姚學(xué)群 林 偉

1 概述

長螺旋壓灌混凝土樁是近幾年來較新的一項(xiàng)成樁技術(shù),是采用長螺旋鉆機(jī)鉆孔成型至設(shè)計(jì)標(biāo)高,利用混凝土輸送泵將混凝土直接從鉆桿中心壓入孔中,再以混凝土泵入量相匹配的提升速度邊泵送混凝土邊提鉆,免振連續(xù)作業(yè),并利用特殊專用的送籠裝置將鋼筋籠插入樁體形成鋼筋混凝土的灌注樁,現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于粘性土、粉土、填土等軟地質(zhì),甚至能在流砂層、砂卵石層、有地下水等復(fù)雜條件下成樁。該樁適用于樁徑300mm～1 000mm,深度在 30m以內(nèi)的基礎(chǔ)樁,或不加筋作復(fù)合地基加固用樁,及基坑支護(hù)止水帷幕類護(hù)坡用樁。

2 長螺旋壓灌混凝土樁的特點(diǎn)

因?yàn)榇藰妒遣捎眠B續(xù)壓灌超流態(tài)混凝土護(hù)壁成孔,不像泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁需要沉渣清除及其泥漿排放等復(fù)雜程序,施工簡單易行。而且壓灌混凝土對樁孔周圍的土有滲透、擠密作用,提高了樁周土的側(cè)摩阻力,只要施工得當(dāng),這種灌注樁可具有密實(shí)、無斷樁、無縮頸的特點(diǎn),再加上若在樁中配置鋼筋,此樁基除了具有較強(qiáng)的抗壓承載力外,其抗拔、抗水平荷載作用方面的承載力也較大,變形小,穩(wěn)定性好。另外,相比其他一些成樁技術(shù),此成樁技術(shù)還具有施工效率高,基本無振動(dòng)、污染,噪聲小,能減少施工對周邊的影響,相對還具有降低施工中的危險(xiǎn)性,并節(jié)省工期的優(yōu)點(diǎn)。

經(jīng)過眾多工程的實(shí)際測試,長螺旋干作業(yè)鉆孔灌注樁的垂直承載力是普通灌注樁的 1.3倍～1.9倍,這樣使得設(shè)計(jì)時(shí)采用樁徑可相應(yīng)減小,同時(shí)相應(yīng)的樁連系梁與承臺尺寸也可減小,基礎(chǔ)用鋼筋與混凝土量減少,大大節(jié)約了成本,經(jīng)測算,相比普通灌注樁可降低工程造價(jià)約 20%～40%。

3 長螺旋干作業(yè)鉆孔灌注樁的施工要點(diǎn)

3.1 施工工藝流程

長螺旋干作業(yè)鉆孔灌注樁的施工工藝流程如下:

施工準(zhǔn)備→測量放線定樁位→鉆機(jī)就位→螺旋成孔→泵送灌注混凝土→邊泵送混凝土邊提鉆→壓入鋼筋籠→成樁→清理鉆具及樁頭。

3.2 施工工藝質(zhì)量控制要點(diǎn)

1)鉆機(jī)就位時(shí):要做到機(jī)座平穩(wěn),用鉛錘測定鉆機(jī)主塔的垂直度,鉆頭中心與樁位偏差不得大于20mm。

2)鉆機(jī)成孔時(shí):隨時(shí)檢查鉆機(jī)的平穩(wěn)狀態(tài)和垂直度,確保樁孔垂直度小于 1%;開孔鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度終孔,提鉆300mm左右,再啟動(dòng)輸送泵,泵送混凝土。

3)混凝土的要求:采用商品混凝土必須有出廠合格證,并經(jīng)現(xiàn)場目測檢查合格后方可用于工程施工。工程所用碎石、中砂要外觀好,并經(jīng)質(zhì)檢部門進(jìn)行原材料檢驗(yàn)后才能用于攪拌混凝土,混凝土坍落度范圍180mm～220mm,并具有較好的和易性、流動(dòng)性。

4)泵送混凝土?xí)r:接輸送泵管,把輸送泵管與螺旋鉆具連接起來,注意軟管長度要大于鉆具長度,頂端采用彎管,泵管連接處加密封圈,以防止泵管漏漿。將彎管頂部放氣打開,泵送混凝土排出鉆具內(nèi)空氣后,關(guān)閉氣孔。將鉆具提離孔底 300mm左右,啟動(dòng)輸送泵,泵送混凝土,同時(shí)開動(dòng)卷揚(yáng)機(jī),勻速提動(dòng)鉆具,鉆頭活門在自重及泵壓下打開,將混凝土注入孔內(nèi),注意鉆具提升速度不大于泵送速度(排量),壓灌混凝土至樁頂標(biāo)高,停泵,提出鉆具,清理鉆具及樁頭泥土。按照泵送混合料速度邊送料邊提鉆時(shí),泵送混凝土量略大于提鉆形成的鉆孔體積。為確保在粉質(zhì)粘土和粘土中成樁不縮頸,在該層泵送混凝土?xí)r,提鉆速度要比正常提鉆速度減少 1/3,在鉆桿中的混凝土面要略低于地平面。泵送混凝土與鉆桿提升等操作,要派業(yè)務(wù)熟練的專職人員統(tǒng)一指揮,理論和實(shí)踐相結(jié)合,即泵送混凝土形成的柱狀體積,應(yīng)大于提鉆形成的柱狀體積,并結(jié)合耳聽鉆桿內(nèi)混凝土液面的高度。

5)鋼筋籠制作及安放時(shí):工程所用鋼筋必須有出廠合格證書,并經(jīng)質(zhì)檢部門檢驗(yàn)合格出具質(zhì)檢報(bào)告后,方能用于工程施工;鋼筋籠制作,嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行;鋼筋籠制作應(yīng)在制作平臺上進(jìn)行;將鋼筋籠放置在樁的中心,用振動(dòng)器將鋼筋籠振至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

3.3 施工工藝控制中的技術(shù)難點(diǎn)及解決辦法

1)堵管:在施工中出現(xiàn)最多的故障就是泵送混凝土中途堵管,一旦堵管需要重新成孔,這樣既造成材料的浪費(fèi),又因地層不穩(wěn)定再次成孔困難。為此,在施工中要注意以下幾點(diǎn):a.連接彎頭的內(nèi)徑要與輸料管內(nèi)徑一樣大,且彎頭的弧度要合理。b.粗骨料級配合理,且最大粒徑不大于20mm。c.坍落度控制在180mm～220mm之間。d.鉆頭底部活瓣開關(guān)要靈活可靠,鉆進(jìn)時(shí),保證活瓣閉合良好,泵送混凝土?xí)r,應(yīng)能輕松打開活瓣。

2)樁位偏移:樁位施放后,報(bào)建設(shè)、監(jiān)理單位檢查驗(yàn)收,合格后方可進(jìn)行施工,施工過程中測量人員須跟班施工,發(fā)現(xiàn)偏移立即校正。施工時(shí)樁機(jī)鉆頭對準(zhǔn)樁中心,鉆頭自然下沉入土,再調(diào)直鉆機(jī)塔架、鉆桿,確認(rèn)垂直后啟動(dòng)鉆機(jī)下鉆。下鉆中如鉆桿跑偏,表明土層中有障礙物,必須將鉆桿提起,將障礙物清除后重新施放樁位施工。

3)縮頸、斷樁:在粘性土和粉土或粉砂地基中,地下水較豐富或水位偏高時(shí),容易使得混凝土在灌注后未初凝即產(chǎn)生流失,導(dǎo)致出現(xiàn)斷樁、縮頸等不良樁身質(zhì)量現(xiàn)象。在施工中,要保證成樁的連續(xù)性,即鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后及時(shí)向孔內(nèi)泵送混合料并控制好提鉆速度,防止斷樁,鉆具提升速度略小于輸送到樁孔內(nèi)的混合料上升速度。始終保持管內(nèi)混凝土高出自然地面 2 m。以HBT60混凝土輸送泵的輸送量Q=0.97m3/min為例,樁的充盈系數(shù)為K=1.5,可按下式計(jì)算鉆機(jī)提升速度V:

4)樁身混凝土強(qiáng)度不足:地下水豐富時(shí),對混凝土強(qiáng)度影響很大,因此,混凝土質(zhì)量尤為重要?；炷猎牧线x用合格的、優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品,嚴(yán)格按配合比拌制,且和易性要好,不離析?；炷凉嘧r(shí)要連續(xù)灌注,灌注速度與鉆桿提拔速度密切配合,除了不能出現(xiàn)斷樁、縮頸外,樁身混凝土灌注時(shí)混凝土要高出樁頂標(biāo)高 0.5m～0.8m,成樁后樁頭浮漿要剔除,以保證樁頭質(zhì)量,并使樁身混凝土密實(shí)部位伸入承臺。

5)鋼筋籠保護(hù)層及頂標(biāo)高控制:a.鋼筋籠保護(hù)層:鋼筋籠按照施工圖紙制作,放置時(shí)對準(zhǔn)樁孔中心垂直下放,鋼筋籠兩邊采取雙向拉繩,使鋼筋籠下沉發(fā)生傾斜時(shí)予以校正,保證鋼筋籠居中放置保護(hù)層大于50mm。b.樁頂標(biāo)高:按照施工圖紙,計(jì)算出其標(biāo)高值與場地標(biāo)高值之差值。如樁頂標(biāo)高低于場地標(biāo)高,在鋼筋籠導(dǎo)管上標(biāo)示差值刻度,施工中導(dǎo)管差值刻度平場地即表示鋼筋籠已到設(shè)計(jì)頂標(biāo)高。

6)鋼筋籠無法插入或鋼筋籠上浮的控制:鋼筋籠無法插入的成因:a.鋼筋籠插入時(shí)不垂直,導(dǎo)致下沉中進(jìn)入樁孔外土層。b.混凝土和易性差。控制辦法:a.鋼筋籠插入時(shí)對準(zhǔn)樁孔中心垂直下放,鋼筋籠兩邊采取雙向拉繩,使鋼筋籠下沉發(fā)生傾斜時(shí)予以校正。保證鋼筋籠垂直、居中插入,再開啟振動(dòng)錘振動(dòng)插入直至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高。b.混凝土嚴(yán)格按配合比拌制,保證其和易性。c.拔出振動(dòng)棒時(shí)要慢拔,多振動(dòng)以免造成樁心有孔,樁身質(zhì)量出現(xiàn)問題。

鋼筋籠上浮成因:樁距較近,施工時(shí)鉆桿下沉對旁邊已施工的樁造成擠壓、擾動(dòng)使鋼筋籠上浮。控制辦法:采用跳打的方式成樁。

7)單樁承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求:成因:a.樁底未進(jìn)入設(shè)計(jì)要求的土層。b.樁身質(zhì)量存在嚴(yán)重缺陷?？刂妻k法:a.施工中嚴(yán)格按照圖紙要求的樁長施工。b.樁身質(zhì)量牽涉到混凝土強(qiáng)度、混凝土灌注、鋼筋籠制作安放等施工中的每一個(gè)環(huán)節(jié),因此機(jī)械操作人員、施工管理人員要認(rèn)真把關(guān),做到精心操作,精心施工,確保承載力達(dá)標(biāo)。

4 結(jié)語

大量工程實(shí)踐表明,本文所介紹的長螺旋壓灌混凝土樁,只要在施工中能采取切實(shí)有效的工藝質(zhì)量控制措施,保證施工質(zhì)量,此灌注樁不僅完全可以滿足設(shè)計(jì)要求,而且該樁型可節(jié)省投資,縮短施工工期,具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,值得大范圍推廣。

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