實例分析旋挖灌注樁施工技術(shù)

文/位少強(qiáng) 機(jī)械工業(yè)第四設(shè)計研究院有限公司 河南洛陽 471039

實例分析旋挖灌注樁施工技術(shù)

文/位少強(qiáng) 機(jī)械工業(yè)第四設(shè)計研究院有限公司 河南洛陽 471039

國內(nèi)建筑工程科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，新技術(shù)新設(shè)備日新月異，不僅提升了建筑工程的施工效率，還進(jìn)一步完善了施工中的經(jīng)濟(jì)性﹑合理性。其中旋挖樁施工技術(shù)具有成孔速度快﹑施工效率高﹑無循環(huán)泥漿﹑產(chǎn)生廢漿少﹑對環(huán)境污染小﹑安全性能可靠等特點(diǎn)，越來越多運(yùn)用于房屋建筑工程施工中。下文就建筑工程旋挖樁在樁基礎(chǔ)施工時就工藝特點(diǎn)如何實踐應(yīng)用進(jìn)行了簡要闡述。

建筑施工；旋挖樁；施工工藝；質(zhì)量控制

旋挖樁施工是借助鉆桿﹑鉆斗旋轉(zhuǎn)的作用，鉆進(jìn)壓力借助鉆斗自重以及加液壓實現(xiàn)，使土裝滿鉆斗后提升鉆斗出土。通過鉆斗的旋轉(zhuǎn)﹑挖土﹑提升﹑卸土和泥漿置換護(hù)壁，反復(fù)循環(huán)而成孔，是一種新型的樁基礎(chǔ)施工工藝。適用于穿越填土﹑粘土﹑粉土﹑砂土﹑碎(卵)石層﹑風(fēng)化巖層以及起伏變化大的軟質(zhì)巖層。由于樁基施工從鉆孔開始到水下混凝土澆灌，有極強(qiáng)的隱蔽性和一次成型性，受到施工中各道環(huán)節(jié)和各種因素的影響，成樁的好壞直接影響到結(jié)構(gòu)安全，因此本文根據(jù)實際項目的成功經(jīng)驗，從鉆孔﹑鋼筋籠制作及安裝﹑水下灌注混凝土以及各種突發(fā)情況的處理等多方面進(jìn)行詳細(xì)介紹，達(dá)到旋挖樁成樁質(zhì)量的目的。

1、工程概況

此建筑工程項目一期工程項目，總建筑面積約七萬平方米，該工程由一幢30層服務(wù)性公寓及多排沿街商鋪組成，設(shè)一層地下室，主樓樁共計178根，裙房樁105根。樁徑分別為1.7米，1.3米﹑1.0米三種，承載力特征值對應(yīng)為8400KN﹑5400KN﹑3400KN，樁長在12-15米左右，不擴(kuò)底。樁基持力層為4-3層中風(fēng)化泥質(zhì)石英砂巖，進(jìn)入持力層應(yīng)大于1d且大于1.5米，樁身混凝土強(qiáng)度等級為C35，孔底沉渣厚度應(yīng)小于5厘米。此施工項目具有較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，地質(zhì)變化情況也較為明顯，由此，在實際施工中，需要詳細(xì)了解施工情況，借助旋挖機(jī)鉆孔以及泥漿護(hù)壁灌注方法完成樁基施工。

2、場地巖土層的劃分與特征

依據(jù)巖土地勘報告巖土層性質(zhì)特征描述如下：第1層，素填土耕植土，淤泥質(zhì)填土，層厚0.2米至4.6米，灰黃色，松散，稍濕，主要由碎塊石和少量建筑垃圾及粘性土組成。第2-1層：粉質(zhì)粘土，層厚0.5米至7.2米，灰黃色﹑局部灰色，可塑，含少量碎礫石。第3-1層：含漂石卵石粉質(zhì)﹑粘土混碎石，層厚0.7米至12.1米，灰黃色，含漂石，卵礫石圓或次圓狀，局部夾有可塑狀粉質(zhì)粘土混碎石層。第3-2層：粉質(zhì)粘土混碎石，層厚0.4米至3.9米，灰黃色，軟可塑至可塑，碎礫石粒徑一般1至3cm為主，少量8至lOcm，含量在25%至40%之間，局部分布。第4-2層：強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)石英砂巖，層厚0.4米至3.2米，灰黃色，強(qiáng)風(fēng)化，原巖結(jié)構(gòu)大部分破壞，風(fēng)化裂隙和節(jié)理十分發(fā)育，巖體破碎，巖芯呈碎礫石狀為主，夾有少量風(fēng)化泥土，碎礫石部分手不能掰動，但錘擊易碎。第4-3層：中風(fēng)化泥質(zhì)石英砂巖，層厚4.2米至19.1米，灰黃﹑灰黑色，中風(fēng)化，質(zhì)較堅硬，錘擊聲較清脆。鉆孔控制深度范圍內(nèi)存在地下水，位置在為中下部含漂石卵石層，屬孔隙型承壓水，水位變化較穩(wěn)定，水量較豐富。

3、簡析施工流程

平整施工現(xiàn)場→大孔并做好定位施工→鉆機(jī)開孔→設(shè)置護(hù)筒并注入穩(wěn)定液→旋挖鉆進(jìn)至中風(fēng)化層→終孔測入巖深度→清孔→下放鋼筋籠→插入混凝土導(dǎo)管→水下灌注混凝土→拔出導(dǎo)管→拔出護(hù)筒

3.1 測量定位及護(hù)筒埋設(shè)

測量定位：施工場地內(nèi)建立二級測量控制網(wǎng)點(diǎn)，圍繞基坑周邊環(huán)形設(shè)置測量點(diǎn)。選用全站儀采用極坐標(biāo)法放樣確定樁鉆孔圓心，并在圓中心位置打入定位鋼釬，在樁位四周準(zhǔn)確標(biāo)出四個十字交叉點(diǎn)，并在四個點(diǎn)上用細(xì)繩拉十字線，以控制鉆頭的中心。孔位偏差應(yīng)控制在5mm以內(nèi)。

護(hù)筒埋設(shè)方案分析：擺正鉆機(jī)機(jī)體，使其與鉆桿以及樁位鋼釬三者的垂直度保持一致，而后選擇鉆桿頂部位置借助吊車將筒式鉆頭安裝好，保證位置正確，保證旋挖鉆機(jī)自行鉆成大于樁徑20cm的孔，采用自帶的液壓系統(tǒng)將護(hù)筒壓入孔內(nèi)，護(hù)筒需要在地面以上30厘米位置處，并保證護(hù)筒中心與樁位中心偏差低于50毫米，保證傾斜度偏差小于百分之一，用粘土將護(hù)筒與坑壁之間進(jìn)行填充。護(hù)筒的埋設(shè)深度在粘性土中不宜小于lm，在砂土中不宜小于1.5m。護(hù)筒應(yīng)高出地面5Ocm，隨即注入泥漿穩(wěn)定液，并應(yīng)保證孔內(nèi)穩(wěn)定液面高于地下水位lm以上。

3.2 成孔及成樁

①鉆機(jī)就位：旋挖鉆機(jī)底盤為伸縮式自動整平裝置，并在操作室內(nèi)有儀表準(zhǔn)確顯示電子讀數(shù)，當(dāng)鉆頭對準(zhǔn)樁位中心十字線時，各項數(shù)據(jù)即可鎖定，勿需再作調(diào)整。鉆機(jī)就位后鉆頭中心和樁中心應(yīng)對正準(zhǔn)確，誤差控制在2cm內(nèi)。②鉆進(jìn)：當(dāng)鉆機(jī)就位準(zhǔn)確，泥漿制備合格后即開始鉆進(jìn)，鉆進(jìn)時每回次進(jìn)尺控制在60cm左右，剛開始要放慢旋挖速度，并注意放斗要穩(wěn)，提斗要慢，特別是在孔口5至8米段旋挖過程中要注意通過控制盤來監(jiān)控垂直度，如有偏差及時進(jìn)行糾正，而且必須保證每挖一斗的同時及時向孔內(nèi)注漿，使孔內(nèi)水頭保持一定高度，以增加壓力，保證護(hù)壁的質(zhì)量。本工程泥漿采用膨潤土配比，比重控制在1.05至1.1之間。③清孔：鉆進(jìn)至設(shè)計孔深后，將鉆斗留在原處反復(fù)掃孔，將孔底渣土盡量裝入斗內(nèi)，起鉆后仍需對孔底虛土進(jìn)行清理。放鋼筋籠前，再進(jìn)行二次清孔，用沉渣處理鉆斗來排出沉渣以及反復(fù)掃孔通過壓力把少量虛土懸浮于泥漿之中。④在制作鋼筋籠制時需要保證與設(shè)計要求一致，放置鋼筋籠的地面需要保證平整，在下放之前需要對隱蔽工程進(jìn)行驗收合格，順直下放，避免擺動對孔壁位置造成碰撞，完成后將鋼筋進(jìn)行定位焊制操作。⑤將鋼筋籠下放到設(shè)計要求深度位置以后，需要及時將混凝土輸送導(dǎo)管下放好，以免碰撞在鋼筋籠上，鋼筋籠下放以及水下混凝土澆搗完成這個時間段應(yīng)控制在30至60分鐘之間。導(dǎo)管的材質(zhì)多由20厘米到30厘米直徑的鋼管構(gòu)成，同時需要保證導(dǎo)管內(nèi)壁的表面位置強(qiáng)度以及剛度﹑光滑度達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)管接頭位置需要做到密封，并保證便于裝卸操作。在對導(dǎo)管進(jìn)行下放時，需要做好計算，在進(jìn)行布置時需要保證各個導(dǎo)管之間的澆筑面積覆蓋，從而使導(dǎo)管的有效作用半徑能夠達(dá)到3-4m，同時，還需要保證導(dǎo)管第一節(jié)底管長度≥4m。⑥對灌注混凝土成樁施工操作的分析：首先需要保證配制的混凝土強(qiáng)度與設(shè)計要求相符，同時需保證其和易性較好，在對混凝土進(jìn)行灌注時，導(dǎo)管底部到孔底之間保證30-50厘米的距離為最佳，從而將導(dǎo)管在混凝土土面下0.8米位置埋入。其次，混凝土需要保證連續(xù)灌注操作直到符合設(shè)計標(biāo)高要求，在灌注操作中還需要將導(dǎo)管深埋，一般2-6米為最佳，需注意導(dǎo)管不能漏出混凝土表面，在施工完成后，需要安排專業(yè)人員對導(dǎo)管的埋入深度以及內(nèi)外混凝土液面高差進(jìn)行測量。盡量控制澆灌時間，以防止虛土沉底以及縮孔等問題。

4、旋挖樁關(guān)鍵問題處理

4.1 鉆孔塌孔與縮徑

本工程旋挖樁機(jī)鉆孔過程中經(jīng)歷多個地質(zhì)層次，個別孔出現(xiàn)塌孔及縮徑現(xiàn)象，主要位置在卵石層。塌孔主要原因分析為兩個層次交接時，鉆進(jìn)速度過快以及孔內(nèi)補(bǔ)漿不及時造成。而縮徑原因主要是地層復(fù)雜﹑鉆進(jìn)進(jìn)尺過快﹑成孔后放置時間過長，沒有灌注砼等原因所造成。為有效防止塌孔和縮徑問題，旋挖樁在鉆進(jìn)過程中應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況控制進(jìn)尺速度，當(dāng)粘土層到卵石層時，應(yīng)減速慢進(jìn)；在卵石層中，應(yīng)適當(dāng)增加掃孔次數(shù)，防止縮徑，成孔速度應(yīng)控制在2米/小時以內(nèi)。沒有特殊原因，鋼筋籠安裝后應(yīng)立即灌注砼。

4.2 孔底沉渣控制

樁底沉渣過厚的原因主要是：清孔鉆頭無法清理沉底的浮土，清孔鉆頭清孔不凈，清孔的標(biāo)高未控制好，一般應(yīng)比鉆孔標(biāo)高低下去一百至兩百毫米。另外，吊放鋼筋籠的過程中，孔壁和樁孔周圍的松土容易掉入孔內(nèi)。應(yīng)做好樁孔周圍的圍護(hù)及松土的清理工作，鋼筋籠的保護(hù)層厚度應(yīng)控制好。孔底沉渣厚度不應(yīng)大于五十毫米，施工過程中應(yīng)保證樁端持力層不被擾動。本工程在沉渣控制中主要做好以下幾點(diǎn)：首先，終孔時采用專用鉆斗取沉渣；第二，下鋼筋籠前反復(fù)掃空，使沉渣懸浮；第三，控制成樁時間，以最快速度完成砼澆搗；第四，防止周邊渣土落入孔內(nèi)及塌孔。

結(jié)束語：

綜上所述，隨著我國建筑工程技術(shù)水平不斷提升，旋挖樁施工技術(shù)具有安全性好﹑施工速度快﹑環(huán)保等眾多優(yōu)點(diǎn)，將會越來越多地應(yīng)用到房屋建筑工程樁基施工中。同時，根據(jù)地質(zhì)實際情況選用旋挖樁施工，通過本工程的成功實踐，施工質(zhì)量也完全達(dá)到了設(shè)計圖紙及規(guī)范的要求。