全液壓可視可控擴底灌注樁施工工法

1、全液壓可視可控擴底灌注樁施工工法 中鐵十九局八公司 馮強 石旭東 李強 孫世美 陳斌 吳政第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

2、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。

3、這一過程完全采用電腦管理映像追蹤監(jiān)控系統(tǒng)進行控制，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)理單位進行現(xiàn)場復(fù)核、簽證。2、 樁位中心點處

4、用紅漆做出三角標志。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）

5、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、中心位置進行鎖定，使樁機達到最佳狀態(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2.03.0m。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

6、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，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)

7、定液酸堿性摻入，一般PH值控制在79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)指標穩(wěn)定液配制的主要技術(shù)指標見表1表1  配制穩(wěn)定液的主要技術(shù)指標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)筒式鉆頭作為鉆進壓力進行原始土挖掘，當鉆斗內(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

8、進行擴底成孔作業(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)鉆進渣土達到清孔目的。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，

9、并應(yīng)符合鋼筋焊接及試驗規(guī)程（JGJ182003）和鋼筋焊接接頭試驗方法標準（JGJ/T272001）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250mm導(dǎo)管，導(dǎo)管使用前須經(jīng)過壓水試驗，試水壓力為0.61.0 MPa，導(dǎo)

10、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300mm500mm。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，方可進行混凝土澆筑，混凝土灌注量應(yīng)按

11、計算確定，隨時用測繩對混凝土面進行測試，灌注要連續(xù)進行，嚴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，嚴格按照26m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

12、要對準孔位，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)計要求進行。六、主要技術(shù)指標表3  主要技術(shù)指標表第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)施工負責人批準，不準任意拆除

13、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繩捆扎固定在鉆架桅桿上。鉆孔樁的孔口必須妥當處理，成孔附近嚴禁堆放重物。五、在施工用電過程中，不得使用不防水的電線或絕緣

14、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，嚴防漏電現(xiàn)象發(fā)生。電器系統(tǒng)派專職電工專人負責管理。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?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

15、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，標準段寬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組風亭、風道。本工程中間樁為1800mm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800鋼管柱，