混凝土灌注樁樁頭標高探測裝置研發(fā)與應用

楊宏宇

摘要：結合珠三角城際新白廣鐵路余家莊水庫特大橋、荔湖城特大橋、荔湖城高架站混凝土灌注樁施工實例，進行了混凝土灌注樁施工技術研究?；炷凉嘧稑额^標高探測裝置，具有結構簡單、成本低、省時、易維修、低故障率、環(huán)保、方便攜帶的特點，探測鉆孔混凝土灌注樁樁頭標高時探測人員所見既所得，可以攝像、照相留存，施工鉆孔混凝土灌注樁超灌混凝土合格率、誤判率百分之百，節(jié)省大量樁頭鑿除、樁頭接長、基坑開挖費用，廣泛用在各種鉆孔混凝土灌注樁樁頭標高探測施工中，對類似工程施工具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：灌注樁;標高;探測裝置

1 引言

隨著我國通過基建拉動GDP形勢的大氣候，各類橋梁、港口碼頭、樓房等大型建筑越來越多，鉆孔灌注樁是建筑的主要基礎形式之一。鉆孔樁成樁多采用水下混凝土灌注工藝，為保證樁頂質量，通常都將混凝土超灌出樁頂設計標高0.8～1.0m，在基坑開挖后再鑿除超灌部分。由于灌注過程中孔內充滿泥漿，不可視的工作環(huán)境造成地面上探測人員無法直視樁頂混凝土標高，從而導致混凝土超灌浪費及欠灌樁頭質量不合格現象發(fā)生。長期以來，現場極大部分探測人員采取測錘加測繩及竹竿插入孔內憑經驗、手感判定樁頂混凝土標高，無法準確量化樁頂混凝土標高，并且現場探測人員為了防止欠灌造成樁頂混凝土質量不合格現象發(fā)生，往往均采取超灌做法。探測人員的經驗良莠不齊，在經驗判斷不準的情況下超灌出樁頂設計標高有時會達到2～4m，給下步基礎開挖、樁頭鑿除造成極大的困難和極大浪費。為了克服上述現有技術憑經驗、手感判定無法準確量化樁頂混凝土標高施工難題，結合施工需求研發(fā)了一種鉆孔混凝土灌注樁樁頭標高探測裝置，結構簡單、成本低、省時、易維修、低故障率、低誤判率、極易上手、節(jié)能環(huán)保，減少浪費，降低水下混凝土灌注樁施工成本的裝置。

2 工程概況

珠三角新白廣城際鐵路位于廣州市，我部承建的余家莊水庫特大橋、荔湖城特大橋、荔湖城車站，鉆孔灌注樁共計1890根，以上的鉆孔灌注樁施工中，通過自行研制的混凝土灌注樁樁頭標高探測裝置，有效的防止混凝土超灌、欠灌等不良現象。

3 混凝土灌注樁樁頭標高探測裝置設計及原理

3.1探測裝置的組成

混凝土灌注樁樁頭標高探測裝置，該裝置包括智能手機，智能手機通過WIFI與WIFI手機內窺鏡連接，帶長短刻度傳輸圖像數據線帶內窺攝像頭，WIFI手機內窺鏡攝像頭與中空螺栓膠接成一整體旋進多邊形垂球的螺紋中，多邊形垂球上的可視窗口用疏水疏油納米涂層的光學玻璃封堵。鉆孔混凝土灌注樁樁頭標高探測裝置正面示意圖見圖3.1。

3.2探測裝置的加工

將12cm高左右的多邊形垂球及中空螺栓交機械加工作坊加工，將疏水疏油納米涂層光學玻璃視窗交眼鏡店加工，從市場購買帶需要長度的視頻線及2cm～10cm焦距的內窺鏡，然后膠接、栓接組裝該裝置。

3.3探測裝置的工作原理

該裝置的工作原理是利用中空多邊形垂球自重下潛到鉆孔樁的泥漿及混凝土中，通過觀察內窺鏡拍攝的畫面顏色變化分辨泥漿與混凝土，再通過視頻線的進入泥漿孔的長度反求鉆孔樁樁頂標高。

4 混凝土灌注樁樁頭標高探測流程及操作要點

4.1混凝土灌注樁樁頭標高探測流程

探測前工具及技術準備→現場探測→工具清洗。

4.2探測前工具及技術準備

（1）收集混凝土灌注樁護筒頂標高及樁頂設計標高，求出樁頂混凝土達到設計標高后視頻線（垂球線）從護筒頂到樁頂的長度。

（2）檢查內窺鏡的充電及充電電池是否電量飽滿及光學玻璃視窗是否干凈，檢查疏水疏油涂層是否有效。

4.3現場探測

（1）確定尾盤混凝土方量

待鉆孔灌注樁灌注混凝土的方量與設計方量相比還差1～2立方時，暫停鉆孔灌注樁灌注混凝土，將多邊形垂球徐徐放入鉆孔中，此時通過監(jiān)視器觀察到的圖像是泥漿的顏色，繼續(xù)將多邊形垂球徐徐向鉆孔下垂放，待監(jiān)視器觀察到的泥漿顏色變成混凝土顏色時，停止下放多邊形垂球，此時多邊形垂球已經進入混凝土一部分。為了更加精確的測量樁頂混凝土標高及計算尾盤混凝土方量，此時將多邊形垂球以上下20cm的幅度快速提放5～6次，如果監(jiān)視器觀察的顏色還是混凝土顏色，此時將多邊形垂球放置到第一次停止位置以上20cm處，再重復將多邊形垂球以上下20cm的幅度快速提放5～6次，直到監(jiān)視器觀察的顏色變成泥漿顏色停止提放動作，此時的樁頂混凝土標高為護筒頂標高-視頻線刻度長度-10cm左右，根據樁頂設計標高與實際探測標高的差值、鉆孔樁的樁徑計算尾盤混凝土方量。

（2）將多邊形垂球提出鉆孔樁外并清洗多邊形垂球，尤其可視窗口。

（3）灌注尾盤混凝土。

（4）探測最終鉆孔灌注樁樁頂混凝土標高。

再次將多邊形垂球徐徐放入鉆孔中，按照（1）的操作方法探測樁頂混凝土最終標高，當計算的樁頂混凝土最終標高與樁頂超灌混凝土設計標高相比差別在20～30cm時即可結束鉆孔灌注樁混凝土灌注。

4.4工具清洗

清洗鉆孔混凝土灌注樁樁頭標高探測裝置，下次備用。

4.5質量控制要點

（1）當鉆孔樁孔徑1.0m及以下時，一個探測點就可以。當鉆孔樁孔徑大于1.0m時，每增加0.5m孔徑增加一個探測點，一個孔中多點探測時取樁頂混凝土標高最低值。

（2）經常保養(yǎng)該裝置，尤其光學視窗上的疏水疏油涂層確保有效。

（3）當觀察到的圖像呈混凝土顏色時，可以結合下放多邊形垂球手感相互佐證多邊形垂球是否進入到樁頂混凝土。

5 結論

灌注樁樁頭標高探測裝置具有結構簡單、成本低、省時、易維修、低故障率、環(huán)保、方便攜帶的特點，探測鉆孔混凝土灌注樁樁頭標高時探測人員所見既所得，可以攝像、照相留存，施工鉆孔混凝土灌注樁超灌混凝土合格率、誤判率百分之百，節(jié)省大量樁頭鑿除、樁頭接長、基坑開挖費用，廣泛用在各種鉆孔混凝土灌注樁樁頭標高探測施工中，對類似工程施工具有一定的借鑒意義。

（作者單位：中鐵十二局集團第四工程有限公司）