潛孔錘結(jié)合長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)在孤石地區(qū)工程中應(yīng)用

郁 蔥

(中國(guó)土木工程(澳門)有限公司 中國(guó)澳門 999078)

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潛孔錘結(jié)合長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)在孤石地區(qū)工程中應(yīng)用

郁 蔥

(中國(guó)土木工程(澳門)有限公司 中國(guó)澳門 999078)

結(jié)合南安市中駿.四季康城二期工程，介紹了潛孔錘結(jié)合長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)在孤石地區(qū)進(jìn)行施工的樁基技術(shù)，尤其詳細(xì)描述了其施工工藝流程、質(zhì)量控制問(wèn)題分析及控制要點(diǎn)，并通過(guò)樁基檢測(cè)論證了方案的可行性。工程實(shí)踐證明，該施工技術(shù)穿透硬質(zhì)巖層能力強(qiáng)、鉆進(jìn)效率高、造價(jià)低、工期短、樁身質(zhì)量好。

潛孔錘；長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)；孤石

0 引言

隨著城市化進(jìn)程的加快，城市中高層建筑越來(lái)越多，深基礎(chǔ)工程發(fā)展迅速。為了充分利用地下空間，近年來(lái)，基坑開(kāi)挖深度大的項(xiàng)目越來(lái)越多，進(jìn)而在施工中經(jīng)常遇到地質(zhì)復(fù)雜、處理困難的問(wèn)題。目前，在穿越較厚硬巖層時(shí)，通常采用沖孔樁、旋挖樁機(jī)成孔，其在成孔過(guò)程中存在容易出現(xiàn)偏孔、硬巖鉆進(jìn)難度大，綜合成本高等問(wèn)題。與此同時(shí)，沖孔樁、旋挖樁在成孔中采用泥漿護(hù)壁，成孔過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的泥漿，造成施工現(xiàn)場(chǎng)文明施工環(huán)境差[1]。

為了解決基坑支護(hù)樁在深厚硬巖層入巖效率低、工程造價(jià)高，減少支護(hù)樁施工時(shí)的泥漿排放，同時(shí)為了使建設(shè)資金充分發(fā)揮作用，滿足建設(shè)單位施工工期，需要研發(fā)出一種新型的在深厚硬巖中的樁基成孔技術(shù)[1]。

潛孔錘自問(wèn)世以來(lái)，以其卓越的鑿巖能力、鉆進(jìn)效率高、施工安全無(wú)污染、成孔質(zhì)量好等特點(diǎn)在基礎(chǔ)施工行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用和認(rèn)可[2]。在國(guó)內(nèi)外樁基工程領(lǐng)域，面對(duì)卵礫石層、風(fēng)化孤石、巖石夾層、基巖地層等復(fù)雜地層，通過(guò)對(duì)長(zhǎng)螺旋樁機(jī)配備大直徑潛孔錘進(jìn)行施工作業(yè)，不僅增強(qiáng)了設(shè)備的適應(yīng)能力，而且解決了硬巖地層施工效率低下的問(wèn)題，潛孔錘已經(jīng)成為了堅(jiān)硬地質(zhì)地層樁基施工中必不可少的利器。

本文結(jié)合南安市中駿·四季康城二期工程，介紹潛孔錘結(jié)合長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)在孤石中進(jìn)行施工的工藝和關(guān)鍵技術(shù)，為類似工程提供一定的參考和借鑒。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)況

擬建工程位于南安市霞美鎮(zhèn)四黃村，省道308線西側(cè)，現(xiàn)中駿變壓器廠房?jī)?nèi)，交通條件便利，總用地面積43 041m2，總建筑面積217 825.3m2，地下室面積21 463.48m2，擬建工程為14幢24～34層建筑及1幢2層物業(yè)管理用房、開(kāi)閉所及配電房，設(shè)一層地下室。

1.2 地質(zhì)概況

根據(jù)地勘揭露場(chǎng)地土層自上而下分別為：

①素填土；

②粉質(zhì)粘土；

③凝灰?guī)r殘積粘性土；

④全風(fēng)化凝灰?guī)r；

⑤砂土狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r；

⑥碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖；

⑦中風(fēng)化凝灰?guī)r。

典型地質(zhì)剖面圖如圖1所示。

圖1 典型地質(zhì)剖面圖

1.3 技術(shù)難點(diǎn)

場(chǎng)地的風(fēng)化層及殘積土層由于風(fēng)化不均，勘察時(shí)在部分鉆孔所揭露的殘積土、全風(fēng)化及強(qiáng)風(fēng)化層中分布有厚度大小不一的中風(fēng)化凝灰?guī)r孤石——球狀風(fēng)化體，即分布成串孤石。

2 樁基方案

2.1 設(shè)計(jì)方案

方案一：主樓采用樁基礎(chǔ)，裙樓采用獨(dú)立基礎(chǔ)。即樁基礎(chǔ)采用沖(鉆)孔灌注樁，樁徑1000mm～1200mm，持力層為中風(fēng)化凝灰?guī)r,樁端極限端阻力特征值為5000kPa。樁端進(jìn)入持力層不小于0.4d(d為樁身直徑)且不小于500mm；獨(dú)立基礎(chǔ)持力層為粉質(zhì)粘土層，地基承載力特征值fak=180kPa，獨(dú)立基礎(chǔ)基底進(jìn)入持力層至少500mm。

方案二：采用長(zhǎng)螺旋壓灌樁工藝，樁徑600mm，樁端持力層為③凝灰?guī)r殘積粘性土，樁長(zhǎng)15m～18m，樁身強(qiáng)度C30，單樁豎向承載力特征值可取1200kN～1500kN。

由于該場(chǎng)地有成串孤石的存在，在可行性論證的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)、安全、質(zhì)量等對(duì)比分析，加上一期工程的施工經(jīng)驗(yàn)，最終確定方案二即采用長(zhǎng)螺旋結(jié)合潛孔錘(型號(hào)為DH530、錘重為2764kg，風(fēng)壓為0.7MPa～0.8MPa，轉(zhuǎn)速為20r/min)進(jìn)行施工，成孔直徑為600mm。

2.2 施工工藝流程

施工過(guò)程中，分為未遇到孤石和遇孤石情況，施工工藝流程如下：

(1)樁機(jī)鉆進(jìn)過(guò)程中未遇到孤石工況，采用長(zhǎng)螺旋鉆孔成樁，施工工藝流程圖如圖2所示。

圖2 施工工藝流程圖

①長(zhǎng)螺旋鉆孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高→②長(zhǎng)螺旋提鉆泵送混凝土→③泵送混凝土至地面。

(2)樁機(jī)鉆進(jìn)過(guò)程中遇到孤石工況，采用大直徑潛孔錘與長(zhǎng)螺旋組合壓灌樁施工工藝。

淺層土層未遇孤石時(shí)采用長(zhǎng)螺旋鉆進(jìn)，當(dāng)長(zhǎng)螺旋鉆進(jìn)過(guò)程中遇到孤石時(shí)，提起長(zhǎng)螺旋鉆頭，換用大直徑潛孔錘進(jìn)行沖擊破碎孤石，提出潛孔錘后回填空孔，繼續(xù)采用長(zhǎng)螺旋重新鉆孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高，并按未遇孤石的施工工藝進(jìn)行成樁。施工工藝流程如圖3所示。

圖3 施工工藝流程圖

①長(zhǎng)螺旋鉆至孤石位置→②長(zhǎng)螺旋+潛孔錘鉆孔穿過(guò)孤石→③回填鉆孔→④長(zhǎng)螺旋鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高→⑤長(zhǎng)螺旋提鉆泵送混凝土→⑥泵送混凝土至地面。

2.3 質(zhì)量控制要點(diǎn)

(1)施工前，通過(guò)設(shè)計(jì)中的橫斷面圖和縱斷面圖確定每根樁的設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)，在鉆進(jìn)過(guò)程中，以設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高為控制點(diǎn)，通過(guò)鉆機(jī)上的刻錄線判斷其鉆進(jìn)深度，與設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)比較。

(2)混凝土方量的控制：灌注砼的過(guò)程中，通過(guò)拖泵的次數(shù)，確定每根樁的實(shí)際混凝土用量。

(3)灌注：鉆孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，停止鉆進(jìn)，鉆桿芯管充滿混凝土后開(kāi)始提鉆，并保證連續(xù)提鉆，混凝土的泵送量與提鉆速度相匹配，混凝土灌注過(guò)程中應(yīng)保持混凝土面始終高于鉆頭面15cm～25cm，每根樁的投料量不小于設(shè)計(jì)灌注量。在壓灌混凝土到樁頂時(shí)，灌入的混凝土要超出樁頂500mm，以保證樁頂混凝土強(qiáng)度，成樁后樁頂蓋土封頂進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

(4)樁身強(qiáng)度控制措施：混凝土的塌落度控制在160mm～200mm；壓灌混凝土?xí)r提管速率控制在2.0～3.0m/min。

2.4 樁基檢測(cè)結(jié)果

該工程采用靜載試驗(yàn)檢測(cè)單樁豎向抗壓極限承載力，如表1所示。采用低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法檢測(cè)樁身完整性，如表2所示。表2中可見(jiàn)，樁基檢測(cè)全部滿足設(shè)計(jì)要求。

表1 單樁豎向承載力靜載試驗(yàn)結(jié)果

表2 低應(yīng)變檢測(cè)結(jié)果

3 工藝特點(diǎn)

大直徑潛孔錘成孔施工技術(shù)，在解決樁基穿越孤石方面的先進(jìn)性主要表現(xiàn)在以下四個(gè)方面：

(1)施工速度快，成樁效率高

潛孔錘破巖效率高是業(yè)內(nèi)的共識(shí)，大直徑潛孔錘全斷面能一次鉆進(jìn)到位。超大風(fēng)壓使破碎的巖渣，一次性直接吹出孔外，減少了孔內(nèi)巖渣的重復(fù)破碎，加快了成孔速度。

(2)施工質(zhì)量容易控制，成樁質(zhì)量好

采用潛孔錘成孔工藝后，避免了沖擊成孔過(guò)程中的鉆孔孔徑隨地層的變化產(chǎn)生的或擴(kuò)徑或縮徑情況，樁的承載力和持力層得到很好的保證。

(3)無(wú)循環(huán)泥漿，現(xiàn)場(chǎng)文明施工環(huán)境好

潛孔錘鉆進(jìn)不使用泥漿，場(chǎng)地更清潔，現(xiàn)場(chǎng)文明施工環(huán)境得到極大的改善。

(4)綜合成本低，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益好

采用潛孔錘進(jìn)行施工，機(jī)械事故少，其充盈系數(shù)平均在1.05左右，降低施工成本，節(jié)省建設(shè)資金，具有良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語(yǔ)

該工程針對(duì)施工中遇孤石的情況，利用潛孔錘結(jié)合長(zhǎng)螺旋灌注樁技術(shù)進(jìn)行配合施工，有效地發(fā)揮了潛孔錘的施工速度快、性能可靠、效率高等特點(diǎn)，而且施工時(shí)，無(wú)噪聲，無(wú)振動(dòng)，無(wú)污染，無(wú)需泥漿護(hù)壁，無(wú)泥漿外運(yùn)；連續(xù)壓力灌漿，樁身質(zhì)量好；簡(jiǎn)便高效，縮短工期，提高承載力，地基處理效果好，可為類似工程項(xiàng)目提供借鑒。

[1] 左文榮，雷斌，王晶.大直徑樁氣動(dòng)潛孔錘深厚硬巖地層成孔技術(shù)工藝研究[J].建筑科學(xué)，2015(31)：234-238.

[2] 劉久輝，鄭璐．建筑工程中潛孔錘施工技術(shù)的應(yīng)用[J].施工技術(shù),2014,4(21).

[3] JGJ79-2012 建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2013.

Engineering application of DTH hammer with long spiral drill in the boulder area

YUCong

(China Civil Engineering (Macao) Co., Ltd,Macao 999078)

Combining the second stage project of zhong jun-si ji kang cheng in Nanan city, this paper introduces The DTH hammer with long spiral drill pile technology in the boulder area, a detailed description of the analysis and control of key points of the construction process, quality control, and it demonstrates the feasibility of the scheme through pile testing. The engineering practice shows that the construction technology has strong ability to penetrate hard rock stratum, high drilling efficiency, low cost, short construction period and good quality of pile body.

DTH hammer; Long spiral drill; Boulder

郁蔥(1971.5- )，男，高級(jí)工程師。

E-mail:yqytlch@163.com

2017-04-05

TU4

A

1004-6135(2017)08-0070-03