潛孔錘+旋挖成孔灌注樁施工技術(shù)

潛孔錘+旋挖成孔灌注樁施工技術(shù)【摘要】：某核電站蒸汽供能項(xiàng)目能源站子項(xiàng)位于2#常規(guī)島廠房南側(cè)，基礎(chǔ)采用混凝土灌注樁，為入巖端承樁。該區(qū)域周邊臨近有運(yùn)行的發(fā)電廠房，振動(dòng)過(guò)大將會(huì)造成運(yùn)行設(shè)備停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)；地基情況復(fù)雜，從上至下依次為開(kāi)山拋填的碎塊石、淤泥質(zhì)黏土、粉質(zhì)粘土、強(qiáng)風(fēng)化二長(zhǎng)淺粒巖、中風(fēng)化二長(zhǎng)淺粒巖。根據(jù)以上情況，單一傳統(tǒng)的成孔方式無(wú)法滿足要求，經(jīng)過(guò)詳細(xì)分析及調(diào)研，采取氣動(dòng)潛孔錘+旋挖鉆成孔方式進(jìn)行混凝土灌注樁的施工，大大減少設(shè)備成本，縮短了工期。經(jīng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)樁身完整性、地基承載力均滿足設(shè)計(jì)要求?！娟P(guān)鍵詞】：復(fù)雜地質(zhì)氣動(dòng)潛孔錘旋挖鉆成孔灌注樁1.工程概況蒸汽供能項(xiàng)目技術(shù)路線采用蒸汽轉(zhuǎn)換技術(shù)，即利用某核電站3、4號(hào)機(jī)組二回路主蒸汽經(jīng)蒸汽轉(zhuǎn)換裝置生產(chǎn)工業(yè)蒸汽，通過(guò)長(zhǎng)輸管網(wǎng)將蒸汽輸送至某市石化基地用汽企業(yè)。主要建構(gòu)筑物和設(shè)施包括：新建能源站、化水廠、脫水機(jī)間、綜合管架、閥門站及廠區(qū)管網(wǎng)等。新建能源站能源站子項(xiàng)位于2#常規(guī)島廠房南側(cè)，基礎(chǔ)采用混凝土灌注樁，為入巖端承樁。該區(qū)域周邊臨近有運(yùn)行的常規(guī)島發(fā)電廠房，振動(dòng)過(guò)大將會(huì)造成發(fā)電運(yùn)行設(shè)備停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，該區(qū)域地基情況復(fù)雜，從上至下依次為開(kāi)山拋填的碎塊石（粒徑大的超過(guò)60cm，呈棱角狀，級(jí)配較差，厚度9.1～11.4m）、淤泥質(zhì)黏土、粉質(zhì)粘土、強(qiáng)風(fēng)化二長(zhǎng)淺粒巖、中風(fēng)化二長(zhǎng)淺粒巖。垂直分布有多層。面對(duì)工程量大、地質(zhì)多層多樣、存在堅(jiān)硬石塊等復(fù)雜的地質(zhì)條件，如采用傳統(tǒng)沖孔樁施工工藝，施工工期將嚴(yán)重滯后。經(jīng)過(guò)詳細(xì)分析及調(diào)研，采取氣動(dòng)潛孔錘+旋挖鉆成孔方式進(jìn)行混凝土灌注樁的施工，大大減少設(shè)備成本，縮短了工期。經(jīng)第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)樁身完整性、地基承載力均滿足設(shè)計(jì)要求。2.施工工藝的選擇本工程原設(shè)計(jì)為沖孔灌注樁，由于沖孔振動(dòng)大，對(duì)周邊發(fā)電運(yùn)行廠房設(shè)備有影響，同時(shí)沖孔工藝施工周期長(zhǎng)，無(wú)法滿足本工程要求。結(jié)合本工程地質(zhì)復(fù)雜、工期緊等特點(diǎn)，采用旋挖鉆機(jī)攜帶氣動(dòng)潛孔錘鉆頭穿透大塊石回填層，再采用旋挖鉆機(jī)成孔，灌注混凝土的施工工藝。2.1氣動(dòng)潛孔錘工作原理在氣動(dòng)潛孔錘鉆進(jìn)過(guò)程中，高壓空氣驅(qū)動(dòng)沖擊器內(nèi)的活塞作高頻往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并將該運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的動(dòng)能源源不斷的傳遞到鉆頭上，使鉆頭獲得一定的沖擊功。鉆頭在該沖擊功的作用下，連續(xù)的對(duì)孔底巖石施行沖擊。巖石在該沖擊功的作用下，形成體積破碎。同回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)相比，該工藝是以鉆頭沖擊破碎巖石取代了切削巖石；以動(dòng)載沖擊代替了靜載研磨，以巖石的體積破碎代替了研磨剪切破碎。在潛孔錘鉆進(jìn)的同時(shí)，一部分被體積破碎下來(lái)的巖屑被具有一定壓力及速度的空氣吹離孔底，并排出孔口、減少了巖石重復(fù)破碎的機(jī)會(huì)。所以氣動(dòng)潛孔錘有較高的鉆進(jìn)效率。2.2旋挖鉆工作原理旋挖鉆機(jī)在根據(jù)土層鉆進(jìn)至淤泥層、粘性土、泥土、粉質(zhì)土、(泥)砂層時(shí)采用普通鉆具抓斗進(jìn)行旋挖作業(yè)，當(dāng)遇至卵(漂)石層、強(qiáng)風(fēng)化巖層、永久凍土、風(fēng)化基巖等地層時(shí)換為金剛石截齒鉆具進(jìn)行切割鉆進(jìn)。當(dāng)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)孔深后，金剛石截齒鉆具取下調(diào)換成可閉合式抓斗進(jìn)行碎石抓取，直至達(dá)到設(shè)計(jì)沉渣厚度后即可成孔報(bào)驗(yàn)完成鉆孔。3.施工技術(shù)3.1工藝流程工藝流程：平整場(chǎng)地→定位放線→潛孔錘鉆孔及埋設(shè)護(hù)筒→泥漿制備→旋挖鉆進(jìn)成孔→清孔并檢查成孔質(zhì)量→下放鋼筋籠→再次檢查孔底沉渣→灌注水下混凝土→拔出護(hù)筒一樁基完整性檢測(cè)。3.2定位放線測(cè)放基點(diǎn)：依據(jù)建設(shè)單位提供的坐標(biāo)高程控制點(diǎn)，轉(zhuǎn)點(diǎn)至施工現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)埋點(diǎn)形成定位控制網(wǎng)，作為施工測(cè)量、復(fù)測(cè)、復(fù)核依據(jù)；測(cè)設(shè)方法：首先要設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行樁位編號(hào)，并計(jì)算出各樁位的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，然后采用電子全站儀根據(jù)轉(zhuǎn)至場(chǎng)內(nèi)并經(jīng)復(fù)測(cè)的控制點(diǎn)位測(cè)設(shè)出將要施工的樁位并經(jīng)質(zhì)檢及監(jiān)理單位復(fù)核，施工樁位將采用鋼筋節(jié)打點(diǎn)，且每個(gè)樁位應(yīng)注明樁位編號(hào)。3.3成孔石塊回填層部分成孔采取啟動(dòng)潛孔錘成孔，剩余部分采取泥漿護(hù)壁旋挖鉆機(jī)成孔。（1）潛孔錘成孔由攜帶潛孔錘鉆頭的旋挖鉆機(jī)進(jìn)行成孔，空氣潛孔錘的鉆機(jī)型號(hào)為SR285R，為國(guó)內(nèi)先進(jìn)設(shè)備；空氣壓縮機(jī)兩臺(tái),型號(hào)為XS1210CD、LUY350-30，有效工作壓為30bar,額定排氣量34.2m3/min，可以滿足鑿巖、排渣清孔的需要。此種潛孔錘鉆機(jī)解決了以下問(wèn)題:1)實(shí)現(xiàn)全過(guò)程套管跟進(jìn),高效連接鉆桿和套管，提升整體施工效率；2)正循環(huán)進(jìn)氣排渣的氣路設(shè)計(jì)，將排渣氣流束縛在套管和防塵罩內(nèi)，減少環(huán)境污染；3)在動(dòng)力頭上設(shè)計(jì)有緩沖裝置，將潛孔錘振動(dòng)對(duì)機(jī)器的破壞性降低,確保機(jī)器長(zhǎng)壽命運(yùn)轉(zhuǎn)；4)所有油路、氣路操作集成在駕駛室內(nèi)，實(shí)現(xiàn)一人操作。本鉆機(jī)性能可靠、功能齊全、自動(dòng)化程度高,能實(shí)現(xiàn)潛孔錘鉆進(jìn)與套管全程同時(shí)跟進(jìn)，能方便高效地進(jìn)行鉆孔施工。旋挖潛孔錘成孔首先是將鉆頭及鉆桿裝入鋼護(hù)筒中，本工程根據(jù)地質(zhì)特點(diǎn)及成孔工藝，確定鋼護(hù)筒高度為12m。開(kāi)動(dòng)潛孔錘鉆進(jìn)，同時(shí)將鋼護(hù)筒帶入，利于潛孔錘排出氣壓將孔內(nèi)渣土吹出。先啟動(dòng)空氣壓縮機(jī)，當(dāng)氣壓達(dá)到12Mpa壓力時(shí)，潛孔錘形成隨旋轉(zhuǎn)振動(dòng)，開(kāi)動(dòng)鉆機(jī)內(nèi)外動(dòng)力頭進(jìn)行沖鉆。為防止偏孔，開(kāi)孔時(shí)要采取慢速?zèng)_擊；鋼護(hù)筒解決了防止樁孔坍孔、卡鉆或埋鉆的問(wèn)題。套管隨潛孔錘進(jìn)尺而跟進(jìn)穿透塊石回填層后關(guān)閉外動(dòng)力頭，跟管停止。（2）旋挖鉆機(jī)成孔旋挖鉆孔，淤泥質(zhì)黏土、粉質(zhì)粘土采用普通鉆具抓斗進(jìn)行旋挖作業(yè)；入巖后采用金剛石截齒鉆具進(jìn)行切割鉆進(jìn)，當(dāng)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)孔深后，金剛石截齒鉆具取下調(diào)換成可閉合式抓斗進(jìn)行碎石抓取，直至達(dá)到設(shè)計(jì)沉渣厚度后即可成孔報(bào)驗(yàn)完成鉆孔。鉆機(jī)就位后，鉆頭中心對(duì)準(zhǔn)樁位，定位誤差不大于20mm。鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)隨時(shí)檢查泥漿比和含砂率，不符合要求時(shí)，及時(shí)調(diào)制。經(jīng)常注意地層變化，在地層變化處進(jìn)行撈取渣樣，判明后計(jì)入記錄表中，并與地質(zhì)剖面圖核對(duì)。開(kāi)鉆時(shí)必須慢速鉆進(jìn)，待導(dǎo)向部位或鉆頭全部進(jìn)入地層后，方可加速鉆進(jìn)。鉆進(jìn)過(guò)程中，操作人員隨時(shí)觀察鉆桿是否垂直，并通過(guò)深度計(jì)數(shù)器控制鉆孔深度。中途不得停頓，因故停鉆時(shí)，鉆進(jìn)應(yīng)將鉆頭提離孔底5m以上。在鉆孔過(guò)程中，指定專人經(jīng)常對(duì)孔徑、孔深、垂直度等項(xiàng)進(jìn)行檢查，施工時(shí)做好鉆孔記錄。當(dāng)鉆至設(shè)計(jì)深度后，用測(cè)繩檢查泥漿和孔底沉淀厚度，并及時(shí)通知監(jiān)理工程師進(jìn)行樁孔檢查驗(yàn)證。清孔鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求并符合終孔條件后，應(yīng)進(jìn)行清孔。清孔的主要目的是清除孔底沉渣，而孔底沉渣則是影響灌注樁承載能力的主要因素之一。清孔則是利用泥漿在流動(dòng)時(shí)所具有的動(dòng)能沖擊樁孔底部的沉渣，使沉渣中的巖粒、砂粒等處于懸浮狀態(tài)，再利用泥漿膠體的粘結(jié)力使懸浮著的沉渣隨著泥漿的循環(huán)流動(dòng)被帶出樁孔，最終將樁孔內(nèi)的沉渣清干凈。旋挖灌注樁灌注前，由于從提鉆到導(dǎo)管安裝完畢過(guò)程很長(zhǎng)，對(duì)于鉆孔灌注樁來(lái)說(shuō)，必然會(huì)使第一次清孔后的沉渣增加，如果不采取措施，沉渣過(guò)多，容易引起灌注事故，直接影響樁基的承載力，危及結(jié)構(gòu)安全。因此，必須高度重視灌注前的二次清孔工作。第一次清孔方法終孔檢查后，應(yīng)迅速進(jìn)行第一次清孔，第一次清孔用鉆頭反復(fù)撈取松渣，直至松渣厚度符合規(guī)范要求為止。第二次清孔方法二次清孔在安裝鋼筋籠和下導(dǎo)管之后進(jìn)行，調(diào)整泥漿比重，以較小比重泥漿從導(dǎo)管壓入孔內(nèi)，置換孔中沉渣及大比重泥漿，使泥漿比重及沉渣厚度符合規(guī)范要求，經(jīng)監(jiān)理工程師同意后灌注水下混凝土。為保證混凝土的灌注質(zhì)量，沉渣厚度符合規(guī)范和設(shè)計(jì)規(guī)定，泥漿比重在1.05以內(nèi)。3.4鋼筋籠制作及安裝（1）鋼筋籠制作鋼筋籠在現(xiàn)場(chǎng)分節(jié)制作，主筋與加強(qiáng)筋全部焊接，螺旋筋與主筋采用隔點(diǎn)焊加固，鋼筋籠制作符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。制作好的鋼筋籠，即進(jìn)行逐節(jié)驗(yàn)收，合格后掛牌存放。（2）鋼筋籠孔內(nèi)安放鋼筋籠主筋在孔口焊接，單面焊10d，焊縫高度≥0.3d，焊縫寬度≥0.8d。兩段籠子應(yīng)保持順直，同截面接頭不得超過(guò)配筋的50%，間距錯(cuò)開(kāi)，不少于35d。鋼筋焊接完好后，應(yīng)緩慢下放入孔內(nèi)，嚴(yán)禁砸籠。3.5下導(dǎo)管（1）導(dǎo)管的選擇采用絲扣連接的導(dǎo)管，導(dǎo)管直徑根據(jù)樁徑確定，底管長(zhǎng)度為4m，中間每節(jié)長(zhǎng)度一般為3m。在導(dǎo)管使用前，必須對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行外觀檢查、對(duì)接檢查。外觀檢查：檢查導(dǎo)管有無(wú)變形、坑凹、彎曲，以及有無(wú)破損或裂縫等，并應(yīng)檢查其內(nèi)壁是否平滑，對(duì)于新導(dǎo)管應(yīng)檢查其內(nèi)壁是否光滑及有無(wú)焊渣，對(duì)于舊導(dǎo)管應(yīng)檢查其內(nèi)壁是否有混凝土粘附固結(jié)。對(duì)接檢查：導(dǎo)管接頭絲扣應(yīng)保持良好。連接后應(yīng)平直，同心度要好。經(jīng)以上檢驗(yàn)合格后方可投入使用，對(duì)于不合格導(dǎo)管嚴(yán)禁使用。導(dǎo)管長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)孔深進(jìn)行配備，滿足清孔及水下混凝土澆筑的需要，即清孔時(shí)能下至孔底；水下澆筑時(shí)，導(dǎo)管底端距孔底0.5m左右，混凝土應(yīng)能順利從導(dǎo)管內(nèi)灌至孔底。（2）導(dǎo)管下放導(dǎo)管在孔口連接處應(yīng)牢固，設(shè)置密封圈，吊放時(shí)，應(yīng)使位置居中，軸線順直，穩(wěn)定沉放，避免卡掛鋼筋籠和刮撞孔壁。3.6混凝土澆筑混凝土車攪拌運(yùn)輸：混凝土坍落度控制在18～22cm，用攪拌車混凝土直接到孔口倒入料斗內(nèi)。水下混凝土澆筑：澆筑前，計(jì)算出混凝土澆筑初灌量。施工中要保證澆筑初灌量。澆筑時(shí)導(dǎo)管埋深控制在2～6m，拆管前專人測(cè)量孔內(nèi)混凝土面，并做記錄，澆筑混凝土接近樁頂標(biāo)高時(shí)，應(yīng)控制最后一次澆筑量，確保樁頂標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求。試塊制作：在澆樁過(guò)程中，隨機(jī)抽取1～2盤混凝土做試塊，每支樁應(yīng)做一組試塊，制作好的試塊在12h后拆模，放置靜水中養(yǎng)護(hù)。試塊評(píng)定采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)法評(píng)定。3.7鋼護(hù)筒拔出當(dāng)樁基混凝土灌注完成，檢查無(wú)誤后，采用60tSCC型履帶起重機(jī)配合QZ60振動(dòng)打樁錘進(jìn)行鋼護(hù)筒拔出。先開(kāi)啟振動(dòng)錘振動(dòng)1分鐘后再起吊拔管，起拔速度控制在每分鐘≦1米,自澆注完成后,振動(dòng)拔管時(shí)間控制在30分鐘左右完成，最長(zhǎng)不得超過(guò)60分鐘。結(jié)束語(yǔ)采用氣動(dòng)潛孔錘+旋挖鉆機(jī)成孔灌注樁施工工藝，在塊石回填層、淤泥層及中風(fēng)化巖層等復(fù)雜地質(zhì)條件下，可輕松施工,快速鉆孔成樁；且有外護(hù)筒保護(hù),孔徑、孔壁形狀質(zhì)量好、垂直精度高,施工速度快。氣動(dòng)潛孔錘灌注樁施工工藝中采用的回轉(zhuǎn)鉆機(jī)克服了