鉆孔嵌巖灌注樁護筒埋設(shè)施工新工藝

張德山 王巖 周巍 李雪飛

中國石油天然氣管道第二工程公司 221008

鉆孔嵌巖灌注樁護筒埋設(shè)施工新工藝

張德山 王巖 周巍 李雪飛

中國石油天然氣管道第二工程公司 221008

我國東部沿海地區(qū)部分大型儲罐基礎(chǔ)設(shè)計建于較厚塘渣層之上,傳統(tǒng)大開挖、強夯和鉆孔灌注樁工藝均無法達到地基處理要求。針對特殊地質(zhì)條件,中國石油天然氣管道局在國內(nèi)首創(chuàng)雙模管+鉆孔嵌巖灌注樁護筒埋設(shè)施工工藝,解決了長久以來大厚度塘渣層灌注樁施工難題,為國內(nèi)同行業(yè)施工提供了又一施工范例。

大型儲罐基礎(chǔ)塘渣層雙模管灌注樁護筒埋設(shè)

近年來,隨著國家能源儲備庫的興建,沿海部分大型油庫施工場區(qū)均采取開山塘渣回填,如浙江舟山外釣島光匯公司油庫大型油罐工程,其基礎(chǔ)地基地面以下均為開山塘渣回填層,厚約12～17m；設(shè)計擬采用DN800～1000mm鉆孔灌注樁,樁長22～80m。如何安全、高質(zhì)量、高效地穿越大厚度塘渣層是罐基礎(chǔ)、乃至整個工程施工工期、質(zhì)量、成本管控關(guān)鍵所在。中國石油天然氣管道局連續(xù)承建國內(nèi)外大型儲罐工程,施工經(jīng)驗豐富。在此類地質(zhì)條件下,如采取傳統(tǒng)鉆孔灌注樁工藝施工難度大、工效低、安全風險高且無法保證施工質(zhì)量。

為確保工程質(zhì)量、降低成本、縮減工期,針對本工程塘碴層特點,樁長小于20m的,現(xiàn)場直接采用沖擊成孔工藝；對于樁長大于20m樁,管道局創(chuàng)新大型儲罐地基處理新工藝,在國內(nèi)首次采取鉆孔嵌巖灌注樁護筒埋設(shè)工藝,即采用自制雙模管、多功能樁機配合柴油錘錘擊擊穿塘碴層,再整層埋設(shè)水泥護筒,然后進行鉆孔嵌巖灌注樁的施工,此方法工效高、工期短、成本低,操作簡單。

1 工藝原理及施工工藝要點

本工藝選用多功能樁機配合DD160型導(dǎo)桿式柴油錘,自制沖錘(內(nèi)模管)和外模管(合稱“雙模管”),柴油錘通過錘擊沖錘及外模管擊穿塘碴層；然后采用大型吊車吊出內(nèi)模管,將預(yù)制水泥護筒吊入外模管內(nèi),然后吊出外模管,完成水泥護筒的埋設(shè)。

2 工藝流程與操作要點：

2.1 鉆孔嵌巖灌注樁護筒埋設(shè)施工工藝流程

圖1 雙模管制作及施工示意圖

如圖2所示。

圖2 鉆孔嵌巖灌注樁護筒埋設(shè)施工工藝流程

2.2 施工要點

采用本工藝進行大型儲罐基礎(chǔ)地基處理施工,應(yīng)注意以下施工要點：

2.2.1 測量定位、埋設(shè)樁位

根據(jù)圖紙樁位要求,采用全站儀定出樁位位置,作為樁中心點,埋設(shè)誤差不大于1cm。

2.2.2 雙模管和樁機就位、測量雙模管垂直度

自制雙模管、多功能樁機移到樁位,外模管底部為開口式,內(nèi)模管采用比外模管內(nèi)徑略小的鋼管,端部為錐形封閉式。模管長度根據(jù)地質(zhì)勘探孔確定,一般加長2m。內(nèi)模管錐尖對準已埋設(shè)好的樁位,采用二臺經(jīng)緯儀90。方向設(shè)置校正雙模管的垂直度,并控制在1%范圍內(nèi)。

圖3 雙模管和樁機就位

2.2.3 穿越塘碴層

內(nèi)外模管上口相平,內(nèi)模管底部伸出外模管一定長度,樁帽套入模管頂,開始錘擊。雙模管進入塘碴層2m左右,再次校正垂直度,確認符合標準后繼續(xù)錘擊。通過現(xiàn)場試驗,在錘擊雙模管入土時,平均貫入度一般為每10錘進尺30～40cm為宜；當接近塘碴層底時,貫入度一般為每10錘進尺10～20cm。當進入塘碴層時,貫入度會發(fā)生突變,一錘往往進尺20～30cm。出現(xiàn)如此狀況時,應(yīng)靜壓使雙模管入土1～2m,即可停止。

圖4 錘擊雙模管

2.2.4 拔出內(nèi)模管

當確認雙模管已穿越塘碴層時,采用振動錘配合樁機或50T以上吊機拔出內(nèi)管模并放置在地面。

2.2.5 安裝水泥護筒

預(yù)制并焊接水泥護筒,水泥護筒為1m/1節(jié),一般5～8節(jié)為一組。采用樁機或吊機將第一節(jié)護筒組吊入外模管內(nèi)固定,然后再吊入第二組護筒,直至放入孔底,以埋入淤泥土中不小于1m為合格。護筒頂端應(yīng)開一溢流口,高10cm、寬30cm,且應(yīng)高于泥漿溝底至少10cm。

2.2.6 拔出外模管

水泥護筒安放完畢后,拔出外模管,然后進行下一根灌注樁的施工。

2.2.7 水泥護筒頂口保護

水泥護筒安放完畢后,為確保施工安全,對護筒的上口進行保護,以免人員及物品掉入,引發(fā)安全事故。

3 創(chuàng)新工藝與傳統(tǒng)工藝指標對比

與傳統(tǒng)的沖擊孔工藝相比,鉆孔嵌巖灌注樁護筒埋設(shè)施工新工藝無論是在施工工期、施工成本和質(zhì)量上都更加具有優(yōu)勢。2016年7月1日起,管道局采用本工藝進行舟山外釣島北島罐組二6#罐護筒埋設(shè),至7月19日,僅僅用時19d即完成了單臺5萬m3油罐(233根樁)護筒埋設(shè)施工。采用的施工設(shè)備僅為2臺多功能樁機及吊機等配套設(shè)備,且施工質(zhì)量良好。而同類工程如采用沖擊鉆成孔工藝,每天約埋樁1根,單臺罐工期可長達233d!而由此導(dǎo)致的工程成本差別更大,新工藝護筒成孔費用約168萬元,而傳統(tǒng)工藝高達373萬元!具體數(shù)據(jù)對比如表1所示。

表1 鉆孔嵌巖灌注樁護筒埋設(shè)施工工藝與沖擊鉆成孔工藝對比表

4 結(jié)論

綜上所述,中國石油天然氣管道局在國內(nèi)同行業(yè)中,首次將研發(fā)的鉆孔嵌巖灌注樁護筒埋設(shè)施工新工藝應(yīng)用于舟山外釣島儲備庫工程,采取鉆孔、安裝預(yù)制水泥護筒技術(shù)強固填海區(qū)深淤泥+厚塘渣層這類特殊地質(zhì)條件下的儲罐基礎(chǔ)地基,取得了良好的效果。與傳統(tǒng)的沖擊鉆成孔工藝相比較,施工便捷,大大提高施工工效,工期縮短,成本降低,能有效控制施工質(zhì)量,尤其適合我國東部、南部沿海地區(qū)地質(zhì)的大型儲罐基礎(chǔ)地基處理施工,應(yīng)用前景廣泛。

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1672-9323(2016)05-0075-02

2016-07-28)