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      鉆孔擴底灌注樁施工工藝與技術措施探討

      瀏覽:     發表時間:2017-06-02 02:08:35

      鉆孔灌注樁具有設備構造簡單,適用范圍廣,操作方便,所成孔壁較堅實、穩定、塌孔少,不受施工場地限制,無噪聲和振動影響等特性,被廣泛應用于施工中。本文結合施工區域的情況,詳細闡述擴底鉆孔灌注樁的施工工藝、技術措施和質量管理,給類似地質條件下的鉆孔擴底灌注樁施工提供參考。  
              

      某工程概況
                 
          某工程總建筑面積達10多萬m2,部分基礎采用鉆孔擴底灌注樁,樁徑0.8m~2.0m,樁端持力層為強風化巖或中風化巖(塔樓),樁端進入持力層分別為2m 及0.5m。
              
      1.1 
      地質情況
       
        
              
          本場地原地貌為殘丘坡地,原為采石場,地質情況較為復雜,根據鉆孔揭露,場地地層有人工填土,第四系沖洪積層,坡積層,殘積層和燕山期花崗巖,其中人工填土層1~10m,平均厚度2.24m,碎塊石含量35%左右,而中風化花崗巖裂隙較發育,巖石較破碎,裂隙密度8~15 條,巖芯多呈碎塊狀,平均厚度1.45m。
       
        1.2 
      施工中的關鍵技術問題
       
             
      根據設計圖紙及地質報告,本工程樁基施工中需解決的關鍵性技術問題包括以下方
      面:
                
      (1)鉆進成孔:在回填層厚達10m、富含巖石碎塊的土層中如何鉆進成孔和保證孔壁穩定;
              
      (2)鉆孔擴底:在中風化巖層中鉆孔擴底時,如何保證鉆進和擴底參數達到設計要求;
              
      (3)擴底檢測:對鉆孔擴底是否達到設計要求的檢驗;
               
      (4)灌注成樁:如何控制孔底的沉渣厚度,以及保證擴底段砼灌注后,獲得完整的樁
      型和良好的樁身質量。
       

      鉆孔擴底灌注樁的施工技術和主要的施工工藝
       
        
              
      鉆孔擴底灌注樁是一種比較新的施工方法,它是對鉆孔灌注樁的一種改進和創新。它
      利用鉆孔達到所要求的持力層后在樁端換用特殊鉆頭將樁端直徑擴大,則樁的極限承載力比
      沒有擴大頭的灌注樁的極限承載力有較大幅度的增長(本工程設計要求樁身直徑擴大2 倍,
      理論上樁的極限承載力將是沒有擴大頭的樁的極限承載力的4 倍)。對于許多高層建筑,鉆孔擴底灌注樁在強風化巖中就可以終孔,可以彌補其它樁型的不足,經濟效益顯著。根據
      設計要求,工程選用先進的泵吸反循環鉆進成孔和擴底工藝,導管水下灌注混凝土成樁技術,
       
       
      2.1 
       
      鉆孔
              
      根據本工程實際情況,選用雙腰帶籠式鉆頭,并結合地質土層的變化采用了兩種鉆進
      參數:填土層、粘土及砂土層鉆進壓力15~20kN,轉速13~23 r/min;強風化至中風化層鉆進壓力20~30 kN,轉速13r/min。在鉆進過程中,應注意地層變化,對不同的土層采用不同的鉆進方法??椎拇怪倍纫彩且粋€重要控制指標。當樁的垂直度>1%時,必須重新掃孔
      糾斜;在砂土類地層中孔壁極易坍塌,沉渣很難清盡;特別是當柱距較小時可能出現連體樁
      等不良后果。本工程回填土層碎石含量較多,結構疏松,孔隙率大,在埋設護筒時根據現場
      實際,盡可能將表面松散的碎石層挖走換填粘土,另一方面加長護筒長度,由原來的1.5m  
      增加到2.5m 長,由于該土層鉆孔時無自身造漿能力,因此鉆進成孔時應密切注意泥漿濃
      度,要求比重大于1.3,粘度小于25s,施工中視具體情況適時作出調整。
            
      2.2 
      泥漿護壁
       
         由于鉆孔擴底灌注樁在施工過程中容易發生縮徑、塌孔、起皮等現象,需要采取泥漿護壁措施,泥漿過稀將使鉆進速度加快,但對護壁不利甚至可能造成塌孔;而泥漿過稠則會使鉆進速度減慢,并使泥皮過厚,造成承載力降低。所以在施工過程中嚴格控制泥漿的密度、
      粘度、含砂率等重要指標,密切關注泥漿的失水量、靜切力、膠體率等指標是很關鍵的,且
      在保證護壁功能的要求下,泥皮厚度應盡量薄。
          
      2.3 
      終孔
              
          入巖判斷方法主要是參考設計樁長和地質資料所反映持力層的埋深以及鉆機的鉆進速度,結合孔底返渣取樣,采用巖樣鑒別法進行綜合分析判斷。鉆機鉆進時效的經驗值:強風化巖的鉆進時效為30 cm/h,而中風化巖和微風化巖的鉆進時效分別為5 cm/h 和1 cm/h。在鉆進時效達到30 cm/h 時或在鉆進接近設計參考深度時,開始觀察巖樣標準,由工程參與各方共同確認是否已進入持力層的巖樣標準,一旦確認后則可繼續鉆進設計的入巖持力層深度不小于
       
      2.5
      倍樁徑后終孔。
       
          本工程地質資料反映局部中風化巖面存在地質破碎帶,對于該區域持力層我們在施工中極為謹慎,除以上由鉆機行程及返渣取樣鑒別外,對于特別重要的樁及對鑒別有懷疑的樁,均采用超前鉆進行孔底取樣鑒別。超前鉆位置一般為樁的中心部位,取樣深度大于設計持力3m,確保樁底持力層符合設計要求,如出現分層、斷層或溶洞(溝、槽)等情況且地質資料未能反映,建議改用沖孔施工。
       
      2.4 
      擴孔
       
          鉆孔擴底灌注樁是對鉆孔灌注樁的一種改進,通過擴底這種新的施工工藝,樁的承載
      力得到大幅度的提高,可充分利用各類優良土層和風化巖層作為擴大頭持力層,適用于地質
      條件復雜、施工困難的情況。當籠式鉆頭鉆至持力層,確認終孔并清孔后,換用MRS 合金
      擴底鉆頭進行擴底。在這種新的施工方法中,關鍵是注重擴大頭的擴底直徑是否達到設計要
      求。根據工程實際需要的擴底直徑,在地面試驗確定相應的擴底行程。擴底鉆頭入孔前,先進行整體強度檢驗,伸縮是否自如,當擴底鉆頭下到孔底后,在主動鉆桿上安裝好行程限位
      器,以便確定擴底直徑。當地面主動鉆桿標尺達到限位器位置時,孔底鉆頭也擴大到相應直
      徑的兩倍,鉆孔擴底灌注樁的樁端也就施工完畢。
       
       
      2.5 
      擴底孔檢測
       
        鉆擴樁的擴底直徑檢測是確保擴大頭達到設計要求的重要技術環節,由于無法直接用肉眼對其進行觀察,所以必須依靠先進的儀器設備來進行檢測。通過擴底鉆頭行程即可進行擴底直徑自檢,但為了確保檢測結果的準確性,本工程使用GDJ 檢測儀和機械式孔徑檢測器進行雙重控制。
       
       
      2.6 
      清孔
               
          本工程采用泵吸反循環清孔,共進行了三次。第一次清孔在鉆進達到設計要求深度后,先將鉆頭提高孔底約50cm,進行換漿清孔,回流泥漿相對體積質量控制在1.2左右。第二次清孔是在擴底完成后進行。在安裝鋼筋籠及灌注導管后、灌注砼前,更換泥漿進行了第三次清孔,以確保沉渣厚度不大于50mm ,從而滿足設計要求。采用泵吸反循環清孔時,送入孔內的沖洗液不小于砂石泵的排量,防止沖洗液補給不足,孔內水位下降導致塌孔;返回孔內沖洗液的相對體積質量嚴格控制在1.2 左右,孔內水頭高度保持不小于2m。清孔過程中,不斷測量孔底沉渣厚度、泥漿相對體積質量、泥漿性能,滿足規范要求立即停止清孔,防止吸塌孔壁。
            
      2.7 
      灌注砼
       
        
               
          灌注砼的導管在使用前都要求做密封試驗,由于底部擴大頭容量大,開始灌注時,宜選用大斗,使導管埋入砼中0.5m 左右。灌注過程中,采用勻速向導管料斗內灌注砼。如突然灌注大量的砼,導管內空氣未能及時排出,可能導致堵管,導管內空氣從導管底端排出,帶動導管拔出砼面。砼灌注應連續進行,中途不能停工。若砼供應不及時,除在砼中添加緩凝劑外,導管插入砼中5~6m,并每隔15min 上下活動幾次,以免凝固。澆注過程中,不斷測定砼面上升高度。根據砼供應情況來確定拆卸導管的時間、長度,以免發生樁身夾渣、斷樁或“埋管”事故。在整個工程施工的過程中,各有關人員都嚴格按照施工程序,做到嚴把質量關。對各 種可能發生的情況都進行了詳細的分析和研究。對每一個施工環節嚴格檢查,做好事前、事中、事后控制,避免留下質量隱患。通過大家的共同努力,工程取得了令人滿意的結果。經有資質的質檢機構進行了低應變檢測和抽芯檢測,均為、Ⅱ類樁,樁底沉渣厚度均小于5cm,樁底持力層及樁芯砼強度完全符合設計要求。
        

      結語
          
          鉆孔擴底灌注樁除具有鉆孔樁的特點外,還可充分利用各類優良土層和風化巖層作為擴大頭持力層,具有適應能力強、承載力高、經濟和社會效益明顯的優點。但工藝技術要求較高,
      加上本工程地質條件較差,需要技術人員與施工操作人員密切配合,才能順利施工完成,以保證該技術的應用效果。

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