巖溶地區(qū)基于BIM的全套管全回轉(zhuǎn)鉆孔灌注樁施工技術(shù)探討

【摘要】隨著我國建筑用地日趨緊張，更多的建筑物建設(shè)在諸如巖溶、局部堅(jiān)硬巖土層以及下臥基巖表面傾斜或坡度較大等不利地質(zhì)場地中。因此，本文主要是針對巖溶地區(qū)灌注樁成孔難的問題，探尋了巖溶地區(qū)灌注樁的施工技術(shù)，以期為同類施工和同類技術(shù)的運(yùn)用起到參考及借鑒的作用。

【關(guān)鍵詞】巖溶；BIM；全套管全回轉(zhuǎn)；灌注樁

1、引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速增長及社會(huì)迅猛發(fā)展，伴隨著建筑用地日益緊張這一社會(huì)實(shí)情，越來越多的大型公共與民用建筑、地下空間結(jié)構(gòu)等建設(shè)在巖溶等不利地質(zhì)場地中，巖溶對建筑物的危害也越來越引起人們的重視【1】。因此，有必要對巖溶地區(qū)的灌注樁施工技術(shù)進(jìn)行探討、研究。

2、工程概況

某高層建筑所處場地內(nèi)基巖埋藏深淺不一，全風(fēng)化粉砂巖層面埋深14.40～30.70m，微風(fēng)化灰?guī)r層面埋深16.50～38.80m，均位于基坑底以下。受巖性、裂隙及地下水影響，巖體存在大量溶洞和土洞，根據(jù)超前鉆顯示，遇溶洞率為56%，串珠狀溶洞及大型及特大型溶洞多，土洞洞高11m，無充填溶洞洞高達(dá)累計(jì)二十幾米。大型溶（土）洞的存在對其灌注樁基礎(chǔ)施工存在極為不利的影響，因此，為了確保施工質(zhì)量及施工安全，在本項(xiàng)目采用了基于BIM的全套管全回轉(zhuǎn)的灌注樁成樁技術(shù)。

3、工藝原理

在工程樁施工前期，運(yùn)用BIM技術(shù)對地質(zhì)資料進(jìn)行分析處理，將地下三維空間分布模擬出來，使溶洞與工程樁的空間關(guān)系更加直觀，進(jìn)而能指導(dǎo)工程樁的施工；利用DTR全套管全回轉(zhuǎn)樁機(jī)的回轉(zhuǎn)裝置的回轉(zhuǎn)，使鋼套管與土層間的摩阻力大大減少，邊回轉(zhuǎn)邊壓入，同時(shí)利用沖抓斗、沖擊錘挖掘取土，直至套管下到樁端持力層為止【2】。挖掘完畢后立即進(jìn)行挖掘深度的測定，并且確認(rèn)樁端持力層，然后清除虛土。在確定溶洞與工程樁的空間關(guān)系時(shí)，還應(yīng)制作特制的鋼筋籠，工程樁對應(yīng)有溶洞的位置，即鋼筋籠對應(yīng)位置亦有溶洞，在相應(yīng)位置設(shè)置鋼板網(wǎng)，包裹鋼筋籠，再在鋼板網(wǎng)外側(cè)包裹尼龍網(wǎng)袋，從鋼筋籠底部開始包裹，在成孔后將鋼筋籠放入，接著將導(dǎo)管豎立在鉆孔中心，最后灌注混凝土成樁【3】。

4、施工工藝與施工要點(diǎn)

4.1施工工藝流程

運(yùn)用BIM技術(shù)分析模擬地下空間與工程樁關(guān)系→平整場地→施放樁位→DTR全套管樁機(jī)就位對中→安置套管360°回轉(zhuǎn)→壓入第一節(jié)套管→校核垂直度→沖抓斗、沖擊錘交替使用、抓斗取土巖套管鉆進(jìn)，直至孔底→測量孔深→第一次清孔→安放、對接鋼筋籠→放入導(dǎo)管→第二次清孔→灌注混凝土，逐次撥導(dǎo)管和套管→校核垂直度→成樁。

4.2施工要點(diǎn)

1）確保樁機(jī)就位時(shí)的平穩(wěn)及穩(wěn)固【4】。

2）套管就位：將底部配有鎢鋼刀頭的套管放入樁機(jī)中，并壓入土體。

3）垂直度的控制、調(diào)整

在樁機(jī)兩側(cè)分別豎一個(gè)2m高的觀測垂直度的白線吊錘以觀測套管是否垂直，并結(jié)合樁機(jī)上的水平觀測器，調(diào)整油缸控制垂直度，直到符合要求。

4）旋轉(zhuǎn)下壓套管并抓取土作業(yè)

5）連接套管

將第二節(jié)管吊入樁機(jī)中，與第一節(jié)管對位連接，并用保鮮膜密封連接部位，確保連接部位不滲漏。繼續(xù)旋轉(zhuǎn)下壓并抓土作業(yè)。在施工中應(yīng)在管中保留部分土體，盡量避免抓空，保持管內(nèi)盡量無水或少水，當(dāng)管內(nèi)水較多時(shí)，用專用水桶將水排出，以利抓土作業(yè)。循環(huán)以上步驟直到管底到達(dá)巖面位置。

6）切割巖石

當(dāng)管底達(dá)到巖面時(shí)，鎢鋼刀頭開始切割巖石，刀頭進(jìn)入巖石后，將管內(nèi)土體抓干凈，配合重錘沖擊管內(nèi)巖石，破碎巖石，用抓斗將巖石抓出。繼續(xù)以上步驟，直到符合設(shè)計(jì)深度要求。

7）導(dǎo)管接頭宜選用螺紋套扣連接，使用前應(yīng)進(jìn)行水壓試驗(yàn)檢測接頭密封性能，安裝就位須注意距離孔底高度的控制，一般為300～500mm。

8）水下砼的封底的初灌量須經(jīng)計(jì)算確定，滿足導(dǎo)管埋入砼內(nèi)的長度0.8m。砼澆筑過程中，應(yīng)有專人測量孔內(nèi)砼面的高度，以便計(jì)算導(dǎo)管埋入深度并確定拔管長度。

9）在未澆灌混凝土之前（終孔后），測量工程師應(yīng)對護(hù)筒面再次進(jìn)行測量，以保證水下灌注砼的實(shí)際樁頂標(biāo)高宜高出樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高800㎜。

10）樁底沉渣處理

挖孔達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行孔底處理，必須做到平整、無松渣、污泥及沉淀等軟層。對樁不深，無水的樁，可以下人進(jìn)行清理，對孔深較深的樁，可以采用反復(fù)沖抓，清理樁底。嵌入巖層深度要符合設(shè)計(jì)要求。并及時(shí)向駐地監(jiān)理工程師報(bào)檢。

總結(jié)：

本文主要對巖溶地區(qū)的基于BIM的全套管全回樁鉆孔灌注樁的施工原理、工藝流程及施工操作要點(diǎn)進(jìn)行了梳理。通過運(yùn)用BIM技術(shù)及對遇到溶洞的工程樁鋼筋籠采取鋼板網(wǎng)+尼龍網(wǎng)袋的設(shè)置，能夠免去溶洞的預(yù)處理，既能達(dá)到理想的成樁的效果，又能進(jìn)一步提高工程的經(jīng)濟(jì)效益，具有實(shí)現(xiàn)工程經(jīng)濟(jì)化的重大意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]張艷奇.巖溶地區(qū)樁基礎(chǔ)施工技術(shù)研究：[D].昆明.昆明理工大學(xué)，2011.

[2]沈保漢.樁基礎(chǔ)施工技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨向淺談[J].建設(shè)機(jī)械技術(shù)與管理，2005（03）：20-26.

[3]陳躍；翁奔哲；樓步新等.軟土地基中咬合樁樁身下沉問題的探討[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2008（09）：41-44.

[4]何榮彬.大直徑沉管灌注樁施工技術(shù)探討[J].門窗，2003（06）：153-155.

作者簡介：

聶秀娟，性別：女，1987.05.07，學(xué)歷：碩士研究生，畢業(yè)院校：武漢理工大學(xué)。