(福建省中嘉建設工程有限公司, 福建 泉州 362000)
旋挖成孔灌注樁作業(yè)屬于在地下施工隱蔽工程,特別是濕作業(yè)施工時,施工過程無法用肉眼直接觀察,成樁后也難以進行直接開挖驗收,在施工過程中無論人、機、料、法、環(huán)任何一個或多個環(huán)節(jié)失控,都將對工程的關鍵件、重要件產生重大的影響,不僅會對工程的整體質量和預期進度造成影響,還會讓承包人蒙受經濟損失,更會造成不良的社會影響。本文根據福建省某小區(qū)二期工程實例,著重探討旋挖成孔灌注樁施工技術及質量控制要點。
小區(qū)西側為交通主路,東側靠河流,北側為在建市場,南側為西環(huán)路。本工程現場場地較為空曠,四周搭設臨時圍墻封閉施工出入口可有南側及西側道路引入。
擬建的小區(qū)二期工程1#樓、2#樓樁基礎采用旋挖旋挖灌注樁,樁基安金等級為乙級,樁端持力層為第6層碎塊狀強風化花崗巖或第7層中風化花崗巖。
根據地質勘察公司提交的《地質勘察報告》揭示,本場地地層自上而下為:
① 雜填土②粉砂③圓礫 ④-1殘積砂質粘性土④全風化花崗巖⑤砂土狀強風化花崗巖 ⑥碎塊狀強風化花崗巖⑦中風化花崗巖
本工程樁基礎1#樓共計145根灌注樁,2#樓共計101根灌注樁,樁長從10~30m不等,樁身采用水下C30混凝土。根據地質條件及業(yè)主對其工期要求,本工程旋挖樁機施工選用SANY-280R和中聯重科-250C型旋挖鉆機施工。砼灌注采用Φ260導管進行灌注。
由于鉆機設備較重,施工場地必須平整、寬敞,并有一定硬度,保證旋挖鉆機底座場地應平整、夯實,避免鉆機發(fā)生沉陷造成孔位偏差和垂直度不符合要求。
由于地層土中夾有粉砂層,地面水位較高的特點,須采用濕作業(yè)法施工,旋挖樁施工時采用靜態(tài)泥漿護壁,泥漿可以防止孔壁坍塌、抑制地下水、平衡土壓等作用,為此控制泥漿各項性能指標尤為重要,調制出良好泥漿的是保證順利施工的保障。
本工程旋挖鉆機鉆頭選用雙底撈砂斗截齒鉆頭配合截齒取芯筒鉆。雙底撈砂斗截齒鉆頭的優(yōu)勢是在一般土層可以快速削切,進尺快,倒土方便,在入中風化巖層時采用截齒取芯筒鉆進行入巖施工,可以有效的取出巖芯。
在旋挖鉆機對好樁位,埋設好護筒時后,調整鉆桿垂直度,開始進行鉆孔施工,孔施工至接近鋼護筒底部時開始注入調制好的泥漿。施工過程中保證泥漿面始終不得低于護筒底部,保證孔壁穩(wěn)定性當鉆頭下降到預定深度后,旋轉鉆斗并施加壓力,將土擠入鉆斗內,根據旋挖樁機進行情況及壓力表數據判斷鉆筒內土滿時,反轉鉆桿,雙底撈砂斗底板關閉,提升鉆斗將土卸于堆放地點。當施工至中風化巖面時,通知地質部門、監(jiān)理單位進行對巖樣的判定,確認巖面后, 改用截齒取芯筒鉆進行入巖施工,直至樁孔的深度符合設計及規(guī)范要求。
鋼筋籠檢驗合格后,對孔底沉渣進行檢測,如不符合要求,要進行第二次清孔,符合要求后開始下放導管,漏斗并安裝儲料斗。導管底部離孔底距離約0.3~0.5米,初灌混凝土量應滿足導管在剪球后埋深不小于1.0米。為確保樁頭質量,超灌量至少保證0.5米砼。
旋挖成孔灌注樁施工的通病有塌孔、縮徑、樁孔偏斜及樁端達不到設計持力層等,會直接影響樁身質量和造成樁承載力下降。因此,在成孔的施工技術和施工質量控制方面應著重做好以下幾項工作:
旋挖成孔混凝土灌注樁成樁初始,樁身混凝土的強度很低,且混凝土灌注樁的成孔是依靠泥漿來平衡的,故采取較適應的樁距對防止坍孔和縮徑是一項穩(wěn)妥的技術措施。3
確保樁身成孔孔位及垂直精度是灌注樁順利施工的一個重要條件,根據施工規(guī)范要求,樁身垂直度應小于樁身長度的5‰,為了保證成孔垂直精度滿足設計要求,應采取擴大樁機支承面積使樁機穩(wěn)固,必要時旋挖機底盤下放置2cm厚度的鋼板經常校核旋挖機及鉆桿的垂直度等措施。
旋挖鉆機鉆機過程中應根據地質情況嚴格控制鉆進速度,避免鉆進尺度較快,造成埋鉆事故。若鉆機提鉆速度過快,造成鉆斗外壁和孔壁之間的泥漿沖刷孔壁,再加上鉆斗下部產生較大負壓作用,很容易造成孔壁頸縮、坍塌現象。所以鉆斗提升時應保證泥漿的及時補給,嚴格控制速度。
(1)為確保成樁質量,要嚴格檢查驗收混凝土質量,確?;炷恋膹姸?、塌落度達到設計及施工要求。
(2)為防止發(fā)生斷樁、夾泥、堵管等現象,在混凝土灌注時應加強對混凝土攪拌時間和混凝土坍落度的控制。在灌注過程中,導管埋深控制在2~6米,混凝土灌注應連續(xù)進行,拆管前應測時混凝土面標高,嚴禁把導管底端提出混凝土面。
本工程地層中包含較厚的粉砂層,且地下水位埋深較淺,采用常規(guī)工法施工時,極易出現塌孔、超方現象。嚴重時,甚至可發(fā)生埋鉆事故。
采取如下措施進行預防:
(1)孔口松散砂層采用護筒護壁,護筒長度3m,直徑為1.0m左右。
(2)采用高粘度泥漿進行護壁,泥漿配比如下:
水:膨潤土:纖維素:純堿=1000:120:2:3
泥漿配置完成后,需水化24小時。此配比泥漿粘度可達30s以上。
(3)操作時,注意慢提、慢放、慢鉆,盡量減少作業(yè)過程對孔壁的擾動。必要時,還需在鉆具內設置內流水孔,減少提鉆產生的抽吸力。
由于粘土巖具有吸水軟化的特性,鉆進粘土巖時,需采用土層鉆具進行鉆進。為防止出現托底打滑現象,需將鉆具的定位錐刀進行特殊設計,保證定位錐刀的高度低于鉆齒高度1-2cm。
鉆進的基本思路:嵌巖筒鉆+截齒撈沙鉆斗
方法:采用嵌巖筒鉆環(huán)切,嘗試將巖心扭斷后取出,在取芯時可以在筒鉆內部焊兩塊三角形鐵塊,以增加筒鉆和巖芯的摩擦力,取芯時若一次取芯不成,可嘗試再次取芯;若二次取芯失敗,則只能采取用雙底截齒撈沙鉆斗進行二次破碎并清孔。
操作:控制鉆進轉速在10rad/分鐘,脈沖式加壓,對巖石進行沖擊破碎。由于巖層埋深較深,鉆桿的承扭能力有一定的衰減,操作時,盡量避免野蠻操作,防止鉆桿損壞的事故發(fā)生。
通過本次施工,旋挖成孔灌注樁施工方法具有以下幾個優(yōu)點:
1.成孔效率高,按一般地層每個臺班成孔約100米樁;
2.適應性強:可以據據不同地層采用干作業(yè)法及濕作業(yè)法進行施工;
3.環(huán)保:因為旋挖鉆機使用的泥漿是可以循環(huán)利用,不產生廢棄泥漿;
4.樁側摩阻力大:由于旋挖鉆機施工時鉆頭上下活動所形成的孔壁有紋路,孔壁粗糙,增加了樁側摩阻力。
盡管旋挖鉆機投資較高,但其有以上其他樁型無法比擬的優(yōu)勢,最終的經濟效益綜合指標還是遠大于沖孔樁機及回旋鉆機,可見旋挖鉆機是一種值得大力推廣的施工工藝。
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