大直徑砼管樁嵌巖施工

　　大直徑砼管樁嵌巖施工【1】

　　【摘要】本文介紹了大直徑砼管樁嵌巖施工中出現(xiàn)的一些問題及處理措施。

　　【關(guān)鍵詞】大直徑砼管樁;嵌巖;問題及處理措施

　　引 言

　　廣州珠江電廠煤碼頭技術(shù)改造工程[1]，比較顯著的一個特點是：基礎(chǔ)為φ1200mm砼預(yù)制管樁，施打到位后進行鉆孔嵌巖;其難度有三：一是三分之一為斜樁嵌巖，二是嵌巖深度達到5.5m，三是持力層為微風化巖石。

　　在施工期間，我們遇到了一些問題，通過努力，及時采取了相應(yīng)的技術(shù)措施，確保管樁嵌巖的工程質(zhì)量達到了設(shè)計要求。

　　現(xiàn)將該工程的施工工藝和遇到的問題及采取的措施寫出來，和大家探討。

　　1.工程概述

　　廣州珠江電廠煤碼頭技術(shù)改造工程[1]，位于廣州市南沙經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)坦頭村珠江電廠北側(cè)，大虎道與沙螺灣之間水域。

　　該水域臨近入海口，受潮汐影響。

　　廣州珠江電廠原有煤碼頭泊位等級為35000噸級，碼頭總長250.08m。

　　對該碼頭進行技術(shù)改造(加固和延長)后，泊位等級將升級為50000噸級。

　　主要工程量包括現(xiàn)有碼頭西段85.03m長度后方加固、現(xiàn)有碼頭延長40m，為高樁梁板式結(jié)構(gòu)，樁基礎(chǔ)為φ1200mm砼預(yù)制管樁，施打到位后進行鉆孔嵌巖，嵌巖部分和頂部以下1m范圍澆注砼。

　　碼頭加固段的管樁嵌巖深度不小于3.5m;碼頭加長段的管樁嵌巖深度不小于5.5m。

　　2.施工工藝流程

　　管樁嵌巖施工工藝流程如圖所示。

　　管樁嵌巖工藝流程框

　　3.施工方法

　　3.1 選擇鉆孔機械

　　鉆機采用自有的由GMD―15型鉆機為母體改裝后的GMD―15―12―X(A)型鉆機。

　　該機是以GMD―15型鉆機為母體改造而成的，GMD―15型鉆機是符合我國工程施工的具體特點的一種多用途大口徑輕型鉆機，該鉆機為液壓給進、短門架導向、機械動力頭式回轉(zhuǎn)鉆機，采用正、反循環(huán)鉆進工藝，可在第四紀覆蓋層(包括卵石礫石地層)及堅硬巖石層中鉆進。

　　3.2 施工平臺架設(shè)：

　　1)乘低潮時，在管樁上安裝樁箍，作為架設(shè)工字鋼的牛腿用。

　　樁箍用鋼筋吊在樁頭上，以防滑落。

　　碼頭加固段在原煤碼頭靠岸側(cè)的兩根樁上也安上樁箍，將施工平臺與原煤碼頭連接，確保其穩(wěn)定性。

　　2)利用樁箍架設(shè)25#工字鋼，作為施工平臺的主骨架。

　　根據(jù)施工要求標高，在25#工字鋼上用槽鋼搭設(shè)施工平臺每排樁的施工平臺，平臺面上鋪上30mm厚木板，木板與槽鋼作可靠連接。

　　3)每個樁基施工平臺間用工字鋼連接在一起，形成一個整體(加固、加長段每排樁為一獨立整體，靠加長段的拖輪碼頭為一獨立整體，躉船碼頭為兩二獨立整體)。

　　3.3鉆孔、清渣：

　　1)在土層和強風層采用刮刀鉆頭，借助鉆桿自重正常鉆進，進尺速度取決于鉆桿重量、鉆頭轉(zhuǎn)速和地質(zhì)軟硬程度。

　　2)本工程由于管樁已打到風化巖內(nèi)，鉆孔過程中不存在塌孔問題，故沒有必要造漿。

　　施工中主要采取反循環(huán)的辦法排碴清孔。

　　3)反循環(huán)排渣：先由泥沙泵抽取海水對反循環(huán)泵灌水排空氣，然后啟動反循環(huán)泵泵吸排碴。

　　泥漿直接排入泥駁，并由泥沙泵抽取海水補入鋼護筒以保持其水位不變。

　　泥漿沉淀后外運到指定地點傾卸。

　　3.4成孔檢驗方法：

　　1)孔深檢驗：對每臺樁機的鉆桿進行編號，并對編號的鉆桿建立 “資料庫”(記錄每條鉆桿的編號及長度)鉆孔的深度即是鉆桿的總長度與鉆頭長度之和。

　　檢測孔深只需將在孔內(nèi)的鉆桿編號相對應(yīng)“資料庫”中的鉆桿編號的長度與鉆頭長度之和即是鉆孔孔深。

　　2)孔徑檢驗：為防止鉆孔直徑不夠，施工中用φ22鋼筋根據(jù)管樁內(nèi)徑分別制作兩種直徑的檢孔器，長度分別為5m、4m。

　　通過檢孔器測量孔徑是否達到設(shè)計要求，同時檢測孔壁是否順直。

　　3)沉渣厚度檢驗：用細鋼絲繩底部吊φ200鉛球(便于滾動)做測繩，測繩測出的孔深與鉆桿所測孔深的差值即是沉渣厚度。

　　4)斜樁傾斜度檢驗：孔斜度服從于鋼管樁斜度，具體數(shù)值可在沉樁記錄表查到。

　　3.5鋼筋籠制安：

　　1)鋼筋籠制作：按圖紙和有關(guān)技術(shù)規(guī)范要求制作鋼筋籠。

　　為了防止安放鋼筋籠時底端插入孔壁，便于順利沉放到位，鋼筋籠底端鋼筋采用了“收口”措施。

　　2)鋼筋籠安裝：鋼筋籠在鋼筋棚加工綁扎焊接。

　　安裝時使鋼筋籠盡量與鋼護筒軸線平行，在重力作用下，鋼筋籠沿鋼護壁通過滾輪滑向樁底。

　　同時，通過附在吊鉤上的測繩測量鋼筋籠是否到底。

　　否則，重復起吊再次安放，確保鋼筋籠到底。

　　由于砼具有粘稠性，隨著砼面上升，鋼筋往往也隨之上升，而且本工程鋼筋籠自重不大，更易上升，為防澆注砼時鋼筋籠上浮施工中采用4～6節(jié)直徑φ100長6m的水管套在籠頂?shù)匿摻钌?ldquo;壓住” 鋼筋籠，澆注完成后再吊起分節(jié)折除。

　　3.6嵌巖砼澆筑：

　　1)嵌巖砼采用導管法澆注，漏斗下料。

　　2)嵌巖砼澆筑采用斜升導管法，導管間夾橡皮墊圈，導管使用前應(yīng)進行水密、承壓及接頭抗拉試驗。

　　為保證導管始終處于樁的斜向中軸線上，在導管上加設(shè)輕便型扶正器，間距6m(鋼筋籠處不設(shè)置)。

　　3)根據(jù)剪球后第一批進入孔底混凝土的數(shù)量應(yīng)能滿足導管埋入混凝土中的深度不得小于1m的要求，選用或制作滿足要求的料斗。

　　澆注首批砼時將導管距樁底30�M左右，并通過計算確保首批砼用量，澆注過程中盡可能縮短拆除導管的間隔時間，當導管內(nèi)砼不滿時，則徐徐地灌注，防止在導管內(nèi)造成高壓氣囊，將密封墊圈擠出，嚴格控制砼的均勻性和坍落度。

　　考慮到海上作業(yè)困難，灌注時間較長，擬在砼中摻入FDN-440緩凝劑，以延緩其凝結(jié)時間，施工時經(jīng)常計算井孔內(nèi)砼面標高，及時調(diào)整導管埋深，使導管的埋深控制在2-6m之間。

　　灌注至設(shè)計標高后，為確保砼質(zhì)量，本工程砼澆注量比設(shè)計量超灌0.5m3。

　　4)樁頭擋板安設(shè)：用鐵線將一圓形板(板的直徑比樁內(nèi)徑小20mm)掛在樁內(nèi)，板的標高比樁頭砼底標高低200mm，然后澆筑100mm膨脹砼，振搗密實，形成樁頭擋板。

　　4.施工中出現(xiàn)的問題

　　1)鉆進時出現(xiàn)縮孔現(xiàn)象

　　該類現(xiàn)象在施工中發(fā)生次數(shù)最多，達到3次，其中直樁1次，斜樁2次;都是在進入中風化開始出現(xiàn)這類情況，其很容易導致鉆頭卡鉆等工程事故。

　　2)鉆進時偏斜的情況

　　在施工中出現(xiàn)2次，其中直樁1次，斜樁1次。

　　3)鋼筋籠下不到位的情況

　　在施工中出現(xiàn)3次，都是發(fā)生在斜樁嵌巖樁。

　　發(fā)生部位多是在管樁樁端和巖層交界處。

　　5.針對以上問題的分析及處理措施

　　5.1.鉆進時出現(xiàn)偏斜的成因分析及處理措施

　　由于底部巖層表面不平整，鉆進時穿透的巖層也存在強度不一的情況，致使鉆機鉆進時容易出現(xiàn)鉆偏現(xiàn)象。

　　出現(xiàn)該類問題主要是鉆機的鉆桿傾斜度在鉆進時發(fā)生了變化;通過分析，采取了一下預(yù)防及處理措施：

　　a)鉆進施工時，每日3次定時檢查鉆機的鉆盤水平度或鉆桿的傾斜度是否符合設(shè)計要求;

　　b)發(fā)現(xiàn)鉆桿傾斜度不符合設(shè)計要求時，立即提出鉆桿，對該時段鉆進的深度拋填片時恢復至合格前的標高，再調(diào)整鉆桿的傾斜度重新鉆進;

　　5.2.鉆進時出現(xiàn)縮孔的成因分析及處理措施

　　出現(xiàn)該類問題，主要是巖層對鉆頭的磨損致使鉆頭的直徑發(fā)生了變化。

　　由于該類問題很容易導致卡鉆等事故發(fā)生，處理起來會對工期造成嚴重影響，故建議多采取預(yù)防措施，防止該類事故發(fā)生。

　　當時我們采取了以下措施：

　　a)鉆進前，對鉆頭進行加固處理，并嚴格檢查其直接不得低于規(guī)范[2]要求;

　　b)鉆進時，根據(jù)設(shè)計提供的地質(zhì)資料并結(jié)合現(xiàn)場的取樣情況分析，按強風化巖層、中風化巖層、微風化巖層等不同巖層確定對鉆頭的抽查頻率，并嚴格執(zhí)行按時抽查的制度;發(fā)現(xiàn)鉆頭磨損的，立即進行補焊到位;

　　c)當鉆頭進入中風化巖和弱風化巖后，鉆進困難，此時吊出鉆桿，將刮刀鉆頭更換牙輪鉆頭在扭矩許可和機身不跳動的情況下加壓鉆進;先利用油壓系統(tǒng)對鉆頭鉆桿稱重，以確定壓值，試鉆后若加壓值太大，機身跳動，則可減少加壓值，并找到最佳值，以最大鉆進速度鉆進。

　　當然若機身跳動大，則減壓鉆進。

　　d)發(fā)現(xiàn)鉆頭嚴重超規(guī)范要求時，對完成的孔徑進行檢查，發(fā)現(xiàn)縮孔，立即回填片石，重新鉆進;

　　5.2.鋼筋籠下不到位的的成因分析及處理措施

　　此類問題多是由于孔徑發(fā)生了偏斜、縮進、扭曲等情況造成的，問題主要集中在管樁樁端和巖層交界處。

　　主要通過以下措施，解決了該類問題：

　　a)通過檢孔器的檢查，確�？讖竭_到設(shè)計要求;

　　b)管樁施打前要仔細檢查其內(nèi)壁情況，確保內(nèi)壁不存在異物或異徑的情況，如果有，立即處理至滿足設(shè)計要求的內(nèi)徑直徑;

　　c)鉆機鉆進時嚴格控制傾斜度不超規(guī)范[3]要求;

　　d)對鋼筋籠進行必要的處理，制作中增設(shè)導向裝置，即在鋼筋籠外間隔1.5米加焊φ20圓鋼作為導向輪的轉(zhuǎn)軸，在φ20鋼筋上套φ60�L的滾輪，每圈六個。

　　結(jié) 語

　　針對施工中出現(xiàn)的問題，我們及時采取了以上技術(shù)措施，確保了最終基樁的嵌巖效果，基樁檢測均達到了A類樁標準。

　　在該工程施工中，大直徑砼管樁的嵌巖是一個難點，也是出問題最多的地方，通過對這些問題的分析總結(jié)，我對該類工程的特點有了更深入的了解和把握;通過采取措施解決問題，我積累了該類工程的寶貴經(jīng)驗和知識，對我以后從事類似工程奠定了基礎(chǔ)。

　　參考文獻

　　[1] 廣州港灣工程設(shè)計院.廣州珠江電廠煤碼頭技術(shù)改造工程施工圖，2005年08月.

　　[2]JTJ254�D1998 《港口工程樁基規(guī)范》.

　　[3]JTJ285�D2000 《港口工程嵌巖樁設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)程》.

　　大直徑管樁施工技術(shù)【2】

　　【摘 要】本文筆者根據(jù)多年工作經(jīng)驗介紹了大直徑管樁的設(shè)計，并詳細闡述了大直徑管樁的施工技術(shù)，對于施工中可能存在的下沉偏差問題，給出了相應(yīng)的糾偏方法。

　　【關(guān)鍵詞】管樁設(shè)計;施工方法;質(zhì)量控制

　　1、工程概況

　　某標段工程地理位置位于山區(qū)，地質(zhì)結(jié)構(gòu)情況較復雜，高架橋下部結(jié)構(gòu)樁基施工范圍內(nèi)的地質(zhì)條件為卵石、圓礫、細砂層，不利于鉆機鉆孔施工，故該工程采用人工挖孔進行樁基施工。

　　該標段90號軸設(shè)計樁長36m，91、92號軸設(shè)計樁長42m，93～96號軸設(shè)計樁長40m，97號軸設(shè)計樁長30m。

　　樁基開挖施工時，90號軸樁基施工自地表以下25m深處遇地下水及大塊漂石，97號軸樁基施工至26m深處時，遇流沙層。

　　根據(jù)90號軸及97號軸樁基施工現(xiàn)場地質(zhì)情況分析，該標段90～97號軸段實際地質(zhì)情況為砂卵石及大塊漂石，自地表以下26～34m深度內(nèi)為流沙層，按原設(shè)計進行樁基施工無法成孔。

　　為保證施工安全、工程質(zhì)量及進度，該標段91～96號軸下部結(jié)構(gòu)選用大直徑管樁基礎(chǔ)。

　　2、大直徑管樁設(shè)計

　　大直徑管樁直徑D=7.0m，d=6.0m，樁長14.5～16.5m。

　　樁身為C50混凝土現(xiàn)場澆筑，樁壁厚50cm，采用自平衡技術(shù)分段下沉成樁，樁身內(nèi)回填砂石(見圖1)。

　　3、主要施工方法及技術(shù)措施

　　3.1施工工藝流程。

　　打設(shè)混凝土錨樁→首節(jié)管樁基坑開挖(支護)→預(yù)埋鋼刃角→第1節(jié)管樁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)→全斷面除土→第1節(jié)管樁下沉→第2節(jié)管樁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)→全斷面除土→第3、4節(jié)管樁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)→全斷面除土→頂壓下沉→封底鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)→管樁內(nèi)回填砂石→封頂鋼筋混凝土→樁側(cè)壓漿(見圖2)。

　　3.2錨樁施工。

　　依據(jù)設(shè)計圖紙，每棵管樁設(shè)4棵錨樁，樁徑D=0.8m，樁長8m。

　　測量人員采用全站儀統(tǒng)一測放各錨樁準確位置。

　　錨樁及頂壓設(shè)備(見圖3)。

　　3.3基坑支護施工。

　　基坑土方先采用機械開挖2m，做好坑口圈梁和已開挖段的錨噴護壁后，其余部分采用人工開挖，步距1m，每步開挖完成后馬上進行錨噴護壁，每步嚴格檢查驗收，并待護壁混凝土強度達到5MPa后才可繼續(xù)開挖。

　　3.4基坑內(nèi)澆筑第1節(jié)管樁。

　　管樁下端設(shè)鋼刃角，上端預(yù)埋拉桿連接螺母，第1節(jié)管樁澆筑完成達到下沉強度后在管內(nèi)全斷面除土，靠自重可完成第1階段下沉(見圖4)。

　　3.5澆筑第2節(jié)管樁。

　　下端設(shè)鋼板滑動套筒與第1節(jié)管托相連接，管壁預(yù)留拉桿孔道。

　　接高澆筑后，安裝中繼間頂鎬并穿入拉桿與第1節(jié)管樁連接，在第2節(jié)管樁頂部安裝拉桿千斤頂，安裝工作完成后開始第2階段管內(nèi)除土，當管樁不再靠自重繼續(xù)下沉后開始第3階段下沉。

　　3.6管樁內(nèi)除土，中繼間千斤頂頂壓下沉。

　　管樁內(nèi)全斷面除土，在刃角下超挖，用中間的頂鎬壓第1節(jié)管樁下沉一個行程，隨后用拉桿千斤頂壓第2節(jié)管樁跟進一個行程，如此重復直至樁頂接近地面時，接第3節(jié)管樁，同時在2、3節(jié)管樁之間安裝頂鎬，并移裝拉桿千斤頂?shù)降?節(jié)管樁頂。

　　第3節(jié)管樁制作安裝完成后，如上述循環(huán)頂壓管樁，沉入第3節(jié)管樁，繼續(xù)自平衡下沉至預(yù)計深度。

　　3.7扎鋼筋澆筑底板混凝土。

　　管樁下沉達預(yù)定深度后，由刃角向下挖深1.5m，扎鋼筋澆筑混凝土底板封底。

　　管樁封底后，樁內(nèi)逐節(jié)回填砂石，并由下向上逐個拆除千斤頂，連接管壁鋼筋并澆筑混凝土，封閉各千斤頂?shù)墓ぷ魑恢谩?/p>

　　3.8封閉中繼間工作程序。

　　1)中繼間壓縮到收縮閉合狀態(tài)，上下節(jié)管樁間距達到最小值(20cm)，環(huán)向設(shè)墊塊墊實;卸落中繼間千斤頂，放松拉桿，樁頂拉桿千斤頂回油卸載;2)上節(jié)管樁預(yù)埋鋼板滑動套，在管樁內(nèi)用貼角焊與下節(jié)管樁預(yù)埋鋼板沿周圈連續(xù)焊接;3)上節(jié)管樁預(yù)埋連接鋼筋，內(nèi)外兩層逐根與下節(jié)管樁預(yù)埋連接板焊接;4)下節(jié)管樁拉桿孔道壓注水泥漿，將拉桿錨固于孔道中作為管樁結(jié)構(gòu)受拉(彎)鋼筋的一部分;5)在管樁內(nèi)壁中繼間部位支模，模板與管壁間留20cm杯口，高出中繼間頂面20cm用拉桿緊固;6)澆筑無收縮混凝土至杯口頂面，加振搗使混凝土流動充滿中繼間。

　　3.9澆筑封頂混凝土后再管壁外側(cè)壓漿。

　　由于施工過程中樁側(cè)摩阻力受到部分削弱，設(shè)計要求采用管壁外側(cè)壓漿的施工方法提高樁基承載力。

　　管樁頂承臺施工完成后，實施樁側(cè)壓漿。

　　按附圖在距管壁外0.2m處打入壓漿管，壓漿管深度超過管底約0.5m，樁側(cè)注漿壓力≥1.5MPa。

　　4、大直徑管樁施工質(zhì)量控制

　　作為首次應(yīng)用大直徑管樁這一新技術(shù)的工程，根據(jù)其施工特點，經(jīng)過仔細分析，把控制下沉施工偏差作為質(zhì)量控制要點，并在施工過程中嚴格控制，取得了良好的效果。

　　4.1下沉施工偏差控制標準。

　　沉井下沉應(yīng)符合設(shè)計標高要求,沉井底面中心和頂面中心與其設(shè)計位置中心在平面縱橫方向的偏差，均不得大于沉井高度的1/50,沉井斜度不大于1/50,矩形沉井平面扭轉(zhuǎn)角偏差不得大于1°。

　　4.2下沉偏差原因及預(yù)防措施

　　4.2.1下沉偏差原因。

　　筑島被水流沖壞或管樁一側(cè)的土被水流沖空;管樁刃腳下土層軟硬不均;沒有對稱地抽出墊木或未及時回填夯實;除土不均勻使管樁內(nèi)土面高低相差過大;刃腳下掏空過多，管樁突然下沉;刃腳一角或一側(cè)被障礙物擱住沒有及時發(fā)現(xiàn)或處理;排水開挖時管樁內(nèi)大量翻砂;土層或巖面傾斜較大，管樁沿傾斜面滑動;在軟塑至流動狀態(tài)的淤泥土中，管樁偏斜。

　　4.2.2預(yù)防措施。

　　事先加強對筑島的防護，對水流沖刷的一側(cè)可拋卵石或片石防護;隨時掌握地層情況，多挖土層較硬地段，對土質(zhì)較軟地段應(yīng)少挖，多留臺階，或適當回填和支墊;認真制訂和執(zhí)行抽墊操作細則，注意及時回填夯實;除土時嚴格控制管樁內(nèi)土面高差;嚴格控制刃腳下除土量;及時發(fā)現(xiàn)和處理障礙物.

      對未被障礙物擱住的地段，應(yīng)適當回填或支墊;刃腳處應(yīng)適當留有土臺，不宜挖通，以免在刃腳下形成翻砂涌水通道，引起管樁偏斜;在傾斜面低的一側(cè)填土檔御，刃腳到達傾斜巖面后，應(yīng)盡快使刃腳嵌入巖層一定深度，或?qū)�巖層鉆孔以樁(柱)錨固;可采用輕型管樁，踏面寬度宜適當加寬，以免管樁下沉過快而失去控制。

　　4.3采用偏除土的方法進行糾偏。

　　1)糾正偏斜時，可在刃腳高的一側(cè)除土，刃腳低的一側(cè)支墊，隨著管樁的下沉，傾斜即可糾正;2)糾正位移時，可先有意識地偏除土使管樁向偏移方向傾斜，然后沿傾斜方向下沉，直至管樁底面中心與設(shè)計中心位置重合(或接近)時再將其糾正。

　　如位移量較大，一次完不成，可反復幾次進行，使其逐漸移近中心位置，最后調(diào)整到使傾斜和位移都在允許偏差范圍之內(nèi)為止。

　　參考文獻

　　[1]張瑞平,史佰通,龔維明.自平衡試樁法在樁基工程中的應(yīng)用[J].廣西土木建筑.2002(02)

　　[2]黃強,劉銀飛,黃明.自平衡試樁法在高層樁基檢測中的應(yīng)用[J].施工技術(shù).2010(S1)

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