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全液壓可視可控擴底灌注樁施工工法
全液壓可視可控擴底灌注樁施工工法
第1章 前言
近年來,隨著我國建筑業(yè)的飛速發(fā)展,擴底鉆孔灌注樁因其自身具有的獨特優(yōu)點在各類結(jié)構(gòu)工程中得到廣泛應(yīng)用。全液壓可視可控擴底灌注樁是在擴底鉆孔灌注樁基礎(chǔ)上衍生出來的樁型,經(jīng)過多年的研究發(fā)展,目前已廣泛應(yīng)用于各類結(jié)構(gòu)工程中,但是傳統(tǒng)擴底鉆孔灌注樁無法有效的控制成樁的垂直度及成孔質(zhì)量,而全液壓可視可控擴底灌注樁可以通過安裝在鉆頭上的探頭將數(shù)據(jù)反映到操作室的液晶屏幕上,操作人員可以對預(yù)先設(shè)定好的參數(shù)輕松的對成孔作業(yè)進(jìn)行操作,如圖1所示。通過對該樁的施工技術(shù)總結(jié),形成本工法。
圖1 擴底樁可視熒屏
第2章 工法特點
全液壓可視可控擴孔灌注樁,將樁端底部或/和樁身中間擴大成設(shè)計幾何形狀,形成的擴孔樁能有效提高單樁承載力和增加抗拔力,適應(yīng)各種復(fù)雜的地質(zhì)條件,且不受施工場地限制,具有速度快、質(zhì)量高、成本低、無噪音、無振動、不出泥漿、原始土外運、減少環(huán)境污染等優(yōu)點。
第3章 適用范圍
本工法適應(yīng)于鐵路、公路、橋梁、城市等地基基礎(chǔ)工程。該樁型適應(yīng)于粘性土、粉土、砂土、或卵砂層等多種地基土質(zhì),而且水下作業(yè)不受限制,具體成樁直徑及形式見下表:
表1 成樁直徑形式表
第4章 工藝原理
全液壓可視可控擴底灌注樁又稱為AM樁,是由全液壓擴底鉆機魔力鏟斗進(jìn)行全液壓切削挖掘,擴底時使樁底端保持水平擴大,如圖2所示。這一過程完全采用電腦管理映像追蹤監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行控制,首先用鉆機將直徑樁(成孔)鉆到設(shè)計深度后,再更換全液壓擴底快換魔力鏟斗下降到樁的底端,打開擴大翼進(jìn)行擴大挖掘作業(yè),此時操作人員只需要按設(shè)計要求預(yù)先輸入擴底數(shù)據(jù)和形狀進(jìn)行操作即可,樁底端的深度及擴底部位的形狀、尺寸等數(shù)據(jù)和圖像通過檢測裝置顯示在操作室內(nèi)的監(jiān)控器上。
圖2 魔力鏟斗
第5章 施工工藝流程及操作要點
全液壓可視可控擴孔灌注樁施工工藝流程見圖3
圖3 全液壓可視可控擴孔灌注樁施工工藝流圖
一、測量放樣
1、根據(jù)甲方提供的樁位坐標(biāo)數(shù)據(jù)放出樁位中心,做好保護及復(fù)核,并請監(jiān)理單位進(jìn)行現(xiàn)場復(fù)核、簽證。
2、 樁位中心點處用紅漆做出三角標(biāo)志。
3、樁位放好后應(yīng)及時處理保護,打好十字控制樁并做好保護措施。
二、 鉆進(jìn)成孔
1、鉆機定位
1)樁位定位后拉引樁十字線,將鉆桿中心與樁位十字線中心對齊,偏差不大于20mm。
2)在埋設(shè)護筒前,根據(jù)鉆機自身的垂直儀調(diào)整鉆桿的垂直度后,再用經(jīng)緯儀復(fù)測鉆桿垂直度,保證垂直度在1/100范圍內(nèi)。
3)鉆機在完成定位、水平度和垂直度調(diào)整后,由駕駛員在操作室內(nèi)對本機的水平度、垂直度、中心位置進(jìn)行鎖定,使樁機達(dá)到最佳狀態(tài),從而有效地保證成孔質(zhì)量。
2、鋼護筒埋設(shè)
護筒埋設(shè)應(yīng)準(zhǔn)確、牢固,四周用粘土夯實,并采用十字法定位,即樁位中心四周設(shè)四根定位鋼筋,拉十字線,中心即樁位,護筒中心與樁位中心偏差不得大于50mm,護筒長度為2.0~3.0m。
3、穩(wěn)定液制備
1)全液壓可視可控擴孔灌注樁護壁采用人造穩(wěn)定液,穩(wěn)定液比重應(yīng)控制在1.2以內(nèi),并有以下性能:
A由膨潤土、水、CMC為主要材料,可使其碎屑的沉降緩慢,清孔容易。
B使孔壁表面在鉆孔開始、鉆孔完成、鋼筋籠下放到混凝土灌注完成時能夠保持長時間穩(wěn)定。
C具有與混凝土相混合的特性,利用親液膠體性質(zhì),能夠被混凝土代替而排出。
D人造穩(wěn)定液灌入孔中,在成孔過程中滲入土層中,能夠增加地基的強度,防止地下水流入孔內(nèi)。
E由于全液壓可視可控擴孔灌注樁鉆機是原始土挖掘鉆進(jìn),然后灌入穩(wěn)定液,屬靜態(tài)泥漿,通過澆注混凝土將孔內(nèi)的穩(wěn)定液排出,經(jīng)過穩(wěn)定液旋流凈化除砂裝置,使穩(wěn)定液中分離沙礫后能重復(fù)使用。
二、穩(wěn)定液的配制
1、穩(wěn)定液配制采用膨潤土、CMC(纖維素)、燒堿、水按一定比例配制而成,一般配合比為:
水:膨潤土:CMC(纖維素)=1000:110:1
燒堿根據(jù)調(diào)配后的穩(wěn)定液酸堿性摻入,一般PH值控制在7~9之間。
增加穩(wěn)定液比重時可在穩(wěn)定液中加入適量的粘土或重晶石。
2、穩(wěn)定液主要技術(shù)指標(biāo)
穩(wěn)定液配制的主要技術(shù)指標(biāo)見表1
表1 配制穩(wěn)定液的主要技術(shù)指標(biāo)
3、鉆機等徑部成孔
護筒埋設(shè)完畢后,用泥漿泵向孔內(nèi)注入穩(wěn)定液,鉆機由隨機柴油機驅(qū)動液壓馬達(dá)來轉(zhuǎn)動鉆桿,以鉆桿、鉆斗自重并利用液壓加壓旋轉(zhuǎn)筒式鉆頭作為鉆進(jìn)壓力進(jìn)行原始土挖掘,當(dāng)鉆斗內(nèi)裝滿土后,將鉆斗提升,旋轉(zhuǎn)鉆機打開鉆頭斗門卸土到翻斗車上或卸土區(qū)內(nèi),關(guān)閉門將鉆頭旋轉(zhuǎn)至鉆進(jìn)位置,并將機體旋轉(zhuǎn)體的上部鎖定住,再下降鉆頭,反復(fù)循環(huán)鉆至設(shè)計深度,邊鉆進(jìn)邊加注穩(wěn)定液。
三、擴底施工
全液壓可視可控擴孔灌注樁鉆機更換擴底魔力鏟斗進(jìn)行擴底成孔作業(yè),如圖4所示。在擴底施工時,操作人員先在電腦上設(shè)定擴底參數(shù),在電腦自動管理中心的指揮下進(jìn)行擴底施工作業(yè),通過映像監(jiān)視系統(tǒng)及時監(jiān)測擴孔情況,確保擴底成孔質(zhì)量;回轉(zhuǎn)擴底鏟斗在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)中,鏟斗的倒排鑲嵌鈦合金,被平均分成二份或四份進(jìn)行砂礫的切削挖掘,實施水平擴孔作業(yè),擴孔作業(yè)產(chǎn)生的砂礫被鏟斗所容納,收回鏟斗將沙礫帶出地面。
圖4 全液壓可視可控旋挖鉆機
四、利用擴底鉆頭進(jìn)行一次清孔
清孔時將擴底魔力鏟斗(桶式,帶檔板)放至孔底,通過鏟斗旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)渣土達(dá)到清孔目的。
五、鋼筋籠制作及吊裝
1、鋼筋籠的制作
鋼筋籠整體制作,長度約25m左右,主筋與主筋連接采用直螺紋機械接頭,箍筋與主筋均采用點焊連接,并應(yīng)符合《鋼筋焊接及試驗規(guī)程》(JGJ18-2003)和《鋼筋焊接接頭試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ/T27-2001)要求。鋼筋籠制作允許偏差應(yīng)符合《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50202-202)要求,對焊接或機械接頭應(yīng)先進(jìn)行試焊送驗,合格后方可使用。
2、鋼筋籠的吊裝
在吊放鋼筋籠時整體吊裝,要嚴(yán)防碰撞,不得變形??紤]鋼筋籠自重約11t,起重高度在30m以上,吊車選擇150噸履帶吊及成孔機械配合吊裝,在吊放鋼筋籠時,共分3個吊點,主吊點位置距上端在2.5m處,副鉤吊鋼筋籠中部及底部。
3、安裝導(dǎo)管、二次清孔
1)安裝導(dǎo)管
A本工程采用Φ250mm導(dǎo)管,導(dǎo)管使用前須經(jīng)過壓水試驗,試水壓力為0.6~1.0 MPa,導(dǎo)管接頭用螺紋連接方式并加O型密封圈 ,各接頭必須扭緊嚴(yán)防漏氣漏水,用完后要清洗干凈,絲扣要上油。
B吊放導(dǎo)管應(yīng)位置居中,穩(wěn)步沉放,防止卡掛鋼筋籠,導(dǎo)管底距孔底300mm~500mm。
2)氣舉反循環(huán)清孔
氣舉反循環(huán)清孔適用于第二次清孔;氣舉反循環(huán)清孔的主要設(shè)備機具包括空氣壓縮機、出水管、送氣管、混合噴射器(專利號ZL2007 2 0152047.5)等。設(shè)備機具規(guī)格一般應(yīng)根據(jù)孔深、孔徑等合理選擇。出水管可利用灌注混凝土導(dǎo)管。
4、混凝土的灌注
清孔結(jié)束后必須在30分鐘內(nèi)灌注混凝土,否則必須重新清孔,在混凝土灌注導(dǎo)管安裝就位后,對其安裝質(zhì)量、導(dǎo)管長度、清孔質(zhì)量等檢查無誤,方可進(jìn)行混凝土澆筑,混凝土灌注量應(yīng)按計算確定,隨時用測繩對混凝土面進(jìn)行測試,灌注要連續(xù)進(jìn)行,嚴(yán)格按照建筑樁基技術(shù)規(guī)范施工,灌注過程中密切注意返漿情況,嚴(yán)格按照2~6m要求拆除導(dǎo)管,為保證樁頂質(zhì)量,混凝土超灌高度不得小于0.5m。
第6章 材料與設(shè)備
本工程施工機械設(shè)備見表2
表2 施工機械及配套設(shè)備
第7章 質(zhì)量控制
全液壓可視可控擴底灌注樁的施工質(zhì)量嚴(yán)格按照《建筑樁基驗收規(guī)范》及設(shè)計要求執(zhí)行,特別要注意:
一、鉆孔中心與設(shè)計樁位中心偏差不得大于20mm,鉆孔傾斜度<H/300(H為孔深),孔深比設(shè)計孔深超深300mm,孔徑不下于設(shè)計直徑。
二、樁端擴底施工完成后,要派專人進(jìn)行擴底直徑的驗收。
三、擴底直徑鋼筋籠搬運和吊裝時,應(yīng)防止變形,安放時要對準(zhǔn)孔位,避免碰撞孔壁,就位后立即固定,鋼筋籠上浮和下沉應(yīng)不大于設(shè)計規(guī)定10cm。
四、鋼筋籠吊裝完畢,應(yīng)進(jìn)行隱蔽工程驗收,合格后應(yīng)立即澆注混凝土,混凝土灌注過程應(yīng)保證連續(xù)施工,向上翻漿正常,無堵管,導(dǎo)管拔出混凝土面無異常情況,對灌注過程的一切故障均應(yīng)記錄備案。
五、檢查預(yù)留試塊的抗壓強度應(yīng)不低于設(shè)計強度,每根樁不得少于1組。單樁的垂直承載力檢驗,應(yīng)按設(shè)計要求進(jìn)行。
六、主要技術(shù)指標(biāo)
表3 主要技術(shù)指標(biāo)表
第8章 安全措施
全液壓可視可控擴底灌注樁施工必須嚴(yán)格遵守《建筑安裝工人安全技術(shù)操作規(guī)程》和機械施工技術(shù)安全規(guī)則的規(guī)定執(zhí)行,特別應(yīng)注意一下幾點:
一、在施工現(xiàn)場,未經(jīng)施工負(fù)責(zé)人批準(zhǔn),不準(zhǔn)任意拆除架設(shè)設(shè)施及安全裝置。高空檢修時,禁止從高空向下拋擲任何物件,以免傷人。禁止非操作人員上機操作。
二、在鉆機安裝、移位過程中,注意上部有無高壓線路,熟悉周圍地下管線情況,避免機械沉陷并發(fā)生安全事故。
三、在施工過程,對機具的運轉(zhuǎn)情況、機架有無松動和位移及高處支架設(shè)備定期檢查維護,防止構(gòu)件脫落傷人及樁孔發(fā)生移動或傾斜。鉆機所有鋼絲繩要檢查保養(yǎng),發(fā)現(xiàn)有斷裂情況應(yīng)及時停機調(diào)換。嚴(yán)禁在機械運轉(zhuǎn)過程檢修、保養(yǎng)。
四、接換鉆桿或擴底鉆頭時應(yīng)蓋好孔口板,防止人員和工具掉入孔內(nèi),所用扳手等工具要用細(xì)繩捆扎固定在鉆架桅桿上。鉆孔樁的孔口必須妥當(dāng)處理,成孔附近嚴(yán)禁堆放重物。
五、在施工用電過程中,不得使用不防水的電線或絕緣層有損壞的電纜,電閘箱和電動機要加蓋防雨罩,電路接頭要安全可靠,做到一機一閘并配備漏電保護裝置及接地保護裝置,嚴(yán)防漏電現(xiàn)象發(fā)生。電器系統(tǒng)派專職電工專人負(fù)責(zé)管理。
第9章 環(huán)保措施
工程上場后,要對環(huán)境保護工作做了全面規(guī)劃,綜合治理。須會同監(jiān)理工程師及時與當(dāng)?shù)丨h(huán)保機構(gòu)取得聯(lián)系,遵守有關(guān)控制環(huán)境污染的法規(guī),從組織管理、防止和減輕水、大氣污染、施工噪聲、振動控制、水土保持、生態(tài)環(huán)境保護、粉塵控制等多方面采取一切合理措施,將施工現(xiàn)場周圍環(huán)境的污染降至最小程度,搞好污水處理,防止污染水質(zhì),做好水土保持。
第10章 效益分析
全液壓可視可控擴底灌注樁其樁型設(shè)計科學(xué),能有效提高單樁承載力和增加抗拔力,經(jīng)過對中南路站試樁數(shù)據(jù)綜合分析,在同樣的設(shè)計技術(shù)參數(shù)時,使用AM工法擴底灌注樁在砂層中單樁承載力提高60%-90%,其他土層提高45%-60%。
在武漢軌道交通二號線中南路站工程中,主體結(jié)構(gòu)樁基采用了全液壓可視可控擴底灌注樁,共布置147根深度為23m,整個樁基費用為2940萬元,經(jīng)測算,采用同直徑普通鉆孔灌注樁方案,其樁長要增加17m,樁基費用為3675萬元。
采用全液壓可視可控擴底灌注樁方案有效的縮短了樁長,整個樁基工程節(jié)約投資約 735萬元,創(chuàng)造了較高的經(jīng)濟效益,提高了樁基成樁質(zhì)量,保證了樁基工程順利施工,因此得到了專家及業(yè)主的一致好評。
第11章 應(yīng)用實例
武漢地鐵二號線中南路站位于武昌區(qū),南與武珞路丁字相接,北直接中北路(洪山廣場),是通往省委、省政府的主要交通城市干道,周邊高層林立,省直機關(guān)眾多,交通商業(yè)繁華。
中南路站是地鐵二號線與地鐵四號線合設(shè)車站,為地下二層車站,車站總長290m,標(biāo)準(zhǔn)段寬42.90m,盾構(gòu)加寬段為47.1 m,車站總建筑面積為30804.56m2,主體建筑面積為27720.36m2。車站共設(shè)置6個出入口,3組風(fēng)亭、風(fēng)道。本工程中間樁為Φ1800mm全液壓可視可控擴底灌注樁,分為3m擴大盤、3.6m擴大盤(單盤)、3.6m擴大盤(雙盤),中間柱為Φ800鋼管柱,共計147根樁、柱。
綜上所述,AM工法:全液壓可視可控擴孔灌注樁施工工藝種安全、可靠、節(jié)能、高效、經(jīng)濟、環(huán)保的施工新技術(shù),是我國樁基工藝技術(shù)的一個新的突破,是當(dāng)今適用于各種基礎(chǔ)工程中最完美、最理想的施工工藝之一。在科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力的今天,我們衷心希望這項新的施工工藝為建筑業(yè)作出更大的貢獻(xiàn)!
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