1、嵌巖旋挖擴底灌注樁施工技術第38卷2010年第6期廣州建筑guangzhouarchitecture嵌巖旋挖擴底灌注樁施工技術周治國,唐孟雄謝永健(1.廣州市建筑科學研究院有限公司,廣州510440)(2_廣州市市政集團有限公司,廣州510060)摘要:本文介紹了嵌巖旋挖擴底灌注樁的施工工藝原理和施工技術,并結合具體實例進行了工程驗證,實踐證明所采取的針對性施工措施是成功的,本文的有關技術方法具有很好的適應性,可供類似工程進行借鑒.關鍵詞:灌注樁;擴底鉆頭;旋挖鉆機therockembeddedunder-reamedpilesbyrotarydrillszhouzhiguo.tangmeng

2、-xiongxieyong-jian(1.guangzhouinstituteofbuildingscienceco.,ltd.,guangzhou510440)(2.guangzhoumunicipalengineeringgroupco.,ltd.,guangzhou510060)abstract:theconstructionmethodsoftherock-embeddedunder-reamedpilesbyrotarydrillsareintroducedinthispaper.thosemethodsareprovedtobeusefulinthefieldoftwofounda

3、tionengineeringprojeets.so,thetech-nologiesoftherock-embeddedunder-reamedpilesbyrotarydrillscallbeusedinsimilarprojects.keywords:boredfillingpile;bitsusedinbottomenlargedpile;rotarydrik嵌巖旋挖擴底灌注樁作為一種新型的成樁工藝.是在傳統鉆孔灌注樁基礎上,在中微風化巖層擴底形成擴大頭的成樁技術.與傳統的鉆孑l灌注樁相比具有如下的特點:在不增加樁徑的情況下.僅在孔底部分形成擴大頭,在同樣樁徑,樁長條件下,比傳統等直徑

4、樁單樁承載力可提高30%以上,并能改善樁的抗震性和抗拔性.在第四系復雜地層中,對單樁承載力要求較高的高層,超高層建筑物的樁基礎工程施工中,由于人工挖孔擴底樁安全性難以保證,超長鉆孔灌注樁不經濟的情況下,嵌巖旋挖擴底灌注樁具有很大的優勢.旋挖擴底灌注樁樁身直徑大,擴大頭直徑可達4m,樁身長度可達6070m,可用于一般建筑,高層建筑甚至是超高層建筑樁基同時.結合泥漿護壁或套管施工,對地質較復雜的土層如砂層,淤泥層,夾層,卵石層,流泥流砂層等適用性強.廣東地區強風化巖層承載力高,埋深較淺,一般在中,強風化巖內擴底就能滿足多種建筑物對承載力的要求,因而具有較大的經濟價值和推廣前景.1旋挖擴底灌注樁施工

5、工藝原理首先利用旋挖鉆機普通鉆頭形成普通等直徑樁孔.在一個可閉合開啟的鉆斗的底部及側邊,鑲焊切削刀鋸,在鉆桿旋轉驅動下,旋轉切削挖掘巖土層,同時切削下來的渣土擠入鉆斗內,鉆斗裝滿后提出孔外卸土,如此循環形成樁孔.等直徑樁孔成孑l達到設計位置后.將普通鉆頭更換成擴底鉆頭,擴底鉆頭為對稱雙翼,機械下開式,采用四方套結構傳動扭矩.擴張翼根據地層巖性為箱式結構或桿式結構.將擴底鉆頭下到孔底位周治國等:嵌巖旋挖擴底灌注樁施工技術7置.通過鉆桿對擴底鉆頭施加樁孔軸向壓力.擴底鉆頭橫向張開.通過鉆桿傳遞扭矩帶動擴底鉆頭旋轉削刮巖層樁孔側壁,形成擴孔,主要控制轉速,行程,鉆具的牢固性,鉆擴成孔后安裝鋼筋籠,按

6、普通鉆孔灌注樁程序灌注水下砼即成擴底灌注樁旋挖擴底灌注樁施工工藝原理及擴孔工藝流程見圖12旋挖擴底灌注樁施工操作要點(1)場地平整與樁位測量由于旋挖鉆機回轉半徑大,鉆桿高.自重大,一般鉆機高度達十多米,自重近百噸.因此在鉆機就位前要做好場地準備工作,首先應清除有關架空電力線.通訊線等以保證施工安全:其次要求場地平整.場地鋪(換)填以保證場地有一定的承載力.以免機器行走時地基沉陷導致設備傾倒發生安全事故,另外要做好基坑排水.道路鋪填,換填等準備事項,避免因強降水時坑內積水導致陷機,移機作業困難.場地平整完畢.依據設計樁位平面圖及場地有關測量資料,校測場地基準線和基準點,測量軸線和樁的位置及樁的地

7、面標高.先對控制樁進行綁點記錄,并認真復核;在平整好的場地上,再根據控制樁測定樁位,在測定的樁位點,打入鐵質標志樁(露出地面5一lomm)(2)鉆機就位旋挖鉆機底盤為伸縮式自動整平裝置.并在操作室內有儀表準確顯示電子讀數,當鉆頭對準樁位中心十字線時.各項數據即可鎖定.勿需再作調整.鉆機就位后鉆頭中心和樁中心應對正準確.旋挖鉆機要求施工場地平整.為保持鉆機的垂直度,通過控制器可使鉆桿前俯100.,后仰6o.,左右擺80.,在鉆進過程中.如鉆機傾斜率在0.30以內,可自行調節垂直度(3)護筒埋設護筒采用5mm厚以上的鋼板加工制作.高度根據樁直徑確定.護筒的內徑大于鉆頭直徑0.1ore,其上部宜開設

8、溢漿口,并高出地面0.150.30m.護筒有定位,保護孔口和保持水位高差的作用.因此,護筒的埋設要根據設計樁位,按縱橫軸線中心埋設.護筒埋設好后要復核校正,護筒中心與樁中心偏差不得大于0.05m,傾斜度的偏差不大于1%.施工中,護筒的埋設采用旋挖鉆機靜壓法來完成.首先正確就位鉆機,使其機體垂直度,鉆桿垂直度和樁位鋼筋條三線合一,然后在鉆桿頂部帶好筒式鉆頭,再用吊車吊起護筒并正確就位,用旋挖鉆桿將其垂直壓人土體中.護筒埋設后再將樁位中心通過四個控制護樁引回,使護筒中心與樁位中心重合,并在護筒上用紅油首前1.普通鉆頭形成普通等直徑樁孔2.等直徑孔成l3.將普通鉆頭更換成擴底鉆頭4.擴底完成瓜5.清

9、孔6.下鋼筋籠和導管7.澆筑水下混凝土8.水下混凝土澆筑完成,拆管,吸漿圖1旋挖擴底灌樁施工工藝原理及擴孔工藝流程8廣州建筑guangzhouarchitecture2010年第6期漆標識護樁方向線位置.(4)成孔鉆進:當鉆機就位準確后即開始鉆進,鉆進時每回次進尺控制在0.60m左右,剛開始要放慢旋挖速度,并注意放斗要穩,提斗要慢,特別是在孔口58m段旋挖過程中要注意通過控制盤來監控垂直度,如有偏差及時進行糾正.旋挖鉆機一般采用筒式鉆頭,在孔內將鉆頭下降到預定深度后,旋轉鉆頭并加壓,將旋起的土擠入鉆筒內,待泥土擠滿鉆筒后,反轉鉆頭,將鉆頭底部封閉并提出孔外,人工或自動開啟鉆頭底部開關,倒出棄土

10、.在鉆進過程中或將鉆頭提出鉆孔外后,向孔內注漿,泥漿液面不得低于護筒底部.標準筒式鉆頭長度約1.sm,重約10kn.在鉆進過程中,注意地層變化,對不同的土層,采用不同的鉆速鉆進.在成孔過程中,主要控制成孔的垂直度,護壁的完整性持力層巖面的確定.成孔是擴孔的基礎.旋挖鉆機入巖時,入巖判斷方法主要根據設計樁長,返渣的巖樣以及鉆機鉆入的速度來判別.(5)擴底巖層擴底鉆頭為對稱雙翼,機械下開式,采用四方套結構傳動扭矩,擴張翼為箱式結構,具有強度大,剛度好,適用性強,可靠安全,維修方便等優點.在擴孔前,首先在地面將擴孔鉆頭的所需參數確定后再使用.行程控制是控制鉆頭主軸滑道.以達到擴孔的目的.不同的擴孔樁

11、徑,所使用的鉆頭不同,其位移值也不同.因此,在擴孔過程中,必須嚴格記錄行程數值,確保擴孔達到設計要求.鉆具的控制是鉆頭的穩定性控制,即確保鉆頭在鉆孔過程中的穩定性.牢固性.在擴孑l前首先應對鉆具進行檢驗,對上下翼刀具的剛度鉸接牢固,主軸滑道收放靈活自如,在確保其性能良好后,才能使用.成孔達到設計標高后,將鉆頭提起,更換擴孔鉆頭,將鉆頭通過鉆桿連接后放到孑l底位置,在主導鉆桿上標示擴孑l前位置及擴孔所需位移值后,然后將鉆具上移提升,開始擴孔.在擴孔過程中.擴孔底控制主要控制轉速,行程,鉆具的牢固性.鉆速控制主要通過控制鉆機的速度.由于擴孔鉆頭的刀具切削面隨鉆頭的擴展加大,其作用荷載也增大.為確保

12、鉆頭不變形,故要求勻速鉆進,并逐漸放下鉆桿,確保鉆進位移的穩定,達到擴孔效果.(6)清孔由于樁徑擴孔后,其樁底面積大大增加,形成下部孔窟,在清孔時,孔窟容易出現沉渣的大量沉積,因此,清孔是否徹底,直接影響成樁的效果.鉆進至設計孔深后,將鉆斗留在原處機械旋轉數圈.將孔底虛土盡量裝入斗內.起鉆后仍需對孔底虛土進行清理.一般用沉渣處理鉆斗(帶擋板的鉆斗)來排出沉渣,若沉淀時間較長,則應采用水泵進行濁水循環.(7)水下砼灌注水下砼坍落度宜控制在1822cm內.灌注前對灌漿設備進行嚴格檢查,導管要求內管光滑,導管的駁接口必須加止水密封膠圈.確保接頭密封良好,導管便于安拆,并有足夠的強度和剛度.下入導管一

13、定要準確,導管底距孑l底控制在0.30.5m.砼初灌量應保證將導管底一次性埋入混凝土中0.80m以上,若采用泵送砼必須要用5m的灌漿斗,若采用孔口灌漿則可采用小斗,兩臺攪拌車在孔口灌注保證水下砼的連續性.灌注過程中,設專人記錄灌注量及測量砼面高度,計算埋管深度和應拆除的導管長度.導管底端埋入砼面以下一般不得小于2m,不宜大于6m.每次起管后的導管埋入砼面以下一般保持在24m.水下砼灌注必須連續進行,不得中斷:商品砼兩車間隔時間不得超過半小時,如有間歇,應經常小范圍上下竄動導管,使砼保持流動性.灌注結束前,采用撈樣筒撈取砼樣確定砼面高度,使灌注標高符合設計要求,為保證樁頂的砼強度.按照設計要求將

14、砼面超出設計樁頂一定高度:一般樁徑1.20m以下按照1d(樁直徑)控制.大于1.20m樁徑按照1.01.2m控制.3旋挖擴底灌注樁施工實例(1)光大橡園商住樓項目.其典型地質情況如下:從上往下依次為強風化泥質粉砂巖(7.6m),中風化泥質粉砂巖(4.4m),強風化含礫砂巖(3.2m),中風化粉砂巖(3.0rn),強風化粉周治國等:嵌巖旋挖擴底灌注樁施工技術9砂巖(2.6m),強風化粉砂質泥巖(8.7m),中風化粉砂質泥巖(8.1m).巖石天然單軸極限抗壓強度為:強風化泥質粉砂巖1.3mpa,中風化泥質粉砂巖4.8mpa,微風化(粉砂質,鈣質)泥巖,泥質粉砂巖9.3mpa,中風化粉砂巖7.7mp

15、a,微風化粉砂巖,細砂巖14.4mpa.設計樁長30m.樁徑1.2m,水下砼c35,樁端擴大頭尺寸為(見圖2):h=1.0m,hi=0.7m,h2=0.3m,擴大頭直徑do=1.8m.擴出端部分b=0.3m,孔底沉渣小于0.05m該工程采用金泰sd28l完成干成孔鉆孔作業,采用mrr1200鉆頭(圖3)完成擴孑l作業.本工程總施工樁數近千根,平均樁長在30m左右,機械成樁速度在120m/臺班,大大加快了_t程進度,取得了良好的經濟效益,施工完成后.經檢測擴底樁的尺寸和力學指標均達到設計要求il一lj里l旦!堡墨里堡lli圖2旋挖擴底擴大頭尺寸標注圖3旋挖擴孔鉆頭(2)龍江碧桂園項目.該場地鉆孔

16、揭露深度范圍內第四系土層為回填土,沖積土,基巖為第三系地層,巖性為泥質粉砂巖.在鉆孔施工過程中,為保持孔壁穩定,防止發生流砂及軟流塑地層擴孔,塌孔,縮徑等現象,使用優質丙烯酰胺泥漿(php,其性能指標見表1)作為鉆孔護壁泥漿.基漿是以膨潤土為主的漿液.每立方米基液中,商品膨潤土58g,水968g,na2co33.194g,pam0.484g.基漿中加入一定比例的pam,使兩者充分攪拌混合即可制作優質php泥漿.pam用量根據實際測試的泥漿技術指標而定.實踐證明,泥漿護壁成樁后孔底清渣效果理想(如圖4).本工程總施工樁數1500根,平均樁長在20m左右,機械成樁速度在100m/臺班,取得了良好的經濟效益一雷簟圖4樁抽芯子l底沉渣效果圖表1優質php泥漿性能指標4結論本文介紹了嵌巖旋挖擴底灌注樁施工1二藝原理及施工方法,并結合兩個施工項目對旋挖擴底灌注樁施技術進行了驗證.光大橡園商住樓項目主要是在紅層軟