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【關(guān)鍵詞】旋挖鉆機(jī) 鉆孔灌注樁施工 工藝 問(wèn)題方案
一、旋挖鉆機(jī)施工工藝
1、鉆孔
旋挖鉆機(jī)就位埋設(shè)護(hù)筒鉆頭輕著地后旋轉(zhuǎn)開(kāi)鉆當(dāng)鉆頭內(nèi)裝滿土砂料時(shí)提升出孔外旋挖鉆機(jī)旋回,倒出鉆頭內(nèi)的土砂料關(guān)上鉆頭活門(mén), 旋挖鉆機(jī)旋回到原位, 鎖上鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)體放下鉆頭鉆孔完成
2、成樁
清孔并測(cè)定深度各指標(biāo)合格滿足設(shè)計(jì)要求放入鋼筋籠和導(dǎo)管進(jìn)行混凝土灌注拔出護(hù)筒并清理樁頭沉淤、回填成樁
二、旋挖鉆機(jī)、沖擊鉆、回旋鉆成孔優(yōu)缺點(diǎn)比較
經(jīng)過(guò)筆者長(zhǎng)期的現(xiàn)場(chǎng)施工管理與組織,結(jié)合所在項(xiàng)目工程施工實(shí)際情況,就鉆孔樁施工做如下總結(jié):
結(jié)果表明,旋挖鉆機(jī)在橋梁工程施工中具有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì),值得大面積推廣使用。
三、旋挖鉆機(jī)施工過(guò)程中的常見(jiàn)問(wèn)題及處理方案
問(wèn)題:塌孔
由于旋挖鉆機(jī)成孔速度快,一般設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)在50米左右的樁,3小時(shí)內(nèi)可成孔,正是由于成孔快,且成孔原理和沖擊鉆不同,沖擊鉆采用沖擊壓力,沖擊成孔,使孔壁向外擠壓,孔壁穩(wěn)定;旋挖鉆機(jī)成孔,采用鉆頭不斷向下抓取孔內(nèi)泥、砂成孔,孔壁不能很好固結(jié),所以極易坍塌,若泥漿護(hù)壁未做好,很容易發(fā)生塌孔。
處理:
1、鉆孔前,應(yīng)做好充分的準(zhǔn)備工作,調(diào)制好泥漿是關(guān)鍵。結(jié)合大量工程施工實(shí)際情況總結(jié),泥漿調(diào)制可采用優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土造漿。為提高泥漿黏度和膠體率,可在泥漿中摻入NaOH、Na2CO3、纖維素等輔助材料,摻量應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)確定。為實(shí)現(xiàn)樁基施工又好又快進(jìn)行,根據(jù)樁基施工工程量大小,可在試驗(yàn)室進(jìn)行泥漿配合比設(shè)計(jì),根據(jù)設(shè)計(jì)及規(guī)范要求,泥漿性能指標(biāo)宜滿足:
1) 泥漿比重:入孔泥漿比重可為1.05―1.15,砂黏土不宜大于1.3,大漂石、卵石層不宜大于1.4,巖石不宜大于1.2。
2) 黏度:入孔泥漿黏度,一般地層為16―22s,松散易塌地層為19―28s。
3) 含砂率:新制泥漿≤4%。
4) 膠體率:≥95%。
5) PH值:應(yīng)大于6.5。
2、泥漿池設(shè)置不可忽視。由于各工地地質(zhì)情況不同,有的泥漿池,造漿之后,泥漿不易滲透流失;有的沙礫土質(zhì)地帶,造漿之后,泥漿很容易滲透流失,造成巨大浪費(fèi),同時(shí)影響環(huán)水保施工。所以根據(jù)實(shí)際情況,必須進(jìn)行泥漿池池底、池壁的防護(hù),確保泥漿不滲透,不流失,提高泥漿利用率。
問(wèn)題:孔底沉渣太厚
處理:
1、掏渣法。鉆孔過(guò)程中,當(dāng)鉆進(jìn)至孔底約1米左右,停止鉆進(jìn),等待約20分鐘,第二次量測(cè)孔深,基本確定沉渣量大?。淮變?nèi)沉渣回落后,再進(jìn)行二次鉆孔,鉆至設(shè)計(jì)孔深位置,等待約10分鐘,再次量測(cè)孔深,進(jìn)一步確定沉渣量大小,便于正確指導(dǎo)鋼筋籠和導(dǎo)管安裝。
2、成孔后,及時(shí)清孔,置換出孔內(nèi)沉渣,清孔合格指標(biāo)宜滿足:孔內(nèi)排出泥漿手摸無(wú)2―3mm顆粒,泥漿比重≤1.1,含砂率<2%。
3、清孔合格后抓緊安裝鋼筋籠和導(dǎo)管,及時(shí)澆筑水下混凝土。
問(wèn)題:下完鋼筋籠及導(dǎo)管后,沉渣回落,清不上來(lái)
由于在安裝鋼筋籠及導(dǎo)管時(shí),耗費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng),該期間內(nèi),不能進(jìn)行清孔等作業(yè),導(dǎo)致孔底沉渣回落。
處理:
1、強(qiáng)化施工組織,盡量縮短成孔到灌樁間隔時(shí)間。鉆孔施工前,及時(shí)備好鋼筋籠,及時(shí)與拌和站預(yù)約混凝土,同時(shí)加強(qiáng)工人業(yè)務(wù)水平培訓(xùn),以確保成孔驗(yàn)孔合格,立即下籠,立即安裝導(dǎo)管,立即灌樁,以縮短成孔到灌樁間隔時(shí)間,減少沉渣。
2、若回落沉渣較厚,嚴(yán)重影響設(shè)計(jì)孔深及樁長(zhǎng),宜將鋼筋籠和導(dǎo)管拔起,用旋挖鉆機(jī)重新掏渣成孔。檢查合格后,進(jìn)行下道工序施工。
3、若回落沉渣較厚,且無(wú)法拔起鋼筋籠,可采用空壓機(jī)向孔內(nèi)送風(fēng)的方法進(jìn)行灌筑施工。將PVC管深入孔底,插入沉渣中,然后用空壓機(jī)向孔內(nèi)送風(fēng),使孔底沉渣不斷翻滾,多點(diǎn)測(cè)孔深,滿足設(shè)計(jì)要求后,立刻進(jìn)行灌樁,此時(shí)繼續(xù)送風(fēng),確保封底成功。
問(wèn)題:靠近河床,淺地表處遇流沙
處理:
1、結(jié)合地質(zhì)資料及施工現(xiàn)場(chǎng),掌握該地段地質(zhì)實(shí)際情況,查看該墩臺(tái)各樁基上部是否均存在流沙,若均有流沙,可采用筑島圍堰法施工,在該墩臺(tái)位基礎(chǔ)上,挖至流沙面,重新填筑黏土料并壓實(shí),筑島面積按鉆孔方法、設(shè)備面積等決定。
2、若局部樁基出現(xiàn)該情況,宜采用加深護(hù)筒的方法,將護(hù)筒埋置到河床下,較堅(jiān)硬密實(shí)的土層中,以封住頂部流沙,可用錘擊、加壓、振動(dòng)等方法下沉護(hù)筒。護(hù)筒埋置深度以在鉆孔過(guò)程中,不再出現(xiàn)流沙現(xiàn)象影響成孔而確定。
【關(guān)鍵詞】旋挖樁,特點(diǎn),施工,應(yīng)用
【 abstract 】 this paper analyzes spin the characteristics of the construction of pile digging, researches spin dig pile construction process and construction technology, expounds the digging pile construction of spin the attention, this paper introduces the engineering application, will in the future the construction technology of application and development provide valuable experience.
【 key words 】 spin digging pile, the characteristics, construction and application
中圖分類(lèi)號(hào):U443.15+4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):
1.前言
旋挖鉆孔灌注樁是灌注樁的一種,是近年來(lái)才得到了較大應(yīng)用和推廣的一種樁型,它與其他灌注樁的不同主要為成孔方式不同。由于旋挖樁機(jī)成孔方式、施工速度、適用范圍和環(huán)保等方面均具有一定的優(yōu)勢(shì),近年來(lái)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,青藏鐵路、奧運(yùn)場(chǎng)館、城市地鐵和城際高鐵、亞運(yùn)場(chǎng)館等大型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)紛紛上馬,這些工程基礎(chǔ)施工具有質(zhì)量要求高、工期短、強(qiáng)化以人為本和環(huán)保等特點(diǎn)和理念,與旋挖樁的特點(diǎn)非常契合,因此旋挖樁得到了廣泛的應(yīng)用,國(guó)內(nèi)也掀起了“旋挖樁熱潮”。而在廣州地區(qū)應(yīng)用旋挖樁施工工藝較遲,近幾年才開(kāi)始有大規(guī)模的應(yīng)用,但發(fā)展速度十分快。
2.旋挖樁工作原理及施工特點(diǎn)
旋挖樁成孔工作原理:首先是通過(guò)鉆機(jī)自有的行走功能和桅桿變幅機(jī)構(gòu)使鉆具迅速達(dá)到樁位,利用桅桿導(dǎo)向下放鉆桿將底部帶有活門(mén)的筒式鉆頭置放到孔位,鉆機(jī)動(dòng)力頭裝置為鉆桿提供扭矩,加壓裝置通過(guò)加壓動(dòng)力頭的方式將加壓力傳遞給鉆桿、鉆頭,鉆頭回旋破碎巖土,并直接將其裝入鉆頭內(nèi),然后再由鉆機(jī)提升裝置和伸縮式鉆桿將鉆頭提出孔外卸土,這樣循環(huán)往復(fù),不斷取土、卸土,直至鉆到設(shè)計(jì)孔深。
旋挖樁施工具備以下幾個(gè)特點(diǎn)
1)施工速度快。由于旋挖鉆機(jī)施工靠底部螺旋鉆頭、筒式鉆頭、旋挖鉆斗回轉(zhuǎn)破碎巖土,并直接將其裝入鉆斗內(nèi)提升至地面,無(wú)需沖鉆孔灌注樁工藝中將巖土攪碎靠泥漿返出孔外,據(jù)有關(guān)資料顯示,旋挖樁平均速度可達(dá)0.5m/min,速度最快可達(dá)到1m/min。在適合的地層,旋挖樁施工效率可比沖鉆孔樁機(jī)提高5-6倍。
2)移機(jī)方便。旋挖鉆機(jī)靠履帶自行行走,只要場(chǎng)地承載力滿足期要求,無(wú)需其他機(jī)械配合。
3)對(duì)環(huán)境影響小,有利于環(huán)保。旋挖鉆機(jī)采用動(dòng)力頭形式,其工作原理是用短螺旋鉆頭或旋挖斗,利用強(qiáng)大的扭矩直接將土或砂礫等鉆渣旋轉(zhuǎn)挖掘,然后快速提出孔外,在不需要泥漿支護(hù)的情況下就可以實(shí)現(xiàn)干法施工,即使在特殊地層需要泥漿護(hù)壁的情況下,泥漿也只起支護(hù)作用,鉆削中的泥漿含量相當(dāng)?shù)?,這使污染源大大減少,改善了施工環(huán)境,成孔效率大大提高。
4)適應(yīng)性廣泛。旋挖鉆機(jī)可配備多種鉆頭,配以相應(yīng)的技術(shù)控制,可以適應(yīng)各種地層,在同一個(gè)樁的施工過(guò)程可以全部由旋挖鉆機(jī)完成,無(wú)需采用其他機(jī)械配合成孔。
5)施工精度高。旋挖鉆機(jī)配備機(jī)身電腦,可精確控制樁深度、垂直度、鉆壓等參數(shù)。
6)施工機(jī)械化程度高。相比較沖鉆孔等灌注樁,施工過(guò)程中無(wú)需人工進(jìn)行鉆桿的拆除和組裝,無(wú)需進(jìn)行泥漿清渣處理等,節(jié)約人力資源。
7)自有動(dòng)力,無(wú)需電源。目前市場(chǎng)上使用的旋挖鉆機(jī)一般采用柴油作為動(dòng)力能源,無(wú)需配備施工用電。這在工程基坑支護(hù)及工程樁施工階段,場(chǎng)地沒(méi)有施工用電的情況下,尤其適用。
8)單樁承載力較高。由于旋挖鉆機(jī)的特殊成孔工藝,其鉆頭的多次上下往復(fù),使孔壁粗糙、同鉆孔樁相比孔壁幾乎沒(méi)有泥漿的“涂抹”作用。同條件下,旋挖樁比鉆沖孔灌注樁的承載力顯著提高。
3.旋挖樁施工流程及施工工藝
旋挖樁施工工序流程圖見(jiàn)圖1:
3.1 護(hù)筒埋設(shè)
護(hù)筒一般采用8~10mm厚的鋼板制作,高度1.50m左右,護(hù)筒的內(nèi)徑較設(shè)計(jì)樁徑大300mm,分批埋設(shè)。旋挖鉆機(jī)移位機(jī)對(duì)位用擴(kuò)孔器擴(kuò)孔至適當(dāng)深度,然后將護(hù)筒垂直壓入孔內(nèi),護(hù)筒周邊用粘性土回填壓實(shí),護(hù)筒中心與樁中心偏差不得大于50mm。
3.2 泥漿制備
對(duì)粘結(jié)性好的巖土層,可采用干式或清水鉆進(jìn)工藝,無(wú)需泥漿護(hù)壁。而對(duì)于松散易坍塌地層或有地下水分布、孔壁不穩(wěn)定的土層,則須采用靜態(tài)泥漿鉆進(jìn)工藝,向孔內(nèi)注入護(hù)壁泥漿。在不同地基條件下采用的泥漿系統(tǒng)及黏度見(jiàn)表1:
表1不同地基條件的泥漿系統(tǒng)及泥漿黏度
地基條件 泥漿系統(tǒng) 對(duì)策 泥漿黏度(S)
爛泥地基 增大泥漿密度 高濃度膨脹土漿 100以上
黏土層粉土層 低濃度泥漿 膨潤(rùn)濃度4%~6% 20~33
細(xì)砂-粗砂層 脫水量中等 7%~9% 32~38
砂礫層 濃度高CMC
降脫水量 8%~10% 50~80
3.4 鉆進(jìn)成孔
鉆機(jī)就位后,調(diào)整鉆桿垂直度,注入調(diào)制好的泥漿,然后進(jìn)行鉆孔。在鉆進(jìn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)因地基造成傾斜,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整以保樁的垂直度偏差達(dá)到設(shè)計(jì)要求。當(dāng)鉆頭下降到預(yù)定深度后,旋轉(zhuǎn)鉆斗并施加壓力,將土擠入鉆斗內(nèi),儀表自動(dòng)顯示筒滿時(shí),鉆斗底部關(guān)閉,提升鉆斗將土卸于堆放地點(diǎn)。鉆機(jī)施工過(guò)程中保證泥漿面始終不得低于護(hù)筒底部,保證孔壁穩(wěn)定性。通過(guò)鉆斗的旋轉(zhuǎn)、削土、提升、卸土和泥漿撐護(hù)孔壁,反復(fù)循環(huán)直至成孔。成孔時(shí),凈孔距小于3米的鉆孔應(yīng)隔孔施工,防止影響已經(jīng)完成的樁質(zhì)量。
旋挖鉆機(jī)鉆機(jī)過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制鉆進(jìn)速度,避免鉆進(jìn)尺度較大,造成埋鉆事故。若鉆機(jī)升降鉆斗時(shí)速度過(guò)快,鉆斗外壁和孔壁之間的泥漿沖刷孔壁,再加上鉆斗下部產(chǎn)生較大負(fù)壓作用,將會(huì)造成孔壁頸縮、坍塌現(xiàn)象。所以鉆斗提升時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制其速度,鉆斗升降速度保持在0.75-0.80m/s。當(dāng)鉆斗鉆入粉砂層或亞砂土層時(shí),其升降速度應(yīng)更加緩慢。
3.5 清孔
采用正循孔清孔和泵吸反循環(huán)清孔。置放鋼筋籠后,以灌漿導(dǎo)管為循環(huán)管道進(jìn)行第二次清渣,可采用正循環(huán)方式清渣,遇清渣困難時(shí)則采用泵吸反循環(huán)方式清渣,直至泥漿指標(biāo)符合下述要求:密度為1.10~1.20,粘度為17~22s,含砂率小于6%,膠體化率大于95%;沉渣厚度小于50mm時(shí)才能開(kāi)始灌注砼。
3.6 吊放鋼筋籠、澆筑水下混凝土
鋼筋籠須使用汽車(chē)吊吊放。旋挖樁水下混凝土澆筑與一般灌注樁水下混凝土澆筑工藝類(lèi)同。
4.旋挖樁施工有關(guān)注意事項(xiàng)
關(guān)鍵詞:旋挖鉆機(jī)、干作業(yè)、泥漿護(hù)壁、樁側(cè)摩擦阻力
中圖分類(lèi)號(hào):U443文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
一、旋挖鉆機(jī)鉆孔灌注樁施工的典型工程列舉:
某工程地基基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁,根據(jù)地質(zhì)勘查報(bào)告所示,土層分布自上而下依次是素填土粉質(zhì)粘土粘土粉質(zhì)粘土交粉土層強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖層中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖,設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)38m,樁徑有1.2m,樁端進(jìn)入持力層(中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖)不小于2m,均樁底后注漿處理。
在工程樁施工前,依據(jù)規(guī)范和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行試成孔,核對(duì)地質(zhì)資料,驗(yàn)證所選設(shè)備、機(jī)具、施工工藝及技術(shù)要求,對(duì)試樁過(guò)程分析、研究,結(jié)論:成孔坍塌,干作業(yè)成孔工藝失敗。后調(diào)整施工工藝,將干作業(yè)旋挖鉆孔灌注樁調(diào)整為泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁。實(shí)踐證明:采用旋挖鉆機(jī)對(duì)泥漿護(hù)壁鉆孔樁進(jìn)行試成孔,單樁成孔時(shí)間10小時(shí)以上,施工效率低且孔上部容易發(fā)現(xiàn)塌孔和縮孔情況,再次根據(jù)地勘報(bào)告和現(xiàn)場(chǎng)取土分析土質(zhì)成分,為提高成孔作業(yè)效率和成孔質(zhì)量,研究決定試將粘土土質(zhì)調(diào)整為干成孔施工工藝,下部土層泥漿護(hù)壁成孔施工方案,再次試樁驗(yàn)證該方案可行性且有效提高了成孔效率,即40m單樁成孔5小時(shí)內(nèi)完成,且成孔質(zhì)量較好。
二、簡(jiǎn)述調(diào)整施工工藝后,旋挖鉆機(jī)鉆孔灌注樁施工工藝:
粘土層約18米深,采用旋挖鉆機(jī)干作業(yè)鉆孔,下部采用旋挖鉆機(jī)泥漿護(hù)壁鉆孔,成樁工藝:定位放線埋設(shè)護(hù)筒干作業(yè)鉆進(jìn)18米灌注泥漿泥漿護(hù)壁成孔一次清孔鋼筋籠吊放后注漿管安放混凝土導(dǎo)管安放二次清孔混凝土灌注,成樁后6~7小時(shí)內(nèi),采用清水對(duì)注漿裝置開(kāi)塞,依據(jù)設(shè)計(jì)要求壓通注漿管路,成樁48小時(shí)后進(jìn)行后注漿施工。
三、為保證成孔質(zhì)量,旋挖鉆機(jī)鉆孔灌注樁施工難點(diǎn)分析:
1、針對(duì)粉質(zhì)粘土交粉土及砂質(zhì)泥巖泥漿的制備:
旋挖鉆機(jī)鉆孔自行造漿能力差,確保具有浮懸鉆渣、冷卻鉆頭、鉆具,并在孔壁形成泥皮,隔斷孔內(nèi)外滲流,防止塌孔作用,宜另制備泥漿,若泥漿太稀,排渣能力小、形成護(hù)壁效果差,導(dǎo)致孔壁穩(wěn)定性差,容易造成塌孔或縮孔;泥漿太稠會(huì)大大降低鉆頭鉆進(jìn)速度,孔壁形成泥漿皮的比重大、厚度大,易造成孔底沉渣量大,影響樁最終承載力發(fā)揮。故泥漿稠度控制,施工過(guò)程中需視地層土質(zhì)變化和操作要求隨機(jī)調(diào)整。
2、對(duì)孔深及入巖控制:
列舉工程設(shè)計(jì)樁端進(jìn)入持力層不小于2m。現(xiàn)場(chǎng)施工采用雙控措施:一控根據(jù)地質(zhì)勘查報(bào)告所示各鉆探孔土層分布情況和巖層分布等高線圖,計(jì)算出每根樁的理論孔深,但鉆探孔之間巖層分布可能成傾斜、起伏變化,為保證樁基承載力滿足設(shè)計(jì)要求,適當(dāng)加大安全系數(shù),每根樁成孔加深0.3m,即入巖2.3m;二控是根據(jù)鉆機(jī)鉆進(jìn)難易程度和鉆頭取巖芯來(lái)控制終成孔深度?,F(xiàn)場(chǎng)先對(duì)施工的試樁組和單樁豎向抗壓承載力檢測(cè),該控制措施取得了不錯(cuò)的效果。
3、施工難度較大的孔底沉渣清理:
沉渣主要是指鉆機(jī)鉆孔時(shí)殘留的巖土和孔壁塌落的巖土,及因成孔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)沉淀而成的大稠度泥漿,在孔底形成的軟弱隔層,嚴(yán)重降低了樁端承載力。沉渣控制重點(diǎn)是提高泥漿質(zhì)量、減少空孔時(shí)間和成孔后沉渣的清除。在成孔后清渣,吊鋼筋籠時(shí)避免碰撞孔壁,鋼筋籠下放完后,利用高壓泥漿泵和導(dǎo)管二次沖孔,沖孔后及時(shí)灌注砼,計(jì)算出首次灌注樁端所需砼量,利用砼墜入的沖擊力將孔底最后殘余沉渣徹底清除干凈。
4、水下混凝土灌注:現(xiàn)利用高壓汽泵灌注商品砼技術(shù)比較成熟。水下灌注砼質(zhì)量控制要點(diǎn):一是商品混凝土強(qiáng)度要進(jìn)行試配比;二是連續(xù)灌注,控制灌入砼的標(biāo)高和導(dǎo)管的埋置深度,以及導(dǎo)管內(nèi)外混凝土灌注面的高差,掌握導(dǎo)管的拆卸長(zhǎng)度,避免灌漿導(dǎo)管堵塞,斷樁和樁身砼強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求質(zhì)量問(wèn)題。
5、為提高樁的摩擦阻力和端阻力,后注漿處理十分關(guān)鍵,現(xiàn)建筑市場(chǎng)施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)灌注樁后注漿處理,欠缺管理意識(shí)和重視程度。為確保樁基工程質(zhì)量,后注漿可以起到固化沉渣和泥皮,使樁身混凝土和孔壁緊密結(jié)合,并加固樁底和樁周一定范圍的土體,提高樁的摩擦阻力和端阻力,增強(qiáng)樁質(zhì)量穩(wěn)定性,減小樁基沉降作用。注漿過(guò)程控制漿液水灰比,控制最佳注漿量和注漿壓力,對(duì)提高后注漿可靠性和有效性至關(guān)重要。
現(xiàn)將列舉工程易出現(xiàn)后注漿質(zhì)量問(wèn)題,以及補(bǔ)救措施分析如下:
(1)采用兩套注漿管平均注漿工藝,注漿過(guò)程中發(fā)現(xiàn)有一根注漿管堵塞現(xiàn)象,可以將全部水泥漿通過(guò)另一套注漿管一次壓入樁端,補(bǔ)足注漿量。若兩根注漿管全部堵塞,必須采取補(bǔ)注漿措施;
(2)當(dāng)注漿壓力長(zhǎng)時(shí)間低于設(shè)計(jì)正常值或地面出現(xiàn)冒漿或周?chē)鷺犊状疂{,應(yīng)改為間歇注漿,間歇時(shí)間30~60min,或降低漿液水灰比。否則采取補(bǔ)注漿措施;樁底補(bǔ)注漿措施:在樁側(cè)采用地質(zhì)鉆機(jī)對(duì)稱(chēng)鉆兩個(gè)直徑90mm的小孔,深度超過(guò)樁底端0.3m左右,然后在所成孔中重心放置兩套注漿管并在距離樁底端2m處用托盤(pán)封堵注漿管以外的空隙,托盤(pán)以上注漿管以外的空隙應(yīng)在水泥漿液封堵至地面,待封堵5天后即進(jìn)行重新注漿,補(bǔ)入設(shè)計(jì)要求的漿液量。
四、淺談采用旋挖鉆機(jī)干作業(yè)和泥漿護(hù)壁作業(yè)相結(jié)合的施工工藝特點(diǎn):
旋挖鉆機(jī)干作業(yè)施工工藝的主要施工優(yōu)點(diǎn):施工工藝簡(jiǎn)單、振動(dòng)和噪音小、鉆孔速度快、成孔質(zhì)量高,且相同土質(zhì)條件下,干作業(yè)鉆孔樁的極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值qpk遠(yuǎn)大于泥漿護(hù)壁鉆孔qpk,且樁側(cè)摩擦阻力發(fā)揮也優(yōu)于泥漿護(hù)壁作業(yè)。其缺點(diǎn):比較適合黏性土,地下水位以上,地質(zhì)較好的土層,對(duì)于淤泥質(zhì)土、砂土、碎石土、軟質(zhì)巖石和風(fēng)化巖石不宜采用。而泥漿護(hù)壁作業(yè):適用土質(zhì)條件廣,穿越土層能力強(qiáng),但成孔速度慢,施工工藝較為復(fù)雜,成本高,且孔底易沉淀高稠度泥漿和沉渣,嚴(yán)重影響樁端阻力發(fā)揮;樁壁形成的泥皮未清理干凈也會(huì)直接影響到樁側(cè)摩擦阻力的發(fā)揮,嚴(yán)重降低樁側(cè)摩擦阻力,易造成質(zhì)量事故,所以必須采取一些補(bǔ)救或輔助措施,如成孔后的清孔和二次沖孔,以及后注漿處理等。
列舉工程通過(guò)對(duì)干作業(yè)和泥漿護(hù)壁作業(yè)施工工藝比較和分析,將這兩種施工工藝結(jié)合,上部土質(zhì)較好的黏性土采用旋挖干作業(yè)成孔,下部砂質(zhì)泥巖采用旋挖泥漿護(hù)壁工藝成孔,加快了施工進(jìn)度、提高了成樁質(zhì)量、節(jié)約了施工成本。該工程旋挖樁屬于端承摩擦型樁,要保證單樁承載力的達(dá)到設(shè)計(jì)要求,既要保證樁側(cè)摩擦阻力,又要兼顧樁端阻力的有效發(fā)揮,所以18米以下采用泥漿護(hù)壁成孔工藝,樁壁的泥皮清理和樁底沉渣清除,以及樁底后注漿處理,顯得尤為重要,施工中應(yīng)加強(qiáng)控制,確保樁基工程質(zhì)量符合要求。
總結(jié):樁基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量決定了上部主體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和可靠,涉及的隱蔽工程量大,參建單位應(yīng)加強(qiáng)對(duì)工程質(zhì)量控制,嚴(yán)格按照規(guī)范和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工,保證樁身質(zhì)量和單樁承載力達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo),各施工工序應(yīng)做到的相銜接、相結(jié)合、相輔助,如樁基入巖深度的控制和成孔后的清理,加大樁的入巖深度,其主要目的是增加樁側(cè)摩擦阻力,要使入巖段樁的側(cè)摩擦阻力充分發(fā)揮,又必須使砼和孔壁很緊密的結(jié)合在一起,所以一味的強(qiáng)調(diào)入巖深度,而忽視了清孔工藝,有時(shí)效果可能適得其反,所以要嚴(yán)格控制每道工序質(zhì)量,才能保證樁基工程質(zhì)量。
參考文獻(xiàn):
《建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB50300—2001
《建筑地基基礎(chǔ)施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50202—2002
《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-2008
關(guān)鍵詞:隧道超前預(yù)加固、水平旋噴樁、富水粉細(xì)沙層、應(yīng)用
1、 工程概況
新建蘭渝鐵路桃樹(shù)坪隧道1#斜井全長(zhǎng)420米,縱坡4.5%,斷面凈空尺寸6.8*6.2m,全斷面為粉細(xì)砂,施工過(guò)程中先后遇到富水粉細(xì)砂層,在水的浸泡下多呈流塑狀,多次發(fā)生塌方變形地質(zhì)災(zāi)害,經(jīng)過(guò)多次反復(fù)降水試驗(yàn),各種降水辦法降水效果不明顯,這給隧道工程的安全施工以及工程建成后的運(yùn)營(yíng)安全造成十分重要的影響,施工進(jìn)度十分緩慢,困難時(shí)期月進(jìn)度斜井僅為0―5米左右;為確保蘭渝鐵路全線安全施工和以后安全運(yùn)營(yíng),中鐵二十一局蘭渝項(xiàng)目經(jīng)理部一分部通過(guò)多方面咨詢、多渠道溝通、了解和學(xué)習(xí),采用水平旋噴施工技術(shù)克服富水粉細(xì)沙巖隧道中塌方變形和水的影響,取得了一定的效果。
2、加固機(jī)理
水平旋噴樁是在水平鉆孔內(nèi)以高壓旋噴的方式壓注水泥漿,在隧道開(kāi)挖外輪廓形成拱形預(yù)襯砌(水平旋噴樁護(hù)拱),以防護(hù)掌子面和地表下沉的超前支護(hù)施工方法。水平旋噴樁護(hù)拱,是由水泥旋噴柱體互相咬合(或相切)而成,在砂礫土和中細(xì)砂層中,水平旋噴效果較好,固結(jié)體平均抗壓強(qiáng)度接近C15等級(jí)混凝土,在水平旋噴柱體相互咬合形成的旋噴拱棚的保護(hù)下,隧道內(nèi)土方開(kāi)挖采用短推進(jìn),勤支護(hù)、快施工,能安全地通過(guò)淺埋暗挖隧道的含水砂層和軟弱松散土質(zhì),能較有效地控制地面沉降,確保掌子面的安全作業(yè),在一定程度上起到了防流沙、抗滑移、防滲透的作用。實(shí)踐證明,水平旋噴樁是目前國(guó)內(nèi)外行之有效而又快速經(jīng)濟(jì)的隧道超前支護(hù)技術(shù),具有廣闊的運(yùn)用前景。
3、施工參數(shù)
新建蘭渝鐵路桃樹(shù)坪隧道1#斜井全斷面施作水平旋噴樁,斷面凈空尺寸為6.2米(高)*6.8米(寬),計(jì)劃施作38根,每根長(zhǎng)15米,具體參數(shù)如下:
① 鉆桿鉆進(jìn)速度:0. 15 ~ 0. 25 m/ min ;
② 鉆桿(軸) 的轉(zhuǎn)速:70 ~ 120 r/ min ;
③ 水泥漿配合比: m W ∶m C = 0.8:1 ;
④ 每延米水泥用量:77.3 kg ;
⑤ 鉆桿每節(jié)長(zhǎng)3 m , 旋噴鉆頭外徑80 mm , 噴射頭單孔孔徑2 mm ;
⑥ 旋噴壓力:35 MPa ;
⑦ 漿液流量:80L/min~90L/min ;
⑧ 旋噴樁體直徑:Φ=600 mm ;
⑨ 樁長(zhǎng):15 m
4、施工工藝流程圖
5、施工工藝
以桃樹(shù)坪隧道1#斜井為例,施工通道凈空6.8m(寬)*6.2m(高),水平旋噴樁的中心間距40cm,設(shè)計(jì)成樁直徑600mm,全斷面布置,外插腳13°,長(zhǎng)度15米,2010年4月21日進(jìn)場(chǎng),4月22日正式施作,共計(jì)施工38根,6月7日下午完成最后一根樁,平均每天成樁1根15米左右;根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及施作情況,總結(jié)水平旋噴樁施工工藝及過(guò)程主要有以下幾個(gè)方面:
① 施工準(zhǔn)備
封閉上臺(tái)階和下臺(tái)階工作面,噴射混凝土厚度不小于20 cm , 精確測(cè)量中線、水平搭設(shè)工作平臺(tái),平臺(tái)上鋪設(shè)木板和枕木,將鉆機(jī)、高壓泵及其他機(jī)具一字排列就位。設(shè)置臨時(shí)邊溝及廢漿池。
② 漿液配制
漿液用高速攪拌機(jī)攪制,拌制漿液必須連續(xù)均勻,攪拌時(shí)間不小于3分鐘,一次攪拌使用時(shí)間亦控制在4h以內(nèi)。
③ 鉆孔及旋噴
按照“從右邊墻開(kāi)始,依次往左”的順序進(jìn)行旋噴施工, 按設(shè)計(jì)外插角(上導(dǎo)坑180o范圍內(nèi)外插角12%,邊墻外插角4%),分孔計(jì)算每根樁的偏角和仰角,利用三維坐標(biāo),使鉆機(jī)精確定位。
④ 封孔
噴漿至孔口掌子面1.0m時(shí),應(yīng)停止噴漿,快速拔出鉆桿和鉆頭,關(guān)閉大球閥。
⑤ 清洗管道及設(shè)備
每根樁施工完畢后都應(yīng)用清水高壓沖洗管道及設(shè)備,確保管道內(nèi)不留在殘?jiān)?,清洗完畢后移至下一樁位?/p>
⑥ 檢查樁體
鉆機(jī)移到下一孔位開(kāi)鉆前,應(yīng)核查相鄰樁的成樁時(shí)間,后施工的樁必須在相鄰樁成樁時(shí)間超過(guò)初凝時(shí)間后,前一根樁漿液達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)才能開(kāi)鉆,確保相鄰樁相互咬合,因此移至下一孔位時(shí)應(yīng)跳過(guò)1至3根后再施做較合適。
6、成樁效果及其優(yōu)缺點(diǎn):
水平旋噴樁在桃樹(shù)坪隧道1#斜井施工完成后,經(jīng)過(guò)下一步開(kāi)挖支護(hù)效果來(lái)觀察,旋噴樁效果大部分部位樁間咬合較好,但有一兩個(gè)部位由于施工角度原因,樁間咬合較差,再次發(fā)生涌水涌沙現(xiàn)象,致使拱部局部樁折斷,再次發(fā)生溜塌;通過(guò)此次事件,我們總結(jié)分析認(rèn)為,水平旋噴樁既有他的優(yōu)點(diǎn),但也存在一些缺點(diǎn):
優(yōu)點(diǎn):
(1).施作質(zhì)量若較好,樁間咬合緊密,則能達(dá)到預(yù)期的效果;
(2).效率高:每天可以成樁一根;
(3).安全可靠;
(4).操作方便:機(jī)器設(shè)備運(yùn)輸方便
(5).經(jīng)濟(jì)實(shí)用;
缺點(diǎn):
(1).樁長(zhǎng)受限制,一般8-18m,若樁長(zhǎng)過(guò)大易偏離設(shè)計(jì)樁位;
(2).如果遇到卵石層或者其他障礙物則難以處理,一旦卡鉆則只有將鉆桿鉆頭丟棄;
(3).用于軟弱圍巖隧道施工,方位控制不易,雖然用導(dǎo)向儀等設(shè)備,但孔偏位仍然會(huì)發(fā)生;
(4).不同土性及沙層施工工藝施作要求不同;
(5).泥漿及水泥漿液流失較大,最大達(dá)到30%-40%;
(6).鉆機(jī)不靈便,需要機(jī)械人工配合;
8、結(jié)束語(yǔ)
水平旋噴樁在我國(guó)應(yīng)用和研究起步較晚,目前大多數(shù)還處于試驗(yàn)階段,在施工工法、數(shù)值模型、理論研究和機(jī)械選型配套方面還有大量的工作要做。通過(guò)水平旋噴樁目前在新建蘭渝鐵路桃樹(shù)坪隧道中的應(yīng)用和實(shí)踐,希望能對(duì)相似或者相同圍巖情況的隧道超前預(yù)加固起到借鑒作用。
9、參考文獻(xiàn)
[1]王圣濤、賈敬軍.水平旋噴樁在深圳地鐵大一科區(qū)流蘇狀粘性土中的應(yīng)用.北京:鐵道工程學(xué)報(bào).2002年8月
[2] 水平旋噴樁在富水軟弱沙層中的應(yīng)用:建筑科技.2010年01期
關(guān) 鍵 詞:城市地鐵;富水;軟弱圍巖;水平旋噴樁;井點(diǎn)降水
Abstract:The test section of a subway project in Qingdao City Qingdao City's first underground railway project, the Design Ⅳ grade rock section of sand, water-rich, and there are two-story building made of brick, construction difficulties, risky. The actual situation at the scene to take the level of jet grouting pile of new construction methods, technology assisted construction.
Key words: City subway; rich water; weak surrounding rock; level jet grouting pile; well point dewatering
中圖分類(lèi)號(hào): U231+.12文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):2095-2104(2012)
一、工程概況
青島市地鐵一期工程為網(wǎng)線規(guī)劃中的M3線,是位于青島城區(qū)中部的一條南北向骨干線路,保兒站至河西站區(qū)間為M3線試驗(yàn)段工程,區(qū)間位于黑龍江路西側(cè),區(qū)間范圍地面建筑物一1~2層磚房結(jié)構(gòu)為主,局部為3層磚混房,區(qū)間設(shè)計(jì)全部為馬蹄形斷面,復(fù)合式襯砌暗挖結(jié)構(gòu),采用礦山法施工,地下水極發(fā)育。
該區(qū)間河西站富水VI級(jí)軟弱圍巖段,全長(zhǎng)178.35米。左右線單洞單線平行布設(shè),為復(fù)合型襯砌暗挖結(jié)構(gòu),埋深8.15~13.1m。隧道所穿越的底層為富水的粗砂~礫砂~碎石土層和強(qiáng)風(fēng)化花崗巖地層,地質(zhì)條件差,開(kāi)挖困難,施工風(fēng)險(xiǎn)高。
二、水平旋噴樁超前支護(hù)施工工藝
水平旋噴的布設(shè)范圍為隧道全環(huán)布設(shè),環(huán)向間距控制在400mm,水平旋噴樁徑為700mm,環(huán)向咬合搭接300mm,沿隧道開(kāi)挖輪廓線環(huán)向形成一圈旋噴樁套拱,強(qiáng)度高,支撐圍巖應(yīng)力,還能堵水;在旋噴樁施工過(guò)程中,控制水平旋噴退桿速度和鉆桿旋轉(zhuǎn)速度及注漿壓力是關(guān)鍵,控制好退桿、鉆桿的旋轉(zhuǎn)速度及注漿壓力,就能有效的使旋噴注入的水泥漿液與切割的土體混合后的體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原土體的體積,并完全密實(shí)的充填原有土體的空間,凝固后形成一個(gè)與未被切割的土體保持緊密接觸的圓柱樁,從而有利于控制圍巖變形。此外,在開(kāi)挖掌子面按照間距1x1m梅花型布設(shè)斷面旋噴樁,其樁徑根據(jù)沿縱向的深度不同,采取差別樁徑:端頭樁徑達(dá)到1200mm,長(zhǎng)度為3~5m,其他部位(對(duì)洞口附近地表旋噴加固段,不打設(shè)水平旋噴樁)樁徑控制在400mm左右。這樣可以保證掌子面端頭能夠較好的封閉,阻擋掌子面正前方涌砂、來(lái)水;其他位置旋噴樁,僅起改良掌子面地層的作用,樁徑縮小,還能減少開(kāi)挖時(shí)破除工作量。
下圖為水平旋噴樁施工工藝流程圖
水平旋噴樁施工工藝流程圖
采取水平旋噴樁加固技術(shù)措施后,應(yīng)當(dāng)及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)的施工,架立格柵鋼架,打設(shè)鎖腳錨桿并噴射混凝土封閉支護(hù),必要時(shí)進(jìn)行超前小導(dǎo)管支護(hù)施工,注水泥-水玻璃雙夜?jié){來(lái)彌補(bǔ)超前旋噴加固的薄弱環(huán)節(jié)。施工時(shí)采用臺(tái)階法施工,臺(tái)階不宜過(guò)長(zhǎng),要及早封閉成環(huán);背后回填注漿及時(shí)跟進(jìn),以控制沉降,防止初支面嚴(yán)重滲水。
三、施工步驟
檢查鉆機(jī)運(yùn)行是否正常。回油管的快速接頭是否完好,機(jī)臺(tái)各種油管有無(wú)損傷。啟動(dòng)柜是否完好、三聯(lián)泵有無(wú)損傷,檢查液壓油液面高度是否在油箱2/3的高度以上,電機(jī)是否受潮,鉆具、工具是否齊全;
測(cè)量放線定樁位。在隧道兩側(cè)測(cè)量放線定出兩個(gè)同一里程點(diǎn),隧道軸線,并在掌子面測(cè)量標(biāo)出隧道開(kāi)挖輪廓線,測(cè)量定出樁位,用鋼筋作好樁位標(biāo)志,并編好每個(gè)樁號(hào)。
鉆機(jī)安裝
(1)平整工作平臺(tái),鋪設(shè)軌道,安裝立柱。場(chǎng)地要求平整,并挖設(shè)排水溝。
(2)油泵、高壓泵安裝。要求場(chǎng)地平整,場(chǎng)地硬化,高壓泵安裝平穩(wěn),管路安裝擺放整齊。
對(duì)孔位。設(shè)備安裝好后,按技術(shù)交底調(diào)整鉆機(jī)角度、方位,對(duì)準(zhǔn)孔位,孔位誤差控制在±50mm以內(nèi)。
制定漿液。根據(jù)施工方案和技術(shù)交底要求的配比配制水泥漿,漿液攪拌必須均勻。攪拌時(shí)間不小于3分鐘,一次攪拌使用時(shí)間亦控制在4h以內(nèi)。
高壓旋噴
⑴、噴漿前應(yīng)檢查的項(xiàng)目
a.鉆桿接頭處是否漏氣,如漏氣,則應(yīng)將鉆桿退回,查出漏氣位置重新密封,或更換鉆具。
b.噴嘴是否堵住,噴嘴如堵死,則應(yīng)將鉆桿全部退回進(jìn)行疏通,疏通后重新下管到設(shè)計(jì)深度后再進(jìn)行旋噴。
⑵、在孔底高壓噴漿時(shí)應(yīng)停留一定時(shí)間,然后再緩慢外拔鉆桿,同時(shí)高壓噴漿;
⑶、在高壓噴漿時(shí),應(yīng)安排專(zhuān)人觀察泵壓變化,一旦發(fā)現(xiàn)泵壓過(guò)低時(shí)應(yīng)及時(shí)通知機(jī)臺(tái)停止噴漿,查明原因后再恢復(fù)高壓噴漿;
⑷、當(dāng)鉆桿拔至孔口0.50m時(shí)停止注漿,關(guān)閉漿液通道,再緩慢拔出鉆桿,進(jìn)行封孔作業(yè);
⑸、每根高壓旋噴鉆桿拔出后應(yīng)立即用清水高壓沖洗干凈,避免殘留漿液凝固,避免下次旋噴時(shí)殘留顆粒物堵噴嘴。
⑹、噴漿參數(shù):漿液要求水:水泥為1:1;注漿壓力為35—40Mpa;
每根樁施工完畢后都應(yīng)用清水高壓沖洗管道及設(shè)備,確保管道內(nèi)不留在殘?jiān)逑赐戤吅笠浦料乱粯段弧?/p>
鉆機(jī)移到下一孔位,應(yīng)核查相鄰樁的成樁時(shí)間,后施工的樁必須在相鄰樁成樁時(shí)間超過(guò)初凝時(shí)間后,前一根樁漿液達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)才能開(kāi)鉆,確保相鄰樁相互咬合,因此移至下一孔位時(shí)應(yīng)跳過(guò)1至3根后再施做較合適。
四、水平旋噴樁技術(shù)參數(shù)
1.鉆進(jìn)主要參數(shù):邊墻外插角不大于4.6度,仰角為0度,拱頂仰角控制不大于8度,離開(kāi)挖輪廓線4厘米,樁間距45cm,鉆孔水壓為2 MPa左右,鉆孔轉(zhuǎn)速為60 r/min,扭矩為2 MPa左右,轉(zhuǎn)速3Min/米;
高壓回噴拔桿速度0.2米/ Min,拔桿壓力控制在11 Mpa左右;
注漿壓力控制在35MPa左右,注漿時(shí)鉆桿轉(zhuǎn)速18r/min。注漿噴嘴孔徑3mm。使用1:1純水泥漿高壓旋噴;
為減少超挖、控制水平旋噴樁施工效果,水平旋噴樁一次施工進(jìn)度控制為20米。
五、水平旋噴樁的特點(diǎn)
水平旋噴沿隧道全環(huán)布設(shè),環(huán)向間距控制在400mm,旋噴樁徑為700mm,環(huán)向咬合搭接300mm,沿隧道開(kāi)挖輪廓線形成一圈旋噴樁套拱來(lái)達(dá)到對(duì)土壤的超前加固效果。
通過(guò)高壓水泥漿液對(duì)土壤進(jìn)行切割、攪拌、凝固形成設(shè)計(jì)的水泥樁利用樁與樁之間的強(qiáng)度、樁間咬合來(lái)達(dá)到對(duì)隧道環(huán)向加固、止水的效果。常規(guī)的大管棚施工是無(wú)法達(dá)到這個(gè)止水效果的。
旋噴樁施工過(guò)程中,控制退桿速度和鉆桿旋轉(zhuǎn)速度及注漿壓力,就能使旋噴注入的水泥漿液與切割的土體混合后的體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原土體的體積,并完全密實(shí)的充填原有土體的空間,凝固后形成一個(gè)與未被切割的土體保持緊密接觸的圓柱樁,從而有利于控制地表沉降。
旋噴樁其高壓噴射的水泥漿的走向在一定情況下是可控的,這樣就能減少水泥漿的用量降低成本。
利用高壓和旋噴的運(yùn)動(dòng)方式在水平方向形成高強(qiáng)度的樁體,在水平環(huán)向方向形成棚護(hù)區(qū)可使開(kāi)挖處在一個(gè)安全的環(huán)境中。
旋噴樁工藝實(shí)際上就是在水平方向?qū)嵤┲脫Q或是換填成以弱變強(qiáng)的超前支護(hù)方式。
傳統(tǒng)的注漿方式都是以劈裂、擴(kuò)散來(lái)填充縫隙、溶洞等起到加固作用,有明顯的漿脈,漿液走向是不可控的;在欲加固區(qū)可能不會(huì)有水泥漿,可能跑到加固區(qū)外引起地面隆起、管線破壞、市政管網(wǎng)堵死、河流污染等。旋噴則是利用高壓的切割能力對(duì)有效的范圍內(nèi)的土壤進(jìn)行環(huán)向的邊切割邊攪拌做工方式;在切割、攪拌的同時(shí)又在向后運(yùn)動(dòng)這樣就會(huì)對(duì)周邊的土壤勻速攪拌、混合形成強(qiáng)度較高的樁柱。對(duì)施工范圍以外的地質(zhì)破壞力很小,也減少了不必要的浪費(fèi)。
旋噴樁還是很好的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)設(shè)備,在鉆進(jìn)的過(guò)程中就可以真實(shí)可靠的了解到即將開(kāi)挖前方地質(zhì)情況。
六、總結(jié)