論文(長螺旋鉆孔壓灌樁施工質(zhì)量控制)

1、長螺旋鉆孔壓灌樁工藝 摘 要長螺旋鉆孔壓灌樁技術(shù)是采用長螺旋鉆機鉆孔至設(shè)計標高，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，對長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行了分析，總結(jié)了長螺旋鉆孔壓灌樁施工過程中遇到相應問題的解決方案，為類似工程長螺旋施工提供一定的參考。關(guān)鍵詞長螺旋鉆孔壓灌、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、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行地勘過程中發(fā)現(xiàn)地質(zhì)情況及其復雜：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）；下伏土層為強風化泥巖層。本工程正負零標高為78.4，主樓基底標高為62.5565.5m，地下水位標高7275m，場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預應力管樁及灌注樁，其中灌注樁共3567根，體量較大，施工工期為約4個月,時間相當緊迫。單樁樁徑均為0.8m，裙樓部分樁長約12m（入圓礫層6m），主樓部分樁長約20m（入強風化泥巖3m）。本文以主樓部分樁基（圖2）為研究對象，對成樁工藝及長螺旋樁基施工中的質(zhì)量把控進行深入剖析，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，場內(nèi)環(huán)境惡劣，原設(shè)計擬采用常規(guī)泥漿護壁旋挖成孔工藝，由于沒有足夠的水頭壓力，極易產(chǎn)生塌孔、擴孔現(xiàn)象。又由于施工節(jié)奏快，粉土層較厚，若采用超長鋼護筒則無法保證施工進度。施工迫切需要一種環(huán)保、適應地質(zhì)能力強、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、工藝特點長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，同時緩慢提升鉆頭，鉆頭拔出地面同時完成樁身混凝土澆筑；鋼筋籠下放時混凝土已澆筑完畢，鋼筋籠需靠自重及輔助振動設(shè)備進行下放。與普通水下灌注樁施工工藝相比，長螺旋鉆孔壓灌樁施工，由于不需要泥漿護壁，無泥皮，無沉渣，對施工土層擾動小，無泥漿污染，施工速度快，造價較低。5、長螺旋灌注樁施工難點在長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鋼筋籠進行調(diào)整，因此鋼筋籠下放質(zhì)量往往難以控制。設(shè)計要求主樓樁基進入強風化泥巖深度3m，而長螺旋樁基受自身機械額定功率、鉆頭鉆進能力以及人工操作等因素影響，進入強風化泥巖后鉆進速度緩慢，無法適應工期要求，且能源損耗嚴重。6、施工操作要點長螺旋鉆孔壓灌樁工藝流程6.1機具的檢查與準備工作長螺旋機械的使用前檢查主要包括四個部分：1、鉆頭、鉆桿2、回轉(zhuǎn)機構(gòu)3、動力機構(gòu)4、液壓機構(gòu)。在工程實際中，對機械檢查的主要內(nèi)容應為鉆頭及鉆桿的檢查、其余部件應在進場前，在廠內(nèi)完成機械合格性檢查，下面對鉆頭及鉆桿部分進行簡要說明：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檢查對象，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)場檢查的重中之重：對鉆頭的開啟閥進行檢查，是否能夠順利開啟，有無變形、堵塞情況；對鉆桿中心管進行檢查，是否通暢，有無異物；6.2放線定位按樁位設(shè)計圖紙要求，測設(shè)樁位軸線、定位點，并做好標記。6.3鉆機就位鉆機就位后，保持鉆機平穩(wěn)、調(diào)整鉆塔垂直，鉆桿的連接應牢固。鉆機定位后，應進行復驗，鉆頭與樁位點偏差不得大于20mm。開孔時下鉆速度應緩慢。鉆機啟動前應將鉆桿、鉆尖內(nèi)的土塊、殘留的混凝

10、土等清理干凈。6.4鉆桿標記長螺旋工藝成孔后，鉆桿將直接充當泵管往孔內(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)的測深錘法進行孔深的測量。 長螺旋工藝鉆進過程中，存在返土現(xiàn)象（即螺旋鉆進孔內(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），將影響目測原場地平整標高，從而影響對孔深的判斷。為解決長螺旋孔深測量問題：1、需在鉆進前做好醒目的進尺標志（圖3）；2、在鉆機就位之后、鉆孔之前，采用卷尺測量場地標高至鉆桿護筒頂標高（圖4）之間的距離L1并記錄下來，待鉆孔完成后，測量鉆桿上的進尺標志與護筒頂標高之間的距離L2。最后讀取上一步被測進尺標志的長度L3。綜上，可得：L

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

12、，再緩慢提升鉆桿?；炷帘脩鶕?jù)樁徑選型，混凝土輸送泵管布置宜減少彎道，混凝土泵與鉆機的具體不宜超過60m?；炷恋谋盟鸵诉B續(xù)進行，邊泵送混凝土邊提鉆，提鉆速度應根據(jù)土層情況確定，且應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鋼筋籠制作對進場鋼筋進行抽樣復檢，并按照設(shè)計圖紙加工制作鋼筋籠，并對各個焊點進行檢查，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，應立即將鋼筋籠插至設(shè)計深度。鋼筋籠插設(shè)采用專用振動器。將振動用鋼管在地面水平穿入鋼筋籠內(nèi)，并與振動裝置可靠連接，鋼筋籠頂部與振動裝置

13、應進行連接。鋼筋籠吊裝時，應采取措施，防止變形，安放時對準孔位，并保證垂直、居中。在插入鋼筋籠時，先依靠鋼筋籠與導管的自重緩慢插入，當依靠自重不能繼續(xù)插入時，開啟振動裝置，使鋼筋籠下沉到設(shè)計深度，斷開振動裝置與鋼筋籠的連接，緩慢連續(xù)振動拔出鋼管。鋼筋籠應連續(xù)下放，不宜停頓，下放時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，應及時清除鉆桿及泵管內(nèi)殘留混凝土。長時間停置時，應采用清水將鉆桿、泵管、混凝土泵清洗干凈。7、難點攻關(guān)措施7.1 后插鋼筋籠由于鋼筋籠下放時孔內(nèi)已充滿混凝土，且鋼筋籠下放過程需持續(xù)振動，因此鋼筋籠在構(gòu)造上必須滿

14、足傳導振動力的要求，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，項目部協(xié)調(diào)設(shè)計單位對鋼筋籠下放過程進行受力計算，通過受力過程分析，增加了鋼筋籠端部加強構(gòu)造（圓錐頭），以減少鋼筋籠下放時受到的阻力，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)點構(gòu)造做法步驟： （1）根據(jù)鋼筋籠配筋采用彎曲機將鋼筋按規(guī)定長度、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焊牢固，點焊時不得跳焊；樁尖部位為滿焊。由于鋼筋籠下放時與專用振動棒固定，為保證振動過程鋼筋籠不出現(xiàn)箍筋脫落

15、、變形等嚴重質(zhì)量問題，鋼筋籠加工時必須嚴格檢查焊點，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），應力集中，受振動易脫焊，需嚴格按照設(shè)計圖紙保證焊接長度及質(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數(shù)量的形式（圖6）來減少振動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。增加吊點數(shù)量圖6（鋼筋籠增加吊點示意圖） 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)計圖紙要求樁端入強風化泥巖3m，但普通鉆頭（圖7）不具備較強的破巖能力，入巖后鉆進速率明顯下降，造成大量能源損耗，對施工進度產(chǎn)生不利影響。根據(jù)分析、調(diào)查研究，影響長螺旋鉆機鉆進能力的主要因素為機械額定功率、鉆頭破巖能力、以及操作手的熟練程度。經(jīng)過現(xiàn)場試驗，排除了、兩點的可能性。問題最終聚焦在鉆頭部位。為保證施工質(zhì)量及進度要求，項目部對現(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】）進行比對，現(xiàn)場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、含少量粘土的密實砂層以及粒徑不大的砂石層中無循環(huán)鉆進。而鎢鈷硬質(zhì)合金截齒鉆頭主要適用于風化基巖、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。比對后發(fā)現(xiàn)鎢鈷硬質(zhì)合金截齒更加適應于本工程的土質(zhì)，項目部決定進行鉆頭的更換。 圖7 鏟形耐磨合金斗齒加截齒 圖8 鎢鈷硬質(zhì)合金截齒更換后長螺旋機的鉆進效率顯著提升，達到了項目部預期要求，同時保證了成孔質(zhì)量。8、效益分析由于長螺旋工藝無需泥漿護壁，節(jié)省泥漿制備及排放費用近百萬元，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。特別是在進行了鉆頭更換之后，成樁速度方面取得了顯著的經(jīng)濟效益、平均單樁節(jié)省時間10分鐘，節(jié)省了近1/3臺班費用。9、結(jié)語 項目樁基工程于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，平均每天每臺樁機完成1012根樁，達到了既定目標。經(jīng)第三方質(zhì)量檢測單位檢驗，根據(jù)靜載試驗成果，單樁承載力Quk4500KN，滿足設(shè)計要求。低應變檢測的全部3567根樁中I類樁占比