長螺旋鉆孔壓灌混凝土后插鋼筋籠 灌注樁工程實例

1、長螺旋鉆孔壓灌混凝土后插鋼筋籠灌注樁工程實例駱德光(中國有色金屬工業(yè)西安勘察設(shè)計研究院 西安 710054摘要:長螺旋鉆孔壓灌混凝土后插鋼筋籠灌注樁是近幾年來新興的一種灌注 樁施工工藝, 由于其具有其他施工工藝無法替代的優(yōu)點, 受到了眾多專家的青睞 和推廣。 本文結(jié)合工程實例, 闡述了長螺旋鉆孔壓灌混凝土后插鋼筋籠灌注樁施 工工藝、工藝流程、施工要點及施工中的經(jīng)驗教訓(xùn),僅供同行業(yè)人士參考。 關(guān)鍵詞:長螺旋鉆機(jī),壓灌混凝土,后插鋼筋籠。0前言長螺旋鉆孔壓灌混凝土后插鋼筋籠灌注樁就是利用長螺旋鉆機(jī)鉆孔至設(shè)計 深度, 在提鉆的同時利用混凝土輸送泵通過鉆桿中心通道, 以一定的壓力將混凝 土壓至樁孔中,

2、 混凝土灌注到設(shè)計標(biāo)高后, 再借助專用的振動設(shè)備將鋼筋籠插入 混凝土中至設(shè)計標(biāo)高,形成的鋼筋混凝土灌注樁。該工藝具有以下主要優(yōu)點:適應(yīng)性廣泛:適用于填土層、淤泥質(zhì)土層、粘性土層、粉土層及砂、卵石 層等,采用特殊鉆頭也可進(jìn)入強(qiáng)、中風(fēng)化巖石層。針對性強(qiáng):在有較厚的易坍塌地層(如砂、卵石層、流泥土層等場地施 工時,不易產(chǎn)生斷樁、縮頸、塌孔等質(zhì)量問題,具有其他施工工藝無法替代的優(yōu) 點。單樁承載力高:該工藝施工時不需要泥漿護(hù)壁, 因此不會在樁身周圍形成 泥皮、 孔底無沉渣, 同時由于采用一定壓力的混凝土壓灌成樁, 樁端及樁周土經(jīng) 水泥漿滲透、擠密、固結(jié),從而大大地提高了單樁承載力,因比相同狀況下的其 他

3、施工工藝可將單樁承載力提高 2030%。樁身混凝土密度高:該工藝打破了傳統(tǒng)工藝混凝土灌注中自由下落入孔的 灌注方式, 在澆注完樁身混凝土后通過后插鋼筋籠的振動下沉起到了振搗混凝土 的作用,提高了樁身混凝土的密實度,增大了樁身與孔壁間的側(cè)摩擦阻力。 成孔成樁速度快, 能大大地縮短工期, 降低成本:該工藝成孔成樁速度快, 樁徑在600800mm,樁長 2632.0m的樁從開鉆到成樁單樁施工時間不超過 1h,成樁速度是當(dāng)前成孔速度較快的旋挖工藝的 23倍,是正、反循環(huán)工藝的 58倍。施工環(huán)保、 文明:該工藝因不需要泥漿護(hù)壁, 不需要排污, 且施工振動小、 噪音低、施工環(huán)保、現(xiàn)場文明整潔。1工程概況:

4、西安某置業(yè)有限公司一住宅小區(qū) 8#、 9#、 10#、 11#樓位于西安市長安區(qū)郭 杜鎮(zhèn)西部大學(xué)城,東鄰邦文苑中路,北鄰興業(yè)三路,南鄰學(xué)府大道,設(shè)計均為地 下一層、地上 26層、高度為 78.75m 的高層建筑。每棟樓鉆孔樁 212根,樁長 30.0m ,樁徑600mm,樁身混凝土強(qiáng)度等級 C30,鋼筋籠直徑為500mm,樁頂 下 11.0m 配置 1014、下部 514的縱向受力鋼筋,設(shè)計單樁豎向極限承載力 為 5400KN。樁基施工原設(shè)計擬采用泥漿護(hù)壁、正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔、后壓漿施 工工藝,后經(jīng)專家推薦采用長螺旋鉆孔壓灌混凝土后插鋼筋籠灌注樁施工工藝。 2場地工程地質(zhì)條件該 8#、 9#、

5、 10#、 11#樓地貌單元屬皂河二級階地,樁基工程涉及的主要地 層為:層黃土(Q3eol :褐黃色,堅硬硬塑,大孔較發(fā)育,含蝸牛殼、鈣質(zhì)膜和 少量鈣質(zhì)結(jié)核。層厚 1.70m5.20m,層底深度 8.2010.50m,層底標(biāo)高為 423.29425.34m。層古土壤(Q3el :褐紅色,堅硬硬塑,可見大孔,團(tuán)粒結(jié)構(gòu),含多量鈣 質(zhì)膜,下部鈣質(zhì)結(jié)核富集。層厚 3.04.0m,層底深度 12.014.3m,層底標(biāo)高 419.79421.64m。層粉質(zhì)粘土(Q3al+pl :灰黃色、局部紅褐色,可塑,含鐵錳質(zhì)和鈣質(zhì)結(jié)核, 夾多層中砂,在 37 40.0m之間,部分地段有鈣質(zhì)結(jié)核層,厚 0.20.4m。

6、層 厚 34.742.4m,層底深度 47.656.0m,層底標(biāo)高 377.39388.98m。-1層中砂(Q3al+pl :灰黃色,中密密實,濕,極配不良,含粘性土,局 部為粗砂,成份以長石、石英為主,分布不連續(xù),頂面起伏和厚度變化較大。層 厚 0.54.7m,層底深度 14.721.0m,層底標(biāo)高 413.02418.93m。-2層中砂(Q3al :灰黃色,中密密實,濕,極配不良,含粘性土,局部 為粗砂, 成份以長石、 石英為主, 分布不連續(xù)。 層厚 0.62.0m, 層底深度 25.6 29.0m,層底標(biāo)高 404.62407.89m。-3層中砂(Q3al :灰黃色,中密密實,濕,極配不

7、良,含粘性土,局部 為粗砂, 成份以長石、 石英為主, 分布基本連續(xù), 厚度變化較大。 層厚 0.44.2m, 層底深度 32.041.0m,層底標(biāo)高 392.62401.84m。-4層中砂(Q3al :灰黃色,中密密實,濕,極配不良,含粘性土,局部 為粗砂, 成份以長石、 石英為主, 分布不連續(xù)。 層厚 0.41.4m, 層底深度 46.5 53.9m,層底標(biāo)高 379.49386.89m。場地地下水類型屬孔隙潛水, 穩(wěn)定水位埋深 13.2015.10m, 標(biāo)高 418.92 420.38m。該工程樁基施工前基坑開挖深度 13.0m, 施工作業(yè)面距地下水位不足 0.50m,采用一般鉆孔灌注樁

8、成孔, 由于無法有足夠的水頭壓力, 且樁身范圍內(nèi)存在有較 厚的砂類地層,成孔中易出現(xiàn)坍孔,極可能造成斷樁、樁身加泥等質(zhì)量事故。而 長螺旋鉆孔壓灌混凝土后插鋼筋籠施工工藝則避免了坍孔事故的發(fā)生, 能有效的 保證施工質(zhì)量。3施工方案3.1 圖 1 長螺旋鉆孔壓灌混凝土后插鋼筋籠灌注樁施工流程3.2成孔施工該工程成孔施工采用一臺山東文登機(jī)械廠生產(chǎn)的 JZB120型步履式鉆機(jī)(整 機(jī)質(zhì)量 85000kg ,額定功率 200KW ,最大成孔直徑1000mm,最大成孔深度 h 33.0m 、配置600mm的螺旋鉆桿排渣成孔,鉆至設(shè)計孔深后,反復(fù)空轉(zhuǎn)螺旋 鉆桿排渣清孔,其施工要點以下:設(shè)備組裝時應(yīng)設(shè)隔離區(qū),

9、專人指揮,嚴(yán)格按程序組裝。鉆機(jī)安裝就位后要進(jìn)行預(yù)檢, 保證鉆機(jī)平穩(wěn)、 鉆塔垂直、 鉆桿連接牢固以 及鉆頭與樁位點對中。 鉆機(jī)啟動前, 要將鉆桿、 鉆尖內(nèi)的土塊及殘留的混凝土等 清理干凈,保證泵壓混凝土通道暢通,鉆頭活門開啟自如。成孔時要嚴(yán)格控制鉆進(jìn)速度, 根據(jù)地層變化情況隨時調(diào)整鉆進(jìn)速度:填雜土、粘性土、砂、卵石層為 0. 20.5m/min,素填土、粘土、粉土、砂層為 1.0 1.5m/min。鉆進(jìn)過程中, 不宜反轉(zhuǎn)或停鉆, 若需反轉(zhuǎn)或停鉆時應(yīng)將鉆桿提至地面, 對 鉆尖開啟門須重新清洗、調(diào)試、封口。成孔施工時宜采用隔排隔點跳打的方法施工,防止發(fā)生串孔。鉆至設(shè)計孔深后,應(yīng)反復(fù)空轉(zhuǎn)螺旋鉆桿排渣清

10、孔,清孔時間不宜小于 3 5min。3.3泵壓混凝土施工樁孔成孔達(dá)到設(shè)計樁底標(biāo)高并經(jīng)終孔驗收后, 進(jìn)行壓灌混凝土作業(yè)。 本工程 壓灌混凝土采用一臺 80A 型混凝土輸送泵及125mm泵管, 通過螺旋鉆桿中心通 道,以一定的壓力將混凝土壓至樁孔中,起施工要點以下:混凝土宜采用和易性好的細(xì)石商品混凝土,粗骨粒宜選用粒徑 530mm的豆石,坍落度宜為 180220mm。本工程采用 C30混凝土,其配合比見表 1。 表 1 C30商品混凝土配合比一覽表材料名稱 水泥 砂 卵石 1 卵石 2 摻合料外加劑水品種規(guī)格冀東PO42.5灞河中砂涇河 516mm涇河 531.5mm級粉煤灰2CB-1 自來水用量

11、 kg/m³重量比水膠比 砂率 坍落度 0±20mm初凝時間 終凝時間混凝土地泵的安放位置應(yīng)與鉆機(jī)的施工順序相配合, 盡量減少彎道, 混凝 土地泵與鉆機(jī)的距離宜控制在 60m 以內(nèi)。首次泵送前或停工時間過長時,應(yīng)用清水及水泥砂漿浸潤混凝土地泵料 槽、泵管及鉆桿中心通道,用水量一般為 34m³,水泥砂漿用量 12 m³。 混凝土開始壓灌時,宜先將鉆頭提離孔底 200 300mm,然后再開始泵送 混凝土,在確認(rèn)鉆頭閥門打開后方可提鉆?；炷恋谋盟鸵诉B續(xù)進(jìn)行,邊泵送混凝土邊提鉆,提鉆速率一般控制在 1.52.5米/min, 保持料槽內(nèi)的混凝土高度不低于 400

12、mm, 并保證鉆頭始終埋在 混凝土面以下不得小于 1000mm。3.4插入鋼筋籠施工樁身混凝土灌注完成后應(yīng)立即進(jìn)行鋼筋籠插入作業(yè)。本工程采用一臺 50T 吊車起吊、2T 離心式振動器連接壁厚 16mm、外徑 159mm、長度比鋼筋籠總長度 長 2m 的厚壁鋼管振動插入鋼筋籠的施工方法,具體施工方法及步驟為:將振 動用鋼管在地面水平穿入鋼筋籠內(nèi), 并將鋼筋籠頂部與振動裝置牢固連接; 用 裝載機(jī)或挖掘機(jī)清除樁孔口泥土,然后對正樁孔居中安放800mm,高度為 1.0m 的鋼護(hù)筒,四周用泥土圍填(防止振動管及鋼筋籠下插時樁孔內(nèi)混凝土外溢 ; 用 50T 吊車將振動器、振動管及鋼筋籠整體吊起,對正樁孔,

13、垂直居中下插; 在插入鋼筋籠時, 先依靠振動器、 振動管及鋼筋籠的自重緩慢插入, 當(dāng)依靠自 重不能順利插入時, 開啟振動裝置, 使鋼筋籠下沉到設(shè)計深度; 斷開振動器與 鋼筋籠的連接,緩慢連續(xù)振動拔出振動管。施工要點如下: 鋼筋籠的制作除滿足設(shè)計及相關(guān)驗收規(guī)范外,螺旋筋的每一個節(jié)點 均需采用焊接方式與主筋牢固連接,鋼筋籠的底部 300500mm需做成尖錐 型,且應(yīng)有加強(qiáng)構(gòu)造,以保證振動力有效傳導(dǎo)至鋼筋籠底部。 若鋼筋籠長度較長時,為避免運(yùn)輸及穿振動管作業(yè)困難,鋼筋籠制 作時宜采用分段制作,在分段穿入振動鋼管后采用焊接連接。 在插入鋼筋籠時,現(xiàn)靠振動器、振動管及鋼筋籠的自重緩慢插入, 當(dāng)依靠自重不

14、能繼續(xù)插入時,開啟振動裝置,使鋼筋籠下沉到設(shè)計深度。 鋼筋籠下插時應(yīng)連續(xù)進(jìn)行,不得停頓,不得采用直接脫鉤的方式。 為防止鋼筋籠及振動管下插時樁孔內(nèi)混凝土外溢,在下插前宜在樁 孔口設(shè)置保護(hù)裝置。4.經(jīng)驗教訓(xùn)(1長螺旋鉆孔壓灌混凝土后插鋼筋籠灌注樁適用于地下水位較高,易塌 孔,且長螺旋鉆機(jī)可以鉆進(jìn)的地層,如:黃土、粉質(zhì)粘土、粘質(zhì)粉土、粉細(xì)砂、 砂卵石層等, 當(dāng)卵石粒徑較大或卵石層較厚時, 應(yīng)分析長螺旋鉆機(jī)成孔的可能性。 (2當(dāng)鋼筋籠的主筋為 25或 25以上時,由于主筋數(shù)量多、鋼筋粗、 下插阻力大,很難將鋼筋籠振插到設(shè)計深度,建議不宜采用此工藝。(3當(dāng)樁孔底部地層為易塌孔的飽和粉土或砂層等地層時,

15、可直接壓灌混 凝土而不預(yù)先提鉆。否則由于孔底的坍塌,鋼筋籠下插時很難達(dá)到設(shè)計深度。 (4混凝土的質(zhì)量是該工藝成敗的關(guān)鍵,壓灌的混凝土要選用和易性好、 粗骨料為 530mm的豆石、坍落度為 180mm220mm的細(xì)石商品混凝土。(5 每一根樁開灌前, 要備足該樁孔的混凝土用料, 以保證成孔后及時的、 連續(xù)的壓灌混凝土,防止螺旋鉆桿在孔中停滯時間過長而出現(xiàn)卡鉆、埋鉆現(xiàn)象。 若混凝土在灌注途中出現(xiàn)停電等突發(fā)事件, 宜采用重新開鉆, 將孔內(nèi)灌注混凝土旋出孔外直至設(shè)計樁底，然后將螺旋鉆桿提升至地面等待，不得停留在樁體內(nèi)。 （6）壓灌混凝土?xí)r提鉆速度不可過快，要保證鉆尖始終埋入混凝土面下不 得少于 1.0m，否則易出現(xiàn)縮頸或樁身夾泥現(xiàn)象。 5 結(jié)論 長螺旋鉆孔壓灌混凝土后插鋼筋籠灌注樁是近幾年來新興的一種灌注樁施 工工藝，由于該工藝具有其它施工工藝無法替代的優(yōu)點，受到了眾多專家的青睞 和推廣。 810#樓樁基工程于 2009 年 10 月 25 日進(jìn)場開始到 2009 年 12 月 25 該 日結(jié)束，歷時 56 天完成了共計 848 根灌