1.工法內(nèi)容--全套管嵌巖鉆孔灌注樁施工施工工法

1、 全套管嵌巖鉆孔灌注樁施工施工工法 中交四航局第一工程 中交第四航務(wù)工程局 潘建謀 黃國忠 林冠橋 楊振湘 楊光榮 樁根底是目前根底施工中的主要形式，具有承載力大、剛度大、造價低等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用。但其施工環(huán)保措施難以保證，成樁過程容易對周邊建筑及原有地層造成破壞，影響周邊建筑，存在很多未知性和高風(fēng)險性。如何減少對周圍環(huán)境的污染及噪音對周邊居民的影響，提高質(zhì)量,加快成樁速度是樁基施工亟待解決的難題。 由中交第四航務(wù)工程局承建的澳門輕軌C370工程，樁基設(shè)計直徑為1200mm，1500mm兩種，工程施工位于澳門沊城填海區(qū)，地質(zhì)情況復(fù)雜，基巖起伏大、巖面傾斜角度大，基巖最深位臵到達-68m，最淺位臵

2、僅為-2.0m。樁基施工采用澳門?根底設(shè)計指引?和?建筑樁基技術(shù)標準?標準，要求施工界面取芯“零沉渣及噪音污染小工藝，要求所有樁基均嵌入50100MPa微風(fēng)化巖達24m，施工技術(shù)要求高、難度大。針對以上特點、難點中交第四航務(wù)工程局及中交四航局第一工程通過技術(shù)創(chuàng)新，采用搓管機將鋼護筒埋設(shè)到巖面持力層利用蛤式抓斗取土RCD機磨巖的工藝，解決了上述技術(shù)難題。 依托本工法開發(fā)的“一種大型鋼筋籠專用吊具系統(tǒng)、“一種鋼筋籠懸掛裝臵二項專利技術(shù)獲國家實用新型專利；“全套管嵌巖鉆孔灌注樁施工關(guān)鍵技術(shù) 于2021年7月通過中國公路建設(shè)行業(yè)協(xié)會組織的鑒定，該研究成果總體上到達了“國內(nèi)先進水平，并獲得2021年度獲

3、協(xié)會科學(xué)技術(shù)獎“三等獎。 本工法已成功應(yīng)用于澳門輕軌C370工程1標段和2標段樁基施工，實現(xiàn)了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。 2.1環(huán)保性能好。采用搓管機將鋼護筒埋設(shè)到巖面持力層利用蛤式抓斗取土，渣土可直接利用回填路基，RCD機磨巖鉆進，振動小，噪音低，對周邊居民噪音影響小。 2.2全套管鋼護筒埋至巖面，孔壁不會產(chǎn)生坍落，成孔直徑標準。 2.3成樁質(zhì)量好。采用全套管護壁施工，氣舉反循環(huán)清孔徹底，速度快，砼灌注質(zhì)量有保障。 2.4機械化施工，速度快，本錢低。采用搓管機將鋼護筒，利用蛤式抓斗取土，RCD機磨巖，氣舉反循環(huán)機清孔，樁基施工過程均采用機械化，機械化施工程度高，有利于降低本錢。 本工法適用于

4、不同地質(zhì)條件下的樁基施工，特別適用于對減少周邊建筑物及原有地層擾動的樁基施工。 全套管嵌巖鉆孔灌注樁施工機械主要有搓管機、蛤式抓斗、RCD磨巖機、氣舉反循環(huán)設(shè)備組成。 全套管嵌巖鉆孔灌注樁施工工法 利用搓管機將帶有鉆頭功能的套管逐節(jié)往返搓動并壓入土層，同時利用蛤式抓斗取土，交替進行邊搓管邊取土，待鋼套管下至樁端持力層后用RCD機磨巖，并采用氣舉反循環(huán)設(shè)備清孔，成孔后放入鋼筋籠，邊灌注混凝土邊拔起套管，最后成樁。 施工工藝流程詳見圖5.1全套管嵌巖鉆孔灌注樁基施工總體施工工藝流程圖。 2 全套管嵌巖鉆孔灌注樁施工工法 1準備施工前應(yīng)獲取樁位的地質(zhì)鉆探資料，原那么上每個承臺至少一孔、地質(zhì)復(fù)雜的一樁

5、一孔。對照地質(zhì)報告，查清樁長及覆蓋層厚度，確定鋼護筒埋入深度，制定施工方案，安排設(shè)備進場。 2地質(zhì)鉆探的巖樣需妥善標記和保管，鉆芯的位臵和水平標高應(yīng)按正確的順序排列，并用芯樣盒保存，方便樁基施工中隨時查看巖樣變化情況。 3機械就位前，應(yīng)把工作區(qū)域地面進行硬地化平整處理，可在施工的墩位上澆筑一層0.1m鋼筋混凝土層工作墊層，作為機械承重作用；墊層可采用C20混凝土，鋼筋采用×0.20m，混凝土墊層寬度應(yīng)至樁邊1.0m。 樁中心控制點采用全站儀測量放樣，采用油漆噴出樁邊緣線，方便搖管機的擺放,并拉“十字交叉線對樁位進行保護；搓管機固定后，應(yīng)進行搓管機樁心測量定位。 5.2.3搓管機定位、

6、設(shè)臵泥箱及沉淀箱 1待測量放樣復(fù)核無誤后，采用80t履帶吊把搓管機吊放至樁位位臵，定位后用鋼尺檢查，在搓管機就位前須檢查地面平整度，如不平整將會導(dǎo)致調(diào)整鋼套管垂直度困難。 2進行抓土成孔作業(yè)前，應(yīng)在施工位臵附近設(shè)臵一個2×6×2m寬×長×高的泥箱、一個2×6×2m寬×長×高的沉淀箱、一臺抽排泵及一組排放導(dǎo)管，有地下水位高時應(yīng)設(shè)臵多個沉淀箱，以作泥渣沉淀之用。 3在進行抓土成孔時，將孔上的泥土抓出放臵泥箱里，然后用挖掘機裝車運至指定的地點。 機械就位后，采用液壓式搓管機把首節(jié)鋼套管壓入土中，然后利用蜆式抓斗把套管內(nèi)抓

7、土，再壓入第二節(jié)鋼套管，繼續(xù)取土。重復(fù)以上步驟，直至將鋼套管壓入巖面。護筒每節(jié)8m，現(xiàn)場使用吊機對接，接口使用鉚釘連接。護筒下放過程中，使用經(jīng)緯儀對準鋼護筒外側(cè)進行垂直度檢測。 鋼護筒下放過程中必須保持筒底在開挖面2m 以下，有效控制垂直度。當出現(xiàn)護筒傾斜時應(yīng)立即停止作業(yè)，采用土回填，將套管重新拔起，重新下放。當?shù)撞砍霈F(xiàn)不明障礙物使套管發(fā)生傾斜時，采用沖擊錘或者人工將障礙物破除后，再進行套管糾偏處理。當鋼護筒底穿過軟弱巖層，到達基巖頂部后，采用RCD機磨巖，并采用氣舉反循環(huán)設(shè)備配合清孔，鋼護筒隨著鉆頭的鉆進位臵下放樁底，直至達設(shè)計標高為止。各工序詳見-搓管機鋼護筒下放及抓土流程圖。 套管下放過

8、程中去除障礙物主要方法： 3 全套管嵌巖鉆孔灌注樁施工工法 1搓管機通過來回“搓動鋼筒外壁使鋼筒下沉，可以磨斷較為薄弱的石層。 2可以使用沖擊錘擊打巖體成碎石，再用泥夾從樁孔內(nèi)夾出即可。護筒下放出現(xiàn)困難時，應(yīng)及時查明，去除障礙物，防止出現(xiàn)護筒斷裂情況。同時應(yīng)控制護筒下放的垂直度，防止護筒傾斜造 5.2.5 RCD機磨巖 鋼護筒下放至基巖層后，采用RCD機磨巖。鉆孔前先將孔內(nèi)注滿清水，加水的主要作用是與鉆渣混合并以氣舉反循環(huán)排渣，磨巖過程中要注意水壓，如出現(xiàn)孔內(nèi)水位低于孔外地面常水位時，需往孔內(nèi)注水，增加水壓；在進行磨巖時，RCD機的壓力控制50kg/cm2,扭力控制50kg/cm2，轉(zhuǎn)速控制每

9、分鐘020轉(zhuǎn)，風(fēng)壓控制57 bar。成孔期間利用水泵及風(fēng)壓及時把渣土及石碎排出。 4 全套管嵌巖鉆孔灌注樁施工工法 1、Pile top drill rig (RCD鉆機 2、Crane 吊機 3、Hydraulic power pack 液壓動力柜 4、Air compressor 空氣壓縮機 5、Drill string 鉆具 6、Mud tank system 泥漿沉淀系統(tǒng) 鉆孔到達設(shè)計標高后應(yīng)進行終孔前取樣確認，分析巖樣。 樁基垂直度檢測主要采用超聲波法進行測試(Koden Test)，全護筒鉆孔灌注樁垂直度測試頻率為10%。 1鋼筋籠加工制作在鋼筋加工場進行，鋼筋籠成型在臺座上采用長

10、線法完成。 2鋼筋籠標準單節(jié)長度12m，根據(jù)樁基終孔標高制作最后一節(jié)鋼筋籠。主筋搭接采用U形螺栓扣住兩根鋼筋，不得使用焊接和扎絲。主筋連接時，保證搭接段的長度不小于46d。U型卡距鋼筋端頭距離應(yīng)大于5d。U型卡的螺母擰緊后外露23個螺距。 3鋼筋籠骨架采用一種大型鋼筋籠專用吊具及一種鋼筋籠懸掛裝臵進行定位安裝。 在終孔取樣確認后，采用氣舉反循環(huán)設(shè)備進行清孔，共分兩次進行。 1、第一次清孔：成孔后清孔 成孔后移開鉆機進行第一次清孔，在清孔過程中，不斷往孔內(nèi)注入清水以保持孔內(nèi)壓力，孔清干凈后測量樁孔的深度并記錄。 2、第二次清孔：在混凝土澆灌前進行 樁基灌注混凝土之前，再次清孔直至沒有沉渣排出后進

11、行混凝土灌注。 本工程的所有樁基施工均采用清水砼樁。 1混凝土供給。由拌和站集中拌和，經(jīng)混凝土車運輸至澆筑現(xiàn)場灌注。 5 全套管嵌巖鉆孔灌注樁施工工法 2混凝土灌注。砼攪拌車到位后，首先采用大集料斗8m剪球，混凝土到達一定方量后更換小料斗、直至完成整根樁的灌注。 3在混凝土灌注過程中應(yīng)保持護筒埋深不小于2m，隨著灌注混凝土面的升高適時頂升護筒，逐步撤除護筒頂端節(jié)段，盡量防止鋼套管因埋入混凝土?xí)r間過長而無法拔除現(xiàn)象。 4混凝土灌注過程控制。正常灌注階段導(dǎo)管埋深控制在48m，且每1530分鐘測量一次混凝土面標高，測點為2個，當測點出現(xiàn)較大的高差時，應(yīng)及時調(diào)整導(dǎo)管埋深。 5、當灌注至最后時，實測混凝

12、土頂面標高必須比設(shè)計標高1.0m。 3 目前全套管嵌巖鉆孔灌注樁施工技術(shù)尚沒被列入我國現(xiàn)行施工標準，在澳門檢測主要參照?地工技術(shù)規(guī)章?第99 條，ASTM D5882-00歐洲樁基檢驗標準 及LECM 規(guī)格說明，按照規(guī)章樁基主要檢測方式有界面取芯、全取芯、聲波透射法等。 對樁身的測試主要包括以下三種：界面取芯檢測(Interface Core);全取芯測試Full Core)；聲波透射法測試(CSL)； 6 以一套成孔設(shè)備情況組織勞動力詳見表5-1。 6 材料與設(shè)備 6.1 主要施工材料 本工法施工投入的主要材料有：鋼護筒、鋼導(dǎo)管、150和75聲波測試金屬管、接水軟管、鋼筋連接卡扣，鋼筋、水泥

13、、砂石料等。 6.2 主要機具設(shè)備 本工法施工投入的主要機具設(shè)備如表-1所示。 7 質(zhì)量控制 7.1 工程質(zhì)量控制標準 全套管嵌巖鉆孔灌注樁施工技術(shù)規(guī)格書JKR標準JKR/SPJ/1988, 10.5，允許偏差值按表7-1執(zhí)行。 7 全套管嵌巖鉆孔灌注樁施工工法 7.2 質(zhì)量保證措施 7.2.1 搓管機下放鋼護筒質(zhì)量保證措施 1護筒下放過程中，使用經(jīng)緯儀對準鋼護筒外側(cè)，每下放4m 進行垂直度檢測。 2為了方便垂直度測試，鋼護筒在地面至少預(yù)留1m提供測試。 3為了防止周圍土層塌陷，鋼護筒下放過程中必須保持筒底在開挖面2m 以下。 7.2.2 RCD磨巖質(zhì)量保證措施 1水位控制。鉆孔前，在護筒內(nèi)注

14、滿清水，與鉆渣混合和形成水頭并以氣舉反循環(huán)排渣。 2鉆壓和鉆速控制。鉆壓和鉆速是保證樁孔不傾斜的關(guān)鍵因素，一般取鉆具50%70%的質(zhì)量作鉆進鉆壓。當遇地層軟硬變換時，應(yīng)輕壓慢鉆，以防鉆孔偏斜。入巖后，鉆壓波動大、鉆機擺動不正常和進尺突然變慢時，必須提鉆檢查。鉆速控制在每分鐘020轉(zhuǎn)，風(fēng)壓控制在57bar。 3加接鉆桿時，應(yīng)先停止鉆進，然后再加接鉆桿。鉆進過程中定期對鉆頭和鉆桿進行檢查，防止由于螺栓的脫落或鉆頭的磨損嚴重造成鉆進過程中的事故。 7.2.3 鋼筋籠加工安裝質(zhì)量保證措施 (1) 鋼筋籠在起吊和運輸過程中要采取必要的措施確保鋼筋籠不發(fā)生變型，并要加強保護。 (2) 鋼筋籠豎直后，檢查其

15、豎直度，進入孔口時扶正緩慢下放，嚴禁擺動碰撞孔壁，鋼筋籠下放時，用加工好的鋼筋籠導(dǎo)向架導(dǎo)向限位。 (3) 在進行鋼筋籠對接下放時應(yīng)注意聲測管安裝，并用鐵絲將管道綁扎在鋼筋籠相應(yīng)的位臵，安裝后注入自來水檢查漏水情況，防止砼灌注時漏漿，確保施工后聲測管的暢通。 7.2.4 混凝土澆筑質(zhì)量保證措施 1剪球時控制導(dǎo)管底部距離樁底250mm300mm。 2混凝土塌落度180mm220mm。 3澆筑過程中導(dǎo)管埋深2m6m。 4澆筑混凝土面一般高出設(shè)計標高1m。 8平安措施 8.0.1建立和健全平安生產(chǎn)責(zé)任制和平安保障體系，成立平安生產(chǎn)領(lǐng)導(dǎo)機構(gòu)和三防機構(gòu)，配備專職平安員。 8.0.2加強全員平安意識教育，貫

16、徹“平安第一，預(yù)防為主的方針，定期組織職工進行平安學(xué)習(xí)，定期進行平安大檢查。 8.0.3各分項工程開工前或特殊、關(guān)鍵工序開始前，進行詳細的平安技術(shù)交底。 8.0.4施工人員上崗前必須進行平安教育和技術(shù)培訓(xùn)，根據(jù)各種平安規(guī)程，結(jié)合自己的實踐，編印?平安防護規(guī)程袖珍手冊?，人手一冊，使本工程部有關(guān)平安作業(yè)內(nèi)容和知識牢牢印記在施工人員的腦海中，使全體作業(yè)人員在施工作業(yè)中按規(guī)程辦事，確保平安。對作業(yè)人員要進行平安作業(yè)的考核，考核合格的工人才能進入工作面工作。 8 全套管嵌巖鉆孔灌注樁施工工法 8.0.5 制定有針對性的專項平安預(yù)案。 1沖抓設(shè)備及鋼護筒下放安裝，鋼筋籠下放過程中，鋼護筒拔出過程中，需要

17、專人指揮吊機起吊。 2鋼筋籠須根據(jù)吊裝方案進行吊點加固。 3鋼護筒需要定時檢查損壞情況，防止發(fā)生無法拔出或者斷裂的情況。 4空壓機工作時必須有專人操作，氣壓自動調(diào)節(jié)裝臵必須工作可靠。 5泥漿排出、沉淀及回收，泥渣轉(zhuǎn)運必須按照環(huán)保要求進行。 6施工用電必須采用三相五線制，并裝設(shè)漏電開關(guān)。 7嚴禁一切閑散人員在施工現(xiàn)場游蕩，防止意外的事故發(fā)生。 9環(huán)保措施 9.0.1按照澳門當?shù)丶皹I(yè)主有關(guān)環(huán)境保護的法律、法規(guī)和制度的要求編制工程的環(huán)保制度與措施，成立環(huán)保管理和監(jiān)督小組，保證環(huán)保制度與措施的落實和執(zhí)行。 9.0.2 實行定期環(huán)保衛(wèi)生檢查，并連同當?shù)卣皹I(yè)主對施工場地進行文明施工檢查。 9.0.3

18、加大環(huán)保教育與宣傳力度，增強施工人員的環(huán)保意識。 9.0.4 對施工場地進行合理的布局，對施工范圍進行圍閉管理，樹立明顯的標識、警示標志，場內(nèi)的材料堆放需按規(guī)定分類標識且有序。 9.0.5 對環(huán)境會造成污染的設(shè)備燃油、廢機油、施工與生活污水、成槽泥漿進行統(tǒng)一管理，按照相關(guān)規(guī)定制度進行處理；施工現(xiàn)場、生活區(qū)合理設(shè)臵污水收集管溝、池，防止污水漫溢，并運輸或排放到指定區(qū)域，嚴禁排放到海里或其他受控區(qū)域。 9.0.6定期對現(xiàn)場廢棄的材料進行收集、處理；所有的電纜線路規(guī)整，并標識清晰。 9.0.7 場內(nèi)的便道進行硬化處理，枯燥天氣對道路進行灑水防止揚塵。廢泥土的外運應(yīng)采用密封的自卸車，防止泥漿外泄；余泥

19、外運車輛車廂必須封閉，嚴禁超載，防止運輸過程中泥塊散落。 10 資源節(jié)約 10.0.1 針對國家對節(jié)能降耗要求，根據(jù)各工序施工特點，制定合理、有效的節(jié)能減耗措施，設(shè)臵專職小組進行落實、監(jiān)督。 10.0.2 施工現(xiàn)場除了必要的照明外，下班后現(xiàn)場的設(shè)備必須關(guān)閉、熄火，節(jié)約用電。 10.03 設(shè)臵固定鋼筋加工場，機具、設(shè)備、人員等資源實現(xiàn)集中共享，減少資源閑臵，提高施工效率；同時也防止在施工現(xiàn)場設(shè)臵鋼筋場對施工的干擾，節(jié)省鋼筋場不斷遷移的帶來的麻煩。采用套筒將2m以上的鋼筋下腳料與長鋼筋連接使用減少了鋼筋籠措施鋼筋的使用。 10.04 制定合理施工方案，使工序間銜接合理、緊湊，機械、人員合理配臵，減少資源的閑臵浪費，防止工序重復(fù)。 10.05 已澆灌注樁剩余的混凝土用到下一個灌注樁保護層墊塊中，減少混凝土的浪費。 10.06 鉆孔挖出來的適合回填施工的砂性土存放晾干后用于前方地基處理施工，減少了棄土的運距，實現(xiàn)廢料的充分利用。 10.07 施工現(xiàn)場實行人離機停，除了必要的照明外，下班后現(xiàn)場的設(shè)備必須關(guān)閉、熄火。 11效益分析 9 全套管嵌巖鉆孔灌注樁施工工法 共 15 頁 通過全套管嵌巖鉆孔灌注樁施工機械主要有搓管機、蛤式抓斗、RCD磨巖機、氣舉反循環(huán)設(shè)備組成樁基施工工序的研究，開發(fā)了一套樁基施工的新技術(shù)、新工藝、新方法，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟效益和