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    复杂地质旋挖组合成桩工艺

    2015-01-04 kjb 296

    杂志名称:建筑科技》

    刊登期号:2013年第1期
    作者:刘建钊、史魏

     

    [摘  ] 本工艺为新型灌注桩成孔工艺,在砂层厚、含毛石与漂石等的复杂地层使用,采用全钢护筒护壁+旋挖钻机垂直旋孔+遇毛石层、漂石层冲抓锤取石成孔工艺。

    [关键词] 岩土工程;组合成桩法;超长钢护筒;冲抓锤;

     

    1、工程概况

           深圳澳新亚大厦项目位于深圳市福田中心区,占地面积2000m2,基坑面积1500m2,场地非常狭窄。该项目基坑工程支护桩是排桩结构,由146根桩径1 m,间距1.3m,桩长21m的灌注桩组成?;庸こ淌┕す讨蟹⑾值刂是榭黾涓丛樱浩骄?m厚的砂层、地下水位较高,-2m标高左右有人工填石层(漂石大小30cm-50cm)。

    2、工程难点

           随着城市的建设和开发,城市市区内建筑工程场地越来越狭窄,地质情况经人工改造后往往较复杂,环保、文明施工要求越来越高。常规桩基工程通常泥浆多,场地乱且常规成桩工艺往往不能适用城市内复杂地质工程。城市中心区域建筑工程尤其是桩基工程施工迫切需要一种环保、适应地质能力强的新型成桩工艺。

    深圳澳新亚大厦项目若采用常规泥浆护壁旋挖成孔,在超厚砂层中容易扩孔,遇漂石无法钻进成孔,且需30000 m2泥浆,由于现场场地非常狭窄,无法布置泥浆池。为解决该技术、施工难题,项目部经多次试桩探索出一种行之有效的新型组合成桩工艺方法:以旋挖成孔为主,辅以振动沉管打拔超长钢护筒,利用冲孔成桩工艺冲抓漂石层的组合成桩工艺方法。

    3、工艺原理

          本成桩工艺工艺原理综合了多种成桩工艺:沉管灌注桩振动沉管、全钢护筒护壁工艺,冲孔灌注桩冲孔工艺,旋挖灌注桩旋挖成孔工艺,是以旋挖成孔为主,辅以振动沉管打拔超长钢护筒,利用冲孔成桩工艺冲抓漂石层的组合成桩工艺方法。

          该组合成桩工艺采用12m超长护筒护壁代替常规泥浆护壁。主要难点超长护筒的打拔,常规护筒2m-5m可利用挖掘机压入土层,但12m长护筒因场地含大量直径在10cm~85cm之间的毛石、漂石,在下钢护筒的过程中,护筒遇到毛石打不下去,若强行埋设,会造成钢护筒变形。本工艺主要借鉴沉管灌注桩振动沉管工艺,利用50t振动锤振动打拔超长钢护筒。无需泥浆护壁,钻进到位无须捞渣成孔。

          为解决常规旋挖成孔工艺无法穿透漂石层技术难题,先后采用冲孔成孔工艺、旋挖成孔及冲抓锤冲抓毛石施工工艺反复试桩发现,漂石系人工回填石,大小30cm-50cm,单独采用冲孔成孔工艺利用冲锤可以击碎漂石但无法利用泥浆循环排出碎块,沉淀在桩底影响成桩质量。经反复试验形成利用冲锤冲击漂石、利用特制抓锤抓取漂石碎块穿越漂石层,攻克该技术难题。

    4、工艺流程

    图4-7 旋挖成桩组合工艺工艺流程图

    5\施工控制要点

    5.1钢护筒的定位

          十字线中心法是埋设、校核护筒的常规方法,该方法直观、但在埋设过程中缺乏过程控制。现场采用距离交会法埋设护筒其具体步骤如下:

          ① 在桩位放样完毕复核无误后,施工人员应将桩位沿两垂直方向以等距离L,用钢钎作两定位桩,并在施工日志上记录定位尺寸及方位。这样,钻机就位后一旦桩位标记被破坏,可以通过距离交会的方法,恢复出已破坏的桩位。

          ②从两定位桩量取距离L,并将弧线交会,交会点即为桩位中心,同时参考桩位方位记录。

    5.2埋设钢护筒

          在两个侧面架设的经纬仪监测下调整钢护筒的垂直度,确认钢护筒垂直后由吊机缓慢将钢护筒下放,靠其自重使钢护筒沉入土层。当自重沉入受阻,并确认钢护筒垂直后,即可启动振动锤继续沉入钢护筒。

    5.3振动锤打入钢护筒

          启动振动锤要断续进行。即采用试振方式,避免对地层造成大的扰动。在沉入过程中,如果钢护筒发生倾斜,则应将钢护筒拔起,纠正倾斜后再继续沉入。

    5.4起拔钢护筒

          ①起拔时间控制在砼浇筑完2-3小时,砼初凝以后。

          ②初期要用振动锤振动起拔,所用吊具、索具必须安全可靠,禁止超负荷运转。起拔要缓慢,吊机提升力要适中,不可以将振动锤减震弹簧完全压缩,避免损坏振动锤和钢护筒。

          ③当振动锤工作伴有金属敲击声音时,说明吊机提升力太大,或是钢护筒间连接螺栓松动,此时应立即减小提升力,紧固连接螺栓,以免损坏吊机和振动锤,甚至损坏钢护筒。振动锤仍要采用试振方式启动,不可长时间振动。

          起拔全过程要求吊机天轮―振动锤―钢护筒轴线成―直线。

          当吊机可以直接拔起钢护筒时,应立即停止振动锤,直接用吊机起拔。

    5.5冲抓锤冲取漂石

          ①将冲孔抓锤的钢牙加粗加长,用吊机起吊后下锤冲砸,将大的石块砸成小的石块.

          ②用抓斗将小的石块抓出护筒。抓一段石块打一段护筒,等护筒完全打到位后再旋挖机继续钻孔,这样反复使用抓、砸、旋挖的方式成桩至设计标高。

    6、质量保证措施

         (1)护筒采用钢护筒,采用厚8~10mm 钢板制作?;ね猜裰蒙疃扔χ辽俅┰缴安?,长度为12m。采用多节护筒连接使用,连接形式采用焊接,焊接时保证接头圆顺同时满足刚度、强度及防漏的要求。

         (2)护筒埋设深度满足设计及有关规范要求。

          (3)护筒顶高出施工水位或地下水位1.5-2.0m,并高出施工地面0.3m以上。

         (4)护筒埋设前,先准确测量放样,保证护筒顶面位置偏差不大于5 cm,埋设中保证护筒斜度不大于1 %。

         (5)砼充盈系数不能小于1,且不能大于1.2。

         (6)桩垂直度不能大于1%。

         (7)其它同普通砼灌注桩要求。

    7、安全保证措施

         (1)场地内多种大型机械交叉作业,须设专职机械协调员,以保证机械安全地运转。

         (2)起吊12m超长钢护筒时,安排专人指挥,吊车运转范围内严禁站人。

         (3)用吊车悬挂振动锤时,吊钩应有保险装置,振动锤悬挂钢架的耳环上,必须装有保险钢丝绳。

         (4)振动沉、拔护筒时,禁止任何人在机架下面站立停留或通行。

         (5)振动拔护筒时,应垂直向上,边振边拔。

         (6)沉入护筒时,应保持导轨与护筒的垂直度,如果钢护筒发生倾斜,则应将钢护筒拔起,纠正倾斜后再继续沉入。

    8、实施效果

          深圳市澳新亚大厦工程运用复杂地质条件下旋挖组合成桩施工工艺,顺利完成146根支护桩的施工。成桩外形规则,充盈系数均大于1且小于1.1平均1.05,小于常规旋挖成桩的1.25,止水帷幕亦没有因为支护桩扩径造成偏位漏水。用此法施工的支护桩经第三方质量检测单位进行的抽芯检测和低应变动力检测,质量全部合格。

          深圳市澳新亚大厦采用本工艺成桩,节省了泥浆制备、排放费用30万元,节省砼材料费用3.5万元、节省工期30天,获得业主工期奖励。

    9、结语与体会

          本工艺适用于场地狭小、环保要求高、地质复杂(含超厚砂层、地下水位较高、含漂石层)的城市市区内桩基工程。

          本工艺应用效果与常规旋挖成桩工艺相比,支护桩充盈系数小平均1.05,桩体完整均匀;无需泥浆处理,施工现场环保、干净;克服了常规成桩工艺遇厚砂层和漂石层无法穿越的技术难题;而且机械化程度高、经济环保,非常适合应用于城市中心区域桩基工程的施工。

     

    [作者简介] 刘建钊,男,1983年出生,工程师,深圳分公司项目经理,广东省深圳深南东路2105号中建大厦22层。邮编:518005,电话:13823358945;史魏,男,1986年出生,助理工程师,深圳分公司项目总工程师,广东省深圳深南东路2105号中建大厦22层,邮编:518005,电话:15815514480

     

     

     

     

     

     

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