旋挖成孔灌注樁施工工藝要點(diǎn)控制

王 瑞

(重慶賽迪工程咨詢(xún)有限公司，重慶 400013)

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旋挖成孔灌注樁施工工藝要點(diǎn)控制

王 瑞

(重慶賽迪工程咨詢(xún)有限公司，重慶 400013)

介紹了旋挖成孔灌注樁施工中工程材料與旋挖鉆機(jī)選配的質(zhì)控措施，著重從孔口護(hù)筒設(shè)置、泥漿穩(wěn)定液制備、混凝土澆筑等方面，闡述了旋挖工法的施工控制要點(diǎn)，提高了成樁質(zhì)量的合格率。

旋挖成孔灌注樁，旋挖鉆機(jī)，鋼護(hù)筒，混凝土

0 引言

旋挖成孔灌注樁技術(shù)以其工作效率高、污染少的特點(diǎn)，被譽(yù)為“綠色施工工藝”。近年來(lái)，旋挖成孔灌注樁施工已成為一種新型樁孔施工方法，在樁基施工特別是城市樁基施工中具有非常廣闊的應(yīng)用前景。但當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件相對(duì)復(fù)雜情況下，樁基施工中往往容易出現(xiàn)塌孔、縮孔等影響成樁質(zhì)量的異常情況。如何解決這一難題，本文以下著重從工程材料質(zhì)量、旋挖鉆機(jī)選配、施工工藝流程、主要旋挖工法等要點(diǎn)控制方面作以論述解析。

1 工程材料質(zhì)量控制

1)鋼材及混凝土原材料應(yīng)有出廠質(zhì)量證明書(shū)或試驗(yàn)報(bào)告單，進(jìn)場(chǎng)時(shí)應(yīng)分批檢驗(yàn)，并按現(xiàn)行國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定抽取試樣進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，合格后方可使用。

2)混凝土的質(zhì)量和技術(shù)性能應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定和設(shè)計(jì)要求，并應(yīng)符合下列規(guī)定：

a.混凝土的粗骨料宜選用5 mm～25 mm的碎石或級(jí)配良好的卵石，最大粒徑不得大于鋼筋籠主筋最小凈距的1/3；

b.混凝土外加劑應(yīng)有產(chǎn)品質(zhì)量說(shuō)明書(shū)和產(chǎn)品合格證，外加劑的質(zhì)量和性能應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

2 旋挖鉆機(jī)選配控制

根據(jù)樁基設(shè)計(jì)圖中的樁徑、樁深，巖土工程勘察報(bào)告中的地層情況選用合適型號(hào)的旋挖鉆機(jī)。

旋挖鉆機(jī)由主機(jī)、鉆桿和鉆頭組成。國(guó)內(nèi)常用旋挖鉆機(jī)的型號(hào)、規(guī)格及主要參數(shù)如表1所示。

表1 國(guó)內(nèi)主要旋挖鉆機(jī)參數(shù)配置

配以不同鉆具，適應(yīng)于短螺旋、回轉(zhuǎn)斗及巖層的成孔作業(yè)。對(duì)干硬性粘土可不用泥漿穩(wěn)定液護(hù)壁的干式旋挖工法，一般的覆蓋層采用靜態(tài)泥漿穩(wěn)定液護(hù)壁的濕式旋挖工法。

旋挖鉆頭種類(lèi)很多，常見(jiàn)有螺旋鉆頭、旋挖鉆斗、筒式鉆頭等。

對(duì)于一般粘性土層可選用單層底旋挖鉆斗、短螺旋鉆頭、分體式鉆斗，對(duì)于雜填土、軟土、粉土、砂土、松散卵礫石層可選用雙層底旋挖鉆斗，對(duì)于硬粘土層可選用單層底旋挖鉆斗或斗齒螺旋鉆頭，對(duì)于膠結(jié)的卵礫石和強(qiáng)風(fēng)化巖層可選用錐形螺旋鉆頭或雙層底斗齒旋挖鉆斗，對(duì)于中風(fēng)化巖層可選用截齒或牙輪筒式鉆頭、錐形斗齒螺旋鉆頭、雙層底斗齒旋挖鉆斗。

3 施工工藝流程控制

旋挖成孔灌注樁施工工藝流程如圖1所示。

4 主要旋挖工法控制

4.1 旋挖工法選取

常見(jiàn)旋挖工法有干作業(yè)旋挖成孔施工方法(簡(jiǎn)稱(chēng)“干式旋挖工法”)、濕作業(yè)旋挖成孔施工方法(簡(jiǎn)稱(chēng)“濕式旋挖工法”)、全鋼護(hù)筒護(hù)壁旋挖成孔施工方法(簡(jiǎn)稱(chēng)“全鋼護(hù)筒旋挖工法”)三種。

干式旋挖工法為旋挖鉆具成孔時(shí)不使用穩(wěn)定液護(hù)壁，宜用于地下水位以上的填土、粘性土、粉土、砂土、碎石土、軟質(zhì)巖等巖土層。

濕式旋挖工法為旋挖鉆具成孔時(shí)使用穩(wěn)定液護(hù)壁，宜用于地下水位以下的填土、粘性土、粉土、砂土、碎石土、軟質(zhì)巖等巖土層。

全鋼護(hù)筒旋挖工法為旋挖鉆具成孔時(shí)使用鋼護(hù)筒跟進(jìn)護(hù)壁，宜用于松填土地質(zhì)、砂卵石地質(zhì)、厚度較大的淤泥(質(zhì))地質(zhì)等軟弱地質(zhì)、喀斯特巖溶地質(zhì)、地下水位較高、有承壓水的砂層等巖土層。

4.2 孔口護(hù)筒設(shè)置

1)制作。

可做成鋼或混凝土。鋼護(hù)筒板厚不小于10 mm，內(nèi)徑大于鉆頭直徑200 mm，長(zhǎng)度按埋深定。混凝土護(hù)筒厚度不小于150 mm，強(qiáng)度等級(jí)不小于C25，豎筋直徑不小于8 mm，間距不大于200 mm，箍筋間距不大于200 mm。在其頂端設(shè)置鎖口環(huán)。鎖口環(huán)寬度不小于500 mm，厚度不小于300 mm。

2)埋設(shè)。

頂端高出地面不小于0.3 m；鉆孔內(nèi)有承壓水時(shí)，頂端高出穩(wěn)定后的承壓水位1.5 m。埋深根據(jù)地質(zhì)和地下水位等情況確定，不宜小于2 m。護(hù)筒中心與樁位中心偏差不大于50 mm，護(hù)筒傾斜度不大于1%。就位后在其四周對(duì)稱(chēng)、均勻回填粘土并壓實(shí)。先用稍大口徑鉆頭鉆至預(yù)定位置，再將鋼護(hù)筒壓入到預(yù)定深度。水面上作業(yè)時(shí)護(hù)筒頂端高出水面不小于1.5 m，埋深考慮水流沖刷，就位后用吊掛或焊接將其與作業(yè)平臺(tái)連接牢固。

4.3 全鋼護(hù)筒設(shè)置

1)制作。

用Q235或Q345、厚度不小于10 mm鋼板，護(hù)筒內(nèi)徑誤差不大于10 mm，制成多節(jié)可裝拆式，每節(jié)護(hù)筒長(zhǎng)1.5 m～3 m。內(nèi)徑比樁徑大150 mm～200 mm，長(zhǎng)度據(jù)地質(zhì)情況定。

2)埋設(shè)。

護(hù)筒與樁中心線偏差不大于50 mm，就位時(shí)從互相垂直的兩個(gè)方向復(fù)測(cè)樁位和垂直度，其高度高出地面0.3 m。控制下護(hù)筒速度，全程檢查其垂直度偏差不大于1%，護(hù)筒入穩(wěn)定巖土層不小于2 m。

4.4 泥漿穩(wěn)定液制備

泥漿穩(wěn)定液用粘土或膨潤(rùn)土及其他材料加水調(diào)制，其性能指標(biāo)如表2所示。

表2 泥漿穩(wěn)定液性能表

現(xiàn)場(chǎng)配備攪拌機(jī)和測(cè)試儀器。測(cè)試儀器有粘度計(jì)、比重計(jì)、含砂量杯、量筒等。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)穩(wěn)定液池容積不小于成孔體積的1.5倍～2倍。

穩(wěn)定液制備規(guī)定：用膨潤(rùn)土，當(dāng)用粘土替代膨潤(rùn)土?xí)r，含砂率不大于4%；造漿率不小于5 m3/t，塑性指數(shù)不小于25；據(jù)施工具體情況可加入適量分散劑、增粘劑、堵漏劑或增重劑等處理劑；用水的pH值為中性，鈣離子濃度小于100 ppm。

常用處理劑類(lèi)型如表3所示。

表3 常用處理劑類(lèi)型

4.5 鋼筋籠制安

1)制作。

長(zhǎng)度超過(guò)25 m時(shí)分段制作。鋼筋接頭用焊接或機(jī)械連接。同一連接區(qū)段內(nèi)主筋接頭數(shù)量不大于50%；雙面搭接焊縫長(zhǎng)度不小于5d，單面搭接焊縫長(zhǎng)度不小于10d。主筋設(shè)置保護(hù)層間隔件。當(dāng)樁徑不小于1 000 mm時(shí)，加勁箍筋內(nèi)支撐筋用井字形或三角形，直徑同加勁箍筋直徑。樁徑小于800 mm時(shí)，加勁箍筋設(shè)在主筋外側(cè)。制安允許偏差如表4所示。

表4 鋼筋籠制安允許偏差

2)安裝。

安裝時(shí)用吊車(chē)對(duì)準(zhǔn)孔中緩慢垂直自由下放，避免碰壁變形。分段制作在孔口對(duì)接時(shí)，從兩個(gè)垂直方向校正其垂直度。鋼筋籠與聲測(cè)管同步安裝，就位后立即固定。

4.6 混凝土澆筑

灌注導(dǎo)管規(guī)定：導(dǎo)管接頭用雙螺紋方扣快速接頭，其外徑小于鋼筋籠內(nèi)徑100 mm；樁直徑大于800 mm，導(dǎo)管壁厚不小于3 mm，導(dǎo)管直徑不小于300 mm，底管長(zhǎng)度不小于4 m；使用前整套做0.6 MPa～1.0 MPa水壓試驗(yàn)；導(dǎo)管居中下放，連接處安密封橡膠圈；每次灌注后對(duì)導(dǎo)管內(nèi)外清洗，檢查導(dǎo)管凹凸變形并在接頭處涂抹黃油養(yǎng)護(hù)。

施工檢查規(guī)定：現(xiàn)場(chǎng)留置試塊，每50 m3留置一組，且每樁不少于一組；坍落度符合要求；灌注中防止鋼筋籠上浮，并檢查軸線位置。

1)干作業(yè)成孔。

灌注導(dǎo)管下口距孔底距離不大于2 m。灌注樁頂以下5 m范圍內(nèi)混凝土，用插入式振搗器振實(shí)，每次灌注高度不大于1.5 m。樁頂超灌0.5 m以上。

2)濕作業(yè)成孔。

濕作業(yè)成孔水下灌注混凝土規(guī)定：配合比滿(mǎn)足設(shè)計(jì)強(qiáng)度、水陸強(qiáng)度比、水下抗分散性、水下自密性及施工和易性要求，坍落度為180 mm～220 mm。其配制強(qiáng)度比設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值提高40%以上，膠凝材料用量不小于360 kg/m3,當(dāng)摻入粉煤灰時(shí)，水泥用量不小于300 kg/m3；含砂率為40%～50%，并用中粗砂。粗骨料用碎石或卵石，粗骨料最大粒徑小于40 mm，且不大于鋼筋最小間距的1/3；摻緩凝劑、減水劑等外加劑；空氣中成型的混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件抗壓強(qiáng)度檢測(cè)評(píng)定結(jié)果須滿(mǎn)足混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的1.2倍。

樁徑不小于800 mm灌注時(shí)保證連續(xù)澆筑，并用滑閥式灌注混凝土。灌注水下混凝土質(zhì)量控制規(guī)定：開(kāi)始灌注時(shí)導(dǎo)管下口至孔底距離為300 mm～500 mm；保證混凝土初灌量，導(dǎo)管下口一次埋入灌注面800 mm以下深度；導(dǎo)管埋入2 m～6 m深度，控制導(dǎo)管提拔速度，專(zhuān)人測(cè)量導(dǎo)管埋深及導(dǎo)管內(nèi)外混凝土灌注面高差；隔水栓有良好隔水性能，保證順利排出，隔水栓宜采用球膽；連續(xù)灌注速度為0.6 m3/min～1.0 m3/min。每根樁灌注時(shí)間按初盤(pán)混凝土初凝時(shí)間控制；控制最后一次灌注量，超灌高度為0.8 m～1.0 m，鑿除浮漿后保證暴露樁頂混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

3)全鋼護(hù)筒護(hù)壁成孔。

灌注和起拔護(hù)筒速度一致。拔護(hù)筒規(guī)定：隨灌隨拔，用測(cè)繩測(cè)澆筑高度；超過(guò)4 m灌注深度時(shí)提升護(hù)筒，且使護(hù)筒底面處于已灌注面2 m以下；護(hù)筒拔出時(shí)保證導(dǎo)管內(nèi)及導(dǎo)管下口2 m范圍內(nèi)樁身混凝土具有良好和易性；護(hù)筒拔出中用振動(dòng)錘配合提升，并隨時(shí)監(jiān)測(cè)護(hù)筒內(nèi)混凝土面下降數(shù)值。

5 結(jié)語(yǔ)

實(shí)際樁基施工中，不管地質(zhì)條件有多復(fù)雜，運(yùn)用上述旋挖工法要點(diǎn)控制，規(guī)范旋挖成孔灌注樁施工，保證旋挖成孔灌注樁施工質(zhì)量。經(jīng)檢測(cè)，成樁質(zhì)量合格率達(dá)100%，其中Ⅰ類(lèi)樁占比達(dá)90%以上，滿(mǎn)足了設(shè)計(jì)文件和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對(duì)質(zhì)量的相關(guān)要求。

[1] 《建筑施工手冊(cè)》編委會(huì).建筑施工手冊(cè)1[M].第5版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011：1014-1015.

[2] 《建筑施工手冊(cè)》編委會(huì).建筑施工手冊(cè)2[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011：561-563.

[3] DB J50—156—2012，旋挖成孔灌注樁工程技術(shù)規(guī)程[S].

[4] 張 馳，李永文.高水位深基坑條件下旋挖成孔灌注樁施工技術(shù)[J].廣東土木與建筑，2014(5)：14-16.

[5] 趙 斌.混凝土回灌法旋挖成孔灌注樁施工技術(shù)[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2015(7)：201-202.

Control of rotary bored pile construction technology points

Wang Rui

(ChongqingSaidiEngineeringConsultingCo.,Ltd,Chongqing400013,China)

The paper introduces engineering material and rotary drill selecting quality control measures in rotary bored pile construction, mainly describes construction control points of rotary bored pile method from aspects of hole entrance steel casing setting, slurry stabilized liquid prefabrication and concrete casting, and finally improves pile-forming quality standards.

rotary bored pile, auger drill, steel casing, concrete

1009-6825(2016)18-0089-03

2016-04-16

王 瑞(1991- )，男，助理工程師

TU473.14

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