大直径钻孔扩底灌注桩施工实践

谢秋明

(江西省昌水建设工程有限公司,江西南昌 330095)

大直径钻孔扩底灌注桩施工实践

谢秋明

(江西省昌水建设工程有限公司,江西南昌 330095)

详细介绍了大直径钻孔扩底灌注桩的施工方法,结合工程实例,分析了该工程的主要特点,论述了采取的主要技术措施。

大直径孔;钻孔灌注桩;扩底桩

1 工程概况

南昌联发广场为一座集5A级商务写字楼、高档商业及酒店式公寓为一体的大型综合性建筑,工程地处南昌市红谷滩中心区,占地约47亩,工程总建筑面职约2114万m2,其中写字楼48层,总建筑高度20015 m,±0100 m以下设有2层地下室,属红谷滩新区地标性建筑。

联发广场写字楼及公寓楼基础设计采用机械钻孔扩底灌注桩,桩长约30 m,桩孔深度45 m左右,最大单桩承载力设计值为78500 kN,桩径从“800～2700 mm多达13种桩径,其中写字楼最大扩底桩径为“2700 mm扩至“4000 mm。扩底桩桩端持力层为微风化砂砾岩,桩端进入持力层1d(其中d为桩径),故扩底施工在微风化砂砾岩中进行。混凝土强度等级为C45。

2 钻孔扩底桩的施工方法

2.1 施工流程

测量定位→护筒埋设→设备安装定位→直孔段钻进成孔→第一次清孔→测量扩底钻头扩孔行程→扩孔限位片设置→更换扩底钻头→扩底钻头扩底→第二次清孔换浆→下导管及下放钢筋笼→第三次清孔→灌注砼成桩。

2.2 测量定位

根据业主提供的平面坐标基准点,按照设计单位提供的桩位平面图计算桩位坐标,由技术人员复核计算后,进行测量放样。经自检复核无误后,由甲方代表、现场监理验收复核,确定桩位。

2.3 护筒的埋设

根据桩位坐标测出孔位,挖好埋设坑,确保护筒埋设垂直,护筒中心与桩位中心应重合,偏差≯50 mm。在开挖埋设护筒时,注意地层情况尽可能地把桩位处的障碍物排除干净,护筒就位后,用粘土充填夯实。

2.4 设备定位

钻机安装就位后,用水平尺校正水平,保证天车、转盘中心和桩位中心三者在同一铅垂线上,偏差≯10 mm,钻机在开钻前必须空载运转,以检查机械性能。砂石泵等泥浆循环设备安装必须稳固。

2.5 直孔钻进及第一次清孔

根据地层情况,选用龙门式三翼硬质合金钻头或滚刀钻头钻进。开孔后先用正循环轻压慢转的钻进参数钻进,缓慢注水,使冲洗液达到密度为1115～1125 kg/L,粘度20～22 s时,开始正常钻进。正常钻进中,泥浆性能保持不变,采用中等转速、较大泵量,保持适当钻速进行钻进。钻进至设计要求的桩底标高,用测绳准确测量孔深,符合要求后,停止加压,采用慢转速、大泵量进行第一次清孔,合格后结束该道工序。

2.6 扩底钻进及第二次清孔

当钻进至设计孔深后,便进行第一次清孔,用测绳准确测量孔深,符合要求后,才下入扩底钻头,以确保扩底钻头能安放到位。

(1)扩底钻进前应根据需要的扩底直径,确定相应的扩底行程及在扩底钻头上固定好相应的行程限位器。具体方法是:用吊车吊起扩底钻头,使之离地,扩刀完全收拢,测量总行程S1,然后慢慢放下,使扩刀张开,直到满足设计的扩底直径,再测量其剩余行程S2,则得到扩底行程ΔS=S1-S2。不同的扩底行程对应不同的扩底直径,在施工前,根据设计扩底直径,准确测定出扩底钻头的行程,然后根据扩底直径和对应的行程,在扩底钻头上固定好行程限位器,使钻头到达的最大行程为扩底需要的行程,这样便于施工人员操作掌握。

(2)在使用扩底钻头前,应对其进行仔细检查,主要是钻头扩刀的张开和收缩是否灵活,方法是用吊车或钻机将其吊起,上下提动,观察扩刀的张开与收缩,反复几次,使之灵活自如。其次要检查钻头各部位是否牢固,发现有裂缝等应及时进行加焊处理。

(3)当扩底钻头下入孔底后,根据相应的扩底行程,立即用粉笔在主动钻杆上做好记号,以便于控制和确定扩底行程。

(4)扩底前,应先将扩底钻头提离孔底一定高度,使其处于收缩状态,然后开启泥浆泵,使泥浆循环畅通,再开动砂石泵,启动反循环,待泵吸反循环正常工作后,进行扩底。

(5)扩底钻进开始时,应轻压慢转,严格控制钻进速度。当钻进至机上钻杆所标出的行程时,逐步放松钻具钢丝绳。当钻具钻进阻力减小,转动自如时,表明扩底行程已达到扩底限位器,然后重新收紧钻具钢丝绳,回转钻进数分钟,即可完成扩底钻进。

(6)扩底完成后,扩底钻头慢慢空转,进行清孔换浆,同时及时调整好泥浆性能,泥浆的密度<1125 kg/L,含砂率≤6%,粘度≤25 s。在保持反循环清孔过程中,扩底钻头每间隔10 min慢慢转动数圈,确保清除孔底沉渣。

(7)在清孔满足要求后,即可起钻,要求提钻时轻提、慢提,使扩底钻头慢慢收拢,如发现提钻受阻时,不能强提、猛拉,应轻轻旋转,使之慢慢收拢。

(8)扩底钻头提出孔口后,及时冲洗干净,并进行检查,发现问题及时修理,以备下次使用。

2.7 砼灌注前的清孔(第三次清孔)

砼灌注前,利用灌注导管进行第三次清孔。需及时调整好泥浆性能,泥浆密度≤1125 kg/L,含砂率≤8%,粘度≤28 s,孔底沉渣≤50 mm。

2.8 初灌量的确定及灌注

灌注前,通过对扩底端体积的分析,准确计算初灌量,确保初灌后混凝土埋管有018 m以上。如果初灌量在10 m3以上,则初灌时需用2台以上的混凝土运输车对准初灌斗同时进行卸料。

3 工程特点

(1)桩径超大。本工程写字楼主楼采用“2700 mm扩至“4000 mm、“2500 mm扩至“3800 mm、“1800 mm扩至“2500 mm的钻孔扩底灌注桩,钻孔灌注桩最大直径“2700 mm扩至“4000 mm。

(2)钻进岩层深度大。本工程写字楼主楼和公寓楼主楼基础采用钻孔扩底灌注桩,桩端持力层为微风化砂砾岩,需钻穿厚达14 m多的中风化砂砾岩,进入微风化砂砾岩1d,最大为217 m。

(3)扩底难度大。本工程写字楼主楼和公寓楼主楼基础采用钻孔扩底灌注桩,桩端持力层为微风化砂砾岩,其扩底在微风化砂砾岩中进行,扩底难度大。

(4)孔底沉渣控制极为重要。由于桩端持力层为中、微风化砾砂岩,施工中桩底沉渣的控制极为重要。

(5)初灌量大。钻孔灌注桩初灌极为重要,为确保初灌质量,需保证砼初灌后,导管埋深在0.8 m以上,通过计算,“2700 mm扩至“4000 mm桩的扩大头为16121 m3,最大初灌量为15 m3。

(6)砼面的探测问题。由于空孔段很长,深达17 m,终止灌注时对砼面的判定至关重要。

(7)桩径种类多,桩顶标高变化大。本工程钻孔灌注桩桩径种类多,从“800～2700 mm多达13种,桩顶标高变化大,从-10113～-17153 m。

4 主要技术措施

(1)针对本工程桩径超大的难点,采用大口径钻机施工,根据设备性能,采用GPS-30型钻机施工“2700 mm扩至“4000 mm、“2500 mm扩至“3800 mm的桩,其他大直径钻孔桩采用GPS-20HA、GPS-20型钻机施工。施工过程中采用跳打施工,以防串孔发生。

(2)本工程写字楼主楼和公寓楼主楼,桩端持力层为微风化砂砾岩,需钻穿厚达14 m多的中风化砂砾岩,进入微风化砂砾岩1d。中风化砂砾岩采用双腰带硬质合金钻头钻进,钻进过程中及时检查、修复钻头。微风化砂砾岩采用滚刀钻头钻进。

(3)本工程写字楼主楼和公寓楼主楼基础采用钻孔扩底灌注桩,桩端持力层为微风化砂砾岩,其扩底在微风化砂砾岩中进行,针对扩底难度大的特点,采用滚刀扩底钻头进行扩底,其能在坚硬岩层中扩底。

(4)二次清孔时用吊车吊住导管提离孔底一定距离,逐渐送浆清孔,后慢慢地下放导管,至导管底端距孔底300～500 mm处全泵量清孔,清孔过程中导管要向四周活动,以利于清干净孔底四周的沉渣。

(5)钻孔灌注桩初灌极为重要,为确保初灌质量,需保证砼初灌后,导管埋深在018 m以上,通过计算,最大初灌量为15 m3。灌注前需备足混凝土,初灌时需用2台以上的混凝土运输车对准初灌斗同时进行卸料。为能满足此要求,施工时需合理安排施工顺序,充分考虑初灌要求,保证初灌时孔口能同时容纳2台以上的混凝土运输车。

(6)因桩孔深、直径大,灌注形成的浮浆很厚,灌注时砼面的检测难度加大。为了在如此深的空孔中准确判断终灌混凝土面,必须采取切实措施。首先采用测绳系混凝土打捞器在桩顶位置捞取,如能顺利捞取混凝土石子,则表明砼面高度已达到设计桩顶位置;否则,采用4分(“1217 mm)水管连接混凝土打捞器,下入孔内桩顶砼面位置捞取石子。每根水管长度为3 m,便于人工拆卸。

(7)本工程钻孔灌注桩桩径种类多,桩顶标高变化大。针对此特点,要做好技术交底工作,重点强调此特点,专职质检员加强检查。

(8)必须具备预防事故发生及事故处理能力,做好事故处理预案,配备相应的器具,灌注堵管时采用振动锤进行震动疏通。

5 结语

大直径钻孔扩底灌注桩施工前,具体分析工程的特点及施工难点,通过周密的部署,采取有效的技术措施,能确保工程施工的顺利完成。

[1] JGJ 94-94,建筑桩基技术规范[S].

[2] GB 50202-2002,建筑地基基础工程施工质量验收规范[S].

[3] 罗绍明.钻孔扩底灌注桩适应性问题的分析研究[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2004,31(5).

[4] 邓江和,董惠民.惠州市广播电视新闻中心大直径钻孔扩底灌注桩施工技术[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2008,35(4): 56-57.

[5] 李世京,陈宏儒.澳门美高梅金殿工程大口径钻孔扩底灌注桩施工技术[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2006,33(12):5-8.

Construction Practice of Large D iameter Under2reamed Bored Pile

XIE Qiu-ming(Jiangxi Changshui Construction Engineering Co.,Ltd.,Nanchang Jiangxi 330095,China)

The paper introduced the construction method of large diameter under2reamed bored pile with engineering case, analyzed the main characteristics of the project and discussed the main technicalmeasures.

large diameter hole;bored pile;under2reamed pile

TU473.1+4

A

1672-7428(2010)04-0069-03

2009-12-02;

2009-12-23

谢秋明(1975-),男(汉族),江西上高人,江西省昌水建设工程有限公司工程师,勘察工程专业,硕士,从事岩土工程勘察设计与施工工作,江西省南昌市高新技术开发区紫阳大道169号,1043882852@qq.com。