超深旋挖鉆孔入巖灌注樁施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

1、超深旋挖鉆孔入巖灌注樁施工質(zhì)量控制要點(diǎn)內(nèi)容摘要：旋挖鉆機(jī)成孔灌注樁工藝具有鉆孔速度快、入巖能力強(qiáng)、綜合成本低、安全性好、綠色環(huán)保等特點(diǎn)，本文結(jié)合工程實(shí)例，介紹了超深旋挖鉆孔入巖混凝土灌注樁施工質(zhì)量和安全生產(chǎn)監(jiān)理工作的方法和要點(diǎn)。1、近年來(lái)，隨著機(jī)械化程度的不斷提高，各行各業(yè)生產(chǎn)速度加快，產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高，建筑行業(yè)更是如此。隨著旋挖鉆機(jī)性能的整體提升，大功率、大扭矩的旋挖鉆機(jī)可成孔直徑2m以上的鉆孔樁。由于旋挖鉆具的不斷改進(jìn)和完善，使得該設(shè)備具有對(duì)中、微風(fēng)化花崗巖等硬質(zhì)巖的超強(qiáng)入巖能力，正被廣泛應(yīng)用于鉆孔樁基施工中，并以其鉆孔速度快、入巖能力強(qiáng)、綜合成本低、綠色環(huán)保等顯著特點(diǎn)，成為樁基施工中的主

2、力設(shè)備。本文通過(guò)具體工程實(shí)踐，介紹了超深旋挖機(jī)鉆孔入巖混凝土灌注樁施工質(zhì)量控制要點(diǎn)。2、工程概況本工程項(xiàng)目占地面積5000多m2，建筑高度228m，地下室5層，地上50層；基坑開(kāi)挖深度約2325m，坑中坑局部開(kāi)挖深度約32m，基坑采用地下連續(xù)墻鋼筋混凝土內(nèi)支撐支護(hù)。樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為鉆孔灌注樁，抗拔樁樁徑為1200mm1800mm、抗壓樁樁徑為2000mm2600mm，抗壓樁設(shè)計(jì)有效樁長(zhǎng)不小于6 m，樁端持力層為入中風(fēng)化花崗巖不小于2000 mm，當(dāng)中風(fēng)化花崗巖層厚較小時(shí)，為入微風(fēng)化花崗巖不少于500mm。由于旋挖鉆機(jī)施工作業(yè)面的需要，鉆孔樁必須布置在基坑開(kāi)挖前的原地面進(jìn)行施工，鉆孔深度不小于35m

3、。3、場(chǎng)地地層情況 根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，場(chǎng)地自上而下為：（1）人工填土層(Qml)，屬雜填土，黃褐、褐紅、褐灰等色，主要由粘性土夾雜碎石、塊石、磚塊、混凝土塊等構(gòu)成，呈松散狀態(tài)，層厚1.503.00m； （2）第四系沖洪積層（Qap+pl），粉質(zhì)粘土層厚1.106.60m，粉細(xì)砂層厚1.203.40m，粗礫砂層厚0.803.40m；（3）第四系殘積層(Qel)，礫質(zhì)粘性土系由花崗巖風(fēng)化殘積而成，原巖結(jié)構(gòu)清晰可辨、不均勻，含約2530%石英顆粒，局部夾強(qiáng)風(fēng)化巖塊，稍濕，呈硬塑堅(jiān)硬狀態(tài)，層厚2.2011.70m；（4）燕山晚期花崗巖(r53-1) 全風(fēng)化花崗巖：褐黃、灰黃色，層厚1.7014.30m

4、；強(qiáng)風(fēng)化花崗巖褐黃、灰褐色，風(fēng)化裂隙極發(fā)育，不均勻殘留少量中風(fēng)化巖塊，巖芯多呈砂礫狀及土夾碎塊狀，屬軟巖，層厚1.008.90m；中風(fēng)化花崗巖，呈黃褐、灰白、肉紅色，部分礦物已風(fēng)化變質(zhì)，風(fēng)化裂隙發(fā)育，裂隙面受鐵錳質(zhì)浸染呈暗褐色，屬較硬巖，層厚0.807.90m；微風(fēng)化花崗巖，呈黃褐、灰白、肉紅色，巖芯呈柱狀，屬堅(jiān)硬巖。4、鉆孔混凝土灌注樁施工技術(shù)難點(diǎn)(1)樁徑大，大樁徑2600mm，鉆孔及入巖施工時(shí)須分級(jí)擴(kuò)孔。(2)鉆孔與空孔深度大，實(shí)際鉆孔孔深至少為34.6 m，大鉆孔深度達(dá)42.9m；空孔深度范圍為23. 1m 31.1m，孔底沉渣厚度要求不大于50mm，控制難度大。(3)入巖深度大，塔樓

5、設(shè)計(jì)要求樁端入巖深度不小于2m，巖層堅(jiān)硬，中風(fēng)化花崗巖飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值28MPa，微風(fēng)化花崗巖飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值62MPa。(4)樁頂標(biāo)高低，低標(biāo)高為-31.4m，現(xiàn)場(chǎng)控制難度大。(5)施工場(chǎng)地狹小，地連墻及工程樁鋼筋籠于施工場(chǎng)地內(nèi)進(jìn)行，無(wú)法整體放線，樁位測(cè)量定位控制困難。(6)樁基礎(chǔ)與基坑支護(hù)地下連續(xù)墻交叉作業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)施工協(xié)調(diào)工作量大。5、超深旋挖鉆孔入巖混凝土灌注樁施工質(zhì)量控制要點(diǎn)5.1嚴(yán)格審查施工方案，把好施工機(jī)械選擇關(guān)樁基直徑大、入巖深，巖層堅(jiān)硬，中風(fēng)化花崗巖飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值28MPa，微風(fēng)化花崗巖飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值62MPa，進(jìn)場(chǎng)的旋挖鉆機(jī)必須具備施工大樁徑、能入微

6、風(fēng)化巖層的能力。施工方案選用三一重工SR360及以上型號(hào)旋挖鉆機(jī)，從目前國(guó)內(nèi)外各種旋挖機(jī)型性能的進(jìn)行綜合分析，基本具備本工程的需要?，F(xiàn)場(chǎng)初期實(shí)際進(jìn)場(chǎng)三一重工SR420型旋挖鉆機(jī)，該機(jī)動(dòng)力頭配備有3組馬達(dá)、減速機(jī)，大提供420kN.m的超強(qiáng)輸出扭矩，大成樁直徑3000mm，大鉆孔深度為110m；具有“標(biāo)準(zhǔn)”、“低速大扭矩”、“高速小扭矩”三種鉆進(jìn)模式，滿足各種工況條件下的施工要求。同時(shí)，該機(jī)首創(chuàng)自動(dòng)脈沖加壓破巖技術(shù)，通過(guò)給巖層施加符合巖石破碎機(jī)理的周期脈沖壓力，大幅提高入巖效率，并終實(shí)現(xiàn)“自動(dòng)入巖”，施工效果較好；后期進(jìn)場(chǎng)一臺(tái)德國(guó)寶鵝BG30型旋挖鉆機(jī)，其性能接近SR360。5.2 加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量

7、放線的復(fù)核控制，多次定位復(fù)核由于施工場(chǎng)地狹小，地連墻及工程樁鋼筋籠制作均在施工場(chǎng)地內(nèi)進(jìn)行，無(wú)法整體放線，只能采用多次施放樁位的方法進(jìn)行。根據(jù)定位軸線的坐標(biāo)計(jì)算出每一根樁的坐標(biāo)，待樁位工作面出現(xiàn)，即采用全站儀施放樁位點(diǎn)，再根據(jù)該樁位點(diǎn)埋設(shè)護(hù)筒。正式鉆孔前，在護(hù)筒頂面鋪放模板并采用全站儀進(jìn)行二次定位，拉十字線引至護(hù)筒頂便完成定位，控制樁位偏差在規(guī)范允許范圍之內(nèi)；同時(shí)測(cè)量護(hù)筒頂標(biāo)高，為鋼筋籠定位提供依據(jù)。5.3 成孔過(guò)程中泥漿稠度、比重的控制本工程灌注樁鉆孔主要采取旋挖鉆機(jī)施工。鉆頭自身取土，不靠泥漿攜帶，取土界面與孔內(nèi)泥漿互不摻混，泥漿僅起支撐固壁之用。固壁泥漿選用中粘度鈉基膨潤(rùn)土，細(xì)度較高，細(xì)度

8、模數(shù)選擇220目，含砂率低，護(hù)壁效果好。配制泥漿具有能充分發(fā)酵、膠體率高、不分層等特點(diǎn)。優(yōu)質(zhì)鈉基膨潤(rùn)土加分散劑Na2CO3及摻合料CMC、燒堿等用高速制漿機(jī)攪拌而成，配合比在試樁過(guò)程中由現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。經(jīng)試驗(yàn)?zāi)酀{密度在1.08-1.15g/cm3時(shí)孔壁穩(wěn)定性能夠得到保證。本工程泥漿性能控制指標(biāo)：新鮮泥漿密度為1.08g/cm3，粘度控制在18s，循環(huán)泥漿密度為1.15g/cm3，粘度控制在22s；新制泥漿在膨化池內(nèi)膨化24h后方可使用；燒堿、CMC摻加比例按膨潤(rùn)土用量控制在0.2-0.4%。在澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)將樁孔內(nèi)的泥漿回收，回收泥漿經(jīng)沉淀凈化等處理后，變?yōu)楹细駶{液重復(fù)利用。在施工過(guò)程中，要對(duì)

9、泥漿性能定期檢測(cè)，包括流變特性、密度、含砂量、泥漿流失、過(guò)濾板厚度和pH值等，適當(dāng)添加相應(yīng)摻合料以調(diào)整泥漿性能適用于不同地層，除CMC、燒堿外，還包括添加高分子包被劑、降失水劑、防塌劑等。泥漿池內(nèi)的泥漿通過(guò)內(nèi)循環(huán)方式，使泥漿充分?jǐn)噭?dòng)循環(huán)發(fā)酵。在鉆機(jī)鉆進(jìn)提拔鉆桿時(shí)及時(shí)補(bǔ)漿，保證孔內(nèi)泥漿液面高度必須高于護(hù)筒底1m以上，避免引起護(hù)筒下孔壁的坍塌。為調(diào)整泥漿的PH值需適量加入燒堿，促進(jìn)粘土的水化分散和增稠。為解決泥漿污染防治問(wèn)題，可以通過(guò)加入一定比例的陶瓷熔塊改善泥漿性能，去除泥漿由于所添加的外加劑帶來(lái)的有害性。鉆頭磨巖過(guò)程中，鉆具周圍巖石被磨成粉細(xì)顆粒，鉆頭產(chǎn)生的熱能將粉細(xì)顆粒膠結(jié)在鉆具周圍，增大了

10、摩擦阻力，配制的高性能泥漿能夠有效降低鉆具產(chǎn)生熱能，對(duì)磨巖產(chǎn)生的巖屑懸浮置換效果好，減少機(jī)械磨損，提高鉆進(jìn)效率。泥漿對(duì)槽壁產(chǎn)生靜水壓力，在槽內(nèi)相當(dāng)于液體支撐，高細(xì)度低含沙量泥漿能夠深入土壁形成一道低透水性的泥皮，可維護(hù)土壁的穩(wěn)定性。5.4 終孔條件的控制與孔深驗(yàn)收本工程塔樓抗壓樁均在施工前進(jìn)行了超前鉆探，現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)超前鉆巖層的深度、設(shè)計(jì)要求的入巖深度及護(hù)筒埋設(shè)的頂標(biāo)高，計(jì)算終孔孔深。在鉆進(jìn)過(guò)程中及時(shí)跟進(jìn)旋挖鉆機(jī)進(jìn)入持力層的深度，聯(lián)系地勘單位負(fù)責(zé)人判別巖樣及樁孔深度是否與超前鉆樣吻合，相吻合時(shí)按計(jì)算孔深進(jìn)行終孔驗(yàn)收。由于本工程樁徑較大，“一孔一鉆”不能完全反映持力層的情況，若與超前鉆資料差異較大時(shí)

11、，應(yīng)以地勘單位現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人判定的持力層標(biāo)高或?qū)嶋H取出巖樣的特性，確定終孔標(biāo)準(zhǔn)及深度，從而保證了樁端持力層驗(yàn)收的可靠性。5.5 鋼筋籠與吊筋的質(zhì)量控制及鋼筋籠就位標(biāo)高控制驗(yàn)收（1）鋼筋籠的鋼筋品種、規(guī)格、數(shù)量應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，鋼筋籠直徑及其制作質(zhì)量應(yīng)符合施工規(guī)范規(guī)定，其長(zhǎng)度應(yīng)按對(duì)應(yīng)的終孔孔深驗(yàn)收。另外，在起吊鋼筋籠前應(yīng)檢查吊點(diǎn)的牢固程度及鋼筋籠加勁箍的數(shù)量。大直徑樁鋼筋籠的加勁箍采用三角形加強(qiáng)處理，在吊裝時(shí)為防止大直徑鋼筋籠彎曲變形，現(xiàn)場(chǎng)采用工字鋼扁擔(dān)吊裝。（2）由于樁頂標(biāo)高在-23.0-31.4m之間，空樁較深，鋼筋籠就位時(shí)必須按實(shí)際孔深、樁頂標(biāo)高及護(hù)筒標(biāo)高準(zhǔn)確計(jì)算吊筋長(zhǎng)度，以確保鋼筋籠就位標(biāo)高符

12、合設(shè)計(jì)要求。首先將鋼筋籠準(zhǔn)確地吊放于孔口，再根據(jù)實(shí)際孔深、樁頂標(biāo)高、有效樁長(zhǎng)制作吊環(huán)、吊筋，并在孔口與鋼筋籠主筋進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)焊接，兩根吊筋應(yīng)對(duì)稱布置在鋼筋籠加筋箍的中心線上。（3）鋼筋籠入孔后，根據(jù)吊筋與護(hù)筒之間的距離及開(kāi)孔時(shí)護(hù)筒上的十字定位線，檢查其是否處在樁孔中心；鋼筋籠入孔就位后，檢查吊筋吊環(huán)位置是否與護(hù)筒頂標(biāo)高一致，如吊筋長(zhǎng)度超出護(hù)筒面較多，則表明鋼筋籠未到位，應(yīng)立即吊出鋼筋籠，查明原因并糾正后重新就位；鋼筋籠正常就位后應(yīng)穿放定位鋼管進(jìn)行固定，以防止鋼筋籠標(biāo)高發(fā)生變化。5.6 孔底沉渣的檢查驗(yàn)收鉆孔鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收并確認(rèn)終孔深度后，及時(shí)進(jìn)行鋼筋籠吊裝就位。同時(shí)，應(yīng)及時(shí)安裝灌漿導(dǎo)管。澆

13、筑混凝土前尚應(yīng)復(fù)測(cè)孔深，當(dāng)與終孔驗(yàn)收深度一致或少于50mm時(shí)，方可澆筑混凝土；如若終孔后不能及時(shí)吊裝鋼筋籠就位，則應(yīng)在下次吊裝前必須重新清孔。清孔時(shí)，應(yīng)將旋挖鉆機(jī)鉆頭提離孔底10500px空轉(zhuǎn)，保持泥漿正常循環(huán)進(jìn)行一次清孔換漿，再次吊裝鋼筋籠就位；在鋼筋籠和灌注導(dǎo)管下入孔底后灌注混凝土前，應(yīng)進(jìn)行孔底沉渣檢查，若沉渣厚度超過(guò)規(guī)范要求的50mm厚時(shí)，必須利用灌漿導(dǎo)管采用氣舉反循環(huán)清孔工藝進(jìn)行二次清孔；因塔樓樁徑較大，在二次清孔時(shí)采用12m³以上的空壓機(jī)，氣體管道應(yīng)深入孔深的三分之二左右，以確保樁孔孔壁的穩(wěn)定并使孔底沉渣被完全清除；在進(jìn)行第二次反循環(huán)清孔的過(guò)程中，導(dǎo)管應(yīng)由吊機(jī)吊起從樁孔中心

14、向周邊適當(dāng)緩慢提升移動(dòng)，清孔時(shí)應(yīng)隨時(shí)用測(cè)繩測(cè)量孔深變化和基底沉渣厚度，檢查循環(huán)吸出泥漿含沙量，直至吸出的泥漿濃度、含沙量與孔內(nèi)泥漿一致時(shí)，測(cè)量基底沉渣滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求后應(yīng)立即關(guān)閉空壓機(jī)，防止因過(guò)度清孔導(dǎo)致塌孔現(xiàn)象，當(dāng)清孔泥漿比重小于1.10g/cm3，含沙量小于4%，孔底沉碴厚度小于50mm時(shí)，達(dá)到設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，立即組織澆筑混凝土。5.7 水下混凝土澆筑的質(zhì)量與鋼筋籠上浮的控制混凝土澆筑采用水下直升導(dǎo)管法，下放導(dǎo)管前應(yīng)在孔口設(shè)置澆筑平臺(tái)并固定導(dǎo)管料斗，以保證在澆筑過(guò)程中施工人員的安全；導(dǎo)管應(yīng)順樁孔中心而下，避免掛住鋼筋籠?；炷翝仓皯?yīng)根據(jù)不同樁徑、樁長(zhǎng)等，計(jì)算出混凝土的初灌量，分別采用不同

15、的灌注斗進(jìn)行初灌。初灌量保證埋管高度 1.0m，選定300mm 灌注導(dǎo)管，保證初灌量達(dá)到封底埋管的要求?；炷凉嘧⑶埃獙?duì)各作業(yè)環(huán)節(jié)認(rèn)真檢查，制定有效的預(yù)防措施；嚴(yán)格遵守操作規(guī)程；根據(jù)清孔情況和澆筑過(guò)程及時(shí)聯(lián)系混凝土攪拌站保證灌注作業(yè)連續(xù)緊湊；每車混凝土到場(chǎng)后，應(yīng)注意檢查其塌落度、和易性。另外，由于空孔深度較大，下料速度應(yīng)適當(dāng)控制，否則易造成鋼筋籠上浮；另外，要加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)管理，防止違規(guī)操作。導(dǎo)管提升應(yīng)勻速平穩(wěn)，控制灌注時(shí)間在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)；如遇突發(fā)事件導(dǎo)致澆筑停滯時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)不斷提升導(dǎo)管防止出現(xiàn)卡管、堵管現(xiàn)象；灌注混凝土?xí)r，項(xiàng)目部應(yīng)安排專人負(fù)責(zé)樁頂混凝土標(biāo)高和超灌注高度的控制。6、施工安全本

16、工程現(xiàn)場(chǎng)旋挖鉆機(jī)布置的數(shù)量較多，施工前應(yīng)做好旋挖鉆機(jī)成孔樁工藝的三級(jí)教育和安全技術(shù)交底。施工單位應(yīng)合理布置每臺(tái)旋挖鉆機(jī)與灌注樁的作業(yè)范圍，盡量使旋挖鉆機(jī)對(duì)樁孔的覆蓋達(dá)到大化。明確各臺(tái)旋挖鉆機(jī)的行走路線，合理布設(shè)泥漿池、循環(huán)溝。旋挖鉆機(jī)行走時(shí)應(yīng)安排專人指揮，應(yīng)注意不要在坡地上改變行駛方向；旋挖鉆機(jī)施工作業(yè)面應(yīng)鋪設(shè)磚渣、碎石墊層，并鋪墊14mm以上鋼板，確保場(chǎng)地平整，以保證在入巖作業(yè)時(shí)較大的震動(dòng)不致造成孔壁坍塌。同時(shí)在樁口埋入 3000mm的加長(zhǎng)護(hù)筒，以加強(qiáng)孔壁的整體穩(wěn)定性；在鉆孔入巖的過(guò)程中，為減少鉆機(jī)對(duì)孔壁的影響，提高機(jī)械效率并延長(zhǎng)機(jī)械使用壽命，現(xiàn)場(chǎng)采用分級(jí)鉆、擴(kuò)孔施工工藝，取得了良好的效果?，F(xiàn)場(chǎng)人員必須佩戴安全帽及穿戴其他勞保用品，旋挖鉆司機(jī)及輔助機(jī)械的操作人員必須經(jīng)過(guò)培訓(xùn)，須持證上崗，熟悉設(shè)備所有的安全標(biāo)志、警示牌的作用和內(nèi)容，熟悉使用說(shuō)明書，掌握設(shè)備的性能及操作規(guī)程，并遵照?qǐng)?zhí)行；工前必須認(rèn)真檢查設(shè)備，定期對(duì)機(jī)械進(jìn)行檢查維修保養(yǎng)，做好施工前的各項(xiàng)準(zhǔn)