論文(長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁施工質(zhì)量控制)

1、長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁工藝 摘 要長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁技術(shù)是采用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)鉆孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高，利用混凝土泵將混凝土從鉆頭底壓出，邊壓灌混凝土邊提升鉆頭直至成樁，然后利用振動(dòng)裝置將鋼筋籠一次插入混凝土樁體，形成鋼筋混凝土灌注樁的成樁工藝。在本文中，對(duì)長(zhǎng)螺旋施工過程中入巖深度不足、鋼筋籠下放深度不足問題上進(jìn)行了分析，總結(jié)了長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁施工過程中遇到相應(yīng)問題的解決方案，為類似工程長(zhǎng)螺旋施工提供一定的參考。關(guān)鍵詞長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌、入巖深度、鋼筋籠Auger Drilling Grouting Pile Technique (Shenzhen Company of China Construction Second

2、 Engineering Burenu Co.,Ltd, Nanning,Guangxi 530000,China)AbstractAuger drilling grouting pile technique is the use of long auger drilling to the design elevation, the use of concrete pump concrete from the bottom pressure of the drill, while lifting the drill pressure Concrete side until the pile,

3、and then use the vibration device will insert a steel cage concrete pile formed reinforced Concrete Pile pile process. In this paper, the construction process for a long spiral into a deep lack of rock, steel cage decentralized problem of insufficient depth analyzes and summarizes the auger drilling

4、 grouting pile construction problems encountered during the corresponding solutions for similar projects long spiral construction to provide a reference.Key wordsAuger drilling pressure grouting pile, deep into the rock, steel cage.1、 工程概況xx廣場(chǎng)位于xx市xx區(qū)，高新大道與發(fā)展大道交匯處東南側(cè)，安陽路以西，新峰路（待建）以北。由xx投資有限公司開發(fā)建設(shè)。本工

5、程總規(guī)劃用地面積約126畝，規(guī)劃總建筑面積約58.2萬平方米。由購物中心、乙級(jí)寫字樓、室外步行街、住宅及底商組成。本工程屬于特大綜合型商業(yè)住宅建筑群，集高尚住宅、寫字樓、大型商業(yè)廣場(chǎng)、大型步行街等眾多功能為一體，多棟建筑物組成，最高樓層33層100米。2、 工程地質(zhì)概況及水文情況施工前期進(jìn)行地勘過程中發(fā)現(xiàn)地質(zhì)情況及其復(fù)雜：上覆土層為約8m厚黏土、粉質(zhì)黏土、粉土層，約10m厚圓礫層（圖1）；下伏土層為強(qiáng)風(fēng)化泥巖層。本工程正負(fù)零標(biāo)高為78.4，主樓基底標(biāo)高為62.5565.5m，地下水位標(biāo)高7275m，場(chǎng)地水類型屬孔隙承壓水?；又苓呌恤~塘等，地表水豐富。圖1 xx地質(zhì)情況一覽3、 樁基工程概況工

6、程樁基采用PHC預(yù)應(yīng)力管樁及灌注樁，其中灌注樁共3567根，體量較大，施工工期為約4個(gè)月,時(shí)間相當(dāng)緊迫。單樁樁徑均為0.8m，裙樓部分樁長(zhǎng)約12m（入圓礫層6m），主樓部分樁長(zhǎng)約20m（入強(qiáng)風(fēng)化泥巖3m）。本文以主樓部分樁基（圖2）為研究對(duì)象，對(duì)成樁工藝及長(zhǎng)螺旋樁基施工中的質(zhì)量把控進(jìn)行深入剖析，主樓樁基布置圖如下。圖2 xx樁基平面圖本工程地下水極其豐富，加之工期緊張，需邊降水邊施工，場(chǎng)內(nèi)環(huán)境惡劣，原設(shè)計(jì)擬采用常規(guī)泥漿護(hù)壁旋挖成孔工藝，由于沒有足夠的水頭壓力，極易產(chǎn)生塌孔、擴(kuò)孔現(xiàn)象。又由于施工節(jié)奏快，粉土層較厚，若采用超長(zhǎng)鋼護(hù)筒則無法保證施工進(jìn)度。施工迫切需要一種環(huán)保、適應(yīng)地質(zhì)能力強(qiáng)、施工速度

7、快、成本低廉的新型成樁工藝。后經(jīng)專家推薦采用長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌混凝土后插鋼筋籠灌注樁施工工藝。4、工藝特點(diǎn)長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁工藝區(qū)別與其他成樁工藝之處在于其混凝土的澆筑過程及下放鋼筋籠過程：長(zhǎng)螺旋鉆孔成樁后不立即拔出鉆頭，混凝土通過泵送從鉆頭底部壓出，同時(shí)緩慢提升鉆頭，鉆頭拔出地面同時(shí)完成樁身混凝土澆筑；鋼筋籠下放時(shí)混凝土已澆筑完畢，鋼筋籠需靠自重及輔助振動(dòng)設(shè)備進(jìn)行下放。與普通水下灌注樁施工工藝相比，長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁施工，由于不需要泥漿護(hù)壁，無泥皮，無沉渣，對(duì)施工土層擾動(dòng)小，無泥漿污染，施工速度快，造價(jià)較低。5、長(zhǎng)螺旋灌注樁施工難點(diǎn)在長(zhǎng)螺旋樁基施工過程中，后壓鋼筋籠受到混凝土和易性、鋼筋籠自身構(gòu)造與

8、剛度以及工人操作等多方面因素影響。又由于后壓鋼筋籠的局限性，無法在施工完成后對(duì)鋼筋籠進(jìn)行調(diào)整，因此鋼筋籠下放質(zhì)量往往難以控制。設(shè)計(jì)要求主樓樁基進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化泥巖深度3m，而長(zhǎng)螺旋樁基受自身機(jī)械額定功率、鉆頭鉆進(jìn)能力以及人工操作等因素影響，進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化泥巖后鉆進(jìn)速度緩慢，無法適應(yīng)工期要求，且能源損耗嚴(yán)重。6、施工操作要點(diǎn)長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁工藝流程6.1機(jī)具的檢查與準(zhǔn)備工作長(zhǎng)螺旋機(jī)械的使用前檢查主要包括四個(gè)部分：1、鉆頭、鉆桿2、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)3、動(dòng)力機(jī)構(gòu)4、液壓機(jī)構(gòu)。在工程實(shí)際中，對(duì)機(jī)械檢查的主要內(nèi)容應(yīng)為鉆頭及鉆桿的檢查、其余部件應(yīng)在進(jìn)場(chǎng)前，在廠內(nèi)完成機(jī)械合格性檢查，下面對(duì)鉆頭及鉆桿部分進(jìn)行簡(jiǎn)要說明：鉆頭、鉆

9、桿：由于鉆桿、鉆頭為法蘭及螺栓段段相接組成的，因此連接部位為重點(diǎn)檢查對(duì)象，包括螺栓扭緊力矩，螺栓的抽樣等。由于鉆孔完成后混凝土泵送通道需從鉆桿內(nèi)部中心管接入，最后通過鉆頭端部的開啟閥送入孔內(nèi)。因此泵送通道的暢通為現(xiàn)場(chǎng)檢查的重中之重：對(duì)鉆頭的開啟閥進(jìn)行檢查，是否能夠順利開啟，有無變形、堵塞情況；對(duì)鉆桿中心管進(jìn)行檢查，是否通暢，有無異物；6.2放線定位按樁位設(shè)計(jì)圖紙要求，測(cè)設(shè)樁位軸線、定位點(diǎn)，并做好標(biāo)記。6.3鉆機(jī)就位鉆機(jī)就位后，保持鉆機(jī)平穩(wěn)、調(diào)整鉆塔垂直，鉆桿的連接應(yīng)牢固。鉆機(jī)定位后，應(yīng)進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，鉆頭與樁位點(diǎn)偏差不得大于20mm。開孔時(shí)下鉆速度應(yīng)緩慢。鉆機(jī)啟動(dòng)前應(yīng)將鉆桿、鉆尖內(nèi)的土塊、殘留的混凝

10、土等清理干凈。6.4鉆桿標(biāo)記長(zhǎng)螺旋工藝成孔后，鉆桿將直接充當(dāng)泵管往孔內(nèi)泵入混凝土，且注入混凝土之前，不得提鉆，無法采用常規(guī)的測(cè)深錘法進(jìn)行孔深的測(cè)量。 長(zhǎng)螺旋工藝鉆進(jìn)過程中，存在返土現(xiàn)象（即螺旋鉆進(jìn)孔內(nèi)渣土將順著螺旋葉片向孔外返出），返出孔內(nèi)的渣土在鉆桿周圍堆積（圖4），將影響目測(cè)原場(chǎng)地平整標(biāo)高，從而影響對(duì)孔深的判斷。為解決長(zhǎng)螺旋孔深測(cè)量問題：1、需在鉆進(jìn)前做好醒目的進(jìn)尺標(biāo)志（圖3）；2、在鉆機(jī)就位之后、鉆孔之前，采用卷尺測(cè)量場(chǎng)地標(biāo)高至鉆桿護(hù)筒頂標(biāo)高（圖4）之間的距離L1并記錄下來，待鉆孔完成后，測(cè)量鉆桿上的進(jìn)尺標(biāo)志與護(hù)筒頂標(biāo)高之間的距離L2。最后讀取上一步被測(cè)進(jìn)尺標(biāo)志的長(zhǎng)度L3。綜上，可得：L

11、3-L2-L1即為孔深。 圖3 進(jìn)尺標(biāo)志示意 圖4 鉆桿護(hù)筒及孔內(nèi)返土示意6.5鉆進(jìn)成孔鉆進(jìn)速度根據(jù)地層情況按成樁工藝試驗(yàn)確定的參數(shù)進(jìn)行控制。鉆機(jī)鉆進(jìn)過程中，不宜反轉(zhuǎn)或提升鉆桿，如需提升鉆桿或反轉(zhuǎn)應(yīng)將鉆桿提至地面，對(duì)鉆尖開啟門需重新清洗、調(diào)試、封口。樁間距小于1.3m的飽和粉細(xì)砂及軟土層部位，宜采取跳打的方法，防止發(fā)生串孔。鉆進(jìn)過程中，當(dāng)遇到卡鉆、鉆機(jī)搖晃、偏斜或發(fā)生異常聲響時(shí)，應(yīng)立即停鉆，查明原因，采取相應(yīng)措施后方可急需作業(yè)。達(dá)到設(shè)計(jì)深度后必須進(jìn)行空轉(zhuǎn)清孔，將渣土返出孔內(nèi)，空轉(zhuǎn)時(shí)間需根據(jù)樁長(zhǎng)確定，原則上不少于3min。6.6壓灌混凝土 達(dá)到設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高終孔驗(yàn)收后應(yīng)先泵入混凝土并停頓1020s

12、，再緩慢提升鉆桿。混凝土泵應(yīng)根據(jù)樁徑選型，混凝土輸送泵管布置宜減少彎道，混凝土泵與鉆機(jī)的具體不宜超過60m?；炷恋谋盟鸵诉B續(xù)進(jìn)行，邊泵送混凝土邊提鉆，提鉆速度應(yīng)根據(jù)土層情況確定，且應(yīng)與混凝土泵送量匹配，保證管內(nèi)有一定高度的混凝土，保持料斗內(nèi)混凝土高度不低于400mm，并保證鉆頭始終埋在混凝土面以下不小于1000mm。6.7鋼筋籠制作對(duì)進(jìn)場(chǎng)鋼筋進(jìn)行抽樣復(fù)檢，并按照設(shè)計(jì)圖紙加工制作鋼筋籠，并對(duì)各個(gè)焊點(diǎn)進(jìn)行檢查，質(zhì)量合格方可投入使用。6.8插入鋼筋籠混凝土壓灌結(jié)束后，應(yīng)立即將鋼筋籠插至設(shè)計(jì)深度。鋼筋籠插設(shè)采用專用振動(dòng)器。將振動(dòng)用鋼管在地面水平穿入鋼筋籠內(nèi)，并與振動(dòng)裝置可靠連接，鋼筋籠頂部與振動(dòng)裝置

13、應(yīng)進(jìn)行連接。鋼筋籠吊裝時(shí)，應(yīng)采取措施，防止變形，安放時(shí)對(duì)準(zhǔn)孔位，并保證垂直、居中。在插入鋼筋籠時(shí)，先依靠鋼筋籠與導(dǎo)管的自重緩慢插入，當(dāng)依靠自重不能繼續(xù)插入時(shí)，開啟振動(dòng)裝置，使鋼筋籠下沉到設(shè)計(jì)深度，斷開振動(dòng)裝置與鋼筋籠的連接，緩慢連續(xù)振動(dòng)拔出鋼管。鋼筋籠應(yīng)連續(xù)下放，不宜停頓，下放時(shí)禁止采用直接脫鉤的方法。注意：壓灌樁的充盈系數(shù)宜為1.01.2。樁頂混凝土超灌高度不宜大于800mm。成樁后，應(yīng)及時(shí)清除鉆桿及泵管內(nèi)殘留混凝土。長(zhǎng)時(shí)間停置時(shí)，應(yīng)采用清水將鉆桿、泵管、混凝土泵清洗干凈。7、難點(diǎn)攻關(guān)措施7.1 后插鋼筋籠由于鋼筋籠下放時(shí)孔內(nèi)已充滿混凝土，且鋼筋籠下放過程需持續(xù)振動(dòng)，因此鋼筋籠在構(gòu)造上必須滿

14、足傳導(dǎo)振動(dòng)力的要求，不脫焊。而傳統(tǒng)的鋼筋籠構(gòu)造無法滿足上述要求，易發(fā)生脫焊、變形等情況，為保證上述要求，項(xiàng)目部協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)單位對(duì)鋼筋籠下放過程進(jìn)行受力計(jì)算，通過受力過程分析，增加了鋼筋籠端部加強(qiáng)構(gòu)造（圓錐頭），以減少鋼筋籠下放時(shí)受到的阻力，以及整體剛度，新型鋼筋籠的加工情況具體詳圖5。 圖5鋼筋籠端部構(gòu)造示意節(jié)點(diǎn)構(gòu)造做法步驟： （1）根據(jù)鋼筋籠配筋采用彎曲機(jī)將鋼筋按規(guī)定長(zhǎng)度、角度彎折。 （2）鋼筋籠籠身焊接完成后將錐形端部采用直徑為8的圓鋼按固定間距增加3圈螺旋筋，并將螺旋筋與主筋交接部位點(diǎn)焊牢固，點(diǎn)焊時(shí)不得跳焊；樁尖部位為滿焊。由于鋼筋籠下放時(shí)與專用振動(dòng)棒固定，為保證振動(dòng)過程鋼筋籠不出現(xiàn)箍筋脫落

15、、變形等嚴(yán)重質(zhì)量問題，鋼筋籠加工時(shí)必須嚴(yán)格檢查焊點(diǎn)，主筋及箍筋間距，保證鋼筋籠加工質(zhì)量及剛度。尤其是鋼筋籠端部（圓錐頭），應(yīng)力集中，受振動(dòng)易脫焊，需嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙保證焊接長(zhǎng)度及質(zhì)量。鋼筋籠吊放階段，鋼筋籠垂直度必須保證，否則可能造成鋼筋籠端部觸碰孔壁下放失?。?可采用增加籠身上的吊點(diǎn)數(shù)量的形式（圖6）來減少振動(dòng)吊放過程中鋼筋籠的偏移量（通過受力分析可知），從而保證吊放階段鋼筋籠與孔壁之間有足夠的安全距離。增加吊點(diǎn)數(shù)量圖6（鋼筋籠增加吊點(diǎn)示意圖） 2、人工輔助鋼筋籠下放：在鋼筋籠中部約1/2處，設(shè)置拉繩，由一名工人控制。若鋼筋籠振動(dòng)下沉過程中發(fā)生偏斜，可由人工將鋼筋籠歸正。7.2 入巖深度由于

16、設(shè)計(jì)圖紙要求樁端入強(qiáng)風(fēng)化泥巖3m，但普通鉆頭（圖7）不具備較強(qiáng)的破巖能力，入巖后鉆進(jìn)速率明顯下降，造成大量能源損耗，對(duì)施工進(jìn)度產(chǎn)生不利影響。根據(jù)分析、調(diào)查研究，影響長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)鉆進(jìn)能力的主要因素為機(jī)械額定功率、鉆頭破巖能力、以及操作手的熟練程度。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，排除了、兩點(diǎn)的可能性。問題最終聚焦在鉆頭部位。為保證施工質(zhì)量及進(jìn)度要求，項(xiàng)目部對(duì)現(xiàn)行較常規(guī)的兩種鉆頭（鏟形耐磨合金斗齒加截齒【圖7】、鎢鈷硬質(zhì)合金截齒【圖8】）進(jìn)行比對(duì)，現(xiàn)場(chǎng)采用的鏟形截齒鉆頭主要適用于地下水位以上的土層、砂土層、含少量粘土的密實(shí)砂層以及粒徑不大的砂石層中無循環(huán)鉆進(jìn)。而鎢鈷硬質(zhì)合金截齒鉆頭主要適用于風(fēng)化基巖、膠結(jié)較好的卵砂石

17、地層及各種圖紙的永凍土層中無循環(huán)鉆進(jìn)。比對(duì)后發(fā)現(xiàn)鎢鈷硬質(zhì)合金截齒更加適應(yīng)于本工程的土質(zhì)，項(xiàng)目部決定進(jìn)行鉆頭的更換。 圖7 鏟形耐磨合金斗齒加截齒 圖8 鎢鈷硬質(zhì)合金截齒更換后長(zhǎng)螺旋機(jī)的鉆進(jìn)效率顯著提升，達(dá)到了項(xiàng)目部預(yù)期要求，同時(shí)保證了成孔質(zhì)量。8、效益分析由于長(zhǎng)螺旋工藝無需泥漿護(hù)壁，節(jié)省泥漿制備及排放費(fèi)用近百萬元，并在充盈系數(shù)及成樁速度方面取得了顯著的效益：充盈系數(shù)均1，小于1.1，平均1.06左右，小于常規(guī)旋挖成樁的充盈系數(shù)平均值1.25。特別是在進(jìn)行了鉆頭更換之后，成樁速度方面取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益、平均單樁節(jié)省時(shí)間10分鐘，節(jié)省了近1/3臺(tái)班費(fèi)用。9、結(jié)語 項(xiàng)目樁基工程于2014年2.26開工至2014.6.22，完成了全部3567根鉆孔灌注樁的施工任務(wù)，平均每天每臺(tái)樁機(jī)完成1012根樁，達(dá)到了既定目標(biāo)。經(jīng)第三方質(zhì)量檢測(cè)單位檢驗(yàn)，根據(jù)靜載試驗(yàn)成果，單樁承載力Quk4500KN，滿足設(shè)計(jì)要求。低應(yīng)變檢測(cè)的全部3567根樁中I類樁占比