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关于旋挖成孔灌注桩的施工技术和质量控制的要点

2018-03-28

四川水泥 2018年2期
关键词:孔壁成孔钻杆

(福建省中嘉建设工程有限公司, 福建 泉州 362000)

0 引言

旋挖成孔灌注桩作业属于在地下施工隐蔽工程,特别是湿作业施工时,施工过程无法用肉眼直接观察,成桩后也难以进行直接开挖验收,在施工过程中无论人、机、料、法、环任何一个或多个环节失控,都将对工程的关键件、重要件产生重大的影响,不仅会对工程的整体质量和预期进度造成影响,还会让承包人蒙受经济损失,更会造成不良的社会影响。本文根据福建省某小区二期工程实例,着重探讨旋挖成孔灌注桩施工技术及质量控制要点。

1 旋挖成孔灌注桩施工方案

1.1 工程实例

小区西侧为交通主路,东侧靠河流,北侧为在建市场,南侧为西环路。本工程现场场地较为空旷,四周搭设临时围墙封闭施工出入口可有南侧及西侧道路引入。

拟建的小区二期工程1#楼、2#楼桩基础采用旋挖旋挖灌注桩,桩基安金等级为乙级,桩端持力层为第6层碎块状强风化花岗岩或第7层中风化花岗岩。

1.2 地质条件

根据地质勘察公司提交的《地质勘察报告》揭示,本场地地层自上而下为:

① 杂填土②粉砂③圆砾 ④-1残积砂质粘性土④全风化花岗岩⑤砂土状强风化花岗岩 ⑥碎块状强风化花岗岩⑦中风化花岗岩

1.3 施工方案

本工程桩基础1#楼共计145根灌注桩,2#楼共计101根灌注桩,桩长从10~30m不等,桩身采用水下C30混凝土。根据地质条件及业主对其工期要求,本工程旋挖桩机施工选用SANY-280R和中联重科-250C型旋挖钻机施工。砼灌注采用Φ260导管进行灌注。

2 施工技术

2.1 机械就位、护筒埋设

由于钻机设备较重,施工场地必须平整、宽敞,并有一定硬度,保证旋挖钻机底座场地应平整、夯实,避免钻机发生沉陷造成孔位偏差和垂直度不符合要求。

2.2 泥浆调制

由于地层土中夹有粉砂层,地面水位较高的特点,须采用湿作业法施工,旋挖桩施工时采用静态泥浆护壁,泥浆可以防止孔壁坍塌、抑制地下水、平衡土压等作用,为此控制泥浆各项性能指标尤为重要,调制出良好泥浆的是保证顺利施工的保障。

2.3 钻孔施工

本工程旋挖钻机钻头选用双底捞砂斗截齿钻头配合截齿取芯筒钻。双底捞砂斗截齿钻头的优势是在一般土层可以快速削切,进尺快,倒土方便,在入中风化岩层时采用截齿取芯筒钻进行入岩施工,可以有效的取出岩芯。

在旋挖钻机对好桩位,埋设好护筒时后,调整钻杆垂直度,开始进行钻孔施工,孔施工至接近钢护筒底部时开始注入调制好的泥浆。施工过程中保证泥浆面始终不得低于护筒底部,保证孔壁稳定性当钻头下降到预定深度后,旋转钻斗并施加压力,将土挤入钻斗内,根据旋挖桩机进行情况及压力表数据判断钻筒内土满时,反转钻杆,双底捞砂斗底板关闭,提升钻斗将土卸于堆放地点。当施工至中风化岩面时,通知地质部门、监理单位进行对岩样的判定,确认岩面后, 改用截齿取芯筒钻进行入岩施工,直至桩孔的深度符合设计及规范要求。

2.4 灌注水下混凝土

钢筋笼检验合格后,对孔底沉渣进行检测,如不符合要求,要进行第二次清孔,符合要求后开始下放导管,漏斗并安装储料斗。导管底部离孔底距离约0.3~0.5米,初灌混凝土量应满足导管在剪球后埋深不小于1.0米。为确保桩头质量,超灌量至少保证0.5米砼。

3 施工技术及成孔质量的控制

旋挖成孔灌注桩施工的通病有塌孔、缩径、桩孔偏斜及桩端达不到设计持力层等,会直接影响桩身质量和造成桩承载力下降。因此,在成孔的施工技术和施工质量控制方面应着重做好以下几项工作:

3.1 采取跳桩施工程序

旋挖成孔混凝土灌注桩成桩初始,桩身混凝土的强度很低,且混凝土灌注桩的成孔是依靠泥浆来平衡的,故采取较适应的桩距对防止坍孔和缩径是一项稳妥的技术措施。3

.2 确保桩身成孔孔位及垂直精度

确保桩身成孔孔位及垂直精度是灌注桩顺利施工的一个重要条件,根据施工规范要求,桩身垂直度应小于桩身长度的5‰,为了保证成孔垂直精度满足设计要求,应采取扩大桩机支承面积使桩机稳固,必要时旋挖机底盘下放置2cm厚度的钢板经常校核旋挖机及钻杆的垂直度等措施。

3.3 确保桩成孔质量

旋挖钻机钻机过程中应根据地质情况严格控制钻进速度,避免钻进尺度较快,造成埋钻事故。若钻机提钻速度过快,造成钻斗外壁和孔壁之间的泥浆冲刷孔壁,再加上钻斗下部产生较大负压作用,很容易造成孔壁颈缩、坍塌现象。所以钻斗提升时应保证泥浆的及时补给,严格控制速度。

3.4 确保成桩质量

(1)为确保成桩质量,要严格检查验收混凝土质量,确保混凝土的强度、塌落度达到设计及施工要求。

(2)为防止发生断桩、夹泥、堵管等现象,在混凝土灌注时应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制。在灌注过程中,导管埋深控制在2~6米,混凝土灌注应连续进行,拆管前应测时混凝土面标高,严禁把导管底端提出混凝土面。

4 施工难点及解决预案

4.1 粉砂层的钻进

本工程地层中包含较厚的粉砂层,且地下水位埋深较浅,采用常规工法施工时,极易出现塌孔、超方现象。严重时,甚至可发生埋钻事故。

采取如下措施进行预防:

(1)孔口松散砂层采用护筒护壁,护筒长度3m,直径为1.0m左右。

(2)采用高粘度泥浆进行护壁,泥浆配比如下:

水:膨润土:纤维素:纯碱=1000:120:2:3

泥浆配置完成后,需水化24小时。此配比泥浆粘度可达30s以上。

(3)操作时,注意慢提、慢放、慢钻,尽量减少作业过程对孔壁的扰动。必要时,还需在钻具内设置内流水孔,减少提钻产生的抽吸力。

4.2 粘土岩中打滑

由于粘土岩具有吸水软化的特性,钻进粘土岩时,需采用土层钻具进行钻进。为防止出现托底打滑现象,需将钻具的定位锥刀进行特殊设计,保证定位锥刀的高度低于钻齿高度1-2cm。

4.3 中风化花岗岩钻进困难

钻进的基本思路:嵌岩筒钻+截齿捞沙钻斗

方法:采用嵌岩筒钻环切,尝试将岩心扭断后取出,在取芯时可以在筒钻内部焊两块三角形铁块,以增加筒钻和岩芯的摩擦力,取芯时若一次取芯不成,可尝试再次取芯;若二次取芯失败,则只能采取用双底截齿捞沙钻斗进行二次破碎并清孔。

操作:控制钻进转速在10rad/分钟,脉冲式加压,对岩石进行冲击破碎。由于岩层埋深较深,钻杆的承扭能力有一定的衰减,操作时,尽量避免野蛮操作,防止钻杆损坏的事故发生。

5 结束语

通过本次施工,旋挖成孔灌注桩施工方法具有以下几个优点:

1.成孔效率高,按一般地层每个台班成孔约100米桩;

2.适应性强:可以据据不同地层采用干作业法及湿作业法进行施工;

3.环保:因为旋挖钻机使用的泥浆是可以循环利用,不产生废弃泥浆;

4.桩侧摩阻力大:由于旋挖钻机施工时钻头上下活动所形成的孔壁有纹路,孔壁粗糙,增加了桩侧摩阻力。

尽管旋挖钻机投资较高,但其有以上其他桩型无法比拟的优势,最终的经济效益综合指标还是远大于冲孔桩机及回旋钻机,可见旋挖钻机是一种值得大力推广的施工工艺。

[1]沈利亚,陈赤武.我国基础工程施工钻机的现状与发展[J].地质装备,2004(01):9-10.

[2]梁艺铭,黄日龙.李广荣.广州电视台新址工程桩基施工技术[J].广州建筑,2010(03) :7-10.

[3]蔡加玲.浅谈旋挖钻机成孔灌注桩在某项目钻孔桩施工中的应用[J].广东科技,2011(14) :6-8.

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