巖溶地區(qū)灌注樁凝固過(guò)程樁頂標(biāo)高監(jiān)控技術(shù)

鄧智文，龔 歡，陳一喬

（廣東省建筑工程集團(tuán)有限公司 廣州 510010）

0 引言

鉆孔灌注樁以其可建造直徑大、承載能力高等優(yōu)點(diǎn)，得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用［1-2］。巖溶地區(qū)灌注樁施工過(guò)程中，往往容易出現(xiàn)樁身混凝土部分或全部流失造成樁頂高度不足的現(xiàn)象，輕則需后期加厚承臺(tái)高度，重則樁機(jī)二次進(jìn)場(chǎng)重新鉆孔成樁，嚴(yán)重阻礙工期，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失，也影響建筑物樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量。如何有效監(jiān)測(cè)灌注樁樁頂高度，確保成樁質(zhì)量，避免因樁身混凝土流失而未采取有效措施導(dǎo)致嚴(yán)重后果，是巖溶地區(qū)灌注樁施工的一大難題。

傳統(tǒng)的巖溶地區(qū)灌注樁樁頂標(biāo)高監(jiān)控方法主要有兩種：①測(cè)繩法，利用細(xì)線牽引重錘垂直下落測(cè)試樁頂標(biāo)高，這種方法需要加大測(cè)頻，且每次都需要穿過(guò)浮漿，測(cè)量精準(zhǔn)度低［3］；②電阻率法，將傳感器埋設(shè)于樁頂附近鋼筋籠主筋處，依靠傳感壓力判斷樁頂面下降，這種方法操作復(fù)雜，實(shí)用性不高［4-5］。

本文提出了一種巖溶地區(qū)灌注樁凝固過(guò)程樁頂標(biāo)高監(jiān)控技術(shù)，有效地解決了混凝土流失的監(jiān)控問(wèn)題，施工人員能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并作出補(bǔ)救措施，避免了因監(jiān)控不力導(dǎo)致的斷樁情況，施工質(zhì)量更有保障，有效地加快了施工工期，為后續(xù)施工節(jié)省了寶貴的時(shí)間。其裝置原理如圖1所示。

1 技術(shù)原理和主要特點(diǎn)

1.1 技術(shù)原理

施工揭露有溶洞的灌注樁，成樁后的24 h 內(nèi)容易出現(xiàn)樁頂面緩慢下降，造成樁頂標(biāo)高不足或混凝土全部流失［6］。本文從動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)樁頂標(biāo)高變化著手，提出一種巖溶地區(qū)灌注樁凝固過(guò)程樁頂標(biāo)高監(jiān)控裝置，主要部件包括有測(cè)量豎桿、豎桿基座、限位橫桿、橫桿基座。測(cè)量豎桿的外壁上設(shè)有量度長(zhǎng)度的刻度，底端垂直連接于豎桿基座，豎桿基座為圓形放大薄壁基座，與樁頂混凝土形成握裹，從而在監(jiān)控過(guò)程可隨樁頂混凝土面共同沉降［7］。

優(yōu)化方案為帶刻度的測(cè)量豎桿設(shè)計(jì)成紅、黃、綠三色桿，依次表示報(bào)警區(qū)、警戒區(qū)、安全區(qū)。進(jìn)一步優(yōu)化方案在測(cè)量豎桿桿身增加數(shù)顯標(biāo)尺，外接數(shù)顯儀，內(nèi)部設(shè)置預(yù)警線，當(dāng)數(shù)據(jù)偏離預(yù)警線時(shí)，外接數(shù)顯儀會(huì)發(fā)出警報(bào)聲。利用上述雙重監(jiān)控措施，有效提高了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，從而達(dá)到動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的目的。

1.2 主要特點(diǎn)

⑴利用樁身兩側(cè)原地面放置的混凝土支撐塊架立帶限位卡環(huán)的水平桿，測(cè)量豎桿穿過(guò)卡環(huán)，底部固定豎桿基座，與樁頂混凝土面共同沉降，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)成樁后樁頂混凝土沉降情況。

⑵監(jiān)測(cè)過(guò)程操作簡(jiǎn)單，監(jiān)控裝置可工地就地取材制作，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便的特點(diǎn)，能快捷、有效、穩(wěn)定的監(jiān)控混凝土灌注樁的樁頂標(biāo)高。

⑶測(cè)量豎桿與豎桿基座，限位橫桿與橫桿基座均采用可分離式連接，測(cè)量結(jié)束后可回收測(cè)量豎桿、限位橫桿及其基座。

⑷帶刻度的測(cè)量豎桿設(shè)計(jì)成紅、黃、綠三色桿，綠色為安全區(qū)，黃色為警戒區(qū)，紅色為報(bào)警區(qū)，同時(shí)桿身固定外接數(shù)顯標(biāo)尺用于遠(yuǎn)程監(jiān)控，采取現(xiàn)場(chǎng)和遠(yuǎn)程雙重監(jiān)控措施，有效提高了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。

2 工藝流程與操作要點(diǎn)

2.1 施工工藝流程（見(jiàn)圖2）

制作混凝土支撐塊、水平桿、薄壁鋼管立桿、連接基座?混凝土灌注樁成樁?播出定位鏟筒?不知混凝土支撐塊?插入薄壁鋼管立柱及其基座至樁混凝土面?架立水平桿?調(diào)整裝置位置?安裝外接數(shù)據(jù)標(biāo)尺?檢測(cè)沉降位移，若無(wú)警報(bào)則進(jìn)行下一個(gè)樁監(jiān)測(cè)；若有警報(bào)，則采取應(yīng)急措施，重新監(jiān)測(cè)。

2.2 施工操作要點(diǎn)

2.2.1 監(jiān)控裝置的制作

監(jiān)控裝置主要包括測(cè)量豎桿、豎桿基座、限位橫桿、橫桿基座：①測(cè)量豎桿采用工地搭設(shè)腳手架用的普通鋼管，鋼管長(zhǎng)度大于空樁長(zhǎng)度，確保豎桿能順利插入混凝土樁頂面。豎桿表面涂刷紅、黃、綠三種顏色油漆，綠色為安全區(qū)，黃色為警戒區(qū)，紅色為報(bào)警區(qū)，初始埋設(shè)位置定位安全區(qū)；②豎桿基座采用定制薄壁混凝土塊，增加與混凝土樁頂混凝土面的咬合，其上端增加鋼管螺口，螺口內(nèi)徑與鋼管立桿外徑相同，便于鋼管立桿擰入；③限位橫桿由兩條直鋼架彎制而成，分別在直鋼筋的端頭彎制半圓形彎鉤，兩個(gè)半圓形彎鉤閉合焊接合形成卡環(huán)，為確保水平桿剛度，鋼筋直徑≥14 mm?？ōh(huán)卡口直徑大于測(cè)量豎桿管徑以便豎桿能自由滑動(dòng)；④橫桿基座采用150 mm×150 mm×150 mm 的混凝土試塊模具制作即可，將混凝土倒入試件模中，利用“L”型角鋼壓出一道槽口，待混凝土終凝成型后，刷上條紋漆。其部件構(gòu)造如圖2所示。

2.2.2 安裝外接數(shù)顯標(biāo)尺

采用外接數(shù)顯標(biāo)尺進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，將動(dòng)珊位移傳感器的支架兩端焊在測(cè)量豎桿尺標(biāo)處，固定在限位卡環(huán)的正上方處，當(dāng)樁頂混凝土發(fā)現(xiàn)沉降時(shí)，測(cè)量豎桿與動(dòng)珊位移傳感器支架發(fā)生同步沉降，而傳感器則相對(duì)上移，外接數(shù)顯儀會(huì)顯示出具體沉降數(shù)據(jù)，精度達(dá)到±0.2 mm 以上，外接數(shù)顯儀內(nèi)部設(shè)置報(bào)警值，對(duì)應(yīng)紅色區(qū)進(jìn)入限位卡環(huán)時(shí)沉降值，當(dāng)數(shù)據(jù)偏離報(bào)警值時(shí)，外接數(shù)顯儀發(fā)出警報(bào)聲。數(shù)顯標(biāo)尺裝置及參數(shù)如圖3所示。

2.2.3 制定應(yīng)對(duì)措施

安排專人密切關(guān)注外接數(shù)顯儀報(bào)警情況，并每隔2 h 查看測(cè)量豎桿沉降情況，針對(duì)監(jiān)控過(guò)程出現(xiàn)的不同異常狀況，制定如下應(yīng)對(duì)措施：①當(dāng)警戒區(qū)進(jìn)入限位卡環(huán)時(shí)，加密監(jiān)測(cè)，每隔1 h 查看測(cè)量豎桿沉降情況；②當(dāng)報(bào)警區(qū)進(jìn)入限位卡環(huán)時(shí)，若樁身混凝土未達(dá)初凝，重新埋入導(dǎo)管，繼續(xù)澆筑混凝土至樁頂面80 cm以上，重新監(jiān)測(cè)；③當(dāng)樁身混凝土已達(dá)初凝，最終沉降穩(wěn)定后樁頂下沉至設(shè)計(jì)樁頂面以下不足0.5 m 時(shí)，不處理，日后承臺(tái)施工時(shí)做加大承臺(tái)高度處理；④當(dāng)樁身混凝土已達(dá)初凝，最終沉降穩(wěn)定后樁頂下沉至設(shè)計(jì)樁頂面以下不超過(guò)0.5 m 而不足2.0 m 時(shí)，待日后基坑開挖后做人工接樁處理；⑤當(dāng)樁身混凝土已達(dá)初凝，最終沉降穩(wěn)定后樁頂下沉至設(shè)計(jì)樁頂面以下超過(guò)2.0 m時(shí)，認(rèn)為樁身混凝土流失嚴(yán)重，立即組織沖孔樁機(jī)重新就位，進(jìn)行原位復(fù)沖并再次下鋼筋籠、澆筑灌注樁混凝土，避免日后基坑開挖后發(fā)現(xiàn)樁身混凝土流失嚴(yán)重而造成不必要的樁機(jī)二次進(jìn)場(chǎng)［8-9］。施工現(xiàn)場(chǎng)如圖4所示。

3 工程實(shí)例與應(yīng)用效果

3.1 工程實(shí)例

某大型安置區(qū)項(xiàng)目位于廣州市白云區(qū)人和鎮(zhèn)，總建筑面積約為41.5 萬(wàn)m2，巖溶地質(zhì)強(qiáng)發(fā)育，塔樓范圍樁基礎(chǔ)包含鉆（沖）孔灌注樁1 371 條，溶洞見(jiàn)洞隙率達(dá)40.1%。應(yīng)用“巖溶地區(qū)灌注樁凝固過(guò)程樁頂標(biāo)高監(jiān)控技術(shù)”，解決了巖溶地帶樁身混凝土流失難以監(jiān)控的難題，使施工人員能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并作出應(yīng)對(duì)措施，避免了樁頂標(biāo)高下沉而不知情導(dǎo)致后期樁機(jī)二次進(jìn)場(chǎng)的風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 應(yīng)用效果

樁基礎(chǔ)施工過(guò)程中，重新埋入導(dǎo)管繼續(xù)澆筑混凝土13 次，樁承臺(tái)施工時(shí)加大承臺(tái)高度2 次，樁承臺(tái)施工前人工接樁處理1 次，未發(fā)生基坑開挖后樁機(jī)二次進(jìn)場(chǎng)，節(jié)約施工費(fèi)用24.9 萬(wàn)元，節(jié)省工期9 d，施工質(zhì)量更有保障。

經(jīng)第三方檢測(cè)［10］，灌注樁成樁質(zhì)量均滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，Ⅰ類樁占比達(dá)到90%以上。

4 結(jié)論

本文介紹的“巖溶地區(qū)灌注樁凝固過(guò)程樁頂標(biāo)高監(jiān)控技術(shù)”，管理人員能迅速、直觀地動(dòng)態(tài)監(jiān)控樁頂面沉降，從而及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施，有效地避免了因灌注樁澆筑后混凝土嚴(yán)重流失而未及時(shí)處理導(dǎo)致基坑開挖后樁頂標(biāo)高不足的問(wèn)題，提高了施工質(zhì)量，降低了基坑開挖后樁機(jī)二次進(jìn)場(chǎng)施工的風(fēng)險(xiǎn)。該技術(shù)的核心裝置簡(jiǎn)便有效，實(shí)用性強(qiáng)，已獲得一項(xiàng)實(shí)用新型專利［11］，對(duì)于類似的巖溶地區(qū)灌注樁施工具有較好的推廣價(jià)值。