| 标题 | 布袋桩施工常见问题及对策研究 |
| 范文 | 周纲 郑鹏飞 王毅红 摘 要：基于土工合成材料在盐渍土地基中耐腐蚀的特点，采用一种适用于超强盐渍土地区的防腐蚀新技术——大直径袋装混凝土灌注桩（简称“布袋桩”），以察尔汗盐湖的察格高速项目为依托，对布袋桩这种新工艺在施工过程中的问题进行总结、分析和研究，提出了解决和预防性对策，对混凝土浇注前防腐袋的完整性给出了较科学的控制方法。 关键词：超强盐渍土；布袋桩；防腐袋；注浆排浆法 中图分类号：U419.5 文献标志码：B Research on Common Problems of Bagged Concrete Piles and Solutions ZHOU Gang1， ZHENG Pengfei1，WANG YiHong2 （1. CCCC First Highway Consultants Co. Ltd.， Xian 710068， Shaanxi， China； 2. School of Civil Engineering，Changan University， Xian 710061， Shaanxi， China） Abstract： Given that the geosynthetics are characterized by their corrosion resistance in salty soil， bagged concrete piles （referred to as BCPS） with large diameters were applied to super saline soil areas. Based on the project of QarhanGolmud Expressway starting from Qarhan Salt Lake， problems that might occur during the construction of bagged concrete piles were studied and summarized， and preventative measures and solutions were proposed. Reasonable ways to maintain the completeness of the preservative bags before pouring the concrete were also mentioned. Key words： super saline soil； bagged concrete pile； preservative bag； concrete pouring and discharging 0 引 言 在察尔汗盐湖地区，由于土壤中易溶盐含量高、成分复杂，地下水位较高、变化复杂且矿化度高[13]，场地土及地下水对混凝土结构具有强烈的腐蚀作用[45]。为解决察格高速桥梁桩基础混凝土防腐蚀和耐久性问题，我院工程技术人员采取内增外隔（即混凝土自身提高防腐蚀性能并将混凝土与腐蚀环境隔离）的防腐思路，基于土工合成材料在盐渍土地基中耐腐蚀的特点，发明了一种新型防腐专利技术——大直径袋装混凝土灌注桩技术，即把桩基混凝土灌注在防渗土工材料制作的布袋内形成裹体现浇桩，故形象的称为“布袋桩”。该技术通过土工材料将桩基础与盐渍土环境完全隔离，克服了盐渍土环境下混凝土耐久性差、寿命预测缺乏规范且依据不足的困难，解决了氯盐为主的超强盐渍土环境下混凝土耐久性和承载力的问题，使修建大型混凝土建筑物称为可能。 1 布袋桩主要施工流程与特点 大直径袋装混凝土灌注桩技术的施工主要流程见图1。 相对于普通钻孔灌注桩的施工工艺，布袋桩增加了成孔后防腐袋安装、注浆排浆法2道工序。 施工中采用常规工艺成孔后，为了将桩基混凝土与强腐蚀的地基环境隔离，需要将工厂加工成型的防腐袋置入卤水泥浆充盈的钻孔内，并使防腐袋与设计桩长同深。 防腐袋与钻孔同深后，向防腐袋内注入符合工程要求的泥浆或淡水，利用水头高度和泥浆浓度形成的压力差，将防腐袋外的卤水泥浆排出钻孔，使防腐袋在孔深范围内撑开并与孔壁紧密粘结。这是安装钢筋笼、浇注基桩的袋内混凝土以完成混凝土与环境隔离的关键[6]。 因此，防腐袋安装就位、注浆排浆确保防腐袋在卤水泥浆的撑开，是现浇混凝土布袋桩区别于常规钻孔桩施工的2个主要流程。 2 布袋桩施工中常见问题及对策 2.1 防腐袋长度的确定 防腐袋长度需要考虑设计桩长、孔口工作长度、桩底绑扎及配重高度（图2、3）。 孔口预留一定的长度是为了保护桩头和上部做防水处理。为便于现场施工，孔口工作长度一般取200 cm，且不得小于基桩孔内外水头差与100 cm的箍口长度之和。 建议桩底绑扎长度不大于孔径的0.6倍。配重底至卡盘（图4）顶的防腐布袋长度须与孔深相同。 2.2 防腐袋加工要求 防腐袋是利用土工复合材料具有防腐蚀、抗渗透、高强度、耐磨损、亲和力强等特点，一次热压成形的仅上端开口的密封防渗土工布袋。防腐袋的整体完整性是将混凝土桩基础与强腐蚀环境隔离的最基本保证；除工厂的严格检查外，防腐袋使用前应在现场进行100%充气检查，若有漏气现象，则不得在工程中使用。 防腐袋所用的三布两膜防渗土工布的主要技术指标满足设计要求外，还需在加工过程中注意以下事项。 （1）加工防腐袋的土工布幅面建议按照基桩的直径选择。原则上基桩直径在120 cm以下时，采用单幅土工布且桩长方向只有1条接缝；基桩直径在120 cm以上时，接缝不多于2条。 （2）防腐袋撑开后为确保防腐袋与钻孔壁粘合，防腐袋的直径应比基桩成孔直径大10 cm。 2.3 防腐袋施工损伤的预防措施 为避免施工时划伤、划破防腐袋，应采取以下措施。 （1）桩顶部的钢护筒必须进行倒角磨边处理，保证光滑无尖刺。 （2）将防腐袋袋口固定在定位卡盘模具上，袋口夹具与袋体间应夹设橡胶垫，防止硬性损伤，如图5所示。 （3）防腐袋的底部配重宜采用表面光滑、无明显棱角的碎石或砾石。绑扎用的铁绳头应进行防护处理，以防刺伤防腐袋。 （4）钢筋笼的螺旋钢筋点焊在主筋上时，外侧焊缝应打磨掉尖刺状部分，焊点呈梅花形分布。 （5）钢筋笼应按预制混凝土圆饼型（图6）定位，预制圆饼时可包裹土工布，避免棱角对防腐袋的挤压剪切。圆饼厚度为20～40 mm，圆饼半径R按照公式（2）计算 式中：R为混凝土保护层圆饼型预制块半径（mm）；c为保护层设计要求的厚度，建议取100 mm；ds为钢筋笼加劲筋外径（mm）；e为圆饼型预制块中间圆孔与钢筋笼加劲筋的工作间隙，建议取5 mm。 （6）在直径与加劲筋相同的光圆钢筋底部，钢筋笼点焊成与钢筋笼锥形头直径相同的闭合圆形钢筋，以遮挡主筋尖刺状的钢筋头。在闭合圆形钢筋与主筋焊接完成后，用土工布绑扎底部加劲筋，以减少安装钢筋笼时对防腐袋的摩擦和划损，如图7所示。 （7）钢筋笼锥形头底部焊接1块4～6 mm厚的钢板，以缓冲第1盘水下混凝土浇注时冲击力对防腐袋底部束口的冲击破坏。 （8）防腐袋下端束口尽量选用强度高、延伸率小的塑料带、麻绳或紧口卡带，尽可能不用质地坚硬的钢丝或钢绳绑扎，避免防腐袋施工及浇注混凝土过程中尖头器物刺破防腐袋。 （9）拔排浆管时，应缓慢进行，减少对防腐袋的剪切损伤。 （10）钢筋笼在现场焊接接长时，应在井口安装遮挡装置，并将袋内水灌满，以防电弧焊火花烧伤防腐袋。 2.4 防腐袋完整性检测方法 工程实践中，土工布制作的防腐袋下放后，检查是否漏水的方法有3种：防腐袋撑开后，袋内水头差在20 min内的变化不大于50 mm，说明防腐袋不漏水；通过孔内卤水泥浆掺入的化学材料与袋内水掺入的化学添加剂发生化学反应，产生上冒气泡判断，若无气泡，说明防腐袋良好；防腐袋可采用导电型HDPE土工膜，通过电火花测试设备对防腐袋进行检测。 在施工过程中，应对防腐袋进行多次漏水检测，如出现破损须及时更换或采取其他补救措施，建议利用前2种方法同时验证。 2.5 下放防腐袋过程中浮力的解决对策 由于防腐袋用土工布制成，其比重较钻孔内的卤水泥浆小很多，仅仅依靠自身的重量不能克服浮力，施工过程中需要在防腐袋底部进行配重，使防腐袋在配重的作用下，克服浮力达到设计深度。 2.6 下放防腐袋过程中活塞效应的产生及解决对策 防腐袋外卤水泥浆的排出是防腐袋顺利撑开并与钻孔孔壁无缝隙粘合的前提。注浆排浆过程中的活塞效应是在下沉至孔底的防腐袋中，注入符合工程要求的泥浆或清水的过程时，防腐袋在孔内撑开并与孔壁较紧密地接触，形成类似活塞的形状，使防腐袋外卤水泥浆排泄通道阻隔，导致孔底部分卤水泥浆无法排除[78]。 为了解决防腐袋注浆挤压排出袋外、钻孔内的卤水泥浆，以及排浆过程中出现的活塞效应，使防腐袋在袋内泥浆压力的作用下紧贴孔壁，满足钢筋笼的下放的空间要求，就需要利用水头差、泥浆比重产生的压力差。 式中：h为袋内外水头差（mm）；ρs为袋外卤水泥浆比重（N·mm-3）；ρn为袋内淡水泥浆或淡水比重（N·mm-3）。 对于长细比较大的桩基础，仅靠水头差还不能完全克服注浆后出现的活塞效应，所以解决活塞效应的另一个关键是保证袋外卤水泥浆排泄通道的畅通。为了做到排浆通道的畅通，需要在钻孔后，预先将1～3根壁厚5 mm、直径50～75 mm长至孔底的排浆管沿钻孔孔壁均匀分布。排浆管底部2 m范围内设置梅花形小孔，小孔直径5 mm，以减少排浆管底堵塞。 桩基础的长细比较小时，活塞效应问题不突出，施工中设置一定的压力差后，防腐袋外的钻孔内的卤水泥浆可顺利排出。另外，钢筋笼安装与注浆排浆施工宜同时进行。 2.7 孔口防腐袋的固定及坍塌预防对策 根据察尔汗盐湖地区的地质勘查报告，一般情况下地基土在地面以下4～6 m的含盐量相对地表含盐量偏低，即孔口土层普遍含盐量很高甚至有盐盖的存在。由于施工中使用的淡水或淡水泥浆外溢或洒出，以及施工机械及钢筋笼对孔口的碰撞等施工外荷载的存在，使孔口容易发生盐融陷、防腐袋脱落等情况。为防止孔口坍塌[910]，孔口需设置护筒且其埋置深度为2～4 m并高出地面约03 m，护筒内径比桩径大02～04 m。 察格高速公路现浇混凝土布袋桩施工中，为减少孔口盐融陷对固定桩位及土工布袋的影响，将护筒埋设深度调整为孔口地面以下45 m左右，护筒高出地面0.5～1 m。钢护筒顶端沿周长加焊圆滑的凸箍，并安装活扣钢带，便于布袋的固定；此外还预留了卤水泥浆排出口。成桩后，钢护筒与设计桩头平齐，护筒作为结构防腐的一部分，不可取出。 2.8 盐渍土环境下塌孔的预防对策 防腐袋的安装采用注浆排浆法，泥浆自流流速明显减缓后，以泥浆泵抽排。在施工过程中，为防止淡水泥浆对地基的溶陷，造成塌孔现象，可采取以下措施。 （1）防腐袋下放前在孔内紧贴外缘处对称位置设置排浆管。如采用PVC管，在混凝土浇注后不得拔出，并尽快高压注入同标号水泥浆；如采用钢管，排浆管在混凝土浇注前不得拔出，浇注过程中与浇筑水下混凝土的导管同步提升，但需注意钢排浆管须用内丝连接。 （2）施工过程中尽量缩短成孔与混凝土浇注前的时间间隔。 （3）尽量降低孔底沉渣厚度，可采用反循环工艺清孔。 （4）随时注意注排的水位平衡，排浆管底部2 m处应加工成花管，底部可用泵吸，但泵吸的速度不得大于顶部袋内泥浆的注入量。 （5）现场泥浆池需硬化，不得就地挖掘，以防止泥浆对桩基附近盐渍土地基的溶陷等影响。 3 结 语 （1）大直径的布袋桩基本解决了超强盐渍土环境下混凝土耐久性和承载力低的问题，适用于强盐渍土地区且对承载力要求较高的建筑物及大型桥梁。 （2）防腐袋是混凝土灌注桩防腐蚀的主要措施，其完整性直接影响到建筑物、构筑物及大型桥梁的使用寿命，故施工中要加强防腐袋划破、划伤等损伤的预防和密封性检测，以确保防腐效果。 （3）严格管理施工现场，防止孔口坍塌及地基溶陷事故，避免现场钢筋受风携盐腐蚀及扬尘中的盐混入灌注桩混凝土内。 （4）布袋桩由于增加了下放防腐袋、注排浆等工序，尤其是在桩长较长的情况下，受活塞效应的影响，相对施工周期较长，设计阶段可考虑采取增大桩径、减小桩长的思路。 （5）现浇混凝土的布袋桩相对于打入钢管桩、打入钢板桩围堰以及高性能混凝土等技术方案，工艺简单，施工方便，无需大型专用施工设备，且工程造价相对较低，防腐蚀效果可靠，构造耐久性好，寿命可预测，在青海、内蒙、山西、新疆等盐湖地区具有良好的推广价值和巨大的社会、经济效益。 参考文献： [1] 张伟勤，刘连新，王潘劳，等.青海高原盐渍土对建筑物腐蚀性的研究[J].建筑技术，2004，35（4）：254256. [2] 张嘉辉.盐渍土地基处理的几种作法[J].建筑技术，1998，29（1）：194. [3] 王小生，章洪庆，薛 明，等.盐渍土地区道路病害与防治[J].同济大学学报，2003，31（10）：11781182. [4] 郑 昆.钻孔灌注桩施工中钢筋带上浮问题的探讨[J].筑路机械与施工机械化，2007，24（4）：5950. [5] 夏文俊，赵 阳，周 欣，等.盐渍土腐蚀机理与防腐措施分析[J].上海交通大学学报，2011，45（S1）：1115. [6] 宋金刚.公路桥梁钻孔灌注桩的施工质量控制[J].筑路机械与施工机械化，2012，29（6）：6364. [7] 张 扬.钻孔灌注桩技术探析[J].中国新技术新产品，2012（15）：166167. [8] 李志强，李志安.灌注成桩中的混凝土活塞效应[J].水利建设与管理，2000，20（1）：5758. [9] 徐远林.钻孔灌注桩常见事故分析及防治措施[J].西部探矿工程，2013，25（5）：810. [10] 陈振华.桥梁钻孔灌注桩常见质量事故及防范措施[J].科技致富向导，2011（20）：326，424. [责任编辑：杜敏浩] |
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