简述深圳地区旋挖桩施工技术
2018-02-16刘重群
刘重群
深圳市蛇口招商港湾工程有限公司 广东 深圳 518000
前言
近些年来城市建设飞速发展,新建楼盘、老区改建等项目中高层建筑物如雨后春笋般出现,对地基与基础技术有着较高的要求。深圳地处沿海地区,城市节奏快,高楼大厦遍地,地层种类繁多,旋挖桩的应用十分普遍、成熟,多年来积累了大量的设计及施工经验。
1 旋挖桩特点及现状
旋挖桩是旋挖钻孔灌注桩的简称,一般指由旋挖钻机施工成孔的现浇桩型。旋挖钻机的工作原理为:通过底部带有活门的桶式钻头回转破碎岩土并将其装入钻斗内,然后再由钻机提升装置和伸缩钻杆将钻斗提出孔外卸土,如此不断取土卸土,往复循环,直至钻至设计深度。
旋挖桩自带动力系统,可自行行走,机械化程度高,钻孔精度可控,施工噪音小,适应地层广泛,部分土层成孔速度极快,但其自重较大,售价较高,施工中需要吊车等其他机械配合作业,在一些特殊地层中钻进时较难控制或需辅助其他方法[1]。
我国20世纪80年代开始使用旋挖钻机,早期所用多由德国、意大利、日本等国进口,品牌有宝峨、卡萨、日立等,随着我国工业现代化的迅速发展和基础建设的不断深入,近年来国内大量厂家如三一、徐工、中联重科等开始自行生产各种类型和规模的旋挖钻机,并广泛应用于路桥、大型建筑等各类桩的施工。
2 施工工艺流程
工艺流程一般为:测量定位→埋设护筒→旋挖成孔→下放预制钢筋笼→浇筑混凝土→后注浆、检测等,主要施工要点分述如下。
测量定位:根据设计图纸桩位,可用全钻仪或经纬仪测放孔位、作标记,并在周围布设相关控制点,以便后续检查核对孔位。
埋设护筒:护筒多采用4~8mm钢板制作,要求施工时承受侧压力不致发生过大变形,内径略大于钻头直径,高度一般取1.5~2m。埋设时先用机械或人工开挖护筒孔,再放入钢护筒,上部拉十字线结合测量仪器校验位置,确保护筒中心距原孔位偏差不大于设计要求(一般多为5cm或10cm),护筒顶部高出地面约0.3m,并开设1~2个溢浆口,埋设完成后对护筒周边空隙进行回填、压实,确保护筒稳固。
旋挖成孔:机身土体应大致平整密实,保证旋挖钻机就位后周正、牢靠,施工时不发生倾斜和滑动。成孔方法分干钻、泥浆护壁和全套管工艺法,施工中多用泥浆护壁法成孔,跳桩施工。开钻前应备足制浆用黏土,部分土层也可利用孔内原土造浆。泥浆需拌制充分、均匀,控制好泥浆比重在设计或规范要求的范围内。钻进时应选用类型与地层相适应的钻头,并根据不同种类的岩土体选择不同的转盘转速和回次进尺,随时根据机械读数对孔径、孔深、垂直度等进行监测,视需要调整泥浆浓度。当孔深达到设计要求时即停止钻孔,开始清孔,将钻头提离孔底0.1m,向孔内输入新泥浆,采用反循环工艺,把桩孔内悬浮及孔底沉淀的钻渣从管内排出。清孔完成后在多方见证下验孔,包括孔位、孔径、钻孔偏斜度、孔底沉渣厚度等[2]。钻孔过程中产生的废泥浆应统一收入泥浆池,运往合适的渣土场。
下放预制钢筋笼:钻孔的同时,现场按相关要求加工制作钢筋笼、安设定位垫块、声测管、抽芯管等。钢筋笼一般为一次成型,由适应吨位的吊机吊入钻孔中。吊装采用多点吊,确保钢筋笼稳固不变形,吊放时要吊直扶稳,对准孔位缓慢下放,不得碰撞孔壁,使钢筋笼位于钻孔的正中间。下吊完成后,一般需进行二次清孔,可用导管作吸泥通道,确保孔内泥浆密度、黏度、含砂率、胶体率、沉渣厚度符合相关要求。
浇筑混凝土:采用导管浇筑水下混凝土。导管组装时端部加密封圈,黄油封口,确保接头密合不漏水,在第一次使用前应进行闭水试验,试水压力可取0.6~1.0MPa,不漏水为合格。浇筑时,导管底端下至距孔底0.5m位置,导管顶端安装漏斗,向漏斗中连续、均匀地注入坍落度合适、不发生离析的混凝土;随着混凝土的上升,缓慢提起孔内套管,并始终保证导管位于混凝土面以下;混凝土灌注到桩孔上部5m以内时,可不再提升导管,灌注至桩顶后需多灌一段,超灌高度一般取0.8~1m,确保有效桩长满足要求。
后注浆、检测等:可根据设计要求对混凝土进行桩底、桩侧后注浆,将大大提高桩的承载力、减小沉降。灌注桩成桩后,可通过声波透射、低应变反射波、钻芯取样、静荷载试验等方法对桩身完整性、单桩承载力、抗拔力等进行检测。
3 特殊地层处理措施
实际施工前,应通过勘察报告等充分了解地层情况,因地制宜,选用不同的应对方法。旋挖桩工艺的普及,极大地提升了多数地层的成桩速度,但对于一些特殊地层,仍需科学配备、精细施工、不断总结、及时调整,以确保施工效率,发挥经济效益。根据多年深圳施工经验,对部分地层处理方法如下。
砂层:易塌孔,对于局部松散砂层可采取调整钻速及泥浆浓度、更换泥浆种类、增加护筒长度、打入钢板桩等方法,对于厚层或大范围砂层可采用长护筒或全套管工艺。
地下溶洞:清孔后灌入低强度混凝土,初凝后继续钻进。
软土层:易塌孔、缩径,可采用加大泥浆浓度快速钻进并加快灌注成桩速度、埋设长护筒、旋喷桩地基加固处理后重新钻孔、全套管工艺等方法。
硬质岩石:饱和单轴抗压强度在60MPa以上,钻进困难,可加大旋挖机规模或型号、配备牙轮钻头钻进,每小时进尺0.3~1m不等。对于入岩普遍较深的地段,应直接采用砍岩能力强的大中型设备,避免机械多次调动。
孤石:钻进效率不高、易偏孔,可填入石块后再钻进,参照硬质岩石处理方法。
填石层:可参照硬质岩石处理方法直接使用旋挖钻机成孔,对厚层填石、漂石层也可配备冲孔钻机接力钻进。
4 结束语
旋挖桩因其优点突出,目前已成为深圳地区桩基施工的首选。笔者通过深圳地区十余年施工经验的总结,详细介绍了施工方法,并针对较难成孔的特殊地层给出了相应的处理措施,希望能为其他地区的施工提供一定的经验,为工程建设的发展尽一份力。