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浅析旋挖灌注桩施工工艺及质量控制

   中图分类号U443.15+4
  旋挖钻机是钻孔灌注桩的一种,具有成孔作业速度快、质量好、效率高、污染少等优点,目前在工程建设中逐渐得到广泛的应用。本文结合工程实例,重点介绍了旋挖灌注桩的施工工艺和施工质量控制方法,并阐述了施工中的一些注意问题,相应的促进了旋挖灌注桩施工技术的发展和应用。
  关键词旋挖钻机;钻孔灌注桩;施工工艺;质量控制
  随着工程建设的增多,钻孔灌注桩在基础工程中的应用日益广泛。旋挖钻机是钻孔灌注桩的一种,它采用旋挖在地层中按求形成一定形状的井孔,达到设计标高后,将钢筋骨架吊入井孔中,再灌注混凝土成为桩基础的一种工艺。其施工特点是自动化程度高和钻进效率好。钻头可穿过各种复杂土层,施工质量好,尘土泥浆污染少。本文结合工程应用实例,重点论述旋挖灌注桩的施工工艺和施工质量控制,以供广大施工者参考。
  1 工程概况
  某住宅工程建筑面积19227.4m2,系框架剪力墙结构;主楼地上17层,局部18层,地下1层,主楼总高度71.2m。桩基工程采用钻孔灌注桩,工程桩总数627根,桩径5mm,桩长15m,单桩竖向承载力特征值为65kN;所有桩进行低应变动力试验,检测桩身完整性。
  2 主设备和机具
  旋挖灌注桩成孔过程中,主需以下设备和器具SR22旋挖钻机、螺旋转头和双开门桶钻、1t履带吊、ICE815振动锤,浇注用泵车,护筒(直焊缝钢管外径1mm、壁厚12.7mm)以及一些辅助工具等。
  3 旋挖灌注桩施工工艺
  3.1 工艺原理
  该工艺的基本原理是先对施放好的桩位开孔1~1.5m(钻深不宜超过地下初见水位,以防坍孔),再利用吊车携带的液压振动锤及全长护筒,在液压振动锤振动下埋设护筒,埋设过程中并以水平尺测定护筒的垂直度;护筒在高频液压振动锤的振动下一次性埋设到设计标高。根据地层选用不同旋挖钻具作业至设计桩低标高,最后放入钢筋笼,进行混凝土浇筑。浇注混凝土完成后,立即用振动锤起拔护筒2m左右,按照本现场施工经验进行第二次补浇混凝土以保证在护筒起拔过程中混凝土的下降面最终标高符合设计标高,最后用振动锤在振动状态下起拔护筒。
  3.2 工艺流程
  旋挖灌注桩施工工艺流程如图1所示。
  
  图1全护筒旋挖灌注桩施工工艺流程图
  3.3 全护筒制作准备
  全护筒灌注桩施工工艺采用外径4吋、厚度12.7mm的标准钢管作为本工程的临时钢护筒。一般情况下为方便运输和加工,标准钢管的长度为12m,为达到本工程全护筒的工程需,在施工前需对钢管进行现场加工,
  首先,根据施工区域内桩的设计长度,护筒需对接到达桩的深度。求对接口处采用坡口焊接,焊缝饱满;钢管同心保证垂直度;为保证刚度,在接口处外加4块长4Cm、宽2Cm钢板进行加固。
  其次,为保证上口在液压振动锤液压夹的强力作用下不产生变形和下口在护筒振动埋设过程中不产生变形,在护筒上下口都采用加强措施,即在口部采用4Cm长度的包边。求包边钢板紧贴在护筒周围。
  3.4 施工工序
  (1)测量定位。先对桩位放线定位,定出桩位后,插钎标识;
  (2)吊车就位。下护筒前,将桩位在一定距离处,垂直引出2个控制桩点,以便于下护筒时进行桩位校准。为保证初始的垂直度,需钻机前开孔。吊车携带振冲锤及护筒,使振动锤和护筒处于悬垂的状态下,平稳放到开好的孔的孔口,测量2个控制桩点到护筒最小距离,控制护筒圆心和桩位一致;
  (3)下护筒。就位后,首先启动液压振动锤的低频档,随着护筒贯入深度的加大和贯入地层难度的需,逐步增加振动锤的频率。护筒下沉过程中,上部15m范围内每隔5m,停振动锤一次,采用水平尺测量护筒的垂直度,测量桩位控制点到护筒的最小距离,以保证垂直度和桩位偏差。保证护筒埋设后符合设计求;
  (4)钻孔。护筒埋设完成,经验收护筒口中心符合桩位偏差求后,旋挖钻机就位钻孔。钻杆钻进过程中,保持钻杆匀速转动,保证取土斗底部土体不被挤压破坏,顺利进入斗体中,泥层采用短螺旋直接取土,砂卵石层采用筒钻钻取,尽量减少护筒内的虚浮的土粒及松散状态的砂、卵石,有助于缩短清孔效率。钻出的泥土用铲车及时清理出施工区域;钻进过程中,应当注入清水以平衡护筒内外的水压力和便于取土。
  (5)终孔测量。当钻进达到设计求深度后,用密封较好双开门桶型钻头清孔,后起钻杆,测量孔深,并在浇注前测量孔底沉渣厚度;
  (6)下钢筋笼。用吊车起吊并下放钢筋笼;
  (7)下导管。用吊车下导管,导管的长度需满足浇注求;
  (8)浇注。利用混泥土泵车进行混凝土浇注;
  (9)测量桩身混凝土的顶面标高,达到求后停止浇注,拔出导管;
  (1)钻机移位至下一个桩位,进行开孔钻进;
  (11)一次性拔出刚浇注完混凝土试桩孔内的护筒,移位到下一个桩位。在护筒起拔过程中,根据需可用泵车补充混凝土,以保证设计桩顶标高。
  4 旋挖灌注桩施工质量控制
  4.1 桩位控制
  桩位控制分两步,分别是桩位坐标点控制和护筒控制。桩位坐标点放样偏移量误差允许2cm,护筒偏移量误差即成桩偏移量误差,应符合设计图纸求的桩位偏移量。
  (1)桩位坐标点测量员按设计桩位坐标进行放线,确定桩位坐标点打入钢钎做为标记。
  (2)护筒控制护筒埋设过程中,在检验护筒垂直度的同时检验护筒外径到引出控制点的距离,如检测超出现偏差,在振动锤的振动的情况下,上拔护筒直至符合桩位控制偏差求,再低频下沉;如经过上下几次仍不能超出桩位偏差,则再上至符合偏差时的高度,在护筒外侧一侧填大石块,抵抗护筒埋设过程中的跑偏现象。护筒打设完毕后,测量员对护筒中心坐标边进行定位,检查护筒中心点与设计桩位坐标点的偏移量是否符合设计求。
  4.2 垂直度控制
  由于该工程使用的护筒长度较长,护筒垂直度的控制显得尤为重,护筒的垂直度直接关系到成桩质量和成孔钻进的顺利进展。在打设护筒时,按照以下步骤控制护筒的垂直度,以保证护筒打入在垂直度规范规定允许范围内。
  (1)在原桩位垂直方向上引设2点,计算出各点据护筒外壁的距离,在打设护筒过程中,随时校核护筒外壁到控制点的距离,如果发生变化,及时通知吊车手,停止下沉,起拔调整至符合求。
  (2)用水平尺或者地质罗盘测量护筒的垂直度,测量频率为15m以内,每5m测量一次,以后为1m测量一次。
  (3)在护筒下沉过程,在开始的1m范围内,吊车吊钩处于拉紧状态,使护筒处于悬垂状态缓慢下沉。
  4.3 护筒埋设困难的问题
  采取全护筒护壁施工工艺,施工场地地层复杂,尤其卵砾石层和珊瑚礁层埋藏深度不定,可追寻的规律性较小,受地层地质条件的影响较大,该工程施工的难点就在于护筒的埋设。根据此种情况,制定以下保证措施
  (1)护筒能一次性打入到位,钻机直接正常钻进。
  (2)护筒不能一次性打入到位,护筒在地面上露置,且露置的高度不大于4.5m,此高度钻机也能工作,只是每次上下钻具时费时较长,成孔难度和时间增加。当钻进到护筒底端时,采用二次下沉护筒至设计标高。
  (3)护筒不能一次性埋设到位,护筒在地面上露置,且露置的高度大于4.5m(旋挖钻机钻头的最大升高度),并且下端地层容易塌孔。需用短护筒接力,短护筒接力的方式是,首先用合适长度的短护筒打入,护筒打入后钻机挖取出护筒内的土体及用螺旋钻将护筒下端附件的硬层搅松动,但不取出,然后将短护筒拔出,将钻孔所需的全程护筒打入,钻机就能正常钻孔。
  (4)护筒不能一次性埋设到位,护筒在地面上露置,且露置的高度大于4.5m,并且下端地层为珊瑚礁地层,采用护筒埋设到珊瑚礁地层内为止。
  4.4 护筒起拔困难的问题
  本工程的护筒埋设深度较深,护筒起拔不及时或者其它原因,则将造成护筒浪费,对于护筒起拔的问题根据不同区域采用以下措施
  (1)造孔到设计深度剩余2~3m的位置时,利用吊车振动锤上下活动护筒,活动幅度不超过1m,活动次数3~4次,此时从吊车数据显示的起拔力基本等于液压振动锤和护筒的值。
  (2)起拔护筒的时间一般在浇注完成后.5~1h,特殊情况下,不超过初凝时间。起拔钢护筒初期用振动锤振动起拔,所用吊具、索具必须安全可靠,禁止超负荷运转。起拔缓慢,吊机升力适中,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。起拔全过程求吊机天轮-振动锤-钢护筒轴线成一直线。当吊机可以直接拔起钢护筒时,可以停止振动锤直接用吊机起拔。
  5 结束语
  总之,旋挖灌注桩具有施工质量可靠、成孔速度快、成孔率高、适应性强、环境污染小的优点,应用前景是广阔的,是一种理想的施工工艺。但是,旋挖灌注桩整个施工过程属隐蔽工程项目,保证灌注桩的施工质量,必须选择先进的设备,合格的施工人员,严格把握每道工序质量,现场指挥人员具有周密的组织协调能力做到精益求精,才能保证工程质量。
  参考文献
  1 赵希铸 倪顺年,浅析旋挖机钻孔灌注桩施工质量控制J.黑龙江科技信息,29.1
  
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