装过程中，关键在于保持其稳定和垂直，这一过程通常由吊机完成，辅以人工调整，确保钢筋笼在吊装时的位置准确，与孔位对准并垂直于孔心。吊装时要保证动作缓慢且匀速，避免钢筋笼发生扭转或弯曲，这样可以减少与孔壁的摩擦，避免对孔壁造成损伤或对钢筋笼本身的结构影响。钢筋笼在设计和制作时需考虑吊装的稳定性和均衡性，例如，在顶部加强筋处设置两个吊点，并在各节段中部各设置一个吊点，这种设计确保了在吊装过程中钢筋笼的平衡和稳定性。为了增强钢筋笼在吊装时的稳定性，外侧会按照特定间距设定位筋和保护层，这些措施不仅可以提高吊装时的安全性，也能保证钢筋笼在进入孔内后的正确位置和姿态。整个吊装过程都要严格遵循既定的操作程序和安全规范，必须确保每一步都按照规划顺序进行，吊装过程的管理和控制是保证整个施工质量的关键环节，任何偏差都可能影响最终结构的质量和安全。吊装完成后，确保钢筋笼准确就位也是重要一环。在钢筋笼稳定放置到孔中后，需要进行精确的位置调整，保证其垂直于孔心，并且符合设计位置，这些细节性的操作可以保证整个结构的稳定性和施工的质量，也是确保最终施工效果的重要环节。因此，在整个施工过程中，钢筋笼的稳定与保护措施需要得到充分的重视和正确的执行5。5 成孔质量控制与混凝土浇筑 成孔质量控制与混凝土浇筑技术是钻孔灌注桩施工中的决定性步骤，能够确保结构的质量和耐久性。成孔质量控制涉及孔位偏差、孔深和孔径的精确检查。以孔深检查为例，需要比较分析设备显示值和员工实测值，确保钻孔深度符合设计要求。如有偏差，需及时调整施工方法，以确保达到预期深度，完成质量检查后，钻孔需通过监理工程师的验收，方可进入下一施工阶段。混凝土的制备按照试验室提供的配比方案进行，可以确保混凝土各项指标符合设计要求，浇筑过程中，导管的位置和混凝土面的高度需严格控制。为了保证质量，混凝土浇筑需连续进行，避免出现空隙或分层，同时，混凝土在浇筑过程中需进行适当的振捣处理，特别是在桩头的混凝土，能够提高其稳定性和承载力。混凝土浇筑完成后，进行桩身混凝土的超浇处理，可以确保超高部分的强度达标，并及时清理。此外，完成混凝土浇筑及质量验收合格后，应及时拆除钢护筒，并进行无损质量检测，以评估钻孔灌注桩的结构质量。整个成孔质量控制与混凝土浇筑过程中，精确度和持中国科技期刊数据库 工业 A-169-续性是确保施工质量的关键因素，需要施工团队的高度注意和精细操作。6 结语 钻孔灌注桩施工技术整个施工过程不仅体现了工程技术的先进性，也凸显出对安全和质量的不懈追求。这些技术和方法的应用能够保证围护结构工程的稳定性和耐久性，同时也提升工程效率，随着技术的不断进步和施工方法的创新，钻孔灌注桩技术在未来围护结构工程中的应用将更加广泛和高效。最终，这些技术的融合和发展不仅可以推动工程技术的进步，也为建筑行业提供宝贵的经验和参考。参考文献 1 王宗佺.钻孔灌注桩施工技术在地铁车站围护结构工程中的应用 J.工程技术研究,2021,6(16):99-100.2 张志丹.地铁车站围护结构中的钻孔灌注桩施工技术 J.低碳世界,2021,11(04):252-253.3 张鑫.地铁车站围护结构建设中的钻孔灌注桩施工技术 J.北方建筑,2021,6(02):49-52.4 胥斌.地铁车站围护结构施工中的钻孔灌注桩施工技术 J.工程建设与设计,2020,(06):175-176.5 马磊.地铁车站围护结构钻孔灌注桩施工技术研究 J.价值工程,2019,38(16):90-92.