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長螺旋鉆孔壓灌樁施工工法
2018-06-26 08:46  

長螺旋鉆孔壓灌樁施工工法

長螺旋鉆孔壓灌樁是使用長螺旋鉆機成孔,成孔后自空心鉆桿向孔內泵壓樁料(混凝土或CFG樁混合料),邊壓入樁料邊提鉆直至成樁的一種施工工藝。長螺旋鉆機壓灌成樁工藝由于施工噪聲低、設備行走靈活、成樁速度快,對地層適應性強而被廣泛應用,能避免軟土、砂土地區成樁縮徑、斷樁的施工質量問題,解決了泥漿污染問題,降低了造價,并可成功用于地下水位以下地層的成樁。

1.工法特點

1.1適應性強:該樁型適用于粘性土,粉土,填土等各種土質,能在有縮徑的軟土、流沙層、沙卵石層、有地下水等復雜地質條件下成樁。

1.2施工無噪聲、無振動、無排污,沒有大量泥漿制配和處理帶來的環境污染。

1.3鉆孔后不需要清理孔底虛土,混凝土(或CFG樁混合料)從鉆頭尖泵出決定了這種樁無樁底沉渣,從而提高樁底土的極限端阻。

1.4樁身質量好:由于長螺旋鉆孔壓灌混凝土(或CFG樁混合料)是在連續壓力泵送下,樁身完整性好,樁身混凝土與嵌固土層結合緊密,沒有斷樁、縮頸孔底沉渣等普通泥漿護壁鉆孔樁的質量通病。

1.5單樁承載力高:長螺旋鉆孔壓灌樁采用高壓壓入樁料,對樁孔周圍的土有滲透、擠密作用,提高了樁周土的側摩阻力,使樁基具有較強的承載力、抗拔力、抗水平力,變形小,穩定性好。

1.6施工速度快,比普通打預制樁工期縮短12倍,費用降低10%15%。

1.7單位承載力造價低:長螺旋鉆孔壓灌樁采用泵壓混凝土(或CFG樁混合料)成樁,不加鋼筋,摻入粉煤灰以及充分發揮樁間土的承載能力,因而地基承載力高、工程造價低。

2.適用范圍

長螺旋鉆孔壓灌樁適用于粘性土、粉土、砂土、人工填土的地基處理,對噪聲或泥漿污染要求嚴格的場地,使用范圍從多層住宅發展到高層和大型工業建筑。

3.工藝原理

長螺旋鉆孔壓灌樁復合地基由高強度樁、樁間土、褥墊層一起形成復合地基。鉆孔時把樁周圍的土擠密,承受荷重時樁、褥墊層、樁間土共同受力,從而改善場地土的承載力(可提高到4倍左右,承載力可達300600kPa),提高地基承載力和基礎的剛度。

在外載作用下,大部分荷載由樁承受,樁周摩阻力得到充分發揮,端阻力隨著荷載作用的時間及樁側阻力發揮和程度而逐漸增高。同時,樁頂褥墊層則發揮調節作用,使樁間土與樁身進入共同工作狀態,形成復合地基。復合地基承載力的大小取決于樁徑、樁長、樁距、持力層土質及褥墊層厚度等因素。

4.工藝流程及操作要點

4.1長螺旋鉆孔壓灌樁工藝流程:

施工準備→施工設備安裝及調試→試成柱→定位放線→鉆機就位、成孔→制備樁料→壓灌成樁→轉移鉆機→現場試驗→質量檢驗。

4.2操作要點:

4.2.1施工準備:

施工前機械設備、材料進場;有關施工人員到崗;由技術人員、安全員組織進行技術與安全交底,使施工作業人員明確設計與施工要求,增強安全生產意識;并由技術人員安排專人負責記錄與質檢工作。

4.2.2施工設備安裝及調試:

長螺旋鉆孔泵壓混凝土樁機進場后,應及時進行安裝及調試,確保成孔鉆機行走平穩,運轉正常。在鉆機支架立柱上根據深度要求標注控制尺寸標記。

4.2.3試成柱:

施工人員要明確長螺旋鉆孔泵壓混凝土樁的樁徑、有效樁長、樁體強度、樁頂標高等設計控制參數,并按確定的參數試成柱。

4.2.4定位放線:

以甲方提供的軸線為基準,由工程技術人員從軸線控制點引放樁位點,經監理工程師驗線合格后,方能施工。

4.2.5鉆機就位、成孔:

鉆機就位后應調整平穩,施工作業人員應從鉆機正面與側面兩個相互垂直方向,采用吊錐線或利用鉆機平臺用水平尺進行垂直檢查,及時調整鉆機位置,保證鉆具垂直,并將鉆頭錐尖對準樁位中心。同時檢查鉆頭兩側閥門,應開閉自如,成孔階段應保證鉆頭兩側閥門密閉。啟動鉆機,旋轉鉆具進行成孔施工。鉆孔開始時,關閉鉆頭閥門,向下移動鉆桿至鉆頭觸地時,啟動馬達鉆進。先慢后快,同時檢查鉆孔的偏差并及時糾正。在成孔過程中發現鉆桿搖晃或難鉆時,應放慢進尺,防止樁孔偏斜、位移和鉆具損壞。根據鉆機塔身上的進尺標記,成孔達到設計標高時,停止鉆進。

成孔作業人員應隨時檢查鉆具成孔時的垂直度,發現偏斜及時進行調整,以保證鉆孔的垂直度。成孔深度應滿足設計要求,可在鉆機立柱上劃尺寸標記或其他方法進行施工深度控制。對成孔時鉆出土及時清理,以保證場地道路通暢、平整。

4.2.6制備樁料:

長螺旋鉆孔壓灌樁的施工配合比應以實驗室試驗報告提供的材料配合比為標準,長螺旋鉆孔壓灌混凝土(或CFG樁混合料)采用現場攪拌或商品混凝土(或CFG樁混合料)。作業班組應作好施工記錄。

4.2.7壓灌成樁:

當鉆機鉆孔達到要求深度后,停止鉆進,同時啟動混凝土輸送泵向鉆具內輸送樁料,待樁料輸送到鉆具底端將鉆具慢慢上提0.10.3m,以觀察混凝土輸送泵壓力有無變化,以判斷鉆頭兩側閥門已經打開,輸送樁料順暢后,方可開始壓灌成樁工作,嚴禁先提管后泵料。提升速度要與泵送速度相適應,確保中心管內有0.1m3以上的混凝土,成樁時的撥管速度控制在2-3/分鐘。壓灌成樁時。邊泵送樁料邊提撥鉆具。壓灌成樁過程中提鉆與輸送樁料應自始至終密切配合,鉆具底端出料口不得高于孔內樁料的液面。成樁過程中應連續進行,壓灌成樁必須一次連續灌注完成?,F場拌制混凝土時,中間可停止提鉆等待攪拌機拌制混凝土,但等待時間應遠小于混凝土的初凝時間。若因意外情況出現等待時間大于初凝時間,則應重新鉆孔成樁。壓灌成樁樁頂標高應高于設計樁頂標高0.5-0.8m。

施工時設置專人監測成孔、成樁質量,并逐根做好成樁施工記錄,班組長、項目技術負責人應對每班記錄的《混凝土(混合料)工程施工記錄表》、《鉆孔壓灌樁施工記錄表》進行檢驗核實無誤后簽字。施工成孔時發現地層與勘察資料不符時,應查明情況,會同設計單位采取有效處理措施。

4.2.8轉移鉆機:

一根樁施工完成后,轉移鉆機到下一樁位。樁機移機至下一樁位施工時,應根據軸線或周圍樁的位置對需施工的樁位進行復核,保證樁位正確。

4.2.9現場試驗:

對于每車混凝土(或CFG樁混合料),試驗人員都要進行塌落度的監測,合格后方可進行混凝土(或CFG樁混合料)的投料,在成樁過程中抽樣作試塊,每臺機械一天應做一組試塊,在試塊上標明制作日期,并進行標準養護,測定其28天抗壓強度。

4.2.10質量檢驗

施工結束后,應對樁頂標高、樁位、樁體質量、地基承載力以及褥墊層的質量做檢查,復合地基檢驗應在樁體強度符合試驗荷載條件時進行,一般宜在施工結束后2-4周后進行,復合地基承載力宜用單樁或多樁復合地基載荷試驗確定,對高層建筑或重要建筑,可抽取總樁數的10%進行低應變動力檢測,檢驗樁身結構完整性。

褥墊層一般由級配碎石與素混凝土組成,鋪設范圍應超出基礎邊緣100mm,虛鋪厚度按正壓系數計算確定,宜取100300mm。

褥墊層鋪設宜采用靜力壓實法,當基礎底面下樁間土的含水量較小時,也可采用動力夯實法。

5.主要設備與材料

5.1主要設備

施工機械主要為長螺旋鉆孔機和混凝土輸送泵。

5.1.1長螺旋鉆孔機

鉆孔機采用液壓步履、履帶式和滾管式行走,目前,普遍采用的是步履式和履帶式。鉆具采用長螺旋鉆具,其常規直徑為Φ400 ,Φ600 ,Φ800 三種,它與普通鉆具相比有以下不同點:

1)該鉆具有中心管內灌注混凝土的功能,且其頂部設有泄氣閥,中心管直徑大于125 mm。因為一般混凝土輸送軟管內徑為125 mm ,為了使輸送到鉆頂中心管中的混凝土能自由下落,并沖開底部的活瓣,同時,保證自落后的混凝土將中心管內的空氣排到頂部泄出,因此中心管直徑需大于125 mm ,一般為156 mm。

2)中心管的底部(即鉆頭處) 有混凝土出口,出口處有兩片可開閉的活瓣。鉆具開始鉆削土體之前,應將活瓣閉合,以防止土、砂或水進入中心管內,泵輸送混凝土時將活瓣打開。

3)動力部分為雙電機。采用雙電機主要是為了預留輸送混凝土的中心管,雙電機功率一般分為2 ×37kW ,2 ×45kW ,2 ×55kW,2 ×75kW幾種。電機功率的大小決定了鉆具的成孔深度,2 ×37kW鉆機成孔深度為18m ,2 ×75kW 鉆機成孔深度可達30m。

5.1.2輸送泵及輸送管

與長螺旋鉆具中心管相匹配, 現場采用混凝土輸送泵和Φ125 輸送管。Φ125 輸送軟管與長螺旋鉆具中心管相連,既可方便鉆機移動,又可保持攪拌后臺位置的相對穩定,無需多次移位,即可滿足一個工程的需要,混凝土的攪拌可根據工程的實際情況選用以下兩種形式:一是現場攪拌;二是用商品混凝土。兩者均通過混凝土泵料斗輸送到鉆機中心管提鉆成樁,完成混凝土的灌注施工工作。

5.2材料

水泥:宜用42.5號普通硅酸鹽水泥;

砂:中砂或粗砂,含泥量不大于5%;

石子:石子卵石或碎石,粗徑530mm,含泥量不大于2%;

粉煤灰:Ⅱ級以上;

外加劑、摻和料:根據施工需要通過試驗確定。

6.質量控制

6.1質量標準

施工質量驗收應符合《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范》(GB502022002)、《建筑地基處理技術規范》(GB500072002)、《建筑樁基技術規范》(JGJ9494)、《建筑樁基檢測技術規程》(JGJ1062002)、《長螺旋鉆機泵壓混凝土樁復合地基技術規程》(DB13J312001)。

長螺旋鉆機泵壓混凝土樁的成樁質量檢查主要包括成孔、樁料及灌注三個工序過程的質量檢查。

6.1.1成孔施工的允許偏差應滿足表6.1.1要求。

6.1.1 成孔施工的允許偏差

成孔方法

樁徑偏差(mm

垂直度允許偏差(%)

樁位允許偏差(mm

條形復合地基沿垂直軸線方向和群樁復合地基中的邊樁

條形復合地基沿軸線方向和群樁復合地基中的間樁

長螺旋鉆機

-20

1

70

150

6.1.2成孔的控制深度應符合表6.1.2要求。

6.1.2 成孔的控制深度

磨擦型樁

不小于設計樁長

端承磨擦樁

保證設計樁長及樁端進入設計持力層的深度

端承型樁

保證樁端進入設計持力層的深度

6.1.3褥墊層鋪設厚度應均勻,厚度允許偏差±10mm。

6.1.4混凝土質量檢測

嚴格按配合比進行攪拌,對攪拌出的混凝土要經常檢查坍落度,發現異常及時調整。每臺班應留一組混凝土試塊,標準養護28d,測定抗壓強度,留作檔案資料。

6.1.5復合地基檢測

從成樁到開始試驗的間歇時間:在樁身強度達到設計要求的前提下,對于砂類土,不應少于10天;對于粉土和粘性土,不應少于15天。

復合地基承載力可用復合地基靜載試驗確定,也可用單樁豎向靜載荷試驗確定單樁豎向承載力標準值后經計算確定。

6.2質量控制

樁料質量檢驗應根據工程施工配合比要求進行,樁料要嚴格檢查坍落度。

施工中應檢查樁身混合料的配合比、坍落度和提升鉆桿速度、成孔深度、混合料灌入量等。提升鉆桿的速度必須與泵入混合料的速度相匹配,而且不同土層中提拔的速度不一樣。砂性土、砂質粘土、粘土中提拔的速度為2-3m/min,在淤泥質土中應當放慢提升速度。

褥墊層鋪設宜采用靜力壓實法,當基礎底面下樁間土的含水量較小時,也可采用動力夯實法。

施工中應保證排氣閥正常工作,要求每班經常檢查排氣閥。

7.勞動組織及安全

7.1勞動組織

7.1.1對成樁作業人員進行崗前培訓,做好施工作業技術、安全交底,鉆機操作崗必須持證上崗。

7.1.2勞動力計劃見表7.1.2

7.1.2 勞動力需用計劃

序號

工種

人數

備注

1

鉆機操作

2

本表所列人員為一臺長螺旋鉆機配備人數。

2

鉆機前車

1

3

鉆機后車

1

4

鉆機記錄

1

5

指揮

1

6

壯工

6

7.2應注意的安全事項及安全措施

除嚴格遵守國家的各種安全法規、技術規程外,還應該注意以下事項:

7.2.1鉆機、混凝土泵等必須由專職操作手按規程操作,設備定期檢查維修,鋼絲繩、輪滑、機械等傳動部件應經常檢查、維修、保養,使其運轉正常,安全裝置必須齊全、靈敏、可靠。

7.2.2設備操作人員嚴格執行操作規程。

7.2.3鉆機在遇有六級以上大風、大雨時停止作業。

7.2.4施工用電實行三相五線制,一機、一閘、一漏、一箱,嚴禁有拖地線。

8.環保措施

嚴格遵守當地的環境保護條例,施工過程中,盡量減低噪音,不干擾周邊居民的正常生活。白天<70dB,夜間<55dB。

泥漿回收處理,杜絕污染。施工中產生的垃圾要隨時清除,運到指定地點,集中處理。

夜間施工應采用定向燈具照明,防止光污染。

嚴格控制施工過程中進出車輛、車輪,不造成車輛行駛道路上的污染,及時清洗。

9.效益分析

9.1技術效益

可處理各類疑難地基,解決了其它技術在地基處理工程中,承載力低、縮徑、斷樁、虛樁難題。

9.2經濟效益

由于單樁承載力提高,樁的數量可以減少,這樣可以縮小樁連梁及承臺尺寸,減少基礎鋼筋混凝土量。由于混凝土樁、CFG樁復合地基不配筋,樁體利用工業廢料粉煤灰作為摻合料,大大降低了工程造價,無泥漿污染,成樁速度快,帶來巨大的工期效益,與靜壓預制樁及其它樁型相比,可節約投資造價約1/32/3。

9.3環保、社會效益

長螺旋鉆機泵壓灌注樁復合地基應用活性礦物摻合料粉煤灰,不僅可改善混凝土的微觀結構,提高粗骨料與砂漿之間的界面強度,改善了混凝土和易性。粉煤灰的應用,節省了水泥,利用了工業廢料,減少了環境污染,而且長螺旋鉆機泵壓灌注樁施工時無震動、噪音低,地基處理速度快,多臺設備可以一起施工,加快了地基處理速度,環保、社會效益明顯。

10.工程實例

×××車間工程,軸線長168.10m,軸線寬54m。其天然地基承載力不能滿足設計要求,采用CFG樁進行地基處理,要求地基承載力特征值fspk250KPa。共布樁1879根,樁徑400mm,面積轉換率為6.0%,采用C15混凝土,碎石褥墊層厚度200mm,碎石粒徑≤20mm,褥墊層寬出素混凝土墊層200mm,碎石褥墊層的夯填度λ≤0.90。本工程經試驗檢測地基承載力特征值320 KPa,滿足設計要求。提前工期10天,節約資金10萬元,實踐證明此工法“安全可靠,經濟合理,技術可行,方便施工

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