旋挖钻孔灌注桩施工在某工程的应用.doc

旋挖钻孔灌注桩施工在风尚80住 宅楼工程的应用摘 要:通过风尚80公 寓楼工程基础桩施工实例 ,介绍了主要介绍旋挖钻孔灌注桩的施工,并对其进行研究分析，以及旋挖钻机与 GPS- 200型反循环钻机的施工成本及效果作了对比。关键词：旋挖钻机泥浆性能护筒钢筋笼导管施工成本 前言 ：旋挖钻孔施工是利用钻杆和钻斗的旋转,以钻斗自重并加液压作为钻进压力,使土屑装满钻斗后提升钻斗出土。通过钻斗的旋转、挖土、提升、卸土和泥浆置换护壁,反复循环而成孔。旋挖钻机由于成孔作业速度快、 质量好、 效率高、 泥浆污染少等优点,目前在国内桩基础施工中得到越来越广泛的应用。采用旋挖钻孔灌注桩工艺在我单位房建施工项目乃至广西壮族自治区端承桩施工还属首次,本文将施工分析作一介绍,供大家探讨。 1 工程概况本工程位于南宁市金浦路南段民歌广场西侧、南宁市机关车队北面，西邻时代丽都，东邻中国海事，地下2层地上为 30层框架剪力墙结构，基础形式混凝土灌注桩，桩径800mm1200mm单桩设计最大承载力9100kN，共设计桩 110 根，包括桩径1200mm，10根；1000mm 桩71 根； 800mm 桩 29根。桩身混凝土强度等级为 C30，端承桩，以 层中风化泥岩为持力层，且要求进入持力层1.5倍桩径。根据地质报告桩底标高约为-34.00-37.00米。根据建材桂林地质工程勘察院提供的岩土勘察报告，场地各地基土层自上而下的分布情况摘要如下：(1)人工堆积层a.杂填土：厚度2.604.10m，(2)一般第四系土层a.粘土：厚度2.307.30m， b.粉土：厚度1.008.60m， c.粉土：厚度0.608.40m，d.中砂：厚度1.306.80m， e.圆砾：厚度4.3013.30m， f.粉砂质泥岩：厚度2.004.50m， g.粉砂质泥岩：该层揭露最大厚度为5.00m。根据以上地质情况，该工程设计为反循环钻孔灌注桩由于施工场地狭小，施工工期紧，加上该工程处在闹市居民区及商业密集区对整个工序施工制约相当大。夜间施工扰民不能连续施工。而在工期紧迫的市中心完成如此大的施工任务量，对施工方案及现场管理提出了更高的要求。经项目技术人员多次方案论证，聘请相关专家、设计现场查勘。经设计同意改为旋挖钻孔灌注桩。2 旋挖钻机成孔工艺2.1施工设备：ZR-220A旋挖钻机、泥浆泵(排污) 、砂石泵(清孔) 、12M3/min空压机（二次清孔）混凝土输送泵、反铲挖掘机(装运泥渣及场地清理) 、运浆车(泥浆外运) 、25T吊车（吊钢筋笼、浇筑混凝土）导管、护筒等。 2.2施工工艺 (1) 桩基定位后,根据桩定位点拉十字线钉放四个控制桩,以四个控制桩为基准埋设钢护套筒,筒高2m ,为保护孔壁,露出地面0.3m。 (2)成孔钻机就位后,利用自动控制系统调整其垂直度,注入稳定液后,进行钻孔,该钻机成孔时采用旋挖式筒式钻头将地层中泥渣载入钻斗挖出,自动显示筒满后,提升将土卸于一侧,继续开挖,边挖边补充稳定液,保证在提钻后液面始终高于护筒底面。成孔深度由钻机自动显示。 (3) 成孔深度达到设计要求后,进行清孔换浆工作。边注边抽,保证在孔底500mm 内,稳定液比重小于1.20 ,粘液不大于28s ,砂率不大于4%时,才可以提钻转到下一桩孔成孔。 (4)安放钢筋笼。为防止笼变形,将制作好的钢筋笼梆上杉木杆,再将预制的混凝土滚轴式定位轮,绑于钢筋笼上,控制保护层,最后将压浆管固定上,利用吊车将其吊入孔内。为防钢筋上浮,将钢筋笼与护筒焊牢。 (5)安装导管。利用吊车将导管放入,导管直径、长度应与孔深配套,管距孔底0.3m ,初灌量应保证混凝土扩散后,导管埋入深度不小于1m ,为防止混凝土与稳定液混合,在灌注混凝土前,用充气球胆浮于管内。待浇注混凝土后上提导管的同时,球胆浮于管外,取出重复使用。 (6)二次清孔：采用气举反循环法。 气举反循环清孔是利用空压机的压缩空气，通过风管（水管）送至孔内气浆混合器，高压气与泥浆混合，在导管内形成一种密度小于泥浆的浆气混和物，浆气混合物因其比重小而上升，在导管内混合器底端形成负压，下面的泥浆在负压的作用下上升，并在压气动量的联合作用下，不断补浆，上升至混合器的泥浆与气体形成气浆混合物后继续上升，从而形成流动，因为导管的内断面积大大小于导管外壁与桩壁间的环状断面积，便形成了流速、流量极大的反循环，携带沉渣从导管内反出，从而起到极好的清孔效果。经实际试验，直径在 10 以内的卵石及碎石都可从孔底反出。 (7)水下浇注混凝土。每注入一管混凝土,利用吊车向上拔管,每提0. 3m 反插一半,保证混凝土的扩散和密实。如此循环,直至顶面。 4 施工要点 4. 1护筒埋设。护筒既保护孔口壁,又是钻孔的导向,则护筒的垂直度要保证。为防止后压浆时跑浆,护筒周围土要夯实,最好粘土封口。 4. 2 对稳定液（泥浆）要求。一要控制泥浆的比重在1. 051. 10 之间,二要粘度在18s25s ,含砂率小于6 % ,本工程采用重量配合比为:膨润土火碱水= 680. 5 0. 7100 。定期测试稳定液的各项技术指标,出现问题及时解决。 4. 3 孔底沉淤控制。旋挖钻斗的切削、提升上屑的机理与常见回转钻进的正、反循环成孔的切削、提升形式完全不同。前者是通过钻斗把孔底原状土切削成条状载入钻斗提升出土,后者是通过钻头把孔底原状土打碎由泥浆循环带出土面。前者底部面缓,钻至设计标高对土的扰动很小,没有聚淤漏斗,所以要加强稳定液的管理,控制固体含量,提高粘度,防止快速沉淀;还要控制终孔前两钻斗的旋挖量。 4. 4 复测孔深及稳定液比重。为保证灌注桩质量,浇注混凝土前,一要检查孔底泥浆的比重是否小于1.20 ,否则采取换浆处理;二要检查孔的深度,判断有否孔壁坍塌现象,若有用旋钻机清孔,达到设计深度后方可安装导管。 4. 5 对导管的要求。导管在使用前必须作密封性检查,接头严密,不漏水、不漏浆。导管上料斗的体积,由桩径、桩长和导管埋入混凝土中的深度来确定,料斗体积应大些为好,首批浇注混凝土的量不小于1.6m3 。 4. 6 浇注混凝土的要求。混凝土应连续浇注,中间不得停顿。由于桩内混凝土不能振捣,主要靠混凝土的自重压密和混凝土的流动成型,必须控制好配合比、浇注速度以确保混凝土的质量。随时检查混凝土的塌落度,塌落度应控制在1620cm 之间。 4. 7 由于混凝土浇注到顶时残留泥浆会与混凝土混合,则实际桩顶标高至少应比设计标高高0.5m （浮浆层）,最后机械破桩头处理。 5 常见质量问题处理 5. 1 塌孔 (1) 主要原因由于旋挖钻孔不存在泥浆循环,护壁较薄,加之泥浆比重不稳定;添加稳定液的塑料管口直接对着土层冲刷。 (2)处理措施严格控制稳定液的重量配合比,确保计量准确,误差在规定范围内。改正添加稳定液的方法,使其管口直对护筒壁添加。 5. 2 钢筋变形 (1) 主要原因钢筋笼较细长,钢筋塑性变形所致。 (2)处理措施利用48脚手架钢管加固。 5. 3 桩基位移 (1)主要原因采用直角坐标,两个经纬仪同时测量误差比较大;夜间挖土,能见度低。 (2)处理措施改进测量方法,用全站仪的极坐标方法测量;加强照明度。 6 旋挖钻机实际施工效果及成本比较6.1 施工效果根据旋挖钻机实际完成的钻孔桩 ,可统计出以下数据:(1)混凝土充盈系数: 1.121.25,平均充盈系数 1.18;(2)成孔效率:孔深 27.532.5m,平均成孔时间 (包括洗孔 )约 4.1 h /桩孔 ,每天可完成 45根桩孔作业;(3)成桩质量: 本工程抽取3根桩进行自平衡测法检查单桩承载力试验，全数进行低应变动测法来检查成桩质量。检测结果:桩的完整性、承载力、孔底沉渣均满足设计要求。 从充盈系数及沉渣情况可知旋挖钻机钻孔的孔壁是稳定的 ,本工程施工难点孔壁稳定性问题得到了有效解决 ,同时施工工效和质量得到了有效解决 ,并且效果也是理想的。6.2 成本比较该项目除风尚80公寓楼工程用旋挖钻机施工外 ,金领公馆住宅楼采用了前最常用的 GPF - 200型反循环成孔钻机。据统计,GPF - 200型钻机平均成孔时间 (包括洗孔 )约 4045 h /桩孔 ,平均充盈系数为 1.23。表 1是 2种成孔工艺的成孔成本情况 ,从表 1可知 ,旋挖钻机成孔成本仅比 GPF - 200型钻机高5%左右 ,但其成孔效率是 GPF - 200型钻机的 10倍以上。表 1 旋挖钻机成孔与 GPF - 200型钻机成孔比较表成孔钻机机械人工费水电费泥浆外运费充盈系数增加费成孔成本GPF- 200型钻机C1C2C3C4C旋挖钻机1.81 C10.25C20.80 C301.86注: (1)因充盈系数增加费是以旋挖钻机的充盈系数为计算基的,故旋挖钻机成孔工艺的充盈系数增加费为0; ( 2) C = C1 + C2 +C3 +C4。7结束旋挖成孔灌注桩的施工方法具有施工质量可靠、成孔速度快、成孔率高、适应性强、环境污染小的优点,克服了普通循环钻机成孔时孔底沉淤土多,桩侧摩阻力低,泥浆管理差的缺点。从成孔效率相比 ,旋挖钻机是GPS-200型钻机的 10倍以上 ,而成孔成本并没有明显增加 ,因此旋挖钻机在桩基施工的应用前景是广阔的，是一种理想的施工工艺。总之 ,旋挖钻机在风尚80公寓楼桩基施工中的应用开创了我单位高层建筑端承桩基采用旋挖钻机施工技术的先河,对推动我单位桩基施工技术的革新有积极意义。中隧四处广西军联项目部二00九年十二月二十五日