大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法

大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法適用范圍

《大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》適用于松散礫砂層，較厚回填土層，有漂石、塊石、卵石等的巨粒土地層，硬質(zhì)巖石等地層，直徑≥800毫米大直徑嵌巖灌注樁樁成孔。

大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法工藝原理

《大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》工藝原理如下所述：

大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工技術(shù)，利用雙動(dòng)力頭分別驅(qū)動(dòng)鉆桿加底部潛孔錘、外部鋼套管。鉆桿動(dòng)力頭帶動(dòng)長(zhǎng)螺旋鉆桿及下部潛孔錘順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，潛孔錘在高壓空氣的作用下破碎巖

大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法層，同時(shí)套管動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)鋼套管逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，鋼套管下部環(huán)狀合金鉆頭切割巖層與潛孔錘同步跟進(jìn)成孔。穿管過程中形成的渣土利用驅(qū)動(dòng)潛孔錘的高風(fēng)壓空氣從套管與內(nèi)螺旋桿之間向上吹起，通過螺旋鉆桿的轉(zhuǎn)動(dòng)將其導(dǎo)至套管外，實(shí)現(xiàn)成孔與清孔同步施工。

大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法工藝流程

《大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》工藝流程如下所述：

• 施工準(zhǔn)備

1.了解施工場(chǎng)區(qū)土層分布及土層的物理力學(xué)性能，選擇合適的設(shè)備機(jī)具。

2.對(duì)所用的機(jī)械設(shè)備提前進(jìn)行維護(hù)、保養(yǎng)，確保在施工時(shí)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行科學(xué)合理的布置，提前做好“三通一平”工作。清理施工現(xiàn)場(chǎng)地下、地面及空中障礙物，確保順利施工。

4.組織施工設(shè)備、機(jī)械進(jìn)場(chǎng)，并組裝調(diào)試，購(gòu)置易損配件。

• 操作要點(diǎn)

樁位放樣

根據(jù)設(shè)計(jì)的樁位圖，按施工順序?qū)吨鹨痪幪?hào)，依樁號(hào)對(duì)應(yīng)的軸線，利用全站儀進(jìn)行樁位放樣，放好樁點(diǎn)后用0.5米鋼筋頭打入地坪，距樁點(diǎn)1米設(shè)置護(hù)點(diǎn)，樁位放樣允許誤差＜10毫米，并在打樁前進(jìn)行復(fù)核。

同步跟進(jìn)鋼套管安裝

在套管動(dòng)力頭下端安裝相應(yīng)長(zhǎng)度的鋼套管。安裝時(shí)將鋼套管與套管動(dòng)力頭用鋼絲繩連接，提升套管動(dòng)力頭，將鋼套管吊起并立于地面，然后緩慢下放套管動(dòng)力頭使鋼套管上端的卡塊與套管動(dòng)力頭下端的套管插座接口對(duì)準(zhǔn)并插入，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)套管動(dòng)力頭使鋼套管卡塊進(jìn)入套管插座的卡槽內(nèi)，連接完成。

雙驅(qū)動(dòng)樁機(jī)定位

將樁機(jī)移至樁位，緩慢下放套管動(dòng)力頭，使套管中心與樁位對(duì)齊，利用自身垂直儀器調(diào)整鉆機(jī)立柱的垂直度。

成孔與清孔

1.啟動(dòng)鉆桿動(dòng)力頭，潛孔錘在鉆桿動(dòng)力頭及鉆桿的帶動(dòng)下按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，啟動(dòng)高壓空氣壓縮機(jī)，使空氣壓縮機(jī)氣壓達(dá)到2.4兆帕，向潛孔錘供氣，潛孔錘在高壓空氣的作用下開始成孔，然后啟動(dòng)套管動(dòng)力頭使之按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，緩慢下放裝配鋼套管，鋼套管下部環(huán)狀合金鉆頭切割巖層與潛孔錘同步跟進(jìn)成孔。為防止偏孔，開孔時(shí)要采取慢速?zèng)_擊；套管隨潛孔錘進(jìn)尺而跟進(jìn)至基巖面后關(guān)閉套管動(dòng)力頭，跟管停止，鉆桿動(dòng)力頭帶動(dòng)潛孔錘繼續(xù)沖鉆入巖至設(shè)計(jì)孔深。

2.沖鉆過程中采用勻速慢進(jìn)，遇阻力大時(shí)潛孔錘向上提升，提升距離約0.3~0.5米，再次旋轉(zhuǎn)振動(dòng)沖擊進(jìn)尺，在成孔作業(yè)過程中為輸送出成孔產(chǎn)生的渣土，需2~3次反復(fù)提起和下放鉆桿動(dòng)力頭。

3.成孔達(dá)到設(shè)計(jì)孔深后，通過氣壓清孔2~3分鐘，通過螺旋鉆桿提升排除沉渣，經(jīng)檢測(cè)沉渣厚度W50毫米時(shí)停止。鑿除的渣土可利用壓力風(fēng)為介質(zhì)由排渣通道排到長(zhǎng)螺旋鉆桿上，隨長(zhǎng)螺旋鉆桿提升，鉆出的渣就可直接排至孔外，完成鉆孔的清孔。通過高壓高速壓力風(fēng)的清理后，孔底被清理干凈，不存在沉渣。當(dāng)檢測(cè)沉渣厚度＞50毫米時(shí)，應(yīng)將潛孔錘再次下入孔內(nèi)進(jìn)行第二次清孔，直到滿足實(shí)際要求。

樁機(jī)移位

成孔完畢后，樁機(jī)移至下一樁位繼續(xù)施工。

同步跟進(jìn)鋼套管拔出

1. 拔管前大直徑嵌巖灌注樁混凝土施工

1） 下鋼筋籠鋼筋籠采用現(xiàn)場(chǎng)加工，鋼筋籠吊裝時(shí)嚴(yán)禁彎折變形，鋼筋籠四周設(shè)定位器以滿足設(shè)計(jì)要求。

2） 澆筑樁身混凝土鋼筋籠就位后，可將導(dǎo)管或者串筒吊入孔內(nèi)，吊入時(shí)要有專人監(jiān)護(hù)調(diào)正防止刮掛鋼筋籠，超灌高度要根據(jù)鋼管壁厚及土質(zhì)估算混凝土充盈系數(shù)后確定，防止拔管后混凝土面低于設(shè)計(jì)樁頂高度。

2. 同步跟進(jìn)鋼套管拔出

當(dāng)樁基混凝土澆筑完成，用100噸履帶式起重機(jī)配合DZJ-180型振動(dòng)錘將套管拔出。先開啟振動(dòng)錘振動(dòng)I分鐘后再起吊拔管，自澆筑完成后振動(dòng)拔管時(shí)間控制在30分鐘完成，最長(zhǎng)不得超過60分鐘。

勞動(dòng)力組織

《大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》勞動(dòng)力組織情況見下表。

《大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》采用的機(jī)具設(shè)備見下表。

《大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》的工法特點(diǎn)如下所述：

1.《大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》對(duì)地層有漂石、塊石、卵石等巨粒土地層能有效克服石塊的塌落卡鉆、垂直度偏斜的難題，施工速度快，費(fèi)用低。

2.在復(fù)雜地質(zhì)條件下，大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工藝能有效控制成孔質(zhì)量；對(duì)松散回填土、砂層等地層，外套管同步跟進(jìn)，能更有效地控制樁身塌孔現(xiàn)象的發(fā)生，有效降低混凝土的浪費(fèi)。其他成孔方法在以上所述的地層中不能很好地、有效地控制塌孔現(xiàn)象的發(fā)生，塌孔導(dǎo)致樁身充盈系數(shù)加大，提高材料成本。

3.《大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》不需要進(jìn)行造漿護(hù)壁，同步跟進(jìn)套管不僅能有效防止塌孔，而且鋼套管同步跟進(jìn)能及時(shí)嵌入巖層，對(duì)地下水滲漏到樁孔內(nèi)起防護(hù)作用，成孔后孔內(nèi)無水。

4.《大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》成孔時(shí)產(chǎn)生的沉渣利用高壓空氣通過螺旋鉆桿排到孔外，能夠徹底清除孔內(nèi)沉渣，不需進(jìn)行二次清孔，實(shí)現(xiàn)了成孔與清孔同步施工。

2009年前，中國(guó)樁基施工中成孔方法有沉管成孔、鉆孔成孔兩大類。沉管成孔受沉管設(shè)備、地質(zhì)條件限制，樁長(zhǎng)、直徑滿足不了大的設(shè)計(jì)承載力要求。鉆孔成孔一般有沖擊、長(zhǎng)短螺旋、正反循環(huán)、旋挖、人工挖孔等方法，施工大直徑樁基遇到地層有漂石、塊石、卵石等巨粒土?xí)r，以上方法均不能有效克服。此外，松散礫砂層的穩(wěn)定也以浪費(fèi)混凝土增加充盈系數(shù)來解決，硬質(zhì)巖層的成孔效率也造成造價(jià)大幅提高、工期延長(zhǎng)，富含地下水的松散地層采用沖擊、正反循環(huán)、旋挖方式施工往往產(chǎn)生大量泥漿且孔底沉渣減小單樁承載力。

• 控制標(biāo)準(zhǔn)

《大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》執(zhí)行《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50202-2002，《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-2008，大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工檢驗(yàn)的主控項(xiàng)目應(yīng)符合下列規(guī)定：

1. 成孔深度大于設(shè)計(jì)要求，允許大于設(shè)計(jì)深度300毫米。

2. 樁位允許偏差值應(yīng)符合下表的要求。

大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工檢驗(yàn)的一般項(xiàng)目應(yīng)符合下列規(guī)定：

1. 成孔垂直度偏差不得大于1.0%。

2. 成孔直徑不得小于設(shè)計(jì)直徑，成樁后局部直徑允許偏差值為-20毫米。

3. 孔底沉渣厚度端承樁不得大于50毫米，摩擦樁沉渣厚度不得大于100毫米。

• 保證措施

《大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》的質(zhì)量保證措施有以下3點(diǎn)：

1.嚴(yán)格控制樁位和樁身垂直度，打樁前需復(fù)核建筑物軸線、水準(zhǔn)基點(diǎn)、場(chǎng)地標(biāo)高；在樁位復(fù)核正確、地坪標(biāo)高已測(cè)定的基礎(chǔ)上，樁機(jī)才能就位；樁機(jī)定位要準(zhǔn)確、水平、垂直、穩(wěn)固。樁機(jī)就位后，利用自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)整其垂直度，樁位對(duì)中偏差不超過20毫米。

2.成孔前必須檢査鉆頭直徑、鉆頭磨損情況，施工過程對(duì)磨損超標(biāo)的鉆頭及時(shí)更換；根據(jù)地坪標(biāo)高、樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高及樁長(zhǎng)，計(jì)算出樁底標(biāo)高，以便鉆孔時(shí)加以控制。成孔深度必須大于根據(jù)地面標(biāo)高和設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高在套管上做好的標(biāo)記，至設(shè)計(jì)深度時(shí)用水準(zhǔn)儀進(jìn)行復(fù)測(cè)。

3.成孔至設(shè)計(jì)深度后，多次提升鉆桿動(dòng)力頭清除沉渣，根據(jù)內(nèi)螺旋鉆桿和外套管之間的差值驗(yàn)測(cè)沉渣厚度。

1.《大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》在任何巖層或不易成孔的地層，都可以進(jìn)行成孔，比起常規(guī)的巖石成孔工藝，成孔速度快，潛孔錘同步跟管成孔時(shí)間40分鐘左右，而旋挖成孔工藝耗時(shí)14小時(shí)左右，該施工技術(shù)與傳統(tǒng)施工相比提高施工功效20倍，節(jié)省了施工工期及人工費(fèi)，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

2.常規(guī)施工工藝在使用原土造漿、膨潤(rùn)土造漿進(jìn)行護(hù)壁時(shí)，需開挖泥漿池，造成安全隱患的同時(shí)，也加大了其儲(chǔ)存空間，對(duì)環(huán)境造成不利影響。該施工工法采用鋼套管同步跟進(jìn)，解決了樁孔塌孔、卡鉆或埋鉆的問題，其持續(xù)跟進(jìn)套管及時(shí)嵌入巖層，對(duì)地下水外泄到孔內(nèi)起到防護(hù)作用，不需使用膨潤(rùn)土等化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行造漿護(hù)壁，可保護(hù)環(huán)境，符合國(guó)家現(xiàn)階段綠色施工政策，環(huán)保效益顯著。

采用《大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》施工時(shí)，除應(yīng)執(zhí)行國(guó)家、地方的各項(xiàng)安全施工的規(guī)定外，尚應(yīng)遵守注意下列事項(xiàng)：

1.針對(duì)《大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》的特點(diǎn)，制定各項(xiàng)施工技術(shù)安全措施，并組織全體施工人員進(jìn)行專項(xiàng)交底會(huì)議，并做書面交底。堅(jiān)持做好工人入場(chǎng)三級(jí)安全教育并考試取證，做到安全上崗證持證率100%。

2.施工現(xiàn)場(chǎng)的臨時(shí)用電嚴(yán)格按照《施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)范》JGJ46-2005的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

3.電纜線路應(yīng)采用“三相五線”接線方式，電氣設(shè)備和電氣線路必須絕緣良好，場(chǎng)內(nèi)架設(shè)的電力線路其懸掛高度和線間距除按安全規(guī)定要求進(jìn)行外，還必須將其布置在專用電桿上。

4.各種機(jī)械設(shè)備進(jìn)場(chǎng)時(shí)必須經(jīng)過驗(yàn)收，合格后方可使用。機(jī)械設(shè)備嚴(yán)格按操作規(guī)程進(jìn)行操作，嚴(yán)禁非定崗司機(jī)動(dòng)用機(jī)械設(shè)備。各種機(jī)械有專人負(fù)責(zé)維修、保養(yǎng)，并經(jīng)常對(duì)機(jī)械的關(guān)鍵部位進(jìn)行檢査，預(yù)防機(jī)械故障及機(jī)械傷害的發(fā)生。

《大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》應(yīng)用實(shí)例如下：

自2008年公司引進(jìn)韓國(guó)設(shè)備應(yīng)用于大直徑樁基施工，先后在芬蘭美卓造紙機(jī)械有限公司淄博服務(wù)中心項(xiàng)目、淄博客運(yùn)中心、臨沂市文化廣場(chǎng)、臨沂恒大城等樁基礎(chǔ)工程中使用。

1.芬蘭美卓造紙機(jī)械有限公司淄博服務(wù)中心項(xiàng)目設(shè)計(jì)552棵嵌巖樁，要求樁端進(jìn)入中風(fēng)化石灰?guī)r1.5米，巖石單軸抗壓強(qiáng)度在60~105兆帕，招標(biāo)文件要求工期為105天，采用大直徑套管同步跟管成孔自2008年3月10號(hào)至4月3號(hào)25天完成全部施工任務(wù)，節(jié)省了設(shè)備、人工費(fèi)35萬元，節(jié)省了排污費(fèi)10萬元。

2.淄博客運(yùn)中心位于昌國(guó)路南側(cè)，共布設(shè)鉆孔灌注樁523棵，2009年9月11日開工，2009年11月6日竣工，要求樁端進(jìn)入中風(fēng)化砂巖1.8米，持力層以上為7米厚混砂卵石層，采用大直徑套管同步跟管成孔，混凝土充盈系數(shù)約為1.1，較常規(guī)工藝節(jié)約了1000米，混凝土，綜合節(jié)約造價(jià)30余萬元。

3.臨沂市文化廣場(chǎng)工程共布設(shè)鉆孔灌注樁728棵，2010年8月1日開工，2010年10月25日竣工，進(jìn)入中風(fēng)化砂巖1.5米，土層中局部存在塊石，采用常規(guī)成孔工藝極易塌孔。采用大直徑套管同步跟管成孔后順利完成施工任務(wù)，綜合節(jié)省施工費(fèi)用58萬元。

注：施工費(fèi)用以2009—2010年施工材料價(jià)格計(jì)算

《大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》的環(huán)保措施有以下4點(diǎn)：

1.在建設(shè)施工的全過程中，根據(jù)客觀存在的粉塵、污水、噪聲和固體廢物等環(huán)境因素，實(shí)施全過程污染預(yù)防控制，盡可能的減少或防止不利的環(huán)境影響，達(dá)到環(huán)保要求。采取預(yù)防為主，加強(qiáng)宣傳，全面規(guī)劃，合理布局，改進(jìn)工藝，節(jié)約資源，為企業(yè)爭(zhēng)取最佳經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。嚴(yán)格遵守國(guó)家和地方政府部門頒發(fā)的環(huán)境管理?xiàng)l例、法規(guī)和有關(guān)規(guī)定。

2.排水設(shè)施的建設(shè)應(yīng)當(dāng)遵守國(guó)家和地方規(guī)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，區(qū)域內(nèi)實(shí)行雨水、污水分流制的，雨水和污水管道不得混接。

3.空壓機(jī)需設(shè)置隔聲棚，隔聲棚外噪聲測(cè)量小于＜55分貝。

4.成孔排岀渣土需單獨(dú)存放，集中用封閉貨車倒運(yùn)出場(chǎng)地，防止撒漏。

2010年，《大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》通過山東省科學(xué)技術(shù)廳鑒定，并獲得了淄博市科學(xué)技術(shù)進(jìn)步三等獎(jiǎng)。

2011年9月，中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布《關(guān)于公布2009~2010年度國(guó)家級(jí)工法的通知》建質(zhì)[2011]154號(hào)，《大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》被評(píng)定為2009~2010年度國(guó)家二級(jí)工法。

嵌巖灌注樁的承載性狀由于長(zhǎng)徑比、覆蓋土層性質(zhì)、嵌巖段巖性、施工工藝不同而有顯著差異。我國(guó)現(xiàn)行的關(guān)于嵌巖灌注樁承載力的計(jì)算模式大體有兩類, 一類是只計(jì)樁端阻力, 另一類是只計(jì)嵌巖部分的側(cè)阻力和端阻力。兩者都不計(jì)覆蓋土層的側(cè)阻力, 所以兩者用于計(jì)算長(zhǎng)徑比較大的建筑物嵌巖灌注樁存在與實(shí)際承載力性狀不符合的缺點(diǎn)?？紤]長(zhǎng)徑比較大的灌注樁豎向極限承載力, 其側(cè)阻力先于端阻力發(fā)揮, 屬于端承-摩擦型樁。

按《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定, 恒載效應(yīng)的變異系數(shù)為0. 07, 服從正態(tài)分布, 活載效應(yīng)的變異系數(shù)取為0. 29。取土性參數(shù)和荷載效應(yīng)作為基本隨機(jī)變量, 幾何尺寸視為定值 。

嵌巖灌注樁作為一種特殊類型的樁在地基工程中得到了大量的使用, 特別是山區(qū)鉆孔灌注嵌巖樁應(yīng)用更為廣泛, 重慶墊江地區(qū)近10年來大約有85%以上的高層建筑采用嵌巖灌注樁基礎(chǔ)。目前, 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方法是將荷載、抗力等設(shè)計(jì)參數(shù)視為定值, 不考慮巖土的變異性, 即使為考慮種種不確定性而引入的安全系數(shù)也是確定的, 都屬于定值設(shè)計(jì)方法的范疇。然而, 樁基設(shè)計(jì)中的每個(gè)環(huán)節(jié)都是在大量的不確定性下進(jìn)行, 隨著高層建筑的日益增多, 此不確定問題將會(huì)越來越突出 。

成孔主要是利用雙腰帶籠式鉆頭鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)標(biāo)高的過程。在成孔過程中，主要控制成孔的垂直度，護(hù)壁的完整性，持力層巖面的確定。成孔是擴(kuò)孔的基礎(chǔ)。