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粉砂土层中钻孔扩底抗拔桩施工技术

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东南西北人 发表于 2014-9-25 22:37:20 | 显示全部楼层 |阅读模式
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摘要:结合工程实例,介绍了钻孔灌注桩扩底抗拔桩在粉砂土层中的施工技术及质量控制措施,可供类似工程借鉴。
1工程概况
杭州市钱江新城核心区地下空间波浪文化城工程,东临新业路杭州大剧院工程,西靠国际会议中心项目,北起富春路新塘河边,南接之江路下穿箱涵城市主阳台项目。该工程主体平面呈“T”字型,东西向长506m,南北向宽约438m,共2层,几乎全部位于地下,总建筑面积123791m2。主要功能为商业、旅游、休闲、物流中心及停车库。一期工程总建筑面积52653m2,其中地下2层建筑面积26287m2,地下1层建筑面积23809m2,地上建筑面积2557m2。工程基础采用扩底钻孔灌注桩,共2844根,桩径采用φ550、φ650两种,钻孔深度约31m左右,有效桩长18m,扩底深度均为1.5m,扩底直径分别为φ1100、φ1300两种,桩尖人第5b层。单桩竖向承载力特征值为980kN和1150kN,竖向抗拔承载力特征值为550kN和650kN。在粉砂土层中采用钻孔扩底抗拔桩在杭州地区属于首次。本工程土层及物理力学性质见表1。
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2钻孔扩底桩在粉砂土层中关键工序施工质量控制
21成孔
利用GPSl0型钻机附双腰带三翼钻进头,采用正循环钻进工艺成孔至设计标高。成孔前除进行常规钻孔桩成孔试验外还需做扩底部分试成孔试验,以取得钻进工艺的各类钻进参数,包括钻头预留钻进距离、扩头塌孔时间、扩头清孔方式等。成孔是扩孔的基础,由于1a层杂填土层含石块、混凝土块等障碍物较多,而且有的障碍物深埋10~14m,故施工中首先采用了机械桩位清障措施。就位埋设护筒钻进后由于深层障碍物的干扰钻杆摆幅不稳,钻进困难,扩孔偏孔难以避免,为保证工程桩成桩质量,在钻进桩身部分约12m深度范围进行二次正孔钻进定位;对高地下水位的粉砂土层及松散不密实的杂填土层泥浆调制较浓,以保证扩孔时孔壁的稳定性,减少塌孔、缩颈的可能性,同时也确保了地下室工程桩的成孔质量。
22第一次清孔
钻进至设计扩底标高上约30em左右扩底预留深度(在粉砂土层中通过扩底试成孔试验取得,采用不同扩孔机械在不同地质中扩底时预留深度不同)时,将钻具微提起,慢速回转,大泵量冲孔30min左右,然后停泵测量孔深,测到终孔预留孔深才能提钻。
23扩底
本工程扩底采用自重机械加压(上开)式扩底钻头,见图1。在扩孔前,首先在地面上确定扩孔桩头的所需参数。第一次清孔完成后,将钻头提起,更换扩孔钻头,将钻头通过钻杆连接后,放到孔底位置,在主导钻杆上标示扩孔前位置及扩孔所需位移值后,将钻具上移提升,开钻孔开始扩底。扩底钻头在底部土体支撑和加压情况下,机械式扩底钻头切削臂慢慢地扩开,切削孔壁成扩大头,直至切削臂完全张开达到扩底直径为止。在扩孔过程中,主要控制钻速、行程、钻具的牢固性。其中钻速控制主要是控制钻机的速度。由于扩孔钻头的刀具切削面随钻头的扩展加大,其作用荷载也增大,为确保钻头不变形,故要求匀速钻进并逐渐放下钻杆,以确保钻进位移的稳定,并控制钻头主轴滑道,达到扩孔效果。不同的扩孔桩径,所使用的钻头不同,其位移值也不同。因此,在扩孔过程中,必须严格记录行程数值,确保扩孔达到设计要求。钻具的控制是钻头的稳定性控制,即确保钻头在钻孔过程中的稳定性、牢固性。在扩孔前首先应对钻具进行检验,上下翼刀具的刚度铰接要牢固,主轴滑道要收放灵活自如,在确保其性能良好后,才能使用。
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为确保扩底成功,施工中采取以下措施加以控制:
(1)扩底钻头人孔前检验钻头切削臂张开的灵活性,在轴销连接处要经常保养并添加润滑剂。
(2)在扩底钻头放至孔底扩孔时,经常性的做提墩钻具动作,以确保切削臂的张开;在必要的情况下使用加重钻杆,转速采用慢速。
(3)在机上余尺方面加以控制:即先量取扩底钻头收紧至φ550(φ650)时的长度,再量取扩大至φl100(φl300)时的钻头长度,计量两个长度之差,在钻具下人孔内后先丈量好机上余尺,然后按两个长度之差的长度在主动钻杆上刻划记号,待钻至该记号处即可判断已扩底成功。
24终孔
根据试成孔、勘察资料及设计要求预定每个钻孔设计深度,施工时根据设计深度进行施工,确保桩尖进入持力层深度、扩大头成孔直径和孔深满足设计要求,并经监理验收合格方能终孔。
25第二次清孔
扩底钻进完成后,让扩底钻头在原位慢速回转,大泵量冲孔并及时提动钻具,使切削臂不断收拢、张开,将拔动和切削下来的土块排出孔外,再收拢切削臂,提升钻具。
26井径测试
二次清孔完成后,使用JJY系列井径仪检测井径,该井径仪采用四臂接触井壁方式测量井径。井径仪四臂分别通过动密封活塞与传感器相连,把井径值转变为电位差信号。配合地面记录设备可以用连续井径曲线或只读数据方式测量。见图2。桩位编号:PSBZ2.21,孔底标高一23.3m,钻孔深度30.71m,设计直径φ650,扩底直径1300,实测最大值φ750,最小值φ655,扩底直径最大值φl318,最小值φ1205,检测仪器JJY_4型井径仪,检测结果符合设计要求。
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27第三次清孔
钻孔、扩孔完毕,钢筋笼下放固定完成后,应再次清孔。由于桩径扩孔后其桩底面积大大增加,形成下部孔窟,在清孔时孔窟容易出现沉渣的大量沉积,因此,清孔是否彻底直接影响成桩的效果。在清孔过程中,正常情况下应用气举反循环进行清孔,以灌注混凝土用的钢制导管利用空气压缩机提供的高压空气,通过设在导管内的高压风管,使高压空气膨胀、液化混合,形成一种密度小于液体的液气混合物,并在导管内外重度差和压气动量的联合作用下,沿导管内壁上升,带动孔内的冲洗液和沉渣一起向上流动,形成空气、冲洗液和沉渣混合物的三相流,使沉渣排出孔底,保证孔底沉渣符合规范要求,达到清孔的目的。由于本工程设计桩为抗拔桩,桩深进入5b粉质黏土层,试成孔中试验显示扩大头部分进行反循环清孔反而让扩头形成负压后易塌孔,不能成功,试用正循环清孔试验后效果较好,经检测扩底沉渣≤100mm,符合设计要求。
28 成桩
由于钻孔桩桩底的体积加大,在混凝土初灌时要加以控制,确保在灌注混凝土过程中,冲球后导管的埋深不影响灌注时的质量。初灌量灌入孔内后,测混凝土面的上长高度,以此来判断扩大头情况。因此,初灌冲球时储料必须达到冲球后导管埋深不小于0.8 m,导管内混凝土柱和管外泥浆柱压力平衡的要求。在成桩过程中,导管埋深在3—10 m为宜,当混凝土面接近钢筋笼底端时导管埋入混凝土面的深度宜保持在3 m左右,灌注速度应适当放慢;当混凝土面进入钢筋笼底端1—2 m后,可适当提升导管,提升要平稳,避免出料冲击过大或钩带钢筋笼,灌注混凝土必须确保其连续性,并确保混凝土浇灌至设计桩顶标高以上不小于1.5 m。
3 结语
从本工程全地下室采用钻孔扩底桩作为抗拔桩施工情况看,在高地下水位粉砂土层中采用钻孔扩底桩具有可靠、不用降水、噪音低、震动小等特点,而且抗拔效果更佳,增加桩端承载力,比常规工程抗拔桩更能节约投资、实际施工工期短等优点,在同类相近地质地段有一定的推广意义。但设计桩径不宜小于600 mm,实际施工中本工程550桩径扩孔抗拔桩在地下障碍物处理、下导管、混凝土级配、混凝土浇灌等方面会造成困难,不利于保证施工质量,同时要严格按设计要求进行试成孔试验,确定扩底相关参数。

评分

参与人数 2金币 +2 收起 理由
神垂泪 + 1
zong2006 + 1 很给力!

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GWR123 发表于 2015-9-3 15:09:41 | 显示全部楼层
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GWR123 发表于 2015-9-3 15:10:05 | 显示全部楼层
谢谢楼主,提供资料分享!
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神垂泪 发表于 2015-10-6 10:08:10 | 显示全部楼层
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flyingegg 发表于 2019-3-26 15:22:52 | 显示全部楼层
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qq60933090 发表于 3 天前 | 显示全部楼层
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