沖擊鉆孔灌注樁施工實(shí)踐與認(rèn)識(shí)

孟憲中　胡先法　王峰　張成沛

摘要：通過陜西省府谷電廠一期（2×600MW）沖擊鉆孔灌注樁施工實(shí)踐，介紹了施工設(shè)備，成孔、成樁工藝，常見事故的預(yù)防、處理措施等。本工程均取得較好效果，初步顯示了基巖沖擊鉆孔灌注樁成孔、成樁工藝用于建筑樁基礎(chǔ)施工的優(yōu)越性，該技術(shù)首先應(yīng)用于陜西省府谷電廠工程，大大提高了樁基施工的安全性，取得了良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益，為以后電廠高層建筑工程樁基施工提供了寶貴的施工經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：沖擊成孔灌注樁單樁承裁力

中圖分類號(hào)：TU7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）08（c）-0045-02

該項(xiàng)目位于陜西省府谷縣廟溝門鎮(zhèn)沙梁峁村，北距廟溝門鎮(zhèn)3km，東距府谷縣城約50km，府谷～廟溝門鎮(zhèn)～準(zhǔn)格爾公路緊鄰廠區(qū)北側(cè)通過，交通較為便利。

根據(jù)勘察資料，廠區(qū)原始地貌主要由黃土低山丘陵和階地組成，其中廠區(qū)北側(cè)為沙梁川河右岸階地，南側(cè)為黃土梁峁與河流階地過渡帶的低山丘陵區(qū)，中偏北部為陰峁溝與黃土梁峁及沙梁川階地的過渡區(qū)域，工程地質(zhì)條件較為復(fù)雜，巖土工程性能差異大。本著以人為本，和諧發(fā)展的原則，為了搶工期，抓進(jìn)度，在施工過程中，克服重重困難，及時(shí)采取各種有效措施，大大提高了工作效率，提前完成了施工任務(wù)，贏得了參建單位、業(yè)主單位的一致好評(píng)。

1施工方案及技術(shù)質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

1.1 施工工藝流程

本次沖擊鉆孔灌注樁施工采用的主要設(shè)備型號(hào)為CZ-22（右圖、下表）的沖擊鉆機(jī)及灌注和鋼筋籠制作等設(shè)備，正循環(huán)施工工藝。施工工藝流程如下：樁位放線、鉆機(jī)就位、校正水平與垂直度、成孔、清孔、制作鋼筋籠、下鋼筋籠、二次清孔（孔底沉渣厚）下導(dǎo)管、混凝土灌注、留取試塊、養(yǎng)護(hù)。

1.2 施工質(zhì)量控制要點(diǎn)及控制方法

為確保工程質(zhì)量，施工時(shí)應(yīng)對(duì)各環(huán)節(jié)，尤其是關(guān)鍵工序嚴(yán)格控制。本次沖擊成孔灌注樁施工重點(diǎn)控制的環(huán)節(jié)及措施。

1.3 各工序施工及質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

1.3.1 樁位測量放線

工程樁位置測放及標(biāo)高測量所用儀器為全站儀、水準(zhǔn)儀和塔尺。

根據(jù)業(yè)主提供的基準(zhǔn)點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn)建立測量控制網(wǎng)，樁位依據(jù)控制網(wǎng)采用全站儀測放。

1.3.2 成孔

根據(jù)場地巖土工程資料，本次選用CZ-30型沖擊鉆機(jī)成孔，并配備適宜地層條件的沖擊鉆頭。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書要求，鉆孔灌注樁徑為800mm，樁長根據(jù)場地地質(zhì)資料以樁端進(jìn)入中等風(fēng)化基巖不少于3m為原則。

成孔施工流程工藝如下。

埋設(shè)護(hù)筒→鉆機(jī)就位→鉆進(jìn)→終孔→鉆機(jī)移動(dòng)到下一孔。

（1）埋設(shè)護(hù)筒。

埋設(shè)護(hù)筒由沖擊鉆機(jī)完成，埋設(shè)深度為2.0m。護(hù)筒用8.0mm厚鋼板卷制造而成，內(nèi)徑比設(shè)計(jì)樁徑大200mm，即為1000mm。護(hù)筒埋設(shè)前先根據(jù)樁位引出四角控制樁，控制樁用￠10鋼筋制作，打入土中至少0.3m。

護(hù)筒埋設(shè)時(shí)護(hù)筒頂比地面高出20cm，偏差不大于20mm，并保證護(hù)筒垂直和護(hù)筒上口水平。就位后，周圍填涂并振實(shí)，避免漏漿。

護(hù)筒埋設(shè)完成后，現(xiàn)場技術(shù)人員及時(shí)測量護(hù)筒標(biāo)高，以此作為下步工序控制依據(jù)。

（2）鉆進(jìn)。

開孔前鉆機(jī)對(duì)位以控制樁位十字線控制，鉆頭對(duì)準(zhǔn)十字線交點(diǎn)，符合偏差要求后開始鉆進(jìn)。

根據(jù)場地上部回填土層后的特點(diǎn)，本工程質(zhì)量控制的要點(diǎn)在于對(duì)孔底沉渣的控制，而控制沉渣的關(guān)鍵取決于成孔所采用泥漿的指標(biāo)。本次泥漿的制備主要采用當(dāng)?shù)丶t粘土火堿加清水?dāng)嚢瓒?。泥漿參數(shù)確定遵循以下原則。

①鉆進(jìn)過程能滿足成孔過程的控制要求。

②成孔后，在等待混凝土澆筑的時(shí)間內(nèi)，孔底沉渣厚度不超過規(guī)范和設(shè)計(jì)技術(shù)要求（≤50mm）。

根據(jù)上述原則，結(jié)合本工程地層特點(diǎn)，施工采用泥漿參數(shù)為：比重1.18～1.21、粘度18～19S、砂率小于5%。

由于本工程為嵌巖樁，為確保工程質(zhì)量，控制孔底沉渣厚度是本工程重點(diǎn)解決的問題，本工程沉渣厚度控制標(biāo)準(zhǔn)不大于50mm。另外，在鉆進(jìn)過程中還要防止出現(xiàn)孔斜現(xiàn)象。

鉆進(jìn)過程中應(yīng)認(rèn)真填寫施工成孔記錄，詳細(xì)記錄地層變化、進(jìn)尺快慢、泥漿參數(shù)、鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)的問題處理措施及其效果等。

本次在制樁成孔過程中未出現(xiàn)縮頸，塌孔現(xiàn)象。

（3）成孔質(zhì)量驗(yàn)收。

成孔完成后經(jīng)驗(yàn)收合格后方可進(jìn)入下一道工序施工。成孔驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及偏差要求應(yīng)滿足表表1。

1.3.3 鋼筋籠制作

（1）鋼筋驗(yàn)收。

本次試驗(yàn)試、錨樁施工，鋼筋采用山西鑫海實(shí)業(yè)股份有限公司生產(chǎn)的鋼材。鋼筋進(jìn)場后，先對(duì)鋼筋進(jìn)行驗(yàn)收，鋼筋籠制作前，先進(jìn)行焊接試驗(yàn)。

（2）鋼筋籠制作。

本工程鋼筋籠分為2節(jié)制作，主筋焊接采用電弧焊。鋼筋籠的綁扎、焊接質(zhì)量、外形尺寸、主筋接頭間距等依據(jù)設(shè)計(jì)與施工規(guī)范要求進(jìn)行。鋼筋籠制作前，主筋、盤條要調(diào)直，鋼筋表面的銹蝕污垢應(yīng)清除。

①主筋采用電弧對(duì)焊，且按50%錯(cuò)開接頭，間距不小于800mm，主筋焊接采用E50焊條，箍筋焊接采用E43焊條。

②鋼筋籠成形時(shí)，應(yīng)將主筋接頭錯(cuò)開，同一截面接頭數(shù)量不超過主筋數(shù)量的50%，相鄰接頭縱向間距應(yīng)大于35d，且不小于800mm。

（3）鋼筋籠制作允許偏差。

鋼筋籠制作允許偏差按照表2要求控制。

為防止鋼筋籠在運(yùn)輸?shù)跹b過程中發(fā)生變形，本次鋼筋籠分2節(jié)制作。鋼筋籠安裝允許偏差見表3。

1.3.4 砼攪拌及運(yùn)輸

（1）砼攪拌及其運(yùn)輸設(shè)備。

由于本工程混凝土總用量和日用量較大，因此本次混凝土采用一臺(tái)強(qiáng)制性攪拌機(jī)現(xiàn)場攪拌，出料到儲(chǔ)料斗中，直接起吊灌注砼。

（2）混凝土原材料及配比。

本工程樁基采用的原材料為：水泥采用神東天隆集團(tuán)府谷天橋水泥廠生產(chǎn)的水泥：碎石采用山西保德的石子；砂子采用陜西府谷當(dāng)?shù)氐闹猩啊?/p>

配合比及材料試驗(yàn)委托由陜西省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局頒發(fā)具有計(jì)量認(rèn)證的榆林市神府開發(fā)區(qū)建設(shè)工程質(zhì)量檢測站進(jìn)行。

本次樁基試驗(yàn)試樁樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，試樁樁頭混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C45。其中，強(qiáng)度等級(jí)為C30混凝土配合比為：水泥∶砂∶石子∶水=1∶1.57∶2.25∶0.47，含砂率為40%～45%，坍落度要求在180～220mm，水灰比為0.47；強(qiáng)度等級(jí)為C45混凝土配合比為：水泥：砂：石子：水：外加劑=1∶1.03∶1.83∶0.31∶0.02，含砂率為40%～45%，坍落度要求在180～220mm，水灰比為0.3。

選用中砂的細(xì)度模數(shù)為2.6，粗骨料最大粒徑不大于35mm。

（3）攪拌過程控制。

①攪拌前應(yīng)根據(jù)配合比通知單和攪拌機(jī)容量計(jì)算出每盤料的各種原材料用量，并根據(jù)此調(diào)好計(jì)量設(shè)備，進(jìn)行試攪拌，確保設(shè)備能正常運(yùn)行。

②原材料計(jì)量偏差應(yīng)符合規(guī)范要求，見表4。

③每盤最短攪拌時(shí)間不少于90s，以保證混凝土有良好的和易性。

④攪拌過程中每班檢測混凝土坍落度不少于3次。認(rèn)真做好攪拌記錄。

⑤定期檢查和校核計(jì)量系統(tǒng)，保證計(jì)量系統(tǒng)準(zhǔn)確。

（4）試塊制作。

根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ-94）和《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50202-2002）中的有關(guān)規(guī)定，每根樁制作一組試塊，每組3件。試塊經(jīng)工地建設(shè)工程質(zhì)量檢測站試驗(yàn)結(jié)果，所有試塊的抗壓強(qiáng)度在33.0～53.2MPa，平均值為44.2 MPa，其強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

1.3.5 混凝土灌注

混凝土灌注采用導(dǎo)管法，導(dǎo)管內(nèi)徑為280mm，導(dǎo)管之間采用絲扣連接，提升機(jī)械采用鉆機(jī)。

（1）鋼筋籠的吊放和定位。

鋼筋籠吊放時(shí)采用三點(diǎn)起吊，以防其產(chǎn)生變形過大。

在鋼筋籠外部每隔4m設(shè)置一道混凝土墊塊，每道四個(gè)，墊塊采用砼滾軸定位輪，其直徑為10cm，中間采用箍筋貫通，焊接在主筋上，充分保證保護(hù)層厚度不小于設(shè)計(jì)要求。

在放置鋼筋籠過程中，鋼筋籠要保持豎直，鋼筋籠中心線與樁孔中心盡量重合，向下放時(shí)速度要慢，減少鋼筋籠對(duì)孔壁的摩擦。

鋼筋籠安放時(shí)采用雙吊鉤吊筋將鋼筋籠固定在設(shè)計(jì)標(biāo)高，防止鋼筋籠掉落孔底。

（2）下設(shè)導(dǎo)管。

導(dǎo)管試驗(yàn)前進(jìn)行水密試驗(yàn)，檢驗(yàn)其密封性。經(jīng)過計(jì)算，本工程試水壓力不小于0.7MPa。檢驗(yàn)合格后導(dǎo)管方能使用。

導(dǎo)管下設(shè)總長度應(yīng)根據(jù)砼灌注前設(shè)計(jì)孔深確定，保證導(dǎo)管下端據(jù)孔底30～50cm，導(dǎo)管下設(shè)的節(jié)數(shù)和總長度應(yīng)記錄在《鉆孔樁水下灌注混凝土灌注記錄》上。

（3）二次清孔。

導(dǎo)管下設(shè)挖成后及時(shí)測量沉渣厚度。本工程必須確保灌注前沉渣不大于5cm。若沉渣超標(biāo)應(yīng)用導(dǎo)管采用反循環(huán)抽砂泵進(jìn)行二次清孔，直到孔內(nèi)沉渣厚度滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求方可進(jìn)行灌注。

清孔后孔底沉渣及泥漿指標(biāo)應(yīng)符合表5要求。

（4）水下砼灌注。

①初灌量。

初灌量是水下砼灌注的關(guān)鍵指標(biāo)，初灌后導(dǎo)管埋深不小于1m。

②初灌時(shí)用球膽作為隔水塞?；炷吝\(yùn)至孔口后，先檢查其和易性和坍落度，滿足設(shè)計(jì)要求才可灌入。

③灌注過程中要及時(shí)用測繩測量砼上升高度，計(jì)算導(dǎo)管埋深，確保導(dǎo)管拆卸長度，并記錄在《鉆孔樁水下灌注混凝土灌注記錄》上。本工程要求最小埋深不小于2m，最大不大于6m。

④為確保樁頂混凝土質(zhì)量，在樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高基礎(chǔ)上超灌一定量的混凝土，本工程超灌高度控制在50cm。

⑤砼灌注前要做好施工組織協(xié)調(diào)，保證連續(xù)灌注，每根樁爭取在2h內(nèi)完成。在灌注混凝土?xí)r要?jiǎng)蛩贊仓?，減少混凝土對(duì)孔壁的沖擊力。

混凝土在灌注過程中各個(gè)樁均勻連續(xù)，未出現(xiàn)異常現(xiàn)象。

（5）護(hù)筒拔起。

灌注完成后，應(yīng)慢慢拔出護(hù)筒，防止落入大土塊，影響樁頂混凝土質(zhì)量。

2結(jié)語

嵌巖沖擊灌注樁成孔、成樁工藝用于建筑樁基礎(chǔ)的施工，初步顯示了一定的優(yōu)越性。如在復(fù)雜地層條件下，用人工挖孔工藝不能實(shí)施的嵌巖沖擊樁，用沖擊鉆的工藝即可解決，從而滿足建筑物對(duì)樁基礎(chǔ)承載力的要求。因此這項(xiàng)技術(shù)無論從鉆頭結(jié)構(gòu)或施工工藝等方面都值得進(jìn)一步探索。

參考文獻(xiàn)

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