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      巖溶地區(qū)樁底持力層檢測(cè)平臺(tái)設(shè)計(jì)與應(yīng)用*

      2021-05-18 08:20:52劉軍安楊慧齊宋江文李玉才
      施工技術(shù)(中英文) 2021年7期
      關(guān)鍵詞:力層持力檢測(cè)時(shí)間

      劉軍安,樂 俊,楊慧齊,宋江文,楊 浩,李玉才

      (中建三局基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資有限公司,湖北 武漢 430064)

      0 引言

      樁基已成為高層建筑施工的主要基礎(chǔ)形式,主要分為端承樁和摩擦樁。對(duì)于以樁基作為主要承載力的構(gòu)筑物安全性檢測(cè),主要包括兩個(gè)方面:一是樁身完整性,二是樁底持力層完整性。因此持力層的承載力情況探明,對(duì)于樁基質(zhì)量具有關(guān)鍵作用。

      目前對(duì)于樁基持力層檢測(cè),主要采用傳統(tǒng)的鉆芯法,同時(shí)也結(jié)合其他應(yīng)用方式,將管波探測(cè)法、平行地震波法、跨孔彈性波層析成像、聲波透射法、地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)、反射波檢測(cè)、孔內(nèi)攝像頭檢測(cè)等應(yīng)用于樁基持力層檢測(cè)。馬錦國(guó)采用管波探測(cè)法、平行地震波法、跨孔彈性波層析成像及聲波透射法有機(jī)結(jié)合的方式有效查明了樁底持力層完整性情況。許紅葉等基于鉆芯檢測(cè)法定量評(píng)估,給出了樁基持力層強(qiáng)度、持力層厚度為定量指標(biāo),形成了“一體兩翼”的協(xié)同工作模式。張偉等利用地質(zhì)雷達(dá)的工作原理,將其運(yùn)用于樁基持力層地質(zhì)缺陷探測(cè),并從理論出發(fā)證實(shí)探測(cè)的精準(zhǔn)度。

      本文以傳統(tǒng)鉆探取芯的方式進(jìn)行巖溶地區(qū)超長(zhǎng)樁樁基持力層巖溶情況分析,設(shè)計(jì)一種超長(zhǎng)樁鉆探取芯輔助操作平臺(tái)技術(shù),并結(jié)合實(shí)際工程情況進(jìn)行應(yīng)用分析,證實(shí)了該檢測(cè)技術(shù)的可靠性和高效性。

      1 工程概況

      貴陽(yáng)龍洞堡國(guó)際機(jī)場(chǎng)三期擴(kuò)建工程T3航站樓工程,總共設(shè)計(jì)810根樁基礎(chǔ),其中大直徑超長(zhǎng)樁29根,全部采用雙套管雙驅(qū)動(dòng)全回轉(zhuǎn)旋挖鉆施工成孔,其中最長(zhǎng)樁基長(zhǎng)度為100.4m。場(chǎng)地內(nèi)巖溶見溶洞率高達(dá)20%以上,巖溶發(fā)育程度為強(qiáng)發(fā)育,溶洞內(nèi)填充主要由紅黏土、溶蝕碎屑、碎石組成,個(gè)別溶洞為空洞,部分區(qū)域存在多層串珠狀溶洞,溶洞發(fā)育高度達(dá)10~31.7m,分布范圍及深度較廣。

      2 巖溶檢測(cè)鉆探輔助平臺(tái)設(shè)計(jì)

      2.1 平臺(tái)設(shè)計(jì)

      對(duì)于成孔后樁孔持力層進(jìn)行鉆探抽芯使用較少,同時(shí)鉆機(jī)在空孔狀態(tài)下進(jìn)行鉆孔作業(yè),人員設(shè)備安全得不到保障。為了實(shí)現(xiàn)巖溶地層超長(zhǎng)樁樁孔持力層檢測(cè),借鑒海上鉆探工藝,其特點(diǎn)如下:①設(shè)備不在勘探面,且距勘探面距離較大;②鉆桿處于懸空狀態(tài),無(wú)堅(jiān)實(shí)地層包裹。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)兩種不同形式的檢測(cè)抽芯設(shè)備,如圖1所示。其中第1種設(shè)備采用混凝土泵管作為空孔鉆桿輔助設(shè)備,第2種設(shè)備利用鋼管和固定的法蘭盤進(jìn)行配合使用作為輔助設(shè)備。

      圖1 輔助設(shè)備設(shè)計(jì)

      2.2 方案比選

      1)經(jīng)濟(jì)性

      對(duì)于第1種設(shè)計(jì)方案,泵管設(shè)計(jì)采用DN125無(wú)縫鋼管,一套超長(zhǎng)樁檢測(cè)輔助平臺(tái)成本為7 820元;第2種設(shè)計(jì)采用DN125無(wú)縫鋼管,一套輔助平臺(tái)從材料到加工成本費(fèi)用共計(jì)31 500元。

      2)便捷性

      第1種設(shè)計(jì)采用傳統(tǒng)的混凝土泵管,在下放連接時(shí)采用管卡,操作簡(jiǎn)單、安裝方便,但穩(wěn)定性不足。第2種設(shè)計(jì)利用鋼板預(yù)留的螺栓孔,采用法蘭盤螺栓連接,安裝簡(jiǎn)單快捷,同時(shí)該設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)一次安裝,不同位置進(jìn)行鉆孔取芯,加快取芯效率,縮短多次安裝轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間。

      3)實(shí)用性

      第1種設(shè)計(jì)采用的泵管長(zhǎng)度超過(guò)20m,單套泵管在樁孔內(nèi)無(wú)法固定,導(dǎo)致樁孔內(nèi)泵管剛度不滿足要求,管卡連接位置較為薄弱,容易在鉆探取芯檢測(cè)過(guò)程中發(fā)生變形。第2種設(shè)計(jì)方案的平臺(tái)裝置通過(guò)鋼板和鋼管進(jìn)行焊接,單節(jié)整體性好,剛度較大,節(jié)與節(jié)之間通過(guò)法蘭盤螺栓連接,整個(gè)輔助平臺(tái)裝置在樁孔內(nèi)剛度高、穩(wěn)定性好。

      通過(guò)對(duì)比分析,最終采用第2種鉆探取芯設(shè)計(jì)平臺(tái)進(jìn)行加工。

      2.3 加工制作

      確定設(shè)計(jì)方案后,項(xiàng)目依據(jù)需求繪制了詳細(xì)的制作圖紙,對(duì)法蘭盤尺寸的加工精度和法蘭盤與鋼管焊接尺寸精度進(jìn)行實(shí)測(cè)實(shí)量,結(jié)果如圖2所示。

      圖2 實(shí)際測(cè)量結(jié)果

      從結(jié)果可以看出,法蘭加工精度、螺栓孔和鋼管中心焊接精度均符合設(shè)計(jì)規(guī)定要求,抽樣測(cè)量的合格率為100%。而螺栓中心位置的制作精度最大偏差為3mm,抽樣測(cè)量的合格率最小為90%,滿足設(shè)計(jì)要求。因此通過(guò)此設(shè)計(jì)圖和公司制作的平臺(tái)架體,能夠?qū)崿F(xiàn)加工制作精度,滿足施工使用要求。

      通過(guò)制作樣品,進(jìn)行地面試拼裝,架體的整體穩(wěn)定比設(shè)計(jì)分析弱。通過(guò)研究分析,由于4根鋼管架體存在平行四邊形不穩(wěn)定扭轉(zhuǎn)力,因此設(shè)計(jì)增加穩(wěn)定性支撐,中間采用桁架進(jìn)行加固焊接,利用三角穩(wěn)定性原理,將鋼管焊接到無(wú)縫鋼管上,提高整個(gè)架體的穩(wěn)定性,加固設(shè)計(jì)如圖3所示。

      圖3 輔助平臺(tái)加固設(shè)計(jì)

      3 輔助平臺(tái)應(yīng)用分析

      對(duì)現(xiàn)場(chǎng)B1-21樁進(jìn)行巖溶檢測(cè)試驗(yàn),該樁成孔后,進(jìn)行架體安裝,總共花費(fèi)7h12min。巖溶檢測(cè)輔助裝置安裝完成后,進(jìn)行樁孔底巖溶取芯檢測(cè),取芯時(shí)間總共花費(fèi)12h33min。之前的回填樁孔進(jìn)行樁底巖溶情況檢測(cè)再進(jìn)行取芯耗時(shí)79h25min,采用該平臺(tái)極大提高了樁基施工效率。

      對(duì)其他樁孔的巖溶檢測(cè)所需時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析如圖4所示。

      圖4 使用裝置后巖溶取芯時(shí)間統(tǒng)計(jì)

      從圖4可以看出,統(tǒng)計(jì)的8根樁基樁底持力層巖溶取芯檢測(cè)時(shí)間大致分布在10~13h,平均12h,與試驗(yàn)樁的巖溶取芯檢測(cè)時(shí)間相近。說(shuō)明該裝置能夠有效應(yīng)用于不同樁長(zhǎng)及樁孔持力層的巖溶檢測(cè)。同時(shí)使用該裝置后,持力層的巖溶檢測(cè)所需時(shí)間平均為12h,極大縮短了樁基施工過(guò)程中持力層檢測(cè)時(shí)間,同時(shí)采用一孔多芯的方式進(jìn)行巖溶檢測(cè),能夠作為樁孔持力層巖溶情況進(jìn)行較為直觀的參考及分析依據(jù),解決了空孔進(jìn)行樁底巖溶檢測(cè)時(shí)鉆桿不穩(wěn)定的情況。

      4 結(jié)語(yǔ)

      1)通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)鉆探取芯檢測(cè)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)了空孔狀態(tài)鉆探取芯目的。

      2)設(shè)計(jì)采用的該種輔助平臺(tái),能夠有效縮短樁基持力層取芯檢測(cè)時(shí)間,避免了樁孔回填及復(fù)鉆,平均1根樁檢測(cè)時(shí)間為12h。

      3)該輔助平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了樁孔檢測(cè)的“一樁多孔”取芯過(guò)程,同時(shí)提高了鉆桿穩(wěn)定性。

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