□文/郭亮亮 陸志軍 劉全芝 吳碩軍 陳大友 張洋
長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)引孔配合潛水鉆機(jī)鉆孔灌注樁施工技術(shù)
□文/郭亮亮 陸志軍 劉全芝 吳碩軍 陳大友 張洋
潛水鉆機(jī)成孔工藝廣泛應(yīng)用于沿海地區(qū)第四系覆蓋層的鉆孔灌注樁施工中,但在穿越有回填物等特殊地質(zhì)時(shí),其成孔垂直度偏差控制較難,成孔質(zhì)量難以保證。針對(duì)此問(wèn)題天津?yàn)I海高新區(qū)中央商務(wù)區(qū)雙子塔項(xiàng)目利用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)引孔穿越特殊地質(zhì)再利用潛水鉆機(jī)配合鉆孔灌注樁施工,結(jié)果表明,通過(guò)運(yùn)用“干濕組合模式”的鉆孔灌注樁施工技術(shù),鉆孔灌注樁成孔質(zhì)量得到有效提高,同時(shí)加快了施工效率,節(jié)約施工工期。
干濕組合模式;鉆孔灌注樁;長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)引孔;潛水鉆機(jī);垂直度
鉆孔灌注樁具有施工時(shí)無(wú)振動(dòng)、無(wú)擠土、噪音小的特點(diǎn),適合應(yīng)用于城市建筑物密集地區(qū),潛水鉆機(jī)成孔工藝應(yīng)用于鉆孔灌注樁施工工程中,鉆機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工作效率高,實(shí)用性強(qiáng),成本低,在第四系覆蓋層和沿海地區(qū)軟土地層區(qū)域得到了廣泛推廣應(yīng)用,然而,正因?yàn)殂@機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單輕便,轉(zhuǎn)速快等特點(diǎn),在穿越特殊地質(zhì)時(shí),造成了成孔垂直度偏差控制難的問(wèn)題,導(dǎo)致成孔質(zhì)量難以保證。天津?yàn)I海高新區(qū)中央商務(wù)區(qū)雙子塔項(xiàng)目利用長(zhǎng)螺旋引孔穿越特殊地質(zhì)再配合潛水鉆機(jī)鉆孔灌注樁施工,有效控制了鉆孔灌注樁成孔垂直度問(wèn)題。
天津雙子塔項(xiàng)目位于天津市中心城區(qū)西南部,包括2棟塔樓,分別為A塔和B塔。A塔基坑面積約為15300m2,B塔樓基坑面積約為14 300 m2,其下均設(shè)置4層地下室,樁筏基礎(chǔ);A塔混凝土鉆孔灌注樁1 211根(不包括立柱樁),其中有效樁長(zhǎng)50.05 m的φ800mm樁共計(jì)120根,有效樁長(zhǎng)55.05 m的φ800mm樁共計(jì)196根,有效樁長(zhǎng)29.05 m的φ600mm樁共計(jì)895根;B塔混凝土鉆孔灌注樁1152根(不包括立柱樁),其中有效樁長(zhǎng)50.05 m的φ800mm樁共計(jì)120根,有效樁長(zhǎng)55.05 m的φ800mm樁共計(jì)196根,有效樁長(zhǎng)29.05 m的φ600mm樁共計(jì)836根。
擬建場(chǎng)地屬于華北平原東部濱海平原地貌,屬海相與陸相交互沉積底層。整體地形基本平坦,局部有小型沖溝及堆土,擬建場(chǎng)地原分布有魚(yú)塘,深度一般3~4 m,已回填完成,填土以建筑垃圾、混凝土塊為主。
3.1施工工藝流程
樁位放樣→長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)就位、調(diào)整→鉆機(jī)鉆進(jìn)成孔→引孔回填→二次放線→護(hù)筒埋設(shè)→潛水鉆機(jī)就位→制備泥漿→鉆進(jìn)成孔→清孔→吊放鋼筋籠、導(dǎo)管→二次清孔→灌注混凝土→拔導(dǎo)管及護(hù)筒。
3.2操作要點(diǎn)
1)樁位放樣。根據(jù)施工圖在樁位上釘小木樁做好標(biāo)志。利用全站儀進(jìn)行樁位精準(zhǔn)定位,按從整體到局部的原則進(jìn)行樁基的位置放樣。
2)長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)就位、調(diào)整。鉆機(jī)就位前,須將路基墊平填實(shí),鉆機(jī)按指定位置就位并須在技術(shù)人員指導(dǎo)下,調(diào)整桅桿及鉆桿的角度。鉆機(jī)安裝就位之后,應(yīng)精心調(diào)平,確保施工中不發(fā)生傾斜、移位,移動(dòng)鉆機(jī)使鉆頭對(duì)準(zhǔn)樁位,鉆頭中心與樁位中心最大偏差≯10mm,樁位誤差控制在允許范圍內(nèi)。使用水平儀檢查鉆機(jī)底座平整度,用多功能垂直度校正器檢查鉆塔及鉆桿垂直度,鉆塔、鉆桿垂直度偏差均≯3‰。鉆機(jī)定位前,還要加強(qiáng)地基,確保鉆機(jī)穩(wěn)固,嚴(yán)禁鉆進(jìn)過(guò)程中鉆機(jī)偏斜、發(fā)生位移等情況發(fā)生。
3)長(zhǎng)螺旋鉆進(jìn)成孔。長(zhǎng)螺旋鉆進(jìn)應(yīng)根據(jù)地層情況,合理選擇和調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)并可通過(guò)電流表來(lái)控制進(jìn)尺速度,電流值增大,說(shuō)明孔內(nèi)阻力增大,應(yīng)降低鉆進(jìn)速度。開(kāi)始鉆進(jìn)及穿過(guò)軟硬土層交界處,應(yīng)保持鉆桿垂直,控制速度緩慢進(jìn)尺,以免擴(kuò)大孔徑。鉆進(jìn)遇含有磚頭、瓦礫、卵石較多的土層或含水量較大的軟塑粘土層時(shí),應(yīng)控制鉆桿跳動(dòng)與機(jī)架搖晃,以免引起孔徑擴(kuò)大,致使孔壁附著擾動(dòng)土和孔底增加回落土。當(dāng)鉆進(jìn)中遇到卡鉆,不進(jìn)尺或鉆進(jìn)緩慢時(shí),應(yīng)停機(jī)檢查,找出原因,采取措施,避免盲目鉆進(jìn),導(dǎo)致樁孔嚴(yán)重傾斜、跨孔甚至卡鉆、折斷鉆具等惡性孔內(nèi)事故。上述情況不嚴(yán)重時(shí),可調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù),上下活動(dòng)鉆具等,保證鉆機(jī)順暢;凍土層、硬土層施工,宜采用高轉(zhuǎn)速,小進(jìn)尺,恒鉆壓鉆進(jìn)。鉆機(jī)過(guò)程中用經(jīng)緯儀嚴(yán)密監(jiān)測(cè)并建立控制系統(tǒng),做到及時(shí)控制成孔垂直度。
4)引孔回填。引孔完成后立即進(jìn)行回填施工,采用人工回填,材料就近采用引孔時(shí)鉆機(jī)排出的原土。
5)護(hù)筒埋設(shè)。樁位定點(diǎn)經(jīng)復(fù)查無(wú)誤后,方由人工挖出基坑,進(jìn)行護(hù)筒埋設(shè)。
6)制備泥漿。應(yīng)選用高塑性粘土或膨潤(rùn)土。泥漿應(yīng)根據(jù)施工機(jī)械、工藝及穿越土層情況進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。
7)鉆進(jìn)成孔。潛水鉆機(jī)鉆進(jìn)成孔采用正循環(huán)鉆進(jìn)或反循環(huán)鉆進(jìn)進(jìn)行施工。
(1)鉆頭回轉(zhuǎn)中心對(duì)準(zhǔn)護(hù)筒中心,偏差不大于允許值。開(kāi)動(dòng)泥漿泵使沖洗液循環(huán)2~3 min,然后開(kāi)動(dòng)鉆機(jī),慢慢將鉆頭放置孔底。在護(hù)筒刃腳處應(yīng)低壓慢速鉆進(jìn),使刃腳處的地層能穩(wěn)固支撐護(hù)筒,待鉆至刃腳以下1m以后,可根據(jù)土質(zhì)情況以正常的速度鉆進(jìn)。
(2)在粘土地層鉆進(jìn)時(shí),由于土層本身的造漿能力強(qiáng),鉆屑成泥塊狀,易出現(xiàn)鉆頭包泥、憋泵現(xiàn)象,因此要選用尖底且翼片較少的鉆頭,采用地鉆壓、快轉(zhuǎn)速、大泵量的鉆進(jìn)工藝。
(3)在砂層鉆進(jìn)時(shí),應(yīng)采用較大密度、粘度和靜切力的泥漿,以提高泥漿懸浮、攜帶砂粒的能力。在坍塌段,必要時(shí)可向孔內(nèi)投入適量黏土球,以幫助形成泥壁,避免再次坍塌。要控制鉆具的升降速度和適當(dāng)降低回轉(zhuǎn)速度,減輕鉆頭上下運(yùn)動(dòng)對(duì)孔壁的沖刷。
(4)在碎石土層鉆進(jìn)時(shí),易引起鉆具跳動(dòng)、憋泵、憋車(chē)、鉆頭切削具崩刃、鉆孔偏斜等現(xiàn)象,宜用低檔慢速、優(yōu)質(zhì)泥漿、慢進(jìn)尺鉆進(jìn)。
(5)為保證沖洗液在外環(huán)空間的上返流速在0.25~0.3m/s,以能夠攜帶出孔底泥砂和巖屑,要有足夠的沖洗液量。
8)清孔。鉆孔到設(shè)計(jì)孔深后,測(cè)試泥漿指標(biāo),發(fā)現(xiàn)超標(biāo),需要通過(guò)換漿調(diào)整,使泥漿指標(biāo)符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求。然后將清底鉆頭放入孔底清孔,撈去沉渣。清孔結(jié)束,自檢合格后進(jìn)行孔深測(cè)量,作為澆筑前測(cè)沉淤的依據(jù)。嚴(yán)禁采用加深鉆孔深度的方法代替清孔。
9)鋼筋籠吊放。鋼筋籠安放要對(duì)準(zhǔn)孔位,扶穩(wěn)、緩慢,避免碰撞孔壁,到位后立即固定。大直徑樁的鋼筋籠吊裝過(guò)程中要防止鋼筋籠發(fā)生變形。當(dāng)鋼筋籠需要接長(zhǎng)時(shí),要先將第一段鋼筋籠放入孔中,利用其上部架立筋暫時(shí)固定在護(hù)筒上部,然后吊起第二段鋼筋籠對(duì)準(zhǔn)位置后用綁扎或焊接等方法接長(zhǎng)后放入孔中,如此逐漸接長(zhǎng)后放入到預(yù)定位置。待鋼筋籠安設(shè)完成后,要檢查確認(rèn)鋼筋頂端的高度。
10)二次清孔。鋼筋籠下設(shè)完畢后,需要采用無(wú)收縮水文測(cè)繩、標(biāo)準(zhǔn)測(cè)錘測(cè)沉淤值,超出控制范圍的樁孔需要作二次清底。
11)混凝土灌注。灌注混凝土的導(dǎo)管直徑宜為200~250mm,壁厚≮3mm,分節(jié)長(zhǎng)度視工藝要求而定,一般由2.0~2.5 m,導(dǎo)管與鋼筋保持100mm距離,導(dǎo)管使用前應(yīng)試拼裝,以水壓力0.6~1.0MPa進(jìn)行試壓。開(kāi)始灌注水下混凝土?xí)r,管底至孔底的距離宜為300~500mm并使導(dǎo)管一次埋入混凝土面以下0.8 m以上,在以后的澆筑中,導(dǎo)管埋深宜為2~6m。樁頂灌注高度不能偏低,應(yīng)使在鑿除泛漿層后,樁頂混凝土要到達(dá)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。
4.1經(jīng)濟(jì)效益
利用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)引孔配合潛水鉆機(jī)鉆孔提高了一次性成孔質(zhì)量,減少因鉆孔偏斜、孔壁坍塌、斷樁縮頸等造成的資金投入,降低了成本,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
4.2工期效益
采用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)引孔節(jié)約工期約為15 d,大大節(jié)約了現(xiàn)場(chǎng)人工費(fèi)用及機(jī)械租賃費(fèi)用。
利用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)引孔,穿越潛水鉆機(jī)難以保證鉆孔質(zhì)量的地質(zhì)層,再利用潛水鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔灌注樁作業(yè),順利完成了該項(xiàng)目樁基施工。從施工效果來(lái)看,長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)引孔配合潛水鉆機(jī)鉆孔灌注樁施工具有以下優(yōu)點(diǎn):
1)鉆孔灌注樁成孔垂直度易于控制,保證灌注樁施工質(zhì)量,19.55m空鉆引孔的垂直度偏差控制在0.38%,比規(guī)范規(guī)定的1%嚴(yán)格2.6倍,進(jìn)而保證了74.55 m的全孔深垂直度偏差<1%,達(dá)到了樁位允許偏差75mm的質(zhì)量控制目標(biāo),經(jīng)樁基檢測(cè),I類(lèi)樁達(dá)到100%;
2)施工工藝操作簡(jiǎn)單,成本低;
3)提高鉆孔效率,節(jié)約施工工期,該工程采用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)引孔配合潛水鉆機(jī)鉆孔灌注樁施工,提前15 d完成樁基施工。
[1]建筑施工手冊(cè)編寫(xiě)組.建筑施工手冊(cè)[M].5版.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2012.
[2]樊勇軍,張俊紅,邵栓增,等.潛水鉆機(jī)成孔垂直度控制技術(shù)[J].施工技術(shù),2013,(7):43-44.
[3]陳華,秦傳林,李俊平.長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌混凝土樁施工及質(zhì)量控制技術(shù)[J],施工技術(shù).2009,(S1):69-70.
□DOI編碼:10.3969/j.issn.1008-3197.2015.01.010
□陸志軍、劉全芝、吳碩軍、陳大友、張洋/中建八局有限公司天津分公司。
□TU753.3
□C
□1008-3197(2015)01-28-02
□2014-07-24
□郭亮亮/男,1985年出生,工程師,中建八局有限公司天津分公司,從事技術(shù)方案編制與現(xiàn)場(chǎng)施工管理工作。