某工程旋挖擴底成孔工藝的應(yīng)用.doc

某工程旋挖擴底成孔工藝的應(yīng)用 【摘要】隨著我國工程規(guī)模的不斷擴大，樁基也向大直徑、高承載力方向發(fā)展。大直徑擴底樁因其具備顯著增加承載力的特點而越來越被建設(shè)、設(shè)計單位選用。本文結(jié)合某工程實例，介紹了采用旋挖機擴底灌注樁成孔的施工工藝，分析其特點，對其他工程具有借鑒意義。 【關(guān)鍵詞】旋挖機；擴底鉆頭；灌注樁 旋挖擴底灌注樁是一種新型的成樁工藝，和傳統(tǒng)的鉆孔灌注樁相比，在不增加樁徑、樁長的情況下，只是在孔底部形成擴大頭，單樁承載力即可顯著增加；由于人工挖孔擴底樁安全性難以保證，旋挖擴底灌注樁具有明顯的優(yōu)勢。下文即通過某工程實例，對干作業(yè)旋挖擴底灌注樁的成孔工藝原理、質(zhì)量控制、經(jīng)濟指標進行詳細的介紹。 一、工程概況 1.1 工程簡介 中國電子科技集團公司第二十八研究所投資新建的系統(tǒng)裝備研制綜合保障大樓建設(shè)項目位于南京市后標營路99號二十八所院內(nèi)，該大樓地下2層，地下室開挖深度約10米；地上13層，其中14層為裙房，框架結(jié)構(gòu)；最大柱距10*9.6米，單柱最大軸力為12000KN。 1.2工程地質(zhì)情況 樁基深度范圍內(nèi)自上而下的地層工程性質(zhì)如下： -1層雜填土：灰黃色，灰褐色，以建筑垃圾為主，含大量碎石、砼、碎磚等。局部地段在0.00.5米左右可見混凝土地坪。該層土質(zhì)松散，堆積無規(guī)律，填齡小于5年。該層土質(zhì)不均，整個場區(qū)均有分布。該層層厚0.5 3.5米，層底埋深0.5 3.5米。 -2 層素填土：黃褐色，局部灰褐色，成分以粉質(zhì)粘土為主，土質(zhì)不均勻，土質(zhì)松散，整個場區(qū)均有分布，填齡小于5年。該層層厚0.5 3.0米，層底埋深1.24.3米。 層粉質(zhì)粘土：黃褐色，局部灰黃色，可塑，中壓縮性，土質(zhì)不均，含F(xiàn)e、Mn質(zhì)氧化物。無搖振反應(yīng)，土切面稍有光澤，韌性中等，干強度中等。層厚0.77.7 米，層底埋深2.19.4米。 層粉質(zhì)粘土：黃褐色，硬塑狀態(tài)為主，局部可塑，中壓縮性，土質(zhì)不均，含F(xiàn)e、Mn質(zhì)氧化物，局部含高嶺土團塊。無搖振反應(yīng)，切面有光澤，韌性中等，干強度中等。層厚0.29.5米，層底埋深7.211.1 米。 層卵石層：灰黃色，中密實狀態(tài)；卵石為石英質(zhì)，亞圓形，粒徑約312cm，最大粒徑達20cm，卵石中充填可塑狀粉質(zhì)粘土，土質(zhì)不均，場地均分布，層厚0.83.7米，層底埋深8.914.3米。 -1層全風(fēng)化泥巖：紫紅色，層狀結(jié)構(gòu)，巖體組織結(jié)構(gòu)已完全破壞，礦物成份顯著變化，風(fēng)化強烈呈碎塊狀，手捏易碎。巖體基本質(zhì)量等級為級，浸水易軟化， 整個場區(qū)均有分布，層厚1.76.2米，層底埋深13.417.8米。 -2層中風(fēng)化泥巖：紫紅色，層狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，泥質(zhì)膠結(jié)，巖體較完整，局部含泥質(zhì)砂巖。主要礦物成分為長石，裂隙稍發(fā)育，巖芯采取率大于80%。為完整極軟巖，巖體基本質(zhì)量等級為V級， 浸水易軟化，該層未鉆穿。 二、工程樁設(shè)計參數(shù) 該工程樁基由江蘇省建筑設(shè)計研究院有限公司設(shè)計，因上部建筑布局的需要，柱距較長，造成單樁承載力較大。設(shè)計采用擴底樁，樁長約7-8米，樁徑1000mm-1800mm，樁端入巖部分擴孔直徑為樁徑的2倍，樁身砼強度等級為C30，根數(shù)為236根，工程樁參數(shù)詳見下表： 樁基剖面圖 三、成樁工藝的選用 因前期手續(xù)的耽擱，建設(shè)單位對工程樁工期要求高。施工單位在分析地質(zhì)報告后，認為該工程位于山坡上，地下水位低；場地為粉質(zhì)粘土，宜于成孔；并結(jié)合其在類似場地施工經(jīng)驗，確定采用干作業(yè)旋挖擴底成孔的方法，在工期上最大限度地滿足了建設(shè)單位的要求。 確定成樁工藝后，施工單位詳細制定了專項施工方案，對四種孔徑進行試樁試驗，試樁結(jié)果及專項施工方案經(jīng)專家論證后，由設(shè)計院確認使用該成樁工藝。 四、 旋挖灌注樁擴底原理和擴底試驗及結(jié)果 4.1 擴底機具的原理和結(jié)構(gòu) 擴底機具是鉆孔擴底樁施工的關(guān)鍵。其構(gòu)造原理是利用鉆桿下壓帶動活動套桿， 使鉸接鉆齒擴張，一層層向外切削土層至設(shè)計尺寸。本工程采用雙瓣擴孔鉆頭，根據(jù)試樁確定擴底成孔的最大行程和對應(yīng)穩(wěn)壓油壓值。 4.2工程樁擴底位置地質(zhì)條件 該工程樁基擴底位置位于-2層中風(fēng)化泥巖，該地層地質(zhì)情況：紫紅色，層狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，泥質(zhì)膠結(jié)，巖體較完整，局部含泥質(zhì)砂巖。主要礦物成分為長石，裂隙稍發(fā)育，巖芯采取率大于80%。為完整極軟巖，巖石單軸抗壓強度標準值為1.201mpa，巖體基本質(zhì)量等級為V級， 浸水易軟化。 4.3擴底鉆頭結(jié)構(gòu)及參數(shù) 4.4試樁、試成孔擴底試驗及結(jié)果 為保證擴孔質(zhì)量，工程樁施工前進行了以下擴孔試驗及試樁： （1）針對KD1000、KD1200、KD1500、KD1800四種規(guī)格的擴底鉆頭進行了地面張、收試驗，并與“擴底鉆頭技術(shù)參數(shù)表”相對照。主要檢查全收、全張時鉆頭長度、鉆頭擴底時最大行程、全張時最大擴底直徑、相對應(yīng)油壓值等技術(shù)參數(shù)及相互關(guān)系。 （2）前期進行了5根樁的試樁試驗，并對擴大頭在施工過程中進行了有關(guān)擴大尺寸與擴底鉆頭張開與鉆桿行程、旋挖鉆機油壓值關(guān)系原始數(shù)據(jù)積累。 （3）在工程樁正式施工前，又針對不同直徑樁型進行試成孔試驗，并記錄擴底成孔的最大行程及對應(yīng)機械穩(wěn)壓油壓值。 通過試成孔試驗和試樁效果，結(jié)合施工單位施工相類似地層旋挖擴大頭的施工經(jīng)驗，該中風(fēng)化巖層具備采用擴大頭灌注樁施工工藝，旋挖鉆機在進入中風(fēng)化巖層擴孔達到相對應(yīng)擴大頭尺寸的油壓值為260bar-340bar，并結(jié)合鉆桿實際行程進行控制。本工程擴底尺寸在施工過程中通過下表數(shù)據(jù)來控制擴底尺寸。 五、主要施工工藝及技術(shù) 5.1 工藝流程圖 5.2 主要施工技術(shù) （1）施工準備 場地平整。先平整場地、清除雜物、換除軟土、夯打密實。 測量定位。根據(jù)樁位測量精度要求準確放樣， 并設(shè)置護樁， 以便隨時對樁位和成孔質(zhì)量進行檢查。 人員、設(shè)備、機具進場到位。 鋼護筒制作與安裝。為解決樁施工過程中塌孔現(xiàn)象，采用直徑較樁徑大10cm 的鋼護筒，長度10米，旋挖鉆機旋轉(zhuǎn)壓入地面。灌注混凝土后將護筒拔出循環(huán)使用。 （2）鉆機就位 履帶式旋挖鉆機自行到位， 鉆機鉆頭與樁位對位， 其位置偏差不大于2cm。鉆機一旦就位， 成孔前不得隨意移動。 （3）鉆孔及擴底 鉆孔前， 首先將鉆機縱橫調(diào)平， 調(diào)直桅桿， 確保其垂直度。 利用旋挖鉆斗按正常鉆孔工藝鉆至設(shè)計樁底標高，記錄鉆桿行程讀數(shù)。 將鉆桿提出孔外， 用擴底鉆具更換旋挖鉆斗，將擴底鉆放至孔底， 通過兩種鉆頭長度尺寸之差，修正實際擴底行程。 進行慢速旋轉(zhuǎn)和下壓， 使擴底鉆緩慢張開并進行擴底作業(yè)， 當其完全張開時， 采取在旋挖設(shè)備儀表盤上鉆桿行程及油壓值來控制（詳見下表）。 鉆頭張開至設(shè)計要求后， 在原位不加壓快速旋轉(zhuǎn)10min 左右，停止旋轉(zhuǎn)并向上勻速提出鉆頭，并檢查擴底鉆頭變形情況，并針對變形情況作出修復(fù)和加固補強。 （4）清孔 擴大頭施工結(jié)束后，更換平底撈渣鉆頭進行清孔，便孔內(nèi)虛土沉渣符合設(shè)計要求。 鉆孔過程中要做好鉆孔記錄。 清孔后及時將孔口用木板覆蓋。 （5）樁孔檢查 利用測繩及傘型檢孔器檢測孔深、孔徑、垂直度及沉渣厚度。檢孔合格后， 及時進行下一道工序。 （6）孔口防護 在灌樁前對孔口進行覆蓋防護， 注意灌樁前間歇時間不宜過長。 （7）其它工序的施工步驟參照灌注樁施工工序。 六、成孔的質(zhì)量檢驗 6.1大直徑擴底樁成孔施工前，應(yīng)試成孔。對于有經(jīng)驗的建筑場地，試成孔可結(jié)合工程樁進行。 6.2成孔檢測應(yīng)包括：孔深、孔徑、垂直度、擴大端尺寸、孔底沉渣厚度等。質(zhì)量檢驗要求詳見下表： 大直徑擴底樁質(zhì)量檢驗要求 6.3 機械成孔擴底灌注樁可采用超聲波檢測。 6.4 孔底沉渣檢查，可根據(jù)旋挖設(shè)備儀表盤上成孔前后鉆桿行程讀數(shù)進行判定，并結(jié)合兩次成孔深度采用重錘測量深度數(shù)據(jù)來檢查孔底沉渣厚度。 6.5擴底尺寸驗收主要通過更換鉆頭后鉆桿行程和油壓值來確認擴大頭尺寸是否達到設(shè)計要求尺寸。擴底端直徑也可通過傘形孔徑儀來檢查，并通過砼用量來進行驗證。 七、旋挖灌注樁擴底成孔工藝的優(yōu)點： 7.1成孔速度快：和傳統(tǒng)鉆孔樁、挖孔樁相比，成孔質(zhì)量高，施工進度快。該工程平均每天12小時成樁6-7根，如采用人工挖孔樁，17-18米深的成孔，每根樁約需要5-6天。 7.2機械現(xiàn)場移動方便，樁孔對位準確：旋挖機采用履帶式底盤，在現(xiàn)場可以便捷地快速地任意移動，而傳統(tǒng)的水鉆孔灌注樁設(shè)備移動時需要吊機配合，就近成孔。旋挖機在對樁位過程中，操作人員在駕駛室內(nèi)利用電子設(shè)備可以實現(xiàn)精確的對位，誤差小，而這又是傳統(tǒng)設(shè)備所無法達到的。 7.3 綜合造價低：設(shè)計選型階段，考慮到該工程如采用水鉆孔灌注樁，同樣單樁承載力則樁長、樁徑都有所增加，為避免造價明顯增加，選用了擴底樁；在施工方案論證階段，如采用人工挖孔灌注樁，除去安全性和工期考慮外，護壁混凝土也是不小的開支。經(jīng)過比較，該工程選用干作業(yè)旋挖擴底灌注樁比人工挖孔擴底灌注樁要節(jié)省20%造價。 7.3 環(huán)保特點：傳統(tǒng)的水鉆孔灌注樁產(chǎn)生大量的泥漿需要外運，而干成孔旋挖工藝只產(chǎn)生土方，可以用