全護筒鉆孔灌注樁施工工法

全護筒鉆孔灌注樁施工工法全護筒鉆孔灌注樁施工工法中鐵十二局集團建筑安裝工程有限公司楊部廷白慧張煜璽蔣關云靳成周1.前言為滿足工程建設的需要，樁基礎作為提高地基承載力的一種最有效的方式被廣泛采用，樁基礎一般分為鉆孔灌注樁和預制樁。其中鉆孔灌注樁占樁基礎施工中的比重約70%，鉆孔灌注樁的施工一般分為干作業(yè)和泥漿護壁作業(yè)。但是受環(huán)境影響，在香港以及世界發(fā)達國家的鉆孔灌注樁施工中是禁止使用泥漿護壁的，同時在松散砂層、細角礫石層、流砂層、厚淤泥質(zhì)層以及喀斯特地貌等地質(zhì)情況下，進行泥漿護壁難以保證孔壁穩(wěn)定，這種情況下就需要使用全護筒施工技術(shù)。中鐵十二局集團建筑安裝工程有限公司聯(lián)合設計單位進行創(chuàng)新，取得了“全護筒鉆孔灌注樁施工技術(shù)”這一國內(nèi)先進的新成果，同時形成了全護筒鉆孔灌注樁施工工法。2.工法特點2.1全護筒鉆孔灌注樁施工不采用膨潤土或化學泥漿護壁，對地下水沒有污染，施工現(xiàn)場整潔，不影響周圍居民及企業(yè)的正常工作和生活，滿足高環(huán)保要求。2.2在傳統(tǒng)鉆孔灌注樁因地層、環(huán)保原因無法成孔的情況下，保證樁基工程施工的順利進行。2.3相比較其他護壁形式的鉆孔灌注樁施工工藝，不需要配置泥漿，沒有護壁泥皮對承載力的影響，承載力可靠，樁體質(zhì)量滿足規(guī)范要求。2.4施工速度比傳統(tǒng)工藝快一倍以上，施工效率高，為整體工程的順利施工打下良好的基礎。3.適用范圍3.1適用于直徑為600mm~2500mm的鉆孔灌注樁，鉆孔灌注樁長度不宜大于40m的樁基工程。3.2適用于地下水位較高，易塌孔，使用普通泥漿及化學泥漿無法成孔的地層（如卵石土層、角礫石土層、砂層等）?？蛇M行嵌巖樁施工。4.工藝原理全護筒鉆孔灌注樁施工技術(shù)是利用專用搖、振動設備使鋼護筒克服各土層間與護筒間的摩擦力，使護筒穿越樁機鉆孔施工中的不利地層直至到達穩(wěn)定的樁端持力層，利用鉆孔設備掏空護筒內(nèi)渣土，保證灌注樁成樁的施工技術(shù)。工藝原理流程圖如圖4所示。圖4.1工藝原理流程圖5.施工工藝流程及操作要點放線定位鉆機就位放線定位鉆機就位鉆機引孔振動錘下護筒鋼筋籠安裝灌注混凝土鋼筋籠制作振動錘拔出護筒圖5.1.1全護筒鉆孔灌注樁施工工藝流程圖5.2操作要點5.2.1放線定位按樁位設計圖紙要求，測設樁位并做好標記，以樁位為中心用白灰畫一個半徑45cm的圓，對樁位復核無誤后方可開孔。5.2.2鉆機就位鉆機就位后，保持鉆機平穩(wěn)，旋挖機鉆尖對準樁位中心。5.2.3鉆機引孔鉆機引孔選用鉆頭為800mm，引孔至5m。引孔的作用包括以下幾個方面：5.2.3.1克服淺層障礙物的影響。工程鉆機可以有效克服障礙物的影響，無法鉆穿的障礙物應采用挖掘機挖出，防止對護筒的卷邊損壞；5.2.3.2引孔部位可以使護筒準確定位，防止護筒偏差造成樁位偏差較大；5.2.3.3引孔段可以使護筒順利入孔，減少了護筒下放的摩擦力，保證護筒入孔的穩(wěn)定性，減少護筒插入時間，保證護筒順利插入。5.2.4振動錘下護筒本工程根據(jù)灌注樁孔深及地質(zhì)情況，護筒下放至進入灰?guī)r20cm。護筒最深插入深度35m。5.2.4.1振動錘設備宜春東站振動錘采用360挖機加裝液壓振動錘設備而成，使用履帶行走方便，地質(zhì)環(huán)境適應性強。該振動錘下放和起拔護筒速度快，在成孔時可用干式成孔法或天然水降低造漿成本。并且可以一次插入單節(jié)護筒12m，大大提高了施工效率。5.2.4.2鋼護筒的特殊要求(1）鋼護筒宜采用10mm或12mm的螺旋管制作。采用10mm壁厚以下的鋼護筒，在施工過程中容易造成卷邊，凹凸，導致鋼護筒的周轉(zhuǎn)次數(shù)下降，成本增加；采用12mm壁厚以上的鋼護筒，鋼護筒重量大大增加，造成施工不便，增加操作人員的施工難度，降低施工效率。(2）最下面一節(jié)鋼護筒宜設置內(nèi)口的刃腳，減小護筒下放的阻力，保證護筒順利下放到位。(3）護筒與護筒之間采用剛強度的螺栓螺母進行連接。如果采用焊接，焊接時間較長，影響施工進度。(4）振動錘加緊護筒，鎖定裝置鎖定后方可起吊護筒，保證使用安全可控。(5）護筒起吊后，由施工人員指揮入孔。入孔后不加力，靠護筒自重下沉，技術(shù)人員用經(jīng)緯儀或者鉛垂隨時調(diào)整護筒垂直度，保證入孔順直。(6）靠自重護筒無法下沉時，開啟振動錘加壓下沉，如遇阻力無法下沉，應查明原因后繼續(xù)操作，不能強行加壓，防止護筒下邊緣卷邊或彎折，造成護筒損壞，造成后期拔護筒過程中泥土進入樁體，造成樁體夾泥。插拔護筒過程見下圖。(7）應根據(jù)振動錘功率大小及護筒入土產(chǎn)生的側(cè)摩阻力確定鋼護筒的壁厚，一般護筒壁厚應采用≥10mm的優(yōu)質(zhì)鋼板制作。宜春東站初期施工過程中，采用壁厚8mm的鋼護筒，施工過程中護筒卷邊、彎折變形嚴重，損耗率較高，降低鋼護筒周轉(zhuǎn)使用次數(shù)。5.2.5鉆機成孔護筒到達預定深度后，成孔鉆機重新就位，鉆頭直徑采用780mm，施鉆至設計樁底標高。5.2.6下放鋼筋籠、灌注混凝土組織施工作業(yè)人員下放鋼筋籠，鋼筋籠下放完畢后進行孔底二清，保證沉渣符合設計要求后，及時進行混凝土灌注，混凝土采用汽車泵結(jié)合水下灌注混凝土施工工藝進行灌注。5.2.7振動錘拔除護筒混凝土灌注滿足要求后，振動錘設備重新就位，將護筒拔出樁孔，護筒循環(huán)使用。拔護筒控制要點：5.2.7.1拔除護筒過程中，振動錘應勻速操作，防止提拔速度過快，導致混凝土密實度下降，影響樁體質(zhì)量。5.2.7.2護筒拔出應保持垂直，在施工人員指揮下完成，保證護筒垂直度，防止護筒垂直度變化造成樁體局部夾泥。5.2.7.3為保證樁頭質(zhì)量，混凝土應超灌1500mm。護筒拔至最后一節(jié)時，應檢查護筒內(nèi)混凝土標高，如果混凝土樁頂標高不夠，應將護筒內(nèi)泥漿清理干凈，進行二次灌注。6.材料與設備6.1本工法使用鋼護筒：每節(jié)長12m，厚10mm。6.2采用的機具設備如表6.2.1表6.2.1施工機械及配套設備序號名稱型號單位數(shù)量備注1旋挖鉆機ZR280C臺22砼泵車SY5271THB臺13柴油振動錘自制臺1可插拔12m護筒4電焊機BX1-300-3臺45切割機300mm臺16履帶吊QUY50A臺17全站儀臺18水準儀DS3臺19鋼筋彎曲機GW40臺17.質(zhì)量控制7.1工程質(zhì)量控制標準全護筒鉆孔灌注樁施工質(zhì)量控制應執(zhí)行《建筑地基基礎工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50202-2002、《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-2008、《建筑地基基礎設計規(guī)范》GB50007-2011。7.2質(zhì)量控制措施7.2.1注意事項7.2.1.1開工前應該仔細研究圖紙，勘察施工場地，合理進行施工平面布置，提前確定鉆機行走路線。7.2.1.2開工前施工場地要平整到位，地面標高應高于樁頂標高不宜大于2m。7.2.1.3護筒每次使用完畢后應及時進行清洗和修補，提高周轉(zhuǎn)次數(shù)，增加經(jīng)濟效益。7.2.1.4施工過程中時，鉆孔產(chǎn)生的鉆渣宜及時清運，防止干擾相鄰樁的施工作業(yè)。進行棄土清運施工時應有專人負責，做好成品保護以及已測放樁位的保護，并做好復核工作。7.2.2技術(shù)措施7.2.2.1樁位偏差控制措施：開孔前對樁位進行復核，復核無誤后方可開孔。7.2.2.2垂直度偏差控制措施：開工前應使用經(jīng)緯儀、全站儀對進場設備鉆桿垂直度進行校核，滿足規(guī)范要求后方可使用。在插拔護筒過程中，使用經(jīng)緯儀、全站儀或者鉛錘控制護筒垂直度。7.2.2.3鋼筋籠居中措施：從樁頭向下20cm位置沿鋼筋籠長度間距4米在相鄰主筋之間安裝用作保護層的導向混凝土預制件，端部大于2m小于4m再設置一排導向輪，每斷面均勻設置4個預制件。導向輪直徑為10cm，用鋼筋焊接在鋼筋籠外側(cè)。7.2.3管理措施7.2.3.1保證混凝土連續(xù)供應，設專人與混凝土拌和站調(diào)度室聯(lián)系，保證混凝土的供應根據(jù)現(xiàn)場情況及時拌制發(fā)送。防止混凝土灌注時間過長，導致護筒無法拔出。7.2.3.2保證施工機械正常運轉(zhuǎn)，所有施工機械每天定時檢修，易耗易損配件要有儲備，出現(xiàn)損壞能及時更換。高溫天氣混凝土輸送泵管用草袋包裹灑水降溫，防止堵管。7.2.3.3保證施工水電滿足施工需求，現(xiàn)場配備發(fā)電機一臺，臨時停電時能保證機械正常運轉(zhuǎn)。7.2.3.4保證現(xiàn)場道路的暢通，基坑外臨時道路硬化，進入基坑留置坡道，坡道及樓座場平內(nèi)根據(jù)地質(zhì)條件鋪設碎石磚渣或鋼板枕木。8.安全措施8.1全護筒鉆孔灌注樁施工必須嚴格遵守《建筑安裝工人安全技術(shù)操作規(guī)程》和機械施工技術(shù)安全規(guī)則的規(guī)定執(zhí)行.8.2根據(jù)中鐵十二局安全保障體系要求建立保障體系，設置安全員，負責現(xiàn)場安全施工，施工前對施工人員進行安全交底，施工中應進行每天一次的例行安全檢查。8.3施工機械懸掛工藝流程施牌和機械操作規(guī)程，加強安全教育，嚴格工藝流程和操作規(guī)程。8.4施工人員進入現(xiàn)場必須佩戴安全帽，登高作業(yè)必須穿防滑鞋，系安全帶，嚴禁酒后上崗作業(yè)。8.5對設備進行定期檢查、維修、嚴禁機械帶病作業(yè)，鉆機、砼攪拌機必須由專職機手嚴格按操作規(guī)程操作。8.6施工完畢的空樁孔位，待砼初凝后要及時填至施工地面。8.7樁機移動要有專人指揮，樁機司機與泵車司機要有可靠的聯(lián)絡信號。8.8經(jīng)常性檢查提升系統(tǒng)鋼繩有無損傷，滑輪是否靈活。8.9施工現(xiàn)場必須平整、堅實，斜度不得大于2度，對于軟弱地基，應用爐渣或磚渣等鋪墊壓實。9.環(huán)保措施必須嚴格遵守當?shù)氐沫h(huán)境保護相關法律規(guī)定，加強該工法使用機械的維修保養(yǎng)，防止機械廢棄油污污染土壤及地下水。該施工工法施工過程中會產(chǎn)生廢棄渣土，不得隨意處理，應當向當?shù)丨h(huán)保部門提出申請，集中處理。10.效益分析10.1質(zhì)量效益樁孔全程鋼護筒護壁，杜絕塌孔的發(fā)生，樁截面尺寸規(guī)則，不會發(fā)生縮徑等通病，孔壁穩(wěn)定性好，鉆成孔孔底成渣少。10.2環(huán)境效益不需要使用泥漿護壁，沒有泥漿污染，不污染地下水，施工現(xiàn)場整潔文明，很適合于在市區(qū)內(nèi)施工；噪聲較小，基本無噪聲污染。10.3經(jīng)濟效益孔壁規(guī)則，沒有塌孔、擴徑現(xiàn)象，沒有混凝土浪費，不存在造漿費用，可以有效的控制成本。10.4工期效益提高了成樁的成功率，不需要根據(jù)地質(zhì)條件調(diào)整鉆進速度，可以以最快的速度完成鉆孔施工，工期得到有效保證。11.應用實例新建杭長客專宜春東站站房樁基工程位于江西省宜春市下浦區(qū)街道，清萍公路南側(cè)，西