嵌岩旋挖扩底灌注桩施工技术

1、嵌岩旋挖扩底灌注桩施工技术第38卷2010年第6期广州建筑guangzhouarchitecture嵌岩旋挖扩底灌注桩施工技术周治国,唐孟雄谢永健(1.广州市建筑科学研究院有限公司,广州510440)(2_广州市市政集团有限公司,广州510060)摘要:本文介绍了嵌岩旋挖扩底灌注桩的施工工艺原理和施工技术,并结合具体实例进行了工程验证,实践证明所采取的针对性施工措施是成功的,本文的有关技术方法具有很好的适应性,可供类似工程进行借鉴.关键词:灌注桩;扩底钻头;旋挖钻机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嵌岩旋挖扩底灌注桩作为一种新型的成桩工艺.是在传统钻孔灌注桩基础上,在中微风化岩层扩底形成扩大头的成桩技术.与传统的钻孑l灌注桩相比具有如下的特点:在不增加桩径的情况下.仅在孔底部分形成扩大头,在同样桩径,桩长条件下,比传统等直径

4、桩单桩承载力可提高30%以上,并能改善桩的抗震性和抗拔性.在第四系复杂地层中,对单桩承载力要求较高的高层,超高层建筑物的桩基础工程施工中,由于人工挖孔扩底桩安全性难以保证,超长钻孔灌注桩不经济的情况下,嵌岩旋挖扩底灌注桩具有很大的优势.旋挖扩底灌注桩桩身直径大,扩大头直径可达4m,桩身长度可达6070m,可用于一般建筑,高层建筑甚至是超高层建筑桩基同时.结合泥浆护壁或套管施工,对地质较复杂的土层如砂层,淤泥层,夹层,卵石层,流泥流砂层等适用性强.广东地区强风化岩层承载力高,埋深较浅,一般在中,强风化岩内扩底就能满足多种建筑物对承载力的要求,因而具有较大的经济价值和推广前景.1旋挖扩底灌注桩施工

5、工艺原理首先利用旋挖钻机普通钻头形成普通等直径桩孔.在一个可闭合开启的钻斗的底部及侧边,镶焊切削刀锯,在钻杆旋转驱动下,旋转切削挖掘岩土层,同时切削下来的渣土挤入钻斗内,钻斗装满后提出孔外卸土,如此循环形成桩孔.等直径桩孔成孑l达到设计位置后.将普通钻头更换成扩底钻头,扩底钻头为对称双翼,机械下开式,采用四方套结构传动扭矩.扩张翼根据地层岩性为箱式结构或杆式结构.将扩底钻头下到孔底位周治国等:嵌岩旋挖扩底灌注桩施工技术7置.通过钻杆对扩底钻头施加桩孔轴向压力.扩底钻头横向张开.通过钻杆传递扭矩带动扩底钻头旋转削刮岩层桩孔侧壁,形成扩孔,主要控制转速,行程,钻具的牢固性,钻扩成孔后安装钢筋笼,按

6、普通钻孔灌注桩程序灌注水下砼即成扩底灌注桩旋挖扩底灌注桩施工工艺原理及扩孔工艺流程见图12旋挖扩底灌注桩施工操作要点(1)场地平整与桩位测量由于旋挖钻机回转半径大,钻杆高.自重大,一般钻机高度达十多米,自重近百吨.因此在钻机就位前要做好场地准备工作,首先应清除有关架空电力线.通讯线等以保证施工安全:其次要求场地平整.场地铺(换)填以保证场地有一定的承载力.以免机器行走时地基沉陷导致设备倾倒发生安全事故,另外要做好基坑排水.道路铺填,换填等准备事项,避免因强降水时坑内积水导致陷机,移机作业困难.场地平整完毕.依据设计桩位平面图及场地有关测量资料,校测场地基准线和基准点,测量轴线和桩的位置及桩的地

7、面标高.先对控制桩进行绑点记录,并认真复核;在平整好的场地上,再根据控制桩测定桩位,在测定的桩位点,打入铁质标志桩(露出地面5一lomm)(2)钻机就位旋挖钻机底盘为伸缩式自动整平装置.并在操作室内有仪表准确显示电子读数,当钻头对准桩位中心十字线时.各项数据即可锁定.勿需再作调整.钻机就位后钻头中心和桩中心应对正准确.旋挖钻机要求施工场地平整.为保持钻机的垂直度,通过控制器可使钻杆前俯100.,后仰6o.,左右摆80.,在钻进过程中.如钻机倾斜率在0.30以内,可自行调节垂直度(3)护筒埋设护筒采用5mm厚以上的钢板加工制作.高度根据桩直径确定.护筒的内径大于钻头直径0.1ore,其上部宜开设

8、溢浆口,并高出地面0.150.30m.护筒有定位,保护孔口和保持水位高差的作用.因此,护筒的埋设要根据设计桩位,按纵横轴线中心埋设.护筒埋设好后要复核校正,护筒中心与桩中心偏差不得大于0.05m,倾斜度的偏差不大于1%.施工中,护筒的埋设采用旋挖钻机静压法来完成.首先正确就位钻机,使其机体垂直度,钻杆垂直度和桩位钢筋条三线合一,然后在钻杆顶部带好筒式钻头,再用吊车吊起护筒并正确就位,用旋挖钻杆将其垂直压人土体中.护筒埋设后再将桩位中心通过四个控制护桩引回,使护筒中心与桩位中心重合,并在护筒上用红油首前1.普通钻头形成普通等直径桩孔2.等直径孔成l3.将普通钻头更换成扩底钻头4.扩底完成瓜5.清

9、孔6.下钢筋笼和导管7.浇筑水下混凝土8.水下混凝土浇筑完成,拆管,吸浆图1旋挖扩底灌桩施工工艺原理及扩孔工艺流程8广州建筑guangzhouarchitecture2010年第6期漆标识护桩方向线位置.(4)成孔钻进:当钻机就位准确后即开始钻进,钻进时每回次进尺控制在0.60m左右,刚开始要放慢旋挖速度,并注意放斗要稳,提斗要慢,特别是在孔口58m段旋挖过程中要注意通过控制盘来监控垂直度,如有偏差及时进行纠正.旋挖钻机一般采用筒式钻头,在孔内将钻头下降到预定深度后,旋转钻头并加压,将旋起的土挤入钻筒内,待泥土挤满钻筒后,反转钻头,将钻头底部封闭并提出孔外,人工或自动开启钻头底部开关,倒出弃土

10、.在钻进过程中或将钻头提出钻孔外后,向孔内注浆,泥浆液面不得低于护筒底部.标准筒式钻头长度约1.sm,重约10kn.在钻进过程中,注意地层变化,对不同的土层,采用不同的钻速钻进.在成孔过程中,主要控制成孔的垂直度,护壁的完整性持力层岩面的确定.成孔是扩孔的基础.旋挖钻机入岩时,入岩判断方法主要根据设计桩长,返渣的岩样以及钻机钻入的速度来判别.(5)扩底岩层扩底钻头为对称双翼,机械下开式,采用四方套结构传动扭矩,扩张翼为箱式结构,具有强度大,刚度好,适用性强,可靠安全,维修方便等优点.在扩孔前,首先在地面将扩孔钻头的所需参数确定后再使用.行程控制是控制钻头主轴滑道.以达到扩孔的目的.不同的扩孔桩

11、径,所使用的钻头不同,其位移值也不同.因此,在扩孔过程中,必须严格记录行程数值,确保扩孔达到设计要求.钻具的控制是钻头的稳定性控制,即确保钻头在钻孔过程中的稳定性.牢固性.在扩孑l前首先应对钻具进行检验,对上下翼刀具的刚度铰接牢固,主轴滑道收放灵活自如,在确保其性能良好后,才能使用.成孔达到设计标高后,将钻头提起,更换扩孔钻头,将钻头通过钻杆连接后放到孑l底位置,在主导钻杆上标示扩孑l前位置及扩孔所需位移值后,然后将钻具上移提升,开始扩孔.在扩孔过程中.扩孔底控制主要控制转速,行程,钻具的牢固性.钻速控制主要通过控制钻机的速度.由于扩孔钻头的刀具切削面随钻头的扩展加大,其作用荷载也增大.为确保

12、钻头不变形,故要求匀速钻进,并逐渐放下钻杆,确保钻进位移的稳定,达到扩孔效果.(6)清孔由于桩径扩孔后,其桩底面积大大增加,形成下部孔窟,在清孔时,孔窟容易出现沉渣的大量沉积,因此,清孔是否彻底,直接影响成桩的效果.钻进至设计孔深后,将钻斗留在原处机械旋转数圈.将孔底虚土尽量装入斗内.起钻后仍需对孔底虚土进行清理.一般用沉渣处理钻斗(带挡板的钻斗)来排出沉渣,若沉淀时间较长,则应采用水泵进行浊水循环.(7)水下砼灌注水下砼坍落度宜控制在1822cm内.灌注前对灌浆设备进行严格检查,导管要求内管光滑,导管的驳接口必须加止水密封胶圈.确保接头密封良好,导管便于安拆,并有足够的强度和刚度.下入导管一

13、定要准确,导管底距孑l底控制在0.30.5m.砼初灌量应保证将导管底一次性埋入混凝土中0.80m以上,若采用泵送砼必须要用5m的灌浆斗,若采用孔口灌浆则可采用小斗,两台搅拌车在孔口灌注保证水下砼的连续性.灌注过程中,设专人记录灌注量及测量砼面高度,计算埋管深度和应拆除的导管长度.导管底端埋入砼面以下一般不得小于2m,不宜大于6m.每次起管后的导管埋入砼面以下一般保持在24m.水下砼灌注必须连续进行,不得中断:商品砼两车间隔时间不得超过半小时,如有间歇,应经常小范围上下窜动导管,使砼保持流动性.灌注结束前,采用捞样筒捞取砼样确定砼面高度,使灌注标高符合设计要求,为保证桩顶的砼强度.按照设计要求将

14、砼面超出设计桩顶一定高度:一般桩径1.20m以下按照1d(桩直径)控制.大于1.20m桩径按照1.01.2m控制.3旋挖扩底灌注桩施工实例(1)光大橡园商住楼项目.其典型地质情况如下:从上往下依次为强风化泥质粉砂岩(7.6m),中风化泥质粉砂岩(4.4m),强风化含砾砂岩(3.2m),中风化粉砂岩(3.0rn),强风化粉周治国等:嵌岩旋挖扩底灌注桩施工技术9砂岩(2.6m),强风化粉砂质泥岩(8.7m),中风化粉砂质泥岩(8.1m).岩石天然单轴极限抗压强度为:强风化泥质粉砂岩1.3mpa,中风化泥质粉砂岩4.8mpa,微风化(粉砂质,钙质)泥岩,泥质粉砂岩9.3mpa,中风化粉砂岩7.7mp

15、a,微风化粉砂岩,细砂岩14.4mpa.设计桩长30m.桩径1.2m,水下砼c35,桩端扩大头尺寸为(见图2):h=1.0m,hi=0.7m,h2=0.3m,扩大头直径do=1.8m.扩出端部分b=0.3m,孔底沉渣小于0.05m该工程采用金泰sd28l完成干成孔钻孔作业,采用mrr1200钻头(图3)完成扩孑l作业.本工程总施工桩数近千根,平均桩长在30m左右,机械成桩速度在120m/台班,大大加快了_t程进度,取得了良好的经济效益,施工完成后.经检测扩底桩的尺寸和力学指标均达到设计要求il一lj里l旦!堡墨里堡lli图2旋挖扩底扩大头尺寸标注图3旋挖扩孔钻头(2)龙江碧桂园项目.该场地钻孔

16、揭露深度范围内第四系土层为回填土,冲积土,基岩为第三系地层,岩性为泥质粉砂岩.在钻孔施工过程中,为保持孔壁稳定,防止发生流砂及软流塑地层扩孔,塌孔,缩径等现象,使用优质丙烯酰胺泥浆(php,其性能指标见表1)作为钻孔护壁泥浆.基浆是以膨润土为主的浆液.每立方米基液中,商品膨润土58g,水968g,na2co33.194g,pam0.484g.基浆中加入一定比例的pam,使两者充分搅拌混合即可制作优质php泥浆.pam用量根据实际测试的泥浆技术指标而定.实践证明,泥浆护壁成桩后孔底清渣效果理想(如图4).本工程总施工桩数1500根,平均桩长在20m左右,机械成桩速度在100m/台班,取得了良好的经济效益一雷簟图4桩抽芯子l底沉渣效果图表1优质php泥浆性能指标4结论本文介绍了嵌岩旋挖扩底灌注桩施工1二艺原理及施工方法,并结合两个施工项目对旋挖扩底灌注桩施技术进行了验证.光大橡园商住楼项目主要是在红层软