壓注成樁技術的應用摘 要:結合北京地鐵十號線第08標段區間圍護樁工程實例,探討長螺旋成孔泵送混凝土后插鋼筋籠成樁施工工藝原理、施工方法及其特點。關鍵詞:鉆孔灌注樁;后插鋼筋籠;施工工藝0引言 鉆孔灌注樁具有單樁承載力大、省鋼筋、使用范圍廣等優點,在工程中得到廣泛應用,但由于其成樁工藝復雜,主要工序作業隱蔽,對其質量控制有一定難度。國內鉆孔灌注樁大都采用成孔、泥漿護壁、灌注混凝土、下放鋼筋籠的常規程序,此類方法成本較高、施工速度慢、大量泥漿污染環境等,后插鋼筋籠施工工藝解決了以上問題。下面就其原理、施工方法、施工工藝、工藝特點進行闡述:1工程概況 北京地鐵十號線安定路站—北土城東路區間內的明挖區間隧道,大致呈東西走向,地面標高為42.70—43.80ｍ。 地層自上而下巖性及物理力學性質指標如下:(1)人工堆積層 粉質粘土填土①層:雜填土①層,該層層底標高為37.52—43.23ｍ(2)一般第四紀沉積層 粉質粘土③層:粉土③1層,粉土③2層,粉細砂③3層,該層層底標高為32.79—36.22ｍ 粉質粘土④層:粉土④2層,該層層底標高為28.93—31.80ｍ 粉質粘土⑥層:粘土⑥1層,粉土⑥2層,粉細砂⑥3層,該層層底標高為19.19—24.38ｍ細中砂⑦層:該層層底標高為17.39—23.52ｍ粉質粘土⑧層:粘土⑧1層,粉土⑧2層,細中砂⑧3層,該層層底標高為14.79—21.79ｍ圓礫⑨層:粉細砂⑨1層,該層層底標高為8.00—14.82ｍ粉質粘土⑩層:粘土⑩1層,粉土⑩2層,該層層底標高為6.74—11.67ｍ2 后插鋼筋籠法工藝原理 利用長螺旋鉆孔,到設計深度時,借助螺旋葉片間擠滿土的密封性將砂漿或細砂混凝土由鉆頭底部泵出,并擠壓孔壁,邊灌注邊提鉆桿到地面,從而形成樁體。所成樁體,為砼壓灌素砼樁,樁體砼均勻,對樁周土有一定的擠壓密實作用,且樁體的充盈系數大,使樁體與土體之間的關系得到了改善,進而提高了樁周土摩阻力值,增大了樁體的承載能力,是近幾年來興起的一種無噪聲、無泥漿污染、無震動、科技含量高的環保型施工裝備。隨后將鋼筋籠由置于頂部的振動錘振動沉入到混凝土樁體中,摘掉鋼筋籠的鋼絲繩,起吊提升振動錘和大剛度芯管,在起吊超過樁深度約1/3后,關閉振動錘,緩慢起吊,直到裝置與鋼筋籠脫離并完全從素砼樁中抽出,通過水準儀來控制鋼筋籠標高。使形成鋼筋混凝土鉆孔灌注樁,所成樁是屬于干作業擠土樁。其結構原理圖1如下:
施工裝置是一臺大功率振動錘和一個大剛度芯管,安裝了ＬＣ消音裝置,其功率可選用10—60ｋＷ;電動機上有一根電纜線,用于啟動電動機;錘頂部有一個吊環,用于起吊振放裝置和大剛度振動芯管;鋼筋籠對正圈是用來固定和對正鋼筋籠的;吊繩系于振動錘上,用于吊車起吊同時用人來操縱確保鋼筋籠安放的垂直度;振動芯管用法蘭盤連接或焊接在振動裝置上;振動錘下部及鋼筋籠上焊有鋼環(至少2—4個),穿上鋼絲繩,卡緊,起吊鋼筋籠并定位,鋼筋籠振放起到擠壓作用,芯管起到振搗擠密的作用,防止離析、斷樁事故等發生。3 鋼筋籠制作和混凝土澆筑3.1鋼筋籠制作 ①鋼筋籠由主筋和橫向箍筋組成。每隔2ｍ左右設一道Φ12—Φ18的加筋,每隔200ｍｍ左右加繞筋,主筋間距允許偏差±10ｍｍ,箍筋間距允許偏差為±20ｍｍ。 ② 鋼筋籠主筋保護層厚度不應小于35ｍｍ,主筋保護層允許偏差±10ｍｍ。 ③設置2—4個起吊點,大直徑樁的鋼筋籠起吊應予以加強。 ④ 鋼筋籠收口制作成Ｖ型。3.2混凝土澆筑 ①Ｃ30硅酸鹽水泥,混凝土凝結良好,不得有蜂窩、空洞、離析、裂隙、夾層等不良現象,水泥與鋼筋籠粘結良好,不得有脫粘露鋼筋籠現象。 ②細骨料:細骨料應選用級配合理、質地堅硬、顆粒純凈的天然中、粗砂;粗骨料:粗骨料可選用堅硬的卵石或碎石,粒徑5—15ｍｍ為宜,和易性好。 ③塌落度滿足180—220ｍｍ,具有良好的和易性、粘結性和保水性,初凝時間滿足灌注時間為原則,一般控制在4ｈ內。 ④必須認真完整地填寫混凝土灌注樁施工記錄,必要時繪制有關圖表曲線,作為檢查質量的原始依據。4 施工方法4.1 工藝流程 三通一平→測量放線→鉆機就位→鉆孔→邊壓灌混凝土邊提鉆→移鉆→迅速清理孔口虛土→吊放鋼筋籠,如下圖2所示。4.2 施工工藝 (1)三通一平。 (2)測量放線:清理施工場地后,應復測甲方提供的基線和基點,確定無誤后,再根據基點和基線放出具體樁位,樁位測放順序按施工順序進行,樁位應用混凝土固定好,樁中心線偏差<10ｍｍ,并作好測量記錄。 (3)鉆機就位:鉆機保持平穩,不發生傾斜、位移,為準確控制鉆孔深度,應在機架上設置控制標尺,以便觀測。 (4)鉆孔:平整場地后,枕木應鋪設平穩牢固后,鉆機就位時,調好鉆機水平,并使鉆機的天車、鉆機中心對位、樁位三點一線,在鉆進過程中,宜每鉆2—4ｍ用帶垂直度的測量儀測1次鉆桿垂直度,也可用鉆機上的掉錘測試鉆桿垂直度,測量時應注意在互相垂直的兩個方向各1次。鉆孔到設計深度。 (5)灌注混凝土:鉆到預定深度時,必須在孔底處進行空轉清土,然后停止轉動,邊灌混凝土邊提鉆至地面,提鉆時不得轉動。 (6)移鉆、清理孔口虛土:迅速移位,快速清理孔口虛土。 (7)吊放鋼筋籠:鋼筋籠在吊放前應按制作要求進行質量檢查,并作好記錄,吊放鋼筋籠時應對準孔位,輕放、慢慢入孔,若遇到阻礙時應停止下放,查明原因并處理,避免左右旋轉、提高猛放、強行下落,啟動振動錘,下放鋼筋籠至設計標高,通過水準儀控制鋼筋籠標高。5 工藝特點 該類方法適用于粘性土、松散砂土等較為密實的地層,尤其對含有地下水、流砂等復雜地層,該方法比反循環、沖機鉆、旋挖等鉆機具有更大的優越性,無需任何泥漿護壁或管點護壁、孔底沉渣少、工藝簡單、成本低、施工速度快、成樁效率高,所成樁體混凝土均勻,充盈系數大,一般為1.1左右。由于鉆桿中泵入孔內的混凝土或砂漿有一定的壓力,樁側土體受到一定的擠壓,使樁側摩阻力有所提高,且不易產生斷樁、縮徑等質量缺陷,孔底無殘沉渣虛土影響。實踐證明:只要掌握后插鋼筋籠的運行工況,確定合理的工況參數,制定相應的技術措施,是能夠保證鉆孔灌注樁的成樁效率和質量。是一種噪音小、無污染、施工機械化程度高的新型工藝。6結語 經過實踐證明,后插鋼筋籠工藝比以往的旋挖、反循環等鉆機成孔成樁效率提高一倍。降低成本、施工周期明顯縮短,是一種噪音小、無污染、施工速度快的新型工藝。參考文獻[1] 華祥征 基礎工程設計與施工[Ｍ] 長春:吉林大學出版社,1996[2] 靖向黨 巖土鉆孔工程學[Ｍ] 北京:冶金工業出版社,2003
施工裝置是一臺大功率振動錘和一個大剛度芯管,安裝了ＬＣ消音裝置,其功率可選用10—60ｋＷ;電動機上有一根電纜線,用于啟動電動機;錘頂部有一個吊環,用于起吊振放裝置和大剛度振動芯管;鋼筋籠對正圈是用來固定和對正鋼筋籠的;吊繩系于振動錘上,用于吊車起吊同時用人來操縱確保鋼筋籠安放的垂直度;振動芯管用法蘭盤連接或焊接在振動裝置上;振動錘下部及鋼筋籠上焊有鋼環(至少2—4個),穿上鋼絲繩,卡緊,起吊鋼筋籠并定位,鋼筋籠振放起到擠壓作用,芯管起到振搗擠密的作用,防止離析、斷樁事故等發生。3 鋼筋籠制作和混凝土澆筑3.1鋼筋籠制作 ①鋼筋籠由主筋和橫向箍筋組成。每隔2ｍ左右設一道Φ12—Φ18的加筋,每隔200ｍｍ左右加繞筋,主筋間距允許偏差±10ｍｍ,箍筋間距允許偏差為±20ｍｍ。 ② 鋼筋籠主筋保護層厚度不應小于35ｍｍ,主筋保護層允許偏差±10ｍｍ。 ③設置2—4個起吊點,大直徑樁的鋼筋籠起吊應予以加強。 ④ 鋼筋籠收口制作成Ｖ型。3.2混凝土澆筑 ①Ｃ30硅酸鹽水泥,混凝土凝結良好,不得有蜂窩、空洞、離析、裂隙、夾層等不良現象,水泥與鋼筋籠粘結良好,不得有脫粘露鋼筋籠現象。 ②細骨料:細骨料應選用級配合理、質地堅硬、顆粒純凈的天然中、粗砂;粗骨料:粗骨料可選用堅硬的卵石或碎石,粒徑5—15ｍｍ為宜,和易性好。 ③塌落度滿足180—220ｍｍ,具有良好的和易性、粘結性和保水性,初凝時間滿足灌注時間為原則,一般控制在4ｈ內。 ④必須認真完整地填寫混凝土灌注樁施工記錄,必要時繪制有關圖表曲線,作為檢查質量的原始依據。4 施工方法4.1 工藝流程 三通一平→測量放線→鉆機就位→鉆孔→邊壓灌混凝土邊提鉆→移鉆→迅速清理孔口虛土→吊放鋼筋籠,如下圖2所示。4.2 施工工藝 (1)三通一平。 (2)測量放線:清理施工場地后,應復測甲方提供的基線和基點,確定無誤后,再根據基點和基線放出具體樁位,樁位測放順序按施工順序進行,樁位應用混凝土固定好,樁中心線偏差<10ｍｍ,并作好測量記錄。 (3)鉆機就位:鉆機保持平穩,不發生傾斜、位移,為準確控制鉆孔深度,應在機架上設置控制標尺,以便觀測。 (4)鉆孔:平整場地后,枕木應鋪設平穩牢固后,鉆機就位時,調好鉆機水平,并使鉆機的天車、鉆機中心對位、樁位三點一線,在鉆進過程中,宜每鉆2—4ｍ用帶垂直度的測量儀測1次鉆桿垂直度,也可用鉆機上的掉錘測試鉆桿垂直度,測量時應注意在互相垂直的兩個方向各1次。鉆孔到設計深度。 (5)灌注混凝土:鉆到預定深度時,必須在孔底處進行空轉清土,然后停止轉動,邊灌混凝土邊提鉆至地面,提鉆時不得轉動。 (6)移鉆、清理孔口虛土:迅速移位,快速清理孔口虛土。 (7)吊放鋼筋籠:鋼筋籠在吊放前應按制作要求進行質量檢查,并作好記錄,吊放鋼筋籠時應對準孔位,輕放、慢慢入孔,若遇到阻礙時應停止下放,查明原因并處理,避免左右旋轉、提高猛放、強行下落,啟動振動錘,下放鋼筋籠至設計標高,通過水準儀控制鋼筋籠標高。5 工藝特點 該類方法適用于粘性土、松散砂土等較為密實的地層,尤其對含有地下水、流砂等復雜地層,該方法比反循環、沖機鉆、旋挖等鉆機具有更大的優越性,無需任何泥漿護壁或管點護壁、孔底沉渣少、工藝簡單、成本低、施工速度快、成樁效率高,所成樁體混凝土均勻,充盈系數大,一般為1.1左右。由于鉆桿中泵入孔內的混凝土或砂漿有一定的壓力,樁側土體受到一定的擠壓,使樁側摩阻力有所提高,且不易產生斷樁、縮徑等質量缺陷,孔底無殘沉渣虛土影響。實踐證明:只要掌握后插鋼筋籠的運行工況,確定合理的工況參數,制定相應的技術措施,是能夠保證鉆孔灌注樁的成樁效率和質量。是一種噪音小、無污染、施工機械化程度高的新型工藝。6結語 經過實踐證明,后插鋼筋籠工藝比以往的旋挖、反循環等鉆機成孔成樁效率提高一倍。降低成本、施工周期明顯縮短,是一種噪音小、無污染、施工速度快的新型工藝。參考文獻[1] 華祥征 基礎工程設計與施工[Ｍ] 長春:吉林大學出版社,1996[2] 靖向黨 巖土鉆孔工程學[Ｍ] 北京:冶金工業出版社,2003
