欠固結(jié)回填土區(qū)域旋挖樁施工方法研究

陳楊 羅寧 王滿

摘? ? 要：本工程場地回填土區(qū)域，回填厚度約42.9m，回填年限約1～5年，土質(zhì)尚未完成自重固結(jié);地下水位在場地標(biāo)高以下30m左右;地下水位及欠固結(jié)土的雙重影響，導(dǎo)致此類地質(zhì)成樁困難。通過采用旋挖機(jī)回轉(zhuǎn)鋼護(hù)筒將護(hù)筒鉆進(jìn)土層，提前在土層中形成剛護(hù)壁，有效的避免了欠固結(jié)土質(zhì)及地下水位對(duì)孔壁的影響，能夠保障樁基一次成孔，成樁質(zhì)量也得到了較大的提高。

關(guān)鍵詞：旋挖樁;欠固結(jié)土;鋼護(hù)筒;地下水位

1? 引言

1.1? 設(shè)計(jì)概況

中交·中央公園二期二標(biāo)段C111地塊地處重慶市最大的濕地公園-中央公園東側(cè)，北側(cè)毗鄰渝北行政服務(wù)中心，東側(cè)接壤空港新城購物中心。本工程樁基采用旋挖成孔灌注樁施工工藝，欠固結(jié)土回填區(qū)域樁深50m左右。

1.2? 地下水位

本工程現(xiàn)場場地標(biāo)高353.00m，根據(jù)詳勘報(bào)告，填方內(nèi)部上層滯水，地下水位高程約322.80m～323.67m，會(huì)對(duì)樁基施工造成一定影響。

1.3? 回填土特征

場地回填土主要為素填土。素填土主要由頁巖、砂巖碎塊石組成，碎塊石含量約為30%～80%，根據(jù)設(shè)計(jì)場平標(biāo)高開挖后場地填方厚度整體較大，最大42.90m，回填年限約1至5年，厚度不均，結(jié)構(gòu)松散，均勻性差，目前尚未完成自重固結(jié)，屬于欠固結(jié)土，在場地廣泛分布。此類地層成樁條件差、危險(xiǎn)性大。

2? 施工難點(diǎn)

（1）據(jù)地勘資料顯示本工程開挖后的場地整體填土厚度較大，最大約42.90m，結(jié)構(gòu)松散，厚度均勻性差，目前素填土尚未自重固結(jié)，屬于欠固結(jié)土，廣泛分布于施工場地。此類地層成樁條件差、危險(xiǎn)性大。

（2）本工程填方內(nèi)部存在上層滯水，地下水位距離場地標(biāo)高地下30m左右，在回填土區(qū)域范圍內(nèi)，對(duì)樁基施工造成較大的影響，極易造成孔壁坍塌。

（3）回填區(qū)域樁深約50m左右，旋挖機(jī)成樁難度較大;且填方中存在上層滯水，水量受降雨影響大，重慶5-7月處于雨季，成樁過程中地下水匯集容易塌孔;成孔過程中揭露后易涌出造成樁孔縮頸、垮孔。

3? 施工原理

（1）本工法是在旋挖機(jī)動(dòng)力頭上安裝護(hù)筒回轉(zhuǎn)裝置，護(hù)筒回轉(zhuǎn)裝置與動(dòng)力頭剛性連接，在護(hù)筒回轉(zhuǎn)裝置上留置高強(qiáng)連接螺栓，通過動(dòng)力頭帶動(dòng)回轉(zhuǎn)裝置。

（2）特制5cm壁厚的鋼護(hù)筒，護(hù)筒長3m，護(hù)筒與回轉(zhuǎn)裝置通過高強(qiáng)連接螺栓連接，護(hù)筒與護(hù)筒之間通過咬合齒和護(hù)筒預(yù)留螺栓孔連接。

（3）在特制鋼護(hù)筒上安裝截齒筒鉆，護(hù)筒與截齒筒轉(zhuǎn)之間通過咬合齒和螺栓孔連接。

（4）護(hù)筒與回轉(zhuǎn)裝置以及截齒筒鉆安裝完成后，利用動(dòng)力頭及鉆桿來回小幅度旋轉(zhuǎn)，通過截齒筒鉆環(huán)切土層，下壓克服各土層間與絲接護(hù)筒間的摩擦力，使護(hù)筒提前進(jìn)入土層形成剛護(hù)壁。

（5）旋挖機(jī)提前鉆進(jìn)一節(jié)鋼護(hù)筒，護(hù)筒離地0.5m;斷開回轉(zhuǎn)裝置與護(hù)筒質(zhì)檢的連接，安裝好旋挖機(jī)鉆具鉆進(jìn)取土。

（6）挖孔深度距截齒筒鉆0.5m左右時(shí)停止鉆進(jìn)取土，斷開鉆具與鉆桿的連接，將一節(jié)鋼護(hù)筒與回轉(zhuǎn)裝置連接，以上護(hù)筒提前鉆進(jìn)、旋挖機(jī)鉆具鉆進(jìn)取土過程直至到中風(fēng)化巖層后停止鉆進(jìn)鋼護(hù)筒，使用鉆具鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高成孔。

4? 施工方法

4.1? 施工工藝流程

場地平整、放線定位→鉆機(jī)就位、引孔→鉆進(jìn)一節(jié)鋼護(hù)筒→旋挖機(jī)鉆進(jìn)取土→分段連接鋼護(hù)筒、鉆進(jìn)取土直至中風(fēng)化巖層→正常成孔至樁底標(biāo)高（終孔）→清空驗(yàn)孔→鋼筋籠安裝→澆筑混凝土、拔出鋼護(hù)筒

4.2? 操作要點(diǎn)

本工程旋挖樁施工工藝流程中“場地平整、放線定位”、“鉆機(jī)就位、引孔”、“終孔”、“鋼筋籠安裝”、“混凝土澆筑”等施工工藝同普通旋挖樁施工工藝一致。本施工方法主要介紹以下三點(diǎn)施工工藝：

（1）如何鉆進(jìn)鋼護(hù)筒，在土層中提前形成剛護(hù)壁;

（2）鋼護(hù)筒之間如何高效的連接，護(hù)筒持續(xù)鉆進(jìn)土層;

（3）鋼護(hù)筒自重大，如何拔出鋼護(hù)筒，保證混凝土成孔質(zhì)量。

4.2.1? 鋼護(hù)筒在土層中形成剛護(hù)壁

（1）旋挖機(jī)動(dòng)力頭上安裝護(hù)筒回轉(zhuǎn)裝置。①在旋挖機(jī)動(dòng)力頭上安裝護(hù)筒回轉(zhuǎn)裝置，通過回轉(zhuǎn)裝置與鋼護(hù)筒相連接，鋼護(hù)筒采用壁厚為5cm的特質(zhì)鋼護(hù)筒。②將護(hù)筒回轉(zhuǎn)裝置、鋼護(hù)筒連接鎖緊。③鋼護(hù)筒采用5cm的特制鋼筒制作而成，護(hù)筒與護(hù)筒之間來用高強(qiáng)度的螺栓螺母及咬合齒連接鎖緊。

（2）在護(hù)筒上安裝截齒筒鉆。最下面一節(jié)鋼護(hù)筒安裝截齒筒鉆，減小護(hù)筒鉆進(jìn)的阻力，保證護(hù)筒順利鉆進(jìn)到位。

（3）旋挖機(jī)鉆機(jī)鋼護(hù)筒，在土層中形成剛護(hù)壁。①旋挖機(jī)動(dòng)力頭及鉆桿通過絲接螺栓螺母與護(hù)筒鎖定后，旋挖機(jī)護(hù)筒移動(dòng)至引孔樁位開始鉆進(jìn)鋼護(hù)筒。②旋挖機(jī)回轉(zhuǎn)護(hù)筒鉆進(jìn)一節(jié)護(hù)筒后（護(hù)筒離地0.5m），拆除回轉(zhuǎn)裝置與護(hù)筒的連接高強(qiáng)螺栓螺母，旋挖機(jī)鉆桿安裝鉆頭。

4.2.2? 鋼護(hù)筒之間高效連接，護(hù)筒持續(xù)鉆進(jìn)土層

（1）護(hù)筒之間高效連接、吊裝。每節(jié)鋼護(hù)筒長3m，鋼護(hù)筒的高強(qiáng)螺栓孔作為護(hù)筒吊裝的吊點(diǎn)。在吊點(diǎn)確定后，使用繩卡通過鋼護(hù)筒螺栓孔與鋼絲繩連接。利用四根鋼絲繩將鋼護(hù)筒連接，通過四個(gè)吊點(diǎn)將鋼護(hù)筒吊離地面，用履帶吊車的主鉤提升鋼護(hù)筒與地面鉆進(jìn)的鋼護(hù)筒咬合，護(hù)筒之間通過咬合齒連接，之后使用扳手將高強(qiáng)螺栓擰緊鎖定鋼護(hù)筒。

（2）旋挖機(jī)跟進(jìn)護(hù)筒，持續(xù)鉆進(jìn)取土。旋挖機(jī)安裝好鉆頭后，開始鉆進(jìn)除土。操作人員隨時(shí)觀察鉆桿是否垂直，并通過深度計(jì)數(shù)器控制鉆孔深度。旋挖機(jī)鉆孔至距護(hù)筒底0.5m時(shí)拆除鉆頭，安裝螺栓螺母鎖定鉆桿護(hù)筒回轉(zhuǎn)裝置與鋼護(hù)筒。緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力頭將護(hù)筒提前鉆進(jìn)土層形成剛護(hù)壁后安裝鉆具鉆進(jìn)取土，重復(fù)旋挖機(jī)鉆進(jìn)護(hù)筒及旋挖樁鉆桿鉆具跟進(jìn)取土過程，直至鋼護(hù)筒進(jìn)入巖層時(shí)停止護(hù)筒鉆進(jìn)。

4.2.3? 鋼護(hù)筒拔出

拔管機(jī)采用3個(gè)液壓機(jī)加上加緊護(hù)筒的設(shè)備和另外一臺(tái)柴油加壓泵組合而成。通過拔管機(jī)加緊護(hù)筒通過液壓頂升拔升護(hù)筒，當(dāng)下一節(jié)護(hù)筒拔升至拔管機(jī)加緊設(shè)備1m時(shí)，拆除護(hù)筒連接的螺栓螺母，用履帶吊吊移護(hù)筒。拔管機(jī)拔管前用鋼卷尺測量混凝土澆筑面的標(biāo)高，保證拔管后護(hù)筒埋入混凝土深度2-4m，拆除護(hù)筒的過程中派專人測量混凝土面標(biāo)高并做好記錄。重復(fù)以上步驟直至澆筑完成，護(hù)筒拔出時(shí)止。

5? 實(shí)施效果

5.1? 工期效果

通過此施工方法最終克服了高回填松散土區(qū)域及地下水位影響的地質(zhì)條件下難以成孔的問題，通過過程控制措施，樁基的成樁質(zhì)量有著顯著的提高以及旋挖機(jī)每天成型一根樁的施工要求。本工程共計(jì)320根旋挖樁，施工工期110d，在推動(dòng)工期方面，有效的完成了施工節(jié)點(diǎn)計(jì)劃的要求。

5.2? 質(zhì)量效果

根據(jù)樁基檢測報(bào)告統(tǒng)計(jì)，本工程320根樁基，統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示一類樁基298根，二類樁基22根，無三類樁及四類樁。一類樁基頻率為93.125%，二類樁平率為6.875%。

樁孔施工全過程分段分段分節(jié)連接鋼護(hù)筒，有效的避免孔壁坍塌現(xiàn)象，樁孔截面尺寸規(guī)則，未發(fā)生縮徑等質(zhì)量通病，旋挖成孔后孔底沉渣少。旋挖樁施工過程中垂直度、沉渣厚度均一次驗(yàn)收合格。垂直度均≤1%，沉渣厚度≤5cm，旋挖成孔灌注樁的施工質(zhì)量可靠。

6? 結(jié)束語

本工程通過在旋挖機(jī)動(dòng)力頭上安裝護(hù)筒回轉(zhuǎn)裝置，通過回轉(zhuǎn)裝置與鋼護(hù)筒相連接，鋼護(hù)筒采用壁厚為5cm的特質(zhì)鋼護(hù)筒，在鋼護(hù)筒下安裝截齒筒鉆。通過動(dòng)力頭來回旋轉(zhuǎn)鋼護(hù)筒，使鋼護(hù)筒提前進(jìn)入土層，在土層中提前形成鋼護(hù)壁。旋挖機(jī)機(jī)鎖桿安裝截齒鉆具跟管取土，在鉆孔過程中始終保持土層中提前形成鋼護(hù)壁，有效的避免了欠固結(jié)回填土及地下水位對(duì)孔壁造成的影響，能夠較快的成孔，達(dá)到每臺(tái)旋挖機(jī)每天成孔一根樁基的目標(biāo)。此施工工藝在欠固結(jié)松散回填土區(qū)域及地下水位對(duì)土質(zhì)影響的區(qū)域有著重要的意義。

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