软土地区钻孔扩底灌注桩施工技术

 
时间日期:2007-3-6        已被阅读次:[2780]
 
广东省六建集团有限公司 岑卫红 张利忠

【摘 要】 结合佛山塑料集团4.2米尼龙车间仓库工程实例,简述软土地区钻孔扩底灌注
      桩施工的施工工艺和主要技术措施。
【关键词】 钻孔扩底灌注桩 施工工艺 施工技术

  前言
  钻孔扩底灌注桩是把按等直径钻孔方法形成的桩孔钻进到预定的深度,换上扩孔钻头后
撑开钻头的扩孔刀刃使之旋转切削地层扩大孔底,成孔后放入钢筋笼,灌注混凝土形成扩底
桩以获得较大垂直承载力的施工方法。其特点:1)振动小,噪音低;2)单桩承载力大,与直
孔桩相比工程造价低;3)工艺技术可靠,工程质量好。钻孔扩底灌注桩的施工大部分是在水
下进行的,其施工过程无法观察,成桩后也不能进行开挖验收,施工中任何一个环节出现问
题,都将直接影响到整个工程的质量和进度,因此,对施工中关键的过程:1)扩底及扩底钻
进;2)清孔;3)钢筋笼制安;4)混凝土的浇灌等,采取有效的施工技术对桩基施工质量加以
控制,力争将隐患消除在成桩之前,确保桩基施工质量合格。本文结合工程实例探讨软土地
区大直径钻孔扩底灌注桩施工保证成桩施工质量的主要施工技术。
  1 工程概况
  佛塑集团4.2米尼龙车间仓库建筑面积8650m2,根据场地地质情况(见表1),工程桩基设
计采用了钻孔扩底成孔灌注桩,桩径为1200mm1400mm等四种,扩大头直径1600mm到2000mm,
总桩数78根,桩长24-30m,桩端持力层为中、微风化岩,单桩极限承载力标准值5100KN~1
8500KN,其中1400mm桩最大试验荷载18500KN。
2 施工准备
  认真熟悉现场的工程地质和水文地质资料,收集场区内地下障碍物、管网等相关资料;
结合场区内的具体情况,编制施工组织设计或方案;进行测量基准交底、复测及验收工作;
对进场机械设备进行验收以及进场材料的检验和试验工作。
  3 主要施工机具选择
  根据工程具体要求,选用GP-2000钻孔桩机进行直孔施工,MRS三翼合金扩底钻头(如图
1)进行扩大头施工,扩大头大样如图2。
4 钻孔扩底桩施工
  4.1施工工艺流程
  本工程钻孔扩底灌注桩采用回转钻进,清水原土造浆或制备泥浆的护壁施工工艺,其工
艺流程如图3:
4.2 主要施工技术措施
  4.2.1钻进成孔及扩底的控制
  (1)钻进成孔:用回旋钻机带动笼式钻头钻进,采用优质泥浆护壁和悬浮泥渣,以正循
环方式排渣,从而达到成孔目的。钻进成孔时为准确控制成孔深度,在桩架或钻具上设置控
制深度的标尺。在钻进过程中,钻进速度根据电流变化,及时调整:在粉砂层钻进控制≤3m/
h,淤泥层钻进控制<1mmin,进入硬层或持力层钻进速度以钻机不发生跳动为准。
  (2)扩孔:当钻进至设计层位后,换用扩底钻头进行扩孔。扩底前将钻头用吊机或钻机
提起,然后缓缓放下,扩底钻头的扩底翼将随之收缩和张开,如此反复数次,使钻头收张灵
活。当扩底钻头下入孔底后,在主动钻杆上做好行程标记以便控制扩孔终点。扩底前将扩底
钻头提离孔底,使其处于悬吊状态,启动钻机和水泵,待孔底沉渣随泥浆排出孔外后开始扩
孔施工,扩底钻进开始时,应轻压慢转,当钻进至钻机上钻杆所标的行程时,在原位继续转
动,转动顺畅,切削无阻力,证明已扩底到设计要求。随即清孔,直至完毕,渐渐地提动钻
具,使之产生一定地向上收缩力,在径向和重力的作用下,收拢钻头,提出孔外,完成全部
扩孔过程。
  (3)成孔垂直度检查
  斜孔是钻孔灌注桩中易于产生的质量事故,因此,安装钻机必须平整,钻杆顺直不弯曲
,在成孔过程中经常检查机台平整和立轴的垂直度。在成孔完成后,扩孔之前采用下测笼的
方法检测成孔的倾斜度,具体方法为:成孔至设计标高后,将加工好的相应桩径的测笼放入
孔内,在孔口利用十字线检查成孔的倾斜度(见图4)。如果发生孔斜,重新下钻进行扫孔
,直至纠正。
   (4)保证孔壁稳定的措施
  泥浆有保护孔壁和排渣的作用,保证孔壁稳定的泥浆质量控制应以不塌孔并达到排渣目
的为原则。本工程设容量为6~9m3泥浆池。在粘性土成孔时,泥浆比重控制在1.1~1.3,相
对粘度18~22s;在砂土和较厚的类砂层中成孔,加放粘土团块造浆,泥浆比重控制在1.3~
1.5,相对粘度为20s。施工中始终保持孔内的静水压力,防止孔内水头压力和人为扰动孔壁
,保持扩底桩的孔壁稳定。
  4.2.2 清孔
  终孔后至灌注混凝土前,作二次清渣。第一次是终孔后下钢筋笼前,以泥浆正循环结合
的方式清渣,提升钻杆10~20cm空钻,使大量岩屑及砂砾排出孔外,清孔结束后,要复核成
孔深度,沉渣厚度控制小于5cm;置放钢筋笼和导管后,以灌浆导管为循环管道进行第二次清
渣,泥浆比重指标控制在1.1~1.2,当孔口返浆比重及孔底虚土厚度均符合规范要求后,应
立即进行水下砼的灌注。
  4.2.3 钢筋笼制作和吊放
  钢筋笼制作必须符合设计及规范要求,为确保钢筋笼保护层的厚度,钢筋笼外侧每2m设
置一组(4~6块)预制砼垫块,安放钢筋笼要垂直缓慢放下,避免碰撞护壁, 下到设计标高
后需用吊筋固定在孔口,防止钢筋笼上浮和下沉。
  4.2.4混凝土灌注质量控制
  混凝土灌注是成桩质量关键,本工程采用竖向活节导管密封剪球法进行施工,坍落度控
制在18~22cm。
  (1)首灌混凝土:为保证扩底桩的混凝土灌注质量,首批灌注混凝土数量应灌到扩底部
位的顶面,并能满足导管埋入混凝土中0.8m以上(见图5)。配置初灌斗和运料斗(初灌斗的容
量必须大于初灌砼的数量),利用搅拌车在孔口灌注,保证砼的连续性,下灌后,继续向漏
斗加入砼,进行后续灌注。
所需首批混凝土数量计算:



  式中 V-灌注首批混凝土所需数量(m3); D扩-扩大头最大直径(m)

   D直-直孔直径(m);
   h1-导管埋入混凝土中0.8m以上
  (2)后续砼灌注
灌注过程中, 经常测探桩孔内混凝土面的位置,及时调整导管埋深,导管埋深控制在
2~6m。 灌注必须连续进行,不得中断,做好商品砼的供应计划,确保整根桩的砼供应不间
断,商品砼两车间隔时间不得超过半小时。灌注如有间歇,应经常小范围上下窜动导管,使
混凝土保持流动性,防止混凝土凝固。灌注结束前,采用捞样筒捞取砼样确定砼面高度,为
确保桩顶质量,灌注的桩顶标高应比设计高出1米。
  5 结束语
  本工程桩基施工结束后,78根桩全部进行了低应变桩基动测检验,试验结果I类桩75根(
占检测桩数的96.2%),II类桩3根(占检测桩数的0.38%);静载3根,荷载试验结果全部符
合设计要求,施工桩基质量合格,桩身完整性好。实践证明:水下作业钻扩桩适用于地下水
位以下的填土层、粘土层、砂土层和粒径不大的砂砾(卵)石层,其扩底部宜设置于较硬(密)
实的粘土层、粉土层、砂土层、砂砾(卵)石层、强风化岩和中、微风化岩,而广东地区地质
粘土含量高,可采用原土造浆,基岩埋深较浅,承载力高,能满足多种建筑物的要求,具有
较高的经济效益,钻扩桩作为一种新工艺、新技术为钻孔桩基础的应用拓展了更广阔的空间
,在广东地区有着较大的发展前景。
参考文献
  1、 建筑桩基技术规范(JGJ94-94) 中国建筑工业出版社 1995,北京。
  2 、基础工程施工手册 中国计划工业出版 1995,北京。
     
 
 
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